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SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ................................................................................................ 3 2 DEFINIÇÃO E HISTÓRICO ............................................................................ 4 2.1 Histórico da ecologia .................................................................................. 6 3 FATORES ECOLÓGICOS .............................................................................. 8 4 RELAÇÕES ECOLÓGICAS ENTRE SERES VIVOS ...................................... 9 4.1 Interações intraespecíficas ....................................................................... 10 4.2 Interações interespecíficas ....................................................................... 13 5 CADEIAS ALIMENTRES .............................................................................. 17 6 ECOSSISTEMAS .......................................................................................... 20 6.1 Ecossistemas terrestres – biomas ........................................................... 22 6.2 Ecossistemas aquáticos ........................................................................... 23 7 PRINCIPAIS BIOMAS BRASILEIROS .......................................................... 24 8 CICLOS BIOGEOQUÍMICOS ....................................................................... 31 9 SUCESSÃO ECOLÓGICA ............................................................................ 37 10 AÇÃO ANTRÓPICA ...................................................................................... 42 11 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................. 50 1 INTRODUÇÃO Prezado aluno! O Grupo Educacional FAVENI, esclarece que o material virtual é semelhante ao da sala de aula presencial. Em uma sala de aula, é raro – quase improvável - um aluno se levantar, interromper a exposição, dirigir-se ao professor e fazer uma pergunta , para que seja esclarecida uma dúvida sobre o tema tratado. O comum é que esse aluno faça a pergunta em voz alta para todos ouvirem e todos ouvirão a resposta. No espaço virtual, é a mesma coisa. Não hesite em perguntar, as perguntas poderão ser direcionadas ao protocolo de atendimento que serão respondidas em tempo hábil. Os cursos à distância exigem do aluno tempo e organização. No caso da nossa disciplina é preciso ter um horário destinado à leitura do texto base e à execução das avaliações propostas. A vantagem é que poderá reservar o dia da semana e a hora que lhe convier para isso. A organização é o quesito indispensável, porque há uma sequência a ser seguida e prazos definidos para as atividades. Bons estudos! 2 DEFINIÇÃO E HISTÓRICO A palavra Ecologia, derivada do idioma grego (oikos/casa - logos/ estudo), foi criada no século XIX, pelo zoólogo alemão Ernst Haeckel, para designar “a relação dos animais com seu meio ambiente orgânico e inorgânico”. A ecologia também já foi definida como “o estudo das inter-relações dos organismos e seu ambiente”, como “a economia da natureza” e como “a biologia dos ecossistemas”. A expressão meio ambiente inclui tanto outros organismos quanto o meio físico circundante, sendo que as relações entre indivíduos de uma mesma população e entre indivíduos de diferentes populações, em um determinado ambiente, compõem os sistemas ecológicos ou ecossistemas. (BONILLA et al., 2011) Desde um ponto mais simples, a ecologia seria o ramo da Biologia que estuda a relação dos seres vivos entre si e com o meio ambiente; sendo assim fundamentada no conceito de ecossistema, que demonstra a impossibilidade de sobrevivência isolada dos elementos da natureza e a necessidade de eles se relacionarem em sistemas complexos. (BONILLA et al., 2011) Realizador de uma obra notável pela amplitude de temas tratados e pela profundidade das pesquisas, Ernst Haeckel formulou hipóteses polêmicas sobre a teoria evolucionista de Charles Darwin. O interesse pela zoologia resultou em trabalhos sobre a natureza dos organismos inferiores, protozoários e esponjas; além de estabelecer relações entre esses organismos e espécies superiores, na classificação animal. Esses trabalhos garantiram-lhe o cargo de professor de zoologia na Universidade de Jena, em 1862. (BONILLA et al., 2011) Haeckel tentou reconstituir o ciclo completo de evolução dos seres vivos desde os animais unicelulares até o homem. A partir desses estudos, enunciou sua lei biogenética fundamental, segundo a qual os seres vivos, ao longo do processo individual de desenvolvimento (ontogênese), recapitulam estágios do desenvolvimento da espécie (filogênese). Possuidor de sólida formação filosófica buscou aplicar o evolucionismo de Darwin à religião e à filosofia. Na obra Die Welträtsel (1899. Os enigmas do universo) divulgou a teoria monista, que defende a união essencial da natureza orgânica e inorgânica e a tese de que espírito e matéria são aspectos diferentes da mesma substância. (BONILLA et al., 2011) Definições de Ecologia As bases conceituais em ecologia são bastante amplas e, por causa disso, tem sido definida de várias maneiras: I. Ecologia é o estudo das relações totais dos animais no seu ambiente orgânico como inorgânico e em particular o estudo das relações do tipo positivo ou amistoso ou do tipo negativo (inimigos) entre plantas e animais no ambiente em que vive (HAECKEL, 1866, Apud BONILLA et al., 2011). II. Ecologia é o estudo do “ambiente da casa”, incluindo todos os organismos contidos nela (incluindo o homem) e todos os processos funcionais que a tornam habitável (ODUM, 1983, Apud BONILLA et al., 2011). III. Ecologia é a ciência que estuda as condições de existência dos seres vivos e as interações, de qualquer natureza, existentes entre seres vivos e seu meio (DAJOZ, 1983, Apud BONILLA et al., 2011). IV. Ecologia é a ciência das relações dos seres vivos com o seu meio. Termo usado frequentemente e erradamente para designar o meio ou o meio ambiente (DANSEREAU, 1978, Apud BONILLA et al., 2011). V. Ecologia é a ciência que estuda a dinâmica dos Ecossistemas. É a disciplina que estuda os processos, interações e a dinâmica de todos os seres vivos com os aspectos químicos e físicos do meio ambiente, incluindo também aspectos econômicos, sociais, culturais e psicológicos peculiares ao homem, que de maneira interativa deve sintetizar e gerar informações para a maioria dos demais campos do conhecimento (WICKERSHAM, 1975, Apud BONILLA et al., 2011). VI. Ecologia é o modelo ou a totalidade das relações entre os organismos e seu ambiente (WEBSTER’S, 1976, Apud BONILLA et al., 2011). VII. Ecologia é o ramo da ciência humana que estuda a estrutura e o desenvolvimento das comunidades humanas em suas relações com o meio ambiente e sua consequente adaptação a ele, assim como os novos aspectos que os processos tecnológicos ou os sistemas de organização social possam acarretar para as condições de vida do homem (FERREIRA, 1985, Apud BONILLA et al., 2011). VIII. Ecologia é a disciplina da Biologia que lida com o estudo das inter- - relações dinâmicas dos fatores bióticos e abióticos do meio ambiente (USDT, 1983, Apud BONILLA et al., 2011). 2.1 Histórico da ecologia A ecologia não apresenta um início bem delineado. Os primeiros antecedentes, na história natural dos gregos, foi um dos discípulos de Aristóteles, Teofrasto, que foi o primeiro a descrever as relações dos organismos entre si e com o meio. As bases posteriores para a ecologia moderna foram lançadas nos primeiros trabalhos dos fisiologistas sobre plantas e animais. (BONILLA et al., 2011) Durante muito tempo desconhecida do grande público e relegada a segundo plano, por muitos cientistas, a ecologia surgiu no século passado como um dos mais populares aspectos da biologia. Em meados doséculo XX, a ecologia, até então restrita aos meios acadêmicos, ganha dimensões sociais devido às crescentes preocupações mundiais com a degradação do meio ambiente. Isto porque se tornou evidente que a maioria dos problemas que o homem vem enfrentando, como crescimento populacional, poluição ambiental, fome e todos os problemas sociológicos e políticos atuais, são em grande parte ecológicos. (BONILLA et al., 2011) O aumento do interesse pela dinâmica das populações recebeu impulso especial no início do século XIX e depois que Thomas Malthus chamou atenção para o conflito entre as populações em expansão e a capacidade da Terra de fornecer alimento. Raymond Pearl (1920), A. J. Lotka (1925), e Vito Volterra (1926) desenvolveram as bases matemáticas para o estudo das populações, o que levou a experiências sobre a interação de predadores e presas, as relações competitivas entre espécies e o controle populacional. O estudo da influência do comportamento sobre as populações foi incentivado pelo reconhecimento, em 1920, da territorialidade dos pássaros. Os conceitos de comportamento instintivo e agressivo foram lançados por Konrad Lorenz e Nikolaas Tinbergen, enquanto V. C. Wynne- Edwards estudava o papel do comportamento social no controle das populações. (Apud BONILLA et al., 2011) No início e em meados do século XX, dois grupos de botânicos, um na Europa e outro nos Estados Unidos, estudaram comunidades vegetais de dois diferentes pontos de vista. Os botânicos europeus preocuparam-se em estudar a composição, a estrutura e a distribuição das comunidades vegetais; enquanto os americanos estudaram o desenvolvimento dessas comunidades, ou sua sucessão. As ecologias, animal e vegetal, desenvolveram-se separadamente, até que os biólogos americanos deram ênfase à inter-relação de comunidades vegetais e animais como um todo. (BONILLA et al., 2011) Alguns ecologistas detiveram-se na dinâmica das comunidades e populações, enquanto outros se preocuparam com as reservas de energia. Em 1920, o biólogo alemão August Thienemann introduziu o conceito de níveis tróficos, ou de alimentação, pelos quais a energia dos alimentos é transferida, por uma série de organismos, das plantas (produtoras) aos vários níveis de animais (consumidores). Em 1927, C. S. Elton, ecologista inglês especializado em animais, avançou nessa abordagem com o conceito de nichos ecológicos e pirâmides de números. Dois biólogos americanos, E. Birge e C. Juday, na década de 1930, ao medir a reserva energética de lagos, desenvolveram a idéia da produção primária, isto é, a proporção na qual a energia é gerada, ou fixada, através da fotossíntese. (Apud BONILLA et al., 2011) A ecologia moderna atingiu a maioridade em 1942, com o desenvolvimento pelo americano R. L. Lindeman, do conceito tróficodinâmico de ecologia, que detalha o fluxo da energia através do ecossistema. Esses estudos quantitativos foram aprofundados pelos americanos Eugene e Howard Odum. Um trabalho semelhante sobre o ciclo dos nutrientes foi realizado pelo australiano J. D. Ovington. O estudo do fluxo de energia e do ciclo de nutrientes foi estimulado pelo desenvolvimento de novas técnicas (radioisótopos, microcalorimetria, computação e matemática aplicada) que permitiram, aos ecologistas, rotular, rastrear e medir o movimento de nutrientes e energias específicas através dos ecossistemas. Esses métodos modernos deram início a um novo estágio no desenvolvimento dessa ciência (a ecologia dos sistemas), que estuda a estrutura e o funcionamento dos ecossistemas. (BONILLA et al., 2011) Sua popularização ocorre especialmente após 1967, ano de um grande acidente com o petroleiro Torrey Canyon, na França. Nesse período, além do estudo do mundo natural, a ecologia incorpora sua reflexão na relação: homem e natureza. Emerge assim, ao lado de outras ciências, como instrumento indispensável para a compreensão e solução das principais questões ambientais. (BONILLA et al., 2011) 3 FATORES ECOLÓGICOS Fator ecológico é todo elemento do ambiente susceptível a agir diretamente sobre os seres vivos, pelo menos em uma das fases de seu ciclo de desenvolvimento e eles atuam eliminando certas espécies dos territórios, e consequentemente, intervindo na distribuição geográfica dos mesmos; modificam as taxas de fecundidade e de mortalidade; atuam sobre os ciclos de desenvolvimento; provocam migrações, agindo na densidade das populações; favorecem o aparecimento de modificações adaptativas (hibernação, reações fotoperiódicas etc.). (BONILLA et al., 2011) Os fatores ecológicos podem ser divididos em dois grupos: o dos que compõem o ambiente físico (Fatores abióticos) e o dos que integram o ambiente biológico (Fatores bióticos). (BONILLA et al., 2011) a) Fatores abióticos: integrados pelos fatores físicos, tais como luminosidade, temperatura, pressão atmosférica, ventos, umidade e pluviosidade, e pelos fatores químicos como quantidade relativa dos diversos elementos químicos presentes na água e no solo. b) Fatores bióticos: representados pelos seres vivos e suas interações intraespecíficas de predação, competição, parasitismo, entre outros; assim como dos fatores alimentares. 4 RELAÇÕES ECOLÓGICAS ENTRE SERES VIVOS Nos ecossistemas, existem diversas formas de interações entre os seres vivos denominadas de relações ou interações ecológicas. Essas relações são diferenciadas pelos tipos de dependência que os organismos mantêm entre si. (ZIBETTI et al., 2013) Algumas dessas relações são caracterizadas pelo benefício mútuo entre os seres vivos ou de apenas um deles, sem promover prejuízo ao outro. Essas relações são denominadas harmônicas ou positivas. Outras relações caracterizam- se pelo prejuízo de um de seus participantes em benefício do outro e são denominadas interações desarmônicas ou negativas. (ZIBETTI et al., 2013) Fonte: ufsm.br As interações harmônicas e as desarmônicas podem ocorrer tanto entre indivíduos da mesma espécie quanto entre indivíduos de espécies diferentes. As relações ocorridas entre organismos da mesma espécie são chamadas de relações intraespecíficas ou homotípicas. Já as relações entre organismos de espécies diferentes recebem o nome de relações interespecíficas ou heterotípicas. (ZIBETTI et al., 2013) 4.1 Interações intraespecíficas Colônia Ocorre quando indivíduos vivem agrupados, interagindo de forma vantajosa. Podem ocorrer colônias isomorfas (do grego isos = igual; morpho = forma), com indivíduos da mesma espécie (e.g. corais), ou colônias polimorfas ou heteromorfas (do grego heteros = diferente), nas quais a interação ocorre com espécies diferentes como, por exemplo, a caravela-portuguesa, que constitui em sua estrutura presença de indivíduos com capacidades de flutuação, outros responsáveis pela alimentação e outros com características urticantes, com finalidade de defesa. (ZIBETTI et al., 2013) Fonte: brasilescola.uol.com.br Sociedade Agrupamento de indivíduos de mesma espécie com divisão de atividades e hierarquias. Representada pelas vespas, formigas, cupins e abelhas. Os indivíduos pertencentes a uma sociedade possuem autonomia própria, ou seja, não são unidos entre si. A espécie humana e alguns primatas estão classificados nessa interação. (ZIBETTI et al., 2013) Fonte: brasilescola.uol.com.br Canibalismo É um modo de predação que ocorre entre indivíduos da mesma espécie. Muito comum em algumas populações de aranhas, nas quais a fêmea devora o macho após a cópula. Em algumas tribos do continente africano, na antiguidade, ocorria antropofagia – canibalismo humano. (ZIBETTI et al., 2013) Fonte: todamateria.com.br Competição Ocorre quando indivíduos de mesma espécie competem por alimentos, territórios ou fêmeas. É um importante fator de controle populacional. A luta dedois machos competindo por uma fêmea é um exemplo dessa categoria. (ZIBETTI et al., 2013) Fonte: brasilescola.uol.com.br 4.2 Interações interespecíficas Comensalismo Uma espécie é beneficiada sem afetar a outra. A associação da rêmora com o tubarão exemplifica essa interação. A rêmora fixa-se ao corpo do animal de outra espécie por meio de uma nadadeira dorsal transformada em ventosa de fixação. Com isso, ela obtém restos de comida desprezados e um meio de transporte. (ZIBETTI et al., 2013) Fonte: brasilescola.uol.com.br Protocooperação Interação, na qual ambas as espécies se beneficiam. Nessa relação, embora as duas espécies envolvidas sejam beneficiadas, elas podem viver de maneira independente, sem que isso as prejudique. É o que ocorre entre pássaros e bovinos: as aves se alimentam de carrapatos fixados no couro dos bovinos, livrando-os desses indesejáveis parasitos. (ZIBETTI et al., 2013) Fonte: infoescola.com Mutualismo É a relação existente entre dois indivíduos de espécies diferentes na qual ambas são beneficiadas, sendo a associação obrigatória para a manutenção de suas sobrevivências. Um clássico exemplo dessa relação pode ser percebido na associação de algumas espécies de algas com espécies de fungos específicos, onde juntos formam os liquens. A parte do líquen que corresponde à alga (do reino Plantae) realiza a fotossíntese, favorável ao crescimento da estrutura. Já a estrutura que corresponde ao fungo (do reino Fungi) apropria-se de nutrientes disponíveis no local, sintetizando-os e agregando-os à sua formação. (ZIBETTI et al., 2013) Competição interespecífica Essa relação ocorre quando dois ou mais indivíduos de espécies distintas competem pelo mesmo recurso. Esse recurso pode ser um alimento ou um espaço em um território. Uma vaca, um preá e gafanhotos, todos herbívoros, porém pertencentes a grupos diferentes (mamíferos e insetos), estão alimentando-se de gramíneas, ou seja, estão consumindo o mesmo recurso alimentar e estão em acirrada competição. Nesse caso, ocorre sobreposição de nicho (já mencionada anteriormente). (ZIBETTI et al., 2013) Predatismo É uma interação na qual um indivíduo (o predador) captura e mata outro indivíduo (a presa) com a finalidade de alimentação. Como exemplos de animais predadores têm os grandes felinos (tigres, leopardos, leões, onças) que se alimentam de gnus, lebres, zebras, capivaras e outros animais menores. Em nossa região, percebemos essa relação entre o graxaim e o preá. (ZIBETTI et al., 2013) Fonte: todamateria.com.br Parasitismo Interação na qual uma espécie parasita – organismo que vive em associação com outros, retirando desses os meios para sua sobrevivência – associa-se à outra – o hospedeiro, causando-lhe prejuízo ao alimentar-se dele. Em geral, essa relação não leva o hospedeiro ao óbito. O parasito pode instalar-se na parte externa do hospedeiro, chamado, assim, de ectoparasito (do grego ectos = fora) – por exemplo, piolhos, pulgas e carrapatos. Também, existem organismos parasitando o interior do hospedeiro, conhecidos como endoparasitos (do grego endos = dentro) – por exemplo, lombrigas, solitárias, bactérias e vírus. No reino vegetal também ocorre parasitismo, como por exemplo, a erva-de-passarinho (Struthanthus flexicaulis), uma espécie de trepadeira que se instala em troncos de árvores, retirando de seu hospedeiro sua seiva bruta. (ZIBETTI et al., 2013) Fonte: todamateria.com.br Herbivorismo Interação similar à predação, ocorrendo entre um herbívoro e as plantas que lhe servem de alimento. É por meio da herbivoria que a energia solar captada pelos autótrofos é transferida para os demais níveis tróficos da cadeia alimentar. São classificados como herbívoros os bovinos, caprinos, capivaras e algumas espécies de insetos, como os gafanhotos. (ZIBETTI et al., 2013) 5 CADEIAS ALIMENTRES Todo ser vivo para sobreviver precisa de energia. As plantas conseguem essa energia através da fotossíntese, enquanto os animais a retiram do seu alimento. Isso significa que a energia vai passando de um organismo para outro. A transferência que ocorre através de relações tróficas é chamada de cadeia alimentar. Você é capaz de identificar um exemplo desse tipo de relação? Bem, vamos ver um exemplo bem simples: o milho é consumido por ratos, que são consumidos por cobras, que são consumidas por águias. Certamente você é capaz de pensar em outras cadeias alimentares onde entrem os mesmos animais citados acima. Isso porque geralmente os predadores possuem vários itens alimentares, permitindo uma interligação de várias cadeias. A interelação entre cadeias alimentares é chamada de teia alimentar. Cada etapa que a energia percorre é chamada de nível trófico e nesse percurso a energia sempre vai diminuindo, de modo que o último nível trófico recebe apenas uma parte muito pequena da energia gerada no início do processo, ou seja, no primeiro nível trófico. Isso porque apenas uma parte da energia é acumulada como biomassa (o que será consumido posteriormente) e outra parte é usada para a manutenção do próprio organismo, como as atividades respiratórias e outras atividades metabólicas. Baseado nesse processo, podemos representar o fluxo de energia através da cadeia alimentar como uma pirâmide, onde sua base seria mais larga devido a maior produção de energia garantida pelas plantas, com uma diminuição progressiva até o ápice, onde estaria um predador de topo, recebendo menos energia. Segundo CASSINI (2005) a cadeia alimentar é constituída pelos seguintes níveis: PRODUTORES - São os organismos capazes de fazer fotossíntese ou quimiossíntese. Produzem e acumulam energia através de processos bioquímicos utilizando como matéria prima a água, gás carbônico e luz. Em ambientes afóticos (sem luz), também existem produtores, mas neste caso a fonte utilizada para a síntese de matéria orgânica não é luz, mas a energia liberada nas reações químicas de oxidação efetuadas nas células (como por exemplo em reações de oxidação de compostos de enxofre). Este processo denominado quimiossíntese é realizado por muitas bactérias terrestres e aquáticas. (CASSINI, 2005) CONSUMIDORES PRIMÁRIOS - São os animais que se alimentam dos produtores, ou seja, são as espécies herbívoras. Milhares de espécies presentes em terra ou na água, se adaptaram para consumir vegetais, sem dúvida a maior fonte de alimento do planeta. Os consumidores primários podem ser desde microscópicas larvas planctônicas, ou invertebrados bentônicos (de fundo) pastadores, até grandes mamíferos terrestres como a girafa e o elefante. (CASSINI, 2005) CONSUMIDORES SECUNDÁRIOS - São os animais que se alimentam dos herbívoros, a primeira categoria de animais carnívoros. (CASSINI, 2005) CONSUMIDORES TERCIÁRIOS - São os grandes predadores como os tubarões, orcas e leões, os quais capturam grandes presas, sendo considerados os predadores de topo de cadeia. Tem como característica, normalmente, o grande tamanho e menores densidades populacionais. (CASSINI, 2005) DECOMPOSITORES OU BIOREDUTORES - São os organismos responsáveis pela decomposição da matéria orgânica, transformando-a em nutrientes minerais que se tornam novamente disponíveis no ambiente. Os decompositores, representados pelas bactérias e fungos, são o último elo da cadeia trófica, fechando o ciclo. A sequência de organismos relacionados pela predação constitui uma cadeia alimentar, cuja estrutura é simples, unidirecional e não ramificada. (CASSINI, 2005) Fonte: gestaoeducacional.com.br A transferência do alimento (energia) de nível para nível trófico a partir dos produtores faz-se através de cadeias alimentares, cuja complexidade é variável. Na maioria das comunidades, cada consumidor utiliza como alimentoseres vivos de vários níveis tróficos. Daí resulta que na Natureza não há cadeias alimentares isoladas. Apresentam sempre vários pontos de cruzamento, formando redes ou teias alimentares, geralmente de elevada complexidade. (CASSINI, 2005) As teias alimentares são o que melhor representa as condições reais de um ecossistema, ao passo que as cadeias alimentares apenas mostram, sistematicamente, o fluxo alimentar de um ambiente. Cabe salientar que as setas representadas nos desenhos significam o sentido do fluxo da matéria, passando de um nível a outro. Por exemplo: os frutos de uma árvore servem de alimento a um rato, que serve de alimento a uma coruja e assim sucessivamente, completando os níveis tróficos. (ZIBETTI et al., 2013) Fonte: escolaeducacao.com.br 6 ECOSSISTEMAS Fonte: escolaeducacao.com.br O conceito de ecossistema é amplamente discutido por diversos autores que, em sua maioria, o definem como o conjunto de comunidades interagindo juntas em uma determinada área ou ambiente físico. Ecossistemas são unidades geográficas com entrada e saída de energia e matéria nas quais os organismos vivos (bióticos) e o ambiente não-vivo (abiótico) estão relacionados e interagindo uns com os outros. A energia que entra no sistema refere-se ao Sol, e a matéria constitui os materiais orgânicos (restos de plantas e animais) e inorgânicos (nutrientes). A entrada de organismos em um sistema corresponde à imigração e a saída, à emigração. Algumas das principais matérias que entram e saem dos sistemas são os nutrientes que, a partir dos ciclos biogeoquímicos, são fundamentais para a existência da vida em nosso Planeta. As plantas absorvem nutrientes presentes no solo, somados ao dióxido de carbono (CO2), à água e à radiação solar, compondo sua biomassa, a partir da fotossíntese. Os nutrientes são representados pelos elementos químicos presentes no solo, como o ferro (Fe), o magnésio (Mg), o cálcio (Ca), o sódio (Na), etc. As plantas absorvem o dióxido de carbono (CO2) da atmosfera que, em processo com a água e a energia solar, irá produzir açúcar (C6H12O6), convertido em celulose (C6H10O5), a qual será incorporada à sua biomassa junto com os nutrientes, liberando oxigênio (O2) para a atmosfera. (ZIBETTI et al., 2013) As plantas transformam parte da energia solar em matéria que servirá de alimento para outros níveis tróficos, como os heterótrofos ou consumidores primários (e.g. um preá que se alimentou de grama), os quais, por sua vez, servirão de alimento para um consumidor secundário (e.g. um carnívoro), fazendo com que os nutrientes circulem pelo ecossistema. (ZIBETTI et al., 2013) Os ecossistemas são dinâmicos, ou seja, a sua estrutura não permanece em condição estática, modificando-se sucessivamente, sejam estas mudanças perceptíveis aos nossos olhos ou percebidas e analisadas ao longo dos anos geológicos. A floresta amazônica, por exemplo, apresenta-se como uma floresta muito densa e de ampla distribuição geográfica, detentora de uma biodiversidade riquíssima, tanto de fauna quanto de flora, porém essa região não foi sempre assim. Segundo pesquisadores, esse bioma, em eras passadas, foi um imenso mar raso. A partir de mudanças estruturais, na superfície terrestre, ocasionadas, principalmente, pelo movimento das placas tectônicas, essa parte do Brasil foi modificando-se até transformar-se no que é hoje. Percebemos a composição pobre de seu solo como prova disto, pois esta é uma das características de um solo jovem, de formação recente. (ZIBETTI et al., 2013) 6.1 Ecossistemas terrestres – biomas Apesar de compor apenas cerca de 28% da área da superfície do Planeta, os ecossistemas terrestres possuem a maior diversidade de espécies. A grande variação climática e o número de barreiras geográficas são fatores de extrema importância para o surgimento de novas espécies. (ZIBETTI et al., 2013) A biosfera pode ser dividida em biomas – grandes comunidades adaptadas às condições ecológicas específicas. O clima (influenciado pela latitude, pela altitude, pela insolação – incidência de luz solar, pela umidade e pela temperatura) e o solo são alguns dos fatores que influenciam as formações de biomas e, consequentemente, as distribuições de fauna e de flora pelo planeta. (ZIBETTI et al., 2013) A latitude influencia o clima. Dos polos ao Equador, ou seja, das regiões mais frias às mais quentes, encontramos biomas diferentes, com fauna e flora adaptadas às condições climáticas de cada região. Como a temperatura diminui com a altitude, podemos encontrar seres típicos de regiões frias em áreas de grande altitude – pico das montanhas, mesmo que esses ambientes estejam próximos à linha do Equador, como é o caso do Monte Kilimanjaro, na Tanzânia. (ZIBETTI et al., 2013) A maior biodiversidade, tanto de fauna quanto de flora, é encontrada nas regiões tropicais, diminuindo gradativamente em direção às regiões temperadas e aos polos. Os principais biomas terrestres são as florestas temperadas, as florestas tropicais, a taiga, a tundra, os campos ou pradarias, as savanas e os desertos. (ZIBETTI et al., 2013) 6.2 Ecossistemas aquáticos Os ecossistemas aquáticos compreendem os principais meios hídricos existentes, sejam eles de água doce (rios, açudes, lagos) ou de água salgada (oceanos e mares). Por apresentarem composições químicas diferentes entre si – quanto à composição de sais, por exemplo, os ambientes de água doce e de água salgada também apresentam composições diferentes tanto de fauna quanto de flora, formando, assim, ecossistemas peculiares a cada condição física, química e biológica existente. (ZIBETTI et al., 2013) De acordo com ZIBETTI et al (2013) as águas continentais ou doces são classificadas em: • Lóticos – são as águas correntes, como os arroios, os riachos, os rios e as corredeiras. • Lênticos – são as águas paradas representadas pelos lagos e pelos açudes. • Áreas úmidas – representadas por florestas inundadas, brejos, charcos e banhados. Os sistemas aquáticos lênticos, geralmente, apresentam maior biodiversidade quando comparados aos ecossistemas de água em movimento. Em ambientes lênticos, os organismos predominantes são os fotossintetizantes, representados pelas plantas submersas ou parcialmente submersas. Também, são habitados pelo fitoplâncton (do grego phytos = planta, e plankton = à deriva), constituído por uma infinidade de microrganismos, como as microalgas, as cianobactérias e as diatomáceas. Esse fitoplâncton serve de alimento ao zooplâncton (do grego zoon = animal, e plankton = à deriva), formado por microcrustáceos, protozoários e larvas de diversos organismos. Seguindo a cadeia trófica, vêm os peixes de maior porte divididos em diferentes espécies, portes e nichos ecológicos. (ZIBETTI et al., 2013) Para ZIBETTI et al. (2013) os ambientes de água salgada – mares e oceanos – cobrem cerca de 75% da superfície do Planeta, com profundidades que variam de alguns metros, nas regiões costeiras, a mais de 10 km, nos estratos mais profundos. Nesses ambientes marinhos, existem espécies bentônicas, que vivem no fundo do mar – seja em mar raso ou em mar profundo, e espécies pelágicas, presentes em mar aberto. Quanto à presença de luz solar, os ecossistemas marinhos são classificados em: • Zona fótica (do grego photos = luz) – aquela na qual a luz atinge até 200 m de profundidade. • Zona afótica (sem luz) – ambientes profundos, abaixo dos 200 m. Os organismos distribuídos nos oceanos são classificados em três grupos: plâncton, bentos e nécton. O plâncton (do grego plankton = à deriva) são os organismos flutuantes – e.g. algas microscópicas, microcrustáceos, anelídeos e peixes. Os bentos (do grego benthos = fundo do mar) são organismos que vivem no fundo do mar. Podem ser sésseis (fixos), representados pelas algas macroscópicas,ou errantes (que se deslocam), representados pelos crustáceos e moluscos. O nécton (do grego nektos = apto a nadar) é constituído por organismos que se deslocam ativamente, como os golfinhos, os tubarões, os peixes, as baleias, além de alguns moluscos e crustáceos. (ZIBETTI et al., 2013) 7 PRINCIPAIS BIOMAS BRASILEIROS Três razões principais justificam a preocupação com a conservação da diversidade biológica: primeiro porque se acredita que a diversidade biológica seja uma das propriedades fundamentais da natureza, responsável pelo equilíbrio e estabilidade dos ecossistemas; segundo por que se acredita que a diversidade biológica apresenta um imenso potencial econômico ainda pouquíssimo explorado, em especial, pela biotecnologia; terceiro porque a diversidade biológica está se deteriorando, antes mesmo de ser conhecida pela ciência, devido aos impactos das atividades antrópicas. Portanto é de todo importante que se localize e estude os oito seguintes biomas (ecossistemas) brasileiros, classificados de acordo com suas características de vegetação, clima e relevo, quais sejam: zona costeira, floresta amazônica, mata atlântica, pantanal mato-grossense, pinheirais de araucária, os campos, a caatinga e o cerrado. (BARRETO, 2011) Fonte: matanativa.com.br Zonas costeiras O Brasil possui uma linha contínua de costa atlântica de 8.000km de extensão, uma das maiores do mundo. Ao longo dessa faixa litorânea é possível identificar uma grande diversidade de paisagens como dunas, ilhas, recifes, baías, estuários, brejos e falésias. Mesmo os ecossistemas que se repetem ao longo do litoral (praias, restingas, lagunas e manguezais) apresentam diferentes espécies animais e vegetais. Isso se deve, basicamente, às diferenças climáticas e geológicas. Grande parte da zona costeira, entretanto, está ameaçada pela superpopulação e por atividades agrícolas e industriais. É aí, seguindo essa imensa faixa litorânea, que vive mais da metade da população brasileira. (BARRETO, 2011) Para uma melhor compreensão da grande zona costeira brasileira, a mesma será a seguir secionada em quatro partes menores, estabelecendo-se os seus limites e se fazendo uma breve descrição. (BARRETO, 2011) Litoral amazônico O litoral amazônico, que vai da foz do Rio Oiapoque ao delta do Rio Parnaíba, é lamacento e tem, em alguns trechos, mais de 100 km de largura. Apresenta grande extensão de manguezais, assim como matas de várzeas de marés. Jacarés, guarás e muitas espécies de aves e crustáceos são alguns dos animais que vivem nesse trecho da costa. (BARRETO, 2011) Litoral Nordestino O litoral nordestino começa na foz do Rio Parnaíba e vai até o Recôncavo Baiano. É marcado por recifes calcáreos e arenitos, além de dunas que, quando perdem a cobertura vegetal que as fixa, movem-se com a ação do vento. Há ainda nessa área manguezais, vegetação pioneira e matas. Nas águas do litoral nordestino vivem o peixe-boi marinho (ameaçado de extinção) e tartarugas. (BARRETO, 2011) Litoral Sudeste O litoral sudeste segue do Recôncavo Baiano até São Paulo. É a área mais densamente povoada e industrializada do país. Suas áreas características são as falésias, recifes, arenitos e praias de areias monazíticas (mineral de cor marrom escura). É dominado pela Serra do Mar e tem a costa muito recortada com várias baías e pequenas enseadas. O ecossistema mais importante dessa área são as matas de restingas. Essa parte do litoral é habitada pela preguiça- de-coleira e pelo mico-sauá (espécies ameaçadas de extinção). (BARRETO, 2011) Litoral Sul O litoral sul começa no Paraná e termina no Arroio Chuí, no Rio Grande do Sul. Cheio de banhados e manguezais, o ecossistema da região é riquíssimo em aves, mas há também outras espécies: ratão-do-banhado, lontras (também ameaçados de extinção), capivaras etc. (BARRETO, 2011) Floresta amazônica Aclamado como o país de maior diversidade biológica do mundo, o Brasil tem sua riqueza natural constantemente ameaçada. Um exemplo dessa situação é o desmatamento anual da Amazônia, que cresceu 34% de 1992 a 1994. A taxa anual, que era de pouco mais de 11.000 km2 em 1991, já ultrapassou 14.800 km2 conforme dados do próprio Governo. Na região, a atividade agrícola de forma não- sustentável continua e a extração madeireira tende a aumentar na medida em que os estoques da Ásia se esgotam. Relatório elaborado pela Secretaria de Assuntos Estratégicos, ligada à Presidência da República, indica que 80% da produção madeireira da Amazônia provêm da exploração ilegal. Existem mais de 20 madeireiras estrangeiras conhecidas em operação na região e há pouca fiscalização sobre sua produção e área de exploração. Esses dados refletem o descontrole da região por parte das autoridades. O pior é que o desperdício da madeira gira entre 60% e 70%. (BARRETO, 2011) Embora o Brasil tenha uma das mais modernas legislações ambientais do mundo, ela não tem sido suficiente para bloquear a devastação da floresta. Os problemas mais graves são a insuficiência de pessoal dedicado à fiscalização, as dificuldades em monitorar extensas áreas de difícil acesso, a fraca administração das áreas protegidas e a falta de envolvimento das populações locais. Solucionar essa situação depende da forma pela qual os fatores político, econômico, social e ambiental serão articulados. (BARRETO, 2011) Mata atlântica A mata atlântica é uma das florestas tropicais mais ameaçadas do mundo. Para se ter uma ideia da situação de risco em que a mesma se encontra, basta saber que à época do descobrimento do Brasil ela tinha uma área de aproximadamente 1 milhão de km2 , ou 12% do território nacional, estendendo-se do Rio Grande do Norte ao Rio Grande do Sul. Hoje, está reduzida a apenas 7% de sua área original. Apesar da devastação sofrida, a riqueza das espécies animais e vegetais que ainda se abrigam na mata atlântica é espantosa. Em alguns trechos remanescentes de floresta os níveis de biodiversidade são considerados os maiores do planeta. Em contraste com essa exuberância, as estatísticas indicam que mais de 70% da população brasileira vive na região da mata atlântica. Além de abrigar a maioria das cidades e regiões metropolitanas do país, a área original da floresta cedia além disso os grandes polos industriais, petroquímicos e portuários do País. (BARRETO, 2011) Pantanal mato-grossense O pantanal é um patrimônio natural dos mais valiosos do Brasil, pois apresenta 140 mil km2 em território brasileiro, e se destaca pela riqueza da fauna, que consta de 650 espécies de aves, 80 de mamíferos, 260 de peixes e 50 de répteis. (BARRETO, 2011) As chuvas são fortes no pantanal, e os terrenos sendo, quase sempre planos são alagados periodicamente por inúmeros córregos e vazantes entremeados de lagoas e leques aluviais. Na época das cheias estes corpos líquidos comunicam-se e mesclam-se com as águas do Rio Paraguai, renovando e fertilizando a região. Contudo, assim como nos demais ecossistemas brasileiros onde a ocupação predatória vem provocando destruição, a sua interferência no Pantanal também é sentida. Embora boa parte da região continue inexplorada, muitas ameaças surgem em decorrência do interesse econômico que existe sobre essa área. A situação começou a se agravar nos últimos 20 anos, sobretudo pela introdução de pastagens artificiais (para a pecuária de corte) e a exploração das áreas de mata. (BARRETO, 2011) Pinheirais de araucária O pinheiro-brasileiro, Araucária angustifólia, ocorre como formação típica nas partes altas da região montanhosa do Brasil meridional, geralmente acima de 1.200 m, nas serras da Mantiqueira e do Mar. (BARRETO, 2011) Para a região da Araucária nos cinco estados de sua ocorrência, Rio Grande do Sul, Santa Catarina, Paraná, São Pauloe Minas Gerais, considerou-se as bacias hidrográficas dos rios Paraná - Uruguai e as bacias isoladas. No primeiro caso, tem- se o Rio Uruguai e o Rio Paraná com seus afluentes. Nas cabeceiras desses rios, os numerosos rios que os formam nascem em zonas de pinheirais. Estas desaparecem à medida que descem para o seu curso inferior. Por exemplo, os rios Pelotas e Canoas, seus numerosos afluentes, até a barra dos dois primeiros, estão dentro da área dos pinheirais. Daí para baixo, passando a formar o Rio Uruguai, desaparecem os pinheiros. O mesmo pode-se dizer do Rio Paraná e seus afluentes do lado leste. (BARRETO, 2011) Zona de campos Entre o Rio Grande do Sul e Santa Catarina, os campos formados por gramíneas e leguminosas nativas se estendem por aproximadamente 200 mil km2, tornando-se mais densas e ricas nas encostas. Nessa região, com muita mata entremeada, as chuvas distribuem-se regularmente pelo ano todo e as baixas temperaturas reduzem os níveis de evaporação. Tais condições climáticas acabam favorecendo o crescimento de árvores. Bem diferentes, entretanto, são os campos que dominam áreas do norte do País. Aí, bem ao norte da floresta amazônica, existem áreas de campos naturais, porém com vegetação de porte mais raquítico, ocorrendo como manchas. (BARRETO, 2011) Os campos do Sul representam a “pampa”, uma região plana com ondulações, de vegetação aberta e de pequeno porte que se estende do Rio Grande do Sul para além das fronteiras com a Argentina e o Uruguai. (BARRETO, 2011) Devido à riqueza do solo, as áreas cultivadas do Sul se expandiram rapidamente sem um sistema adequado de preparo, resultando em erosão e outros problemas que se agravam progressivamente. Os campos são amplamente utilizados para a produção de arroz, milho, trigo e soja, às vezes em associação com a criação de gado. A desatenção com o solo, entretanto, leva à desertificação, registrada em diferentes áreas do Rio Grande do Sul. (BARRETO, 2011) A caatinga A Caatinga, que na língua indígena quer dizer “mata branca” se estende pelos estados do Ceará, Rio Grande do Norte, Paraíba, Pernambuco, Sergipe, Alagoas, Bahia, sul-leste do Piauí e norte de Minas Gerais. Nesse ambiente o sol forte acelera a evaporação da água das lagoas, dos açudes e rios que, na maioria dos casos secam e/ou param de correr. Todavia, quando chega o inverno (período chuvoso) o solo fica encharcado e o verde toma conta das paisagens. (BARRETO, 2011) O grande contingente de brasileiros que vive nos 800 mil km2 de caatinga nem sempre podem contar com as chuvas (o que chamam de inverno). Quando não chove, o homem do sertão e sua família sofrem muito. Precisam caminhar quilômetros em busca da água dos açudes. A irregularidade climática é um dos fatores que mais interferem na vida do sertanejo. Mesmo quando chove, o solo raso e pedregoso não consegue armazenar a água que cai e a temperatura elevada (médias entre 25o C e 29o C) provoca intensa evaporação. (BARRETO, 2011) Na longa estiagem os sertões são, muitas vezes, semidesertos nublados, mas sem chuva. O vento seco e quente não refresca, incomoda. A vegetação adaptou-se ao clima para se proteger. As folhas, por exemplo, são finas, ou inexistentes. Algumas plantas armazenam água, como os cactos, outras se caracterizam por terem raízes praticamente na superfície do solo para absorver o máximo da chuva. (BARRETO, 2011) 8 CICLOS BIOGEOQUÍMICOS Os ciclos biogeoquímicos (bio = vida, geo = terra) estão relacionados aos ciclos físicos, químicos e biológicos que ocorrem no ambiente, como o processo de decomposição de organismos da fauna e da flora que têm sua matéria orgânica degradada, principalmente, por bactérias decompositoras e por fungos. Essa matéria é decomposta em partículas menores – os minerais – que passam para o meio abiótico, podendo ser reutilizadas por outros seres como matéria-prima para a produção de suas substâncias orgânicas. (ZIBETTI et al., 2013) Na natureza, ocorrem diversos ciclos de elementos químicos, sendo os mais relevantes os ciclos do carbono e do nitrogênio, que compõem os ciclos gasosos, bem como os ciclos do fósforo e do enxofre, que fazem parte dos ciclos sedimentares, e também o ciclo hidrológico ou o ciclo da água. Todos são fundamentais para a manutenção da vida do planeta. (ZIBETTI et al., 2013) a) Ciclo do carbono – consiste na passagem do átomo desse elemento – que compõe as moléculas de dióxido de carbono ou gás carbônico (CO2) disponíveis nos ecossistemas – para as moléculas das substâncias orgânicas dos seres vivos. (ZIBETTI et al., 2013) O carbono é um elemento de extrema relevância. Além de compor parte da biomassa dos seres vivos (carboidratos) e elementos fósseis utilizados como combustíveis (petróleo e carvão), a queima desses combustíveis e a decomposição de matérias orgânicas produzem os gases CO (monóxido de carbono), CO2 (dióxido de carbono) e CH4 (metano) que, em grandes quantidades, vêm alterando a composição da atmosfera. Tais alterações, aliadas a outros fenômenos, modificam os climas regionais e, consequentemente, o clima global. (ZIBETTI et al., 2013) Não confunda esse processo com o efeito estufa que é um processo natural e indispensável para a manutenção da vida da Terra. O termo “efeito estufa” tem sido amplamente difundido na atualidade, sendo, muitas vezes, taxado como vilão e como principal responsável pelas catástrofes climáticas que ocorrem em nosso Planeta. Sem ele, a temperatura estaria constantemente abaixo de zero grau Célsius. O termo é uma analogia às estufas – ambientes artificiais utilizados na agricultura para criar condições favoráveis para certas cultivares, como vegetais e flores. Dos raios solares que chegam à superfície da Terra, parte é absorvida pelos ecossistemas e outra parte é refletida novamente para o espaço. Alguns desses raios não seguem esse curso e são novamente refletidos para a superfície devido a altas concentrações de gases e elementos particulados na atmosfera, fazendo com que se intensifiquem as extremas variações climáticas. O problema não está no fenômeno em si, mas nos processos que vêm alterando os ciclos dos gases. (ZIBETTI et al., 2013) Fonte: biologianet.com b) Ciclo do nitrogênio – o nitrogênio, em sua forma gasosa (N2), constitui cerca de 78% do gás atmosférico. Esse elemento está presente nas proteínas, nos ácidos nucléicos, nas vitaminas, nas enzimas e nos hormônios. O ciclo passa pelas seguintes etapas: o nitrogênio atmosférico (N2), quando atinge o solo, passa pelo processo de amonificação, sendo metabolizado por bactérias especializadas. Assim, o nitrogênio muda de estágio, passando para amônio (NH4 +) e, depois, para amônia (NH3 +). Na próxima etapa, outras bactérias realizarão a nitrificação, que é a passagem de amônia para nitrito (NO2 - ) e, após, para nitrato (NO3 - ). Esse nitrato será, novamente, convertido – processo chamado de desnitrificação, voltando o nitrogênio à forma de N2, na qual parte será fixada pelas plantas, através de relações simbióticas com outros microrganismos, e outra parte retornará a atmosfera. (ZIBETTI et al., 2013) Fonte: ufsm.br Poucos organismos são capazes de absorver o nitrogênio em sua forma livre. Dentre eles podemos citar as plantas e, mesmo assim, não o retiram diretamente da atmosfera. O nitrogênio que desce ao solo, na forma de N2, é assimilado pelas plantas a partir de uma relação simbiótica entre a planta e as bactérias do gênero Rhizobium, fixadoras de nitrogênio. Esses microrganismos estão fixados ao sistema radicular do vegetal, facilitando a absorção do nitrogênio pelas raízes e daí para toda a planta. O ciclo continua quando o herbívoro se alimenta de gramíneas e libera o nitrogênio novamente para a atmosfera. Existem outros meios de fixação do nitrogênio, como as micorrizas (simbiose entre fungos eangiospermas) – processo parecido com o anterior. (ZIBETTI et al., 2013) c) Ciclo do fósforo – o fósforo é um elemento essencial à vida, compondo os dentes e os ossos, além de estar presente em moléculas de RNA e DNA. Uma grande quantidade desse elemento químico é liberada por processos erosivos, através do fosfato (PO4) presente nas rochas, sendo carregada para os oceanos e depositada no fundo ou consumida pelo fitoplâncton. Outra parte, porém, significativa, permanece em áreas continentais, essenciais para o desenvolvimento e manutenção de atividades biológicas nos ambientes. Entretanto, o excesso de fosfato ocasiona o processo de eutrofização – alguns autores adotam o termo “eutrofização”. (ZIBETTI et al., 2013) Eutrofização – é o fenômeno ocasionado pelo excesso de nutrientes em sistemas hídricos, provocando um aumento excessivo de algas. Estas fomentam o desenvolvimento dos consumidores primários e, eventualmente, de outros componentes da teia alimentar no ecossistema. O crescimento elevado de algas, relacionado com o acúmulo de nutrientes derivados do fósforo (fosfatos), do enxofre (sulfatos), do nitrogênio (nitratos), dentre outros, recebe o nome de florescimento ou bloom – dando uma coloração azul-esverdeada ou vermelha à água. Essas substâncias são os principais nutrientes do fitoplâncton. Após a morte das algas, estas irão se decompor, diminuindo, significativamente, o oxigênio dissolvido na água através da ação dos organismos decompositores, ocasionando a mortandade de peixes e de outros organismos, além da formação de gases tóxicos ou de cheiro desagradável. Esses processos podem ocorrer de maneira natural, como a lixiviação da serrapilheira acumulada numa bacia hidrográfica, levada por fortes chuvas, e, também, a partir de atividades antrópicas (de origem humana), através da descarga de efluentes domésticos – esgotos não tratados, depositados a céu aberto, industriais e agrícolas – fertilizantes usados nas plantações. (ZIBETTI et al., 2013) Lixiviação – é o processo de lavagem do solo decorrente de chuvas fortes ou intensas, fazendo com que materiais particulados sejam levados para locais mais baixos do relevo – geralmente os cursos d’água. Serrapilheira ou serapilheira compreende o material acumulado na superfície do solo das matas e das florestas, principalmente materiais de origem vegetal (folhas, galhos, cascas, sementes, frutos) e alguns de origem animal em menores proporções (ossos e material fecal). Esses materiais orgânicos sofrerão processos de decomposição em decorrência da ação de organismos detritívoros e decompositores, colaborando, assim, na ciclagem dos nutrientes. (ZIBETTI et al., 2013) d) Ciclo do enxofre – embora possua uma fase gasosa, no ciclo sedimentar é que encontramos uma quantidade mais significativa de enxofre. Grande parte do enxofre encontra-se armazenada em depósitos fósseis, como o petróleo e o carvão mineral. Quando esses materiais são trazidos à superfície para serem utilizados como combustíveis, após a queima, o enxofre neles contido é convertido em sulfito (SO3 2-) ou sulfato (SO4 2-), indo parar na atmosfera, podendo, ainda, sofrer alterações químicas, chegando a monóxido de enxofre (SO) ou dióxido de enxofre (SO2). Uma vez suspenso no ar, o enxofre, na forma de dióxido de enxofre (SO2), entrará em contato com vapores d’água (H2O), formando ácidos, como o sulfito ácido (HSO3 -) ou sulfato ácido (HSO4 -), que ocasionam a chuva ácida. (ZIBETTI et al., 2013) SO2 + H2O = H++ HSO3- A chuva ácida compromete a estrutura das plantas, modificando sua fisiologia vegetal, e, também, danifica as estruturas prediais, reagindo quimicamente com os carbonatos presentes nas fachadas dos prédios. (ZIBETTI et al., 2013) Fonte: educamaisbrasil.com.br Em Candiota – RS, onde se encontra a usina de extração de carvão (utilizado para a produção de energia termelétrica), existe uma grande jazida de carvão – depositado há milhares de anos – decorrente de processos de decomposição vegetal e animal, passado pelo processo de fossilização. Uma vez extraído, o carvão é queimado para que seja produzida a energia elétrica. Parte dos resíduos vai parar na atmosfera. (ZIBETTI et al., 2013) e) Ciclo hidrológico – por estar associada aos processos metabólicos, a água é uma substância vital para os seres vivos. Seu ciclo pode ser analisado pelo ciclo curto e pelo ciclo longo. No primeiro caso, os seres vivos não têm participação. A água encontra-se em seu estado gasoso (atmosfera) e líquido (geológico ou litosfera). Os vapores d’água suspensos no ar se condensam, formando nuvens, precipitando na forma de chuva que, ao atingir o solo, ou será infiltrada, umedecendo o solo, abastecendo lençóis freáticos e aquíferos, ou permanecerá na superfície, indo parar em rios, lagos, lagoas e oceanos. (ZIBETTI et al., 2013) Fonte: ufsm.br No segundo caso (ciclo longo), há participação dos seres vivos. A água presente no solo será absorvida pelas plantas, através das raízes. Parte da água será liberada a partir da respiração, retornando à atmosfera; outra parte será consumida por algum herbívoro – ao se alimentar do vegetal – e outra parte será liberada após a decomposição dos materiais restantes. O herbívoro, ao alimentar- se, consome também a água presente na estrutura da planta, sendo esta sintetizada pelo seu organismo. (ZIBETTI et al., 2013) 9 UCESSÃO ECOLÓGICA O conceito de sucessão ecológica foi inicialmente desenvolvido pelos botânicos, dentre eles Frederic Clements (1916) e Eugenius Warming. (BONILLA et al., 2011) Os organismos que integram uma comunidade biológica sofrem ações de seu biótopo, o qual, por sua vez, é alterado localmente em função da atividade desses mesmos organismos. A atuação dos organismos da comunidade sobre o biótopo pode provocar alterações no substrato e em outras condições abióticas locais, tais como, luz, temperatura e umidade. (BONILLA et al., 2011) Uma das mais interessantes características observadas nas comunidades é o fato de que elas mudam continuamente de estado, como, por exemplo, a sua composição específica. Este fato é muito evidente quando há um distúrbio externo, como fogo ou enchente. Mesmo quando as comunidades estão em equilíbrio, tal estado é dinâmico. (BONILLA et al., 2011) Sucessão ecológica é uma sequência de alterações ou mudanças estruturais e funcionais que ocorrem para que haja um ajuste ou uma recomposição nos ecossistemas. Mudanças essas que, em muitos casos seguem padrões mais ou menos definidos, mais que culminando com a formação de uma comunidade estável. (BONILLA et al., 2011) Sucessão secundária pode ocorrer em uma lagoa, que, sem a interferência humana, tender a desaparecer. Aos poucos, o diâmetro e a profundidade da lagoa se reduzirão. No seu lugar, pode formar-se uma floresta. As águas das chuvas vão arrastando sedimentos para a lagoa, que vão se depositando no fundo. Plantas flutuantes ocupam as margens e, a seguir, plantas emersas desenvolvem-se no solo criado no local antes ocupado pela água. O desaparecimento completo da lagoa é apenas uma questão de tempo. (BONILLA et al., 2011) Descrição dos cinco momentos representados na imagem acima: (1) - É a fase inicial do processo, quando o fundo é nu e a cadeia alimentar é sustentada pelo plancton; (2) - Representado pelo desenvolvimento da vegetação submersa e deposição de material no fundo e nas margens; (3) - Nesta fase a vegetação emergente aflora na superfície impedindo, muitas vezes, a penetração de luz para a vegetação submersa que principia a desaparecer; (4) - É a fase em que a continuação do processo de aterro transforma a lagoa em um. Isto é, um bioma de transição; (5) - É fase final, em que os representantes herbáceos e graminoides vão progressivamente sendo substituídos por vegetaçãode floresta (comunidade clímax). (BONILLA et al., 2011) Fonte: coladaweb.com Sucessão primária e secundária A sucessão é dita primária quando sua primeira fase se inicia numa área nunca antes povoada, onde não havia seres vivos. Ex.: Uma rocha; uma ilha marítima; uma faixa recente de praia. (BONILLA et al., 2011) Os primeiros organismos a se instalarem são chamados pioneiros. Por exemplo, um derramamento de lava vulcânica é capaz de matar animais e plantas. Na área queimada ou sobre a lava resfriada, podem surgir liquens, musgos, avencas e outras plantas; posteriormente, chegam vários tipos de animais. Finalmente, essas áreas estarão ocupadas por novas comunidades. (BONILLA et al., 2011) A sucessão secundária é a sucessão que surge num local ou lugar anteriormente ocupado por outra comunidade. Ex.: pastos abandonados em margens de estradas. Assim a regeneração da comunidade clímax, após uma perturbação também é conhecida como sucessão secundária. (BONILLA et al., 2011) As sucessões secundárias aparecem em um meio que já foi povoado, mas do qual foram eliminados os seres vivos por modificações climáticas (glaciações, incêndios), geológicas (erosão) ou pela intervenção do homem (desmatamento), por exemplo. Uma sucessão secundária conduz muitas vezes à formação de um disclimax diferente do clímax que existia primitivamente. Assim sendo, deve-se entender disclimax como uma formação vegetal, perturbada ou degradada por agentes externos desfavoráveis como a seca e o fogo, tal o cerrado no Brasil. (BONILLA et al., 2011) Segundo BONILLA et al. (2011) de acordo com a forma como ocorre à sucessão secundária tem-se: a) Sucessão ecológica temporal: é aquela que se sucede num mesmo local, num espaço de tempo. b) Sucessão ecológica espacial: é aquela sucessão ecológica que ocorre em vários estágios, num espaço de tempo, estando todos os integrantes presentes ao mesmo tempo e em sequência numa mesma área. As condições ambientais no microambiente são modificadas pelas atividades das populações pioneiras e a ação continua de agentes intemperizantes como: as do clima, ação química das águas, ação biológica etc. (BONILLA et al., 2011) O processo de sucessão ecológica numa rocha se divide em três fases: ecese, sere (ou séries) e clímax. Ecese Uma rocha vulcânica representa um ambiente hostil ao desenvolvimento de vida: a temperatura varia muito e a água não pode ser retida, escorrendo ou evaporando-se. Nessas condições adversas são poucos os seres vivos capacitados a sobreviver. Os liquens, contudo, toleram essas condições. (BONILLA et al., 2011) Em sua atividade metabólica, os liquens produzem ácidos orgânicos, que vão lentamente corroendo a rocha. Gradativamente, novas camadas de liquens vão-se formando, constituindo um delgado “solo vivo” sobre a rocha. A partir de então, as condições do local deixam de ser tão difíceis, possibilitando o desenvolvimento de musgos, pequenas plantas do grupo das briófitas. Portanto, os liquens desbravam um novo nicho ecológico, que, a partir deles, pode ser ocupado pelos musgos. (BONILLA et al., 2011) As condições, porém, tornam-se menos favoráveis à sobrevivência dos próprios liquens, que não resistem à competição e cedem lugar a outras espécies. Essa é a grande importância das espécies pioneiras, toleram condições difíceis, modificam o ambiente e permitem o desenvolvimento de outras espécies, que também vão modificar o meio e facilitar o desenvolvimento de outras. (BONILLA et al., 2011) Sere É caracterizada como fase de transição. Sobre a rocha, agora com uma camada mais espessa de solo, espécies de plantas maiores, como samambaias e gramíneas, poderão desenvolver-se. Essas espécies mudam o ambiente. As plantas, por exemplo, sombreiam a superfície da terra, contribuem para os detritos no solo e alteram seu nível de umidade. (BONILLA et al., 2011) Estas mudanças frequentemente inibem o sucesso continuado das espécies pioneiras que as causam, mas tornam o ambiente mais adequado para as espécies que se seguem, as quais então excluem aquelas responsáveis pelas mudanças iniciais. Nesse sentido, o caráter da comunidade muda com o tempo. (BONILLA et al., 2011) Climax Nessa fase, a comunidade estabiliza-se e conta com grande número de espécies. Sobre a rocha, há o desenvolvimento de plantas de maior porte, constituindo uma comunidade com o aspecto de uma pequena floresta, mais estável e menos sujeita a mudanças em curto prazo. (BONILLA et al., 2011) No processo da sucessão ecológica, ocorre aumento no número de espécies e na biomassa. O nítido crescimento na quantidade de matéria orgânica é comprovado, pelo aumento da comunidade vegetal. Na fase clímax, a biomassa torna-se estável porque a comunidade passa a consumir tudo o que produz. (BONILLA et al., 2011) A noção de clímax tem sido muito criticada. Para continuar válida e poder ser conservada, essa noção deve assumir um caráter dinâmico. Uma floresta que chegou ao estágio clímax não é um sistema uniforme e imutável. É um conjunto heterogêneo de parcelas de idade diferentes que foram criadas por perturbações e que coexistem ao lado de parcelas que efetivamente ao estágio clímax. (BONILLA et al., 2011) 10 AÇÃO ANTRÓPICA O ser humano tem aumentado sua população em progressão assustadora e por consequência tem levado a uma depleção dos recursos naturais de forma substancial. Partindo do princípio que todo ambiente natural apresenta-se sob situação de equilíbrio ou sinergia, e que enquanto nada de muito diferente ocorrer este tende a manter-se em equilíbrio, a ação do homem moderno caracteriza-se como elemento desestabilizador deste sistema. (ASSIS et al., 2007) Obviamente não podemos armar que toda ação humana é causadora de desequilíbrio, pois podemos realizar uma análise histórica e perceber que muitos grupos humanos viviam em perfeita harmonia como meio, como exemplo, algumas tribos indígenas que mantém uma relação de subsistência com o meio permitindo uma exploração dos recursos naturais de forma equilibrada. (ASSIS et al., 2007) Os Índios desenvolveram um sistema de respeito a natureza, que lhes permitiu subsistir por inúmeras gerações, modicando essa situação apenas após o contato e miscigenação com o homem branco. É preciso aprender com estas formas de cultura, pois é fundamental que o ser humano conserve estes recursos para que possa continuar presente enquanto espécie. (ASSIS et al., 2007) Esta ação do homem sobre o meio é na verdade uma consequência das necessidades próprias da sociedade humana. À medida que a população cresceu, o homem desenvolveu estudos tecnológicos cada vez mais eficientes para satisfazer as necessidades do consumo e do conforto, promovendo uma absorção dos recursos naturais cada vez de forma mais intensa, até provocar uma depleção destes recursos. (ASSIS et al., 2007) As ações antrópicas podem ser observadas em todo o planeta, sendo que apresenta graus diferentes de destruição e aniquilação. Quando observamos países mais ricos, como países europeus a destruição do meio ocorreu de forma mais maciça. Na Alemanha ocorreu a destruição quase total de suas florestas, tendo como exemplo a Floresta Negra que apresenta quase toda a sua extensão para atividades agropastoris. (ASSIS et al., 2007) Em muitos outros países com alto grau de industrialização a deposição de resíduos sobre o meio provocou a contaminação de rios, lagos e biomas, forçando desta forma a importarem matéria prima de outros lugares, as consequências desta ação vão desde pequenos acordos internacionais até guerras. (ASSIS et al., 2007) Ainda contamos com a ação de grandes potências mundiais que se mostram incompreensivas com relação as questões ambientais, posicionando de forma perigosa com relação ao meio e a sobrevivência do próprio homem. Podemosdestacar a deposição de resíduos nucleares no meio como fez os EUA em algumas fendas oceânicas. (ASSIS et al., 2007) Para que possamos estudar melhor os tipos de impactos que o ser humano tem provocado nomeio, vamos destacar algumas ações bem estudadas. Mas antes vamos entender que poluente é todo tipo de substância ou energia que provoque desequilíbrio ambiental. Vamos destacar os poluentes químicos, físicos e biológicos. (ASSIS et al., 2007) Como poluentes químicos destacamos o SO2, NO2, CO2, CO, Metais pesados, agrotóxicos, poeira e elementos radioativos. Como poluentes físicos o som e como poluentes biológicos as armas biológicas. Cada um destes elementos pode provocar a quebra da sinergia, contudo o efeito sinérgico se acentua em determinados meios. (ASSIS et al., 2007) - SO2 O dióxido de enxofre é um dos gases provenientes da indústria e responsáveis pela formação de compostos ácidos na atmosfera, principalmente ácido sulfúrico, devido à reação deste com a água da atmosfera precipitando-se, caracterizando o que chamamos de chuvas ácidas. Este produto quando formado provoca alterações no ambiente terrestre e aquático. (ASSIS et al., 2007) No meio aquático a presença de chuvas ácidas provoca alteração do pH, provocando alterações graves no meio. É importante ressaltar que o meio aquático é extremamente sensível a mudanças de pH, onde toda a comunidade pode vir a desaparecer a depender da intensidade da mudança. Normalmente as águas doces são fracamente ácidas, contudo, pequenas alterações do pH iniciam uma desestruturação das comunidades, iniciando pelo plâncton e progredindo para outros grupos funcionais. (ASSIS et al., 2007) Nos meios terrestres a mudança de pH provoca mudanças na estrutura da vegetação, acarretando mudanças também na comunidade de consumidores. Em ambientes agricultáveis, a mudança do pH torna o ambiente impróprio para utilização, e em algumas situações são necessários gastos extras par tentar corrigir o pH do solo. (ASSIS et al., 2007) Uma última análise que podemos fazer em relação às chuvas ácidas é com relação aos prejuízos provocados em construções, monumentos e automóveis, devido à ação corrosiva destas chuvas ácidas. Em alguns países esculturas e monumentos de alto valor cultural têm sido destruídos, gerando um gasto muito alto com sua recuperação e manutenção. (ASSIS et al., 2007) - NO2 Um outro composto que também é proveniente da atividade industrial é o dióxido de nitrogênio, e este também reage com vapor d’água da atmosfera formando compostos ácidos como ácido nítrico e quando precipitado forma também chuvas ácidas. (ASSIS et al., 2007) - CO2 O dióxido de carbono é o principal gás formado a partir da queima ou combustão orgânica, é produzido a partir da respiração dos seres vivos, mas pode ser liberado no ambiente a partir da queima de combustíveis fósseis. Quando este gás aparece em grandes quantidades no meio este provoca uma alteração no clima devido a sua ação como gás estufa. (ASSIS et al., 2007) É importante lembrar que a produção deste gás é constante no planeta e a ação estufa existe no planeta desde quando se formou a atmosfera primitiva e ajuda a manter a temperatura planetária. O problema é que quando a produção deste gás aumenta sensivelmente ocorre o efeito estufa local. (ASSIS et al., 2007) Devido a ação cada vez mais intensa da queima de combustíveis fósseis, este gás tem se tornado um verdadeiro problema para a humanidade e tem sido o cerne de muitos encontros e debates sobre a gestão planetária. (ASSIS et al., 2007) Uma das consequências deste protocolo é que as nações menos industrializadas podem receber investimentos financeiros provenientes de países que são mais poluidores, criando desta forma um mercado de ações internacional. Neste mercado recém-criado quem mais se beneficia são os projetos e pesquisas cientificas, mas é preciso ter um olhar cuidadoso para que este poder de venda não se torne uma licença para poluir. (ASSIS et al., 2007) Uma outra característica que pode ser levantada é com relação aos mecanismos de circulação atmosférica global, onde em determinadas regiões do planeta como nas regiões tropicais, ocorre uma maior acumulação deste gás, intensificando o processo. (ASSIS et al., 2007) Como consequências do efeito estufa podemos falar em aquecimento global, degelo das calotas polares, aumento do nível das marés, alteração da biota em diversas regiões do planeta e outras ações que estão sendo pontuadas em torno do planeta. (ASSIS et al., 2007) - CO O monóxido de carbono é um outro gás proveniente da queima de combustíveis e é um dos principais responsáveis por alterações respiratórias em animais. Quando este gás atinge a corrente circulatória este reage com as moléculas de hemoglobina, formando um composto relativamente estável. Este composto estável permanece na circulação por um período longo e caso ocorra com uma grande quantidade de hemoglobina o animal pode ter uma restrição respiratória aguda e vir a óbito. (ASSIS et al., 2007) Nas grandes cidades este é um problema comum, devido à grande quantidade de combustível que é queimada nos veículos automotores. Apesar de a indústria automobilística desenvolver cada vez mais tecnologias para minimizar este efeito, como a construção de catalisadores cada vez mais potentes, ainda permanece elevada a emissão deste gás. (ASSIS et al., 2007) - Metais pesados Existem muitos metais pesados sendo utilizados em diversas áreas da indústria, tecnologia e atividades de campo, no entanto quando estes elementos atingem o ambiente natural ocorrem reações desastrosas para o meio, pois como a maioria destes já apresenta alterações na sua estrutura molecular. Muitos efeitos das possíveis interações com os organismos vivos ainda não são conhecidos, pois os estudos ainda são incipientes. (ASSIS et al., 2007) Contudo um efeito bem conhecido dos metais pesados é o que ocorre sobre as cadeias alimentares, as células dos seres vivos apresentam uma incapacidade de metabolizar e expulsar estes metais que consequentemente tendem a se acumular nos tecidos vivos. Contudo o maior problema é o seu efeito magnificante ao longo da cadeia alimentar. (ASSIS et al., 2007) Tomemos como exemplo uma pequena cadeia alimentar, algas, copépodos, peixes e aves. Se considerarmos que o ambiente aquático foi atingido por um metal pesado como mercúrio, bastante utilizado na mineração, quando as algas absorverem este metal vão adquirir uma determinada quantidade em ppm, no entanto quando os copépodos que se alimentam de algas adquirirem seu alimento a quantidade deste metal será da ordem de 2 ou 3 x ppm, seguindo o mesmo raciocínio as aves irão apresentar uma quantidade muitas vezes superior ao das algas. Resumindo podemos dizer que metais pesados são bioacumuláveis ao longo da cadeia alimentar, apresentando maior efeito nos organismos de maior nível trófico. (ASSIS et al., 2007) - Agrotóxicos Com o desenvolvimento da agricultura e a invasão dos campos de agricultura em locais anteriormente ocupados por matas e outros biomas, muitos organismos, e principalmente os insetos passaram a atacar as lavouras a procura de alimento e estes passaram a ser identificados como pragas para estas lavouras. (ASSIS et al., 2007) A forma mais rápida de combate aos insetos foi através da utilização de substâncias capazes de matar estes organismos, conhecidas popularmente como agrotóxicos, no entanto com estas substâncias atingem diversos sistemas dos animais, tendem a permanecer nos organismos que ocorre contato, além de provocar a morte dos insetos ocorre também uma absorção pelas plantas e que terminam atingindo o consumidor final. (ASSIS et al., 2007) Existem diversos registros da ação de agrotóxicos sobre seres humanos e alguns poucos sobre outros grupos deseres vivos. No entanto em todos eles pode se observar à ação deletéria da substância. Alterações de má formação fetal, alterações no sistema nervoso de animais e em muitos outros sistemas e tecidos dos seres vivos. (ASSIS et al., 2007) Atualmente diversos outros mecanismos de controle de pragas têm sido implementados pelos governos e pelas instituições de pesquisa e melhoramento do ambiente. O controle biológico de pragas é um destes mecanismos, contudo para ser aplicado é necessário que exista um conhecimento da biologia das espécies envolvidas e estudos de impacto ambiental. (ASSIS et al., 2007) - Poeira Outro tipo de poluente aéreo é a poeira proveniente da ação antrópica. Encontramos uma maior quantidade deste material em ambientes de construção e terraplanagem, onde a desestruturação do solo ocorre incessantemente e a emissão deste material particulado para a atmosfera é muito alto. A poeira contribui para o efeito estufa e também é responsável por inúmeras infecções respiratória sem seres humanos. Este problema consiste em mal de saúde pública, o que provoca gastos extras por parte do governo. (ASSIS et al., 2007) - Elementos radioativos A radioatividade é um fenômeno natural ou artificial, pelo qual algumas substâncias ou elementos químicos, chamados radioativos, são capazes de emitir radiações, as quais têm a propriedade de impressionar placas fotográficas, ionizar gases, produzir fluorescência, atravessar corpos opacos à luz ordinária, etc. As radiações emitidas pelas substâncias radioativas são principalmente partículas alfa, partículas beta e raios gama. (ASSIS et al., 2007) A radioatividade é uma forma de energia nuclear, usada em medicina, e consiste no fato de alguns átomos como os do urânio, rádio e tório serem “instáveis”, perdendo constantemente partículas alfa, beta e gama (raios-X). O urânio, por exemplo, tem 92 prótons, porém através dos séculos vai perdendo-os na forma de radiações, até terminar em chumbo, com 82 prótons estáveis. (ASSIS et al., 2007) Muitos elementos radioativos utilizados nas diversas áreas do conhecimento, quando liberados para o meio podem causar acidentes graves, como o que ocorreu em Chernobyl ou o acidente de Goiânia. Nestes casos muitos organismos vivos apresentarão riscos de apresentar alterações em seu material genético e consequentemente promoverem alterações nas relações com os organismos da comunidade. (ASSIS et al., 2007) Podemos citar como exemplo final o que ocorreu nas cidades japonesas de Hiroshima e Nagasaki, nas quais até hoje as pessoas que nascem ainda apresentam efeitos deletérios da radioatividade. Muitas alterações foram provocadas no ambiente e em alguns locais até hoje o solo é imprestável para a agricultura, devido ao efeito da radioatividade. (ASSIS et al., 2007) 11 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ASSIS, Márcio et al. Ecologia Geral. 1. ed. Bahia: Faculdade de Tecnologia e Ciências, 2007. 99 p. BARRETO, Thereza Maria de Castro Paes (coord.). Ecologia Geral. Ceará: SEDUC: Secretaria da Educação, 2011. 73 p. BONILLA, Oriel Herrera et al. Fundamentos em Ecologia. 1. ed. Ceará: Secretaria de Educação a Distância (SEAD/UECE), 2011. 166 p. CASSINI, Sérvio Túlio. Ecologia: Conceitos Fundamentais. VITORIA/ES: Universidade Federal do Espirito Santo - UFES, 2005. PERONI, Nivaldo. Ecologia de populações e comunidades. Florianópolis: CCB/EAD/UFSC, 2011. 123 p. UNIVERSIDADE CASTELO BRANCO. Introdução à Ecologia. Rio de Janeiro: UCB, 2008. - 32 p. ISBN 978-85-86912-93-1 ZIBETTI, Volnei Knopp et al. Fundamentos de Ecologia e Tecnologia de Tratamento de Resíduos. 1. ed. Santa Maria: CTISM - Colégio Técnico Industrial de Santa Maria, 2013. 86 p.