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O ESTUDO DOS ECOSSISTEMAS
• MATÉRIA, ENERGIA, DINÂMICA DE 
POPULAÇÕES
Química Física
Ciências do solo Geociências Ciências aquáticas
ECOLOGIA DE 
ECOSSISTEMAS
Ciências Biológicas
Ci
ên
ci
as
 s
is
tê
m
ic
as Ciências hum
anas
Ecologia Vegetal Ecologia Animal
Biogeoquímica
Ecologia de microrganismos MetereologiaBioquímicaEcotoxicologia
Matemática aplicada
Computação
Modelagem ecológica
Química do solo
Física do solo
Biologia do solo
Geologia
Geomorfologia
Ecologia de paisagens
Ecologia marinha
Ecologia de água doce
Hidrologia
Termodinâmica
Biofísica
Economia de recursos
Economia ecológica
Sociologia ecológica
Universo
Galaxias
Sistema Solar
Planetas
Terra
Biosfera
Ecossistemas
Comunidades
Populações
Organismos
Sistemas de órgãos
Órgãos
Tecidos
Células
Protoplasma
Moléculas
Átomos
Partículas sub-atômicas
Modelo conceitual 
hierárquico dos níveis 
de organização da 
matéria na natureza 
(Modif. Miller, 1998)
Sem vida
Limite
Vida
?
Níveis de organização
Como estas abordagens se relacionam?
Indivíduos
Ambiente
Espécies 
distintas
Mesmas 
espécies
Ambiente 
fisiológico
Tempo
Espaço
• Vocabulário Ecológico
• Ecologia: é a ciência que estuda a relação dos seres vivos entre si e deles com o ambiente.
• Componentes Bióticos e Abióticos: seres vivos e não vivos de um ecossistema.
• Meio Ambiente: conjunto de fatores bióticos e abióticos que cercam e possibilitam a 
sobrevivência de um determinado ser vivo.
• Habitat: é o lugar onde vive um organismo, ou o lugar onde devemos dirigir-nos para 
encontrar (endereço).
• Nicho Ecológico: é a posição ou papel de um organismo dentro de sua comunidade e 
ecossistema, como resultante das respectivas adaptações estruturais, reações fisiológicas e 
comportamento específico (profissão).
• Ecossistema: é um conjunto de componentes bióticos e abióticos que, num determinado 
meio, trocam matéria e energia.
• Espécie: é o conjunto de organismo semelhantes entre si, que se reproduzem em condições 
naturais, sendo seus descendentes, via de regra, férteis.
• População: é o conjunto de organismos de uma mesma espécie que habitam determinado 
espaço em determinado tempo.
• Comunidade: é a associação entre seres os vivos de diversas populações de uma 
determinada área.
Conceito de Ecossistema 
• Os organismos vivos e o seu ambiente não-vivo (abiótico) estão
inseparavelmente interrelacionados e interagem entre si. Chamamos de
sistema ecológico ou ecossistema qualquer unidade (bios-sistema) que
abranja todos os organismos que funcionam em conjunto (a comunidade
biótica) numa dada área, interagindo com o ambiente físico de tal forma
que um fluxo de energia produ-za estruturas bióticas claramente definidas
e uma ciclagem de materiais entre as partes vivas e não-vivas.
• O ecossistema é a unidade funcional básica na ecologia, pois inclui tanto
os organismos quanto o ambiente abiótico; cada um destes fatores
influencia as propriedades do outro e cada um é necessário para a
manutenção da vida, como a conhecemos, na Terra.
• Sendo os ecossistemas sistemas abertos, o ambiente de entrada e o
ambiente de saída devem ser considerados partes importantes do
conceito.
• 0 termo "ecossistema" foi proposto primeiramente em 1935 pelo ecologista 
británico A. G. Tansley, mas, naturalmente, o conceito é bem mais antigo. 
• Em 1877, Karl Mobius escreveu (em alemão) sobre a comunidade de organismos 
num recife de ostras como uma “biocenose".
• O pioneiro russo V. V. Dokuchaev (1846-1903) e seu discípulo principal, G. F. 
Morozov (que se especializava em ecologia florestal),* enfatizaram o conceito da 
"biocenose", vocábulo posteriormente expandido por ecologistas russos para 
"geobiocenose
• Foi somente quando uma teoria geral de sistemas, meio século mais tarde, foi 
desenvolvida por Bertalanffy (1950, 1968) e outros que ecologistas, notadamente 
Hutchinson (1948a), Margalef (1958a), Watt (1966), Patten (1966, 1971), Van Dyne 
(1969) e H. T. Odum (1971), começaram a desenvolver o campo definitivo e 
quantitativo da ecologia de ecossistemas. 
Odum, Eugene P. 1964 : analisar a estrutura e função dos níves de 
organização além daqueles relativos aos indivíduos e espécies
Ecologia de ecossistemas
Van Dyne, 1966: estudo do desenvolvimento, dinâmica dos ecossistemas, 
incluindo as interrelações entre as estruturas e funções bióticas e abióticas 
no nível de ecossistemas e o desenvolvimento de estratégias de manejo 
holístico
Desenvolvimento formal da Teoria Ecológica
2. A interação dos três componentes básicos de um Ecossistema
• (1) a comunidade, 
• (2) o fluxo de energia 
• (3) ciclagem de materiais, 
O fluxo de energia ocorre num só sentido; uma parte da
energia solar que entra é transformada, e sua qualidade,
elevada (quer dizer, é convertida em matéria orgânica, uma
forma de energia mais concentrada que a luz solar) pela
comunidade, mas a maior parte é degradada, passa pelo
sistema e sai dele na forma de energia calórica, de baixa
qualidade (sumidouro de calor).
A energia pode ser armazenada e depois liberada sob
controle, ou exportada, mas não pode ser reutilizada.
Contrastando com a energia, os materiais, inclusive os
nutrientes necessários para a vida (carbono, nitrogênio,
fósforo etc.) e a água, podem ser reutilizados inúmeras
vezes. A eficiência da reciclagem e a grandeza das
importações e exportações de nutrientes variam muito
segundo o tipo de ecossistema.
Complexidade dos sistemas ecológios
Necessidade de uma simplificação ou um modelo conceitual de funcinamento
Herbívoros CarnívorosE Produtores
Decompo-
sitores
Respiração
Respiração Respiração
Respiração
Calor
Calor
Calor
Calor Calor
Reserv. de
Nutrientes
Fluxo de energia
Ciclagem de nutrientes
Diagrama funcional de um sistema ecológico (Odum, 1983)
Autótrofos
Fluxo de E
Sentido único
Fonte de E
(funções motrizes)
Entrada de materiais 
(nutrientes) e organismos
Ciclo e depósito 
de materiais
Circuito de contrôle 
por retroalimentação 
de E e depósito de E
Exportção de E 
armazenada (m. o. 
e organismos)
Sumidouro 
de calor
Exportação 
de mateiriais
Heterótrofos
Depósito
Estrutura do Ecossistema
1) Estrato Autotrófico (auto alimentador) – Plantas ou partes de plantas que
contêm clorofila, onde predominam a fixação de energia luminosa, a utilização de
substâncias inorgânicas simples e a construção de substâncias orgânicas
complexas.
2) Estrato Heterotrófico (alimentador de outro) - solos e sedimentos, matéria em
decomposição, raízes etc., no qual predominam a utilização, rearranjo e
decomposição de materiais complexos.
A estrutura Trófica de um ecossistema apresenta dois estratos.
Estrutura: componentes do meio físico e biótico do ecossitema
Função: processos resultantes da interação entre os meios físico e biótico 
Estrutura 
abiótica
Estrutura 
biótica Funções Propriedades
Luz solar
Temperatura
Precipitação
Água/umidade
Nutrientes
Produtor Primário
Consumidor 
Decompositor
Autótrofo
Heterótrofo
Fluxo de Energia
Ciclagem de 
nutrientes
Retro-alimentação
Estabilidade
Elasticidade
Componentes Do Ecossistema
1) Substâncias Inorgânicas 
(C,N,CO2,H2 e outras)
2) Compostos orgânicos proteínas,carboidratos, lipídios,substâncias húmicas 
etc.
3) O ambiente atmosférico, hidrológico e do substrato, incluindo o regime 
climático
4) Produtores, organismos autotróficos
5) Macroconsumidores ou fagótrofos ou heterotróficos
6) Microconsumidores, saprófagos ou decompositores
Os três componentes vivos (produtores, fagótrofos e saprótrofos)
podem ser considerados os três reinos funcionaisda natureza, pois
se baseiam no tipo de nutrição e na fonte de energia usados
A separação dos heterótrofos
- Microrganismos heterotróficos (bactérias, fungos, entre outros) são
relativamente imóveis (normalmente estando encravados no meio que
está sendo decomposto), são muito pequenos e apresentam altas taxas
de metabolismo e de renovação.
- Macroconsumidores obtêm a sua energia pela ingestão de matéria
orgânica particulada. Em geral, estes são os "animais". Eles tendem a
estar adaptados morfologicamente para a procura ou coleta ativa de
alimentos, com o desenvolvimento de um complexo sistema
sensorineuromotor, além dos digestivo, respiratório e circulatório, nas
formas superiores.
• - Microconsumidores, ou saprótrofos, recebiam a
designação de "decompositores", mas trabalhos
recentes mostraram que, em alguns ecossistemas, os
animais são mais importantes na decomposição da
matéria orgânica do que as bactérias ou os fungos.
• Portanto, é preferível não utilizar o termo
"decompositor" para nenhum grupo de organismos em
particular, mas considerar a "decomposição" um
processo que envolve toda a biota, além de processos
abióticos.
• CADEIA ALIMENTAR é a seqüência linear de seres
vivos em que um serve de alimento para outro.
- Produtores
- Consumidores
- Decompositores
Produtores - são os seres vivos capazes de produzir seu próprio
alimento. Ex. Seres autótrofos fotossintetizantes ou
quimiossintetizantes. Os organismos deste nível são as plantas
verdes, as cianófitas ou cianofíceas (algas verde-azuladas ou
azuis) e algumas bactérias, devido à presença de clorofila
(pigmento verde).
• Consumidores - são organismos incapazes de produzir seu próprio alimento. Ex.
Heterótrofos (herbívoros, carnívoros, decompositores e detritívoros)
• Primários ou de 1a. ordem – alimentam-se de um produtor. Ex. Herbívoros.
• Secundários ou de 2a. ordem - nutrem-se de um consumidor primário. Ex.
Carnívoros, Onívoros
. Terciários ou de 3a. ordem – alimentam-se de um consumidor secundário.
• Decompositores – são organismos que degradam
substâncias orgânicas transformando-as em
substâncias inorgânicas (minerais) Ex. Sapróbios ou
Sapróvoros, detritívoros.
• Considere os seguintes organismos: sapo, milho, fungo,
gafanhoto, tigre. Cite um produtor, um consumidor
primário, um consumidor secundário e um decompositor.
• Produtor: Milho ;
• Consumidor Primário: Gafanhoto;
• Consumidor: Secundário: Sapo;
• Decompositor: Fungo.
A energia passa do produtor para os
consumidores num fluxo unidirecional, já que a
energia perdida para o meio não retorna aos seres
vivos. A matéria e a energia fluem dos Produtores
para os Consumidores e destes para os
Decompositores.
Quanto menor for a cadeia alimentar, mais
energia haverá para os organismos envolvidos.
. I. Autótrofos: (A) vegetais herbáceos e gramíneas, (B) fitoplâncton. II. Herbívoros: (A) insetos e mamíferos no 
campo, (B) zooplâncton na coluna d'água. III. Detritívoros: (A) invertebrados do solo na terra, (B) invertebrados do 
fundo na água. IV. Carnívoros: (A) aves e outros na terra, (B) peixes na água. V. Sapróvoros: bactérias e fungos da 
decomposição.
TEIA ALIMENTAR
É um conjunto de cadeias alimentares, onde
formam-se redes alimentares, na qual um indivíduo
pode pertencer a vários níveis tróficos
simultaneamente. São mais estáveis, pois na falta de
um componente, não há interferência no sistema,
porém o ser humano interferindo, poderá causar
desequilíbrio ecológico.
• A maior parte do metabolismo autotrófico ocorre no estrato
superior da "faixa verde", onde há energia luminosa disponível,
enquanto o metabolismo heterotrófico mais intenso ocorre na
"faixa marrom" inferior, onde a matéria orgânica acumula-se em
solos e sedimentos.
• Além disso, as funções básicas ficam parcialmente separadas no
tempo, porque pode haver uma demora significativa na utilização
heterotrófica dos produtos dos organismos autotróficos.
• Por exemplo, a fotossíntese predomina na copa de um
ecossistema de floresta.
• Apenas uma parte, do produto da fotossíntese é usada diretamente pelo
vegetal e por herbívoros e parasitas, que se alimentam das folhas e de
outros tecidos vegetais em crescimento ativo.
• Grande parte do material sintetizado (folhas, madeira e alimento
armazenado em sementes e raízes) não é consumido imediatamente e, no
final, alcança a serrapilheira (litter) e o solo (ou os sedimentos
equivalentes nos ecossistemas aquáticos), os quais constituem, em
conjunto, um sistema heterotrófico bem definido.
• Podem passar semanas, meses ou muitos anos (ou muitos milênios, no
caso dos combustíveis fósseis que agora estão sendo consumidos
rapidamente pelas sociedades humanas) antes que seja utilizada
totalmente a matéria orgânica acumulada.
• A maioria dos elementos vitais (carbono, nitrogênio, fósforo etc.) e dos
compostos orgânicos (carboidratos, proteínas, lipídios etc.) encontra-se
nos meios interno e externo dos organismos vivos e, também,
apresenta-se num constante estado de fluxo entre as fases viva e não-
viva.
• O material de armazenagem energética, ATP (trifosfato de adenosina),
encontra-se apenas dentro das células vivas,
• Substâncias húmicas, resistentes produtos finais da decomposição,
nunca são encontradas no interior das células, embora sejam um
componente importante e característico de todo ecossistema.
• Outros complexos bióticos essenciais, tais como o material genético
DNA (ácido desoxirribonucleico) e as clorofilas, ocorrem nos meios
interno e externo dos organismos, tornando-se não funcionais fora da
célula.
O Estudo dos Ecossistemas 
• Os ecologistas adotam duas abordagens no estudo dos
ecossistemas grandes e complexos, tais como lagos e florestas:
• (1) a holológica (de holos, intei-ro), na qual as entradas e
saídas são medidas, as propriedades coletivas e emergentes
do todo são avaliadas e, então, as partes componentes são
investigadas de acordo com as necessidades;
• (2) a abordagem merológica (de meros, parte), na qual as
partes principais são estudadas em primeiro lugar, para depois
serem integradas num sistema inteiro. Recentemente, os
ecologistas têm utilizado cada vez mais duas abordagens
adicionais, que envolvem técnicas experimentais e de
modelagem.
• Entender as características gerais de estruturas e funções
complexas do ecossistema;
• Compreender, explicar e prever a dinâmica do ecossistema em
situações de estresse e perturbação;
• Desenvolver estratégias holísticas de modo a permitir a preservação
e o manejo ambientais integrados.
Existe uma diversidade enorme de áreas do conhecimento científico que 
são utilizadas para entender a estrutura, o funcionamento e a dinâmica 
dos ecossistemas
Tarefas da ecologia de ecossistemas
• Entender a estrutura e a dinâmica das interelações em redes de interações
entre os componentes bióticos e abióticos em ecossistemas
representativos do globo;
• Analisar as relações entre as propriedades e relacionar com diversidade,
estabilidade, produtividade e capacidade de auto-organização;
• Integrar o conhecimento científico e o monitoramento ambiental em um
sistema de informação ambiental que permita o desenvolvimento de
estratégias de manejo sustentável associadas a uma avaliação holística do
ecossistema.
Bioma
• Bioma pode ser definido como um
espaço geográfico, com dimensões até
superiores a um milhão de metros
quadrados, representado por um tipo
uniforme de ambiente, classificado de
acordo com o macroclima,
fitofisionomia, formação vegetal, solo,
altitude e fogo. O bioma também é
classificado em função da latitude, já
que é através dela que o clima se
define
• Os Biomas representam pontos de
referência convenientes para
comparar processos ecológicos em
diversos tiposde comunidades e
ecossistemas. Trata-se de um
ecossistema,uma unidade
ecológica, estrutural e funcional,
com seus componentes abióticos
e bióticos.
• Muitos Biomas mundiais são
formados por um complexo de
formações e fitofisionomias,
representado por um gradiente de
biomas ecologicamente relacionados,
podendo ser considerados como uma
unidade biológica.
Unidades Biológicas são classificadas em categorias baseadas
em formas vegetais dominantes, dando às comunidades a sua
característica geral. Essas categorias são denominadas Biomas.
• Os Biomas podem ser divididos em 
• AQUÁTICOS e TERRESTRES.
Aquáticos
• As propriedades físicas são fundamentais para caracterizar os
ambientes aquáticos. A constituição química da água permite a
retenção de muitos minerais e nutrientes, proporcionando
recursos para o desenvolvimento de muitos organismos.
• A solubilidade do oxigênio diminui conforme a temperatura
aumenta, difundindo-se lentamente, o que pode impedir e
limitar o desenvolvimento de plantas e animais.
• O oxigênio também pode diminuir quando utilizado
rapidamente pela decomposição de matéria orgânica morta.
Em locais com depósitos de material orgânico ou onde há
despejo de esgoto não tratado, o oxigênio diminui
rapidamente, criando condições anaeróbicas que podem ser
letais para muitas espécies que precisam de oxigênio.
Classificação dos organismos 
aquáticos conforme o seu nicho
Plânctons
São organismos que vivem na superfície da água e 
acompanham as correntes, não possuem estruturas 
de locomoção. Eles são classificados em:
• Fitoplâncton - autotróficos ou produtores primários, 
como as algas;
• Zooplâncton - heterotróficos, como protozoários, 
larvas de insetos e outros animais em suspensão. 
Temporários e Permanentes 
Bentos
• São organismos que vivem no fundo
de ecossistemas aquáticos, durante
parte ou toda sua vida. Podem ser
fixos ou móveis, como insetos,
crustáceos, moluscos, entre outros.
Néctons
• São organismos com meio de locomoção própria,
como peixes, mamíferos, moluscos, crustáceos,
entre outros.
Classificação ambientes de água
doce: Estudo limnologia
• Com sais dissolvidos em torno de
0,5% , segundo Resolução CONAMA
357/2005 são ambientes habitados
por peixes,moluscos, insetos,
crustáceos, bactéria e fungos:
Rios e Riachos 
• Caracterizados pela sua forma linear, fluxo
unidirecional e leitos instáveis.
• A vegetação terrestre que margeia o rio é
também chamada de mata ciliar e possui
forte influência sobre a disponibilidade de
recursos para os seus organismos.
• A degradação da mata ciliar, exploração do
solo e transformação em áreas agrícolas,
ocasionam grandes impactos ambientais.
Lagos e lagoas 
São caracterizados pela natureza estacionária da água dentro da bacia.
Com a exposição do sol, a água superficial torna-se aquecida e menos 
densa, com tendência a subir e se estratificar, separando-se das águas 
frias do fundo. 
Essa camada de água quente recebe bastante oxigênio, pois trocam com a 
atmosfera e possui alta produtividade, com muitas espécies de animais, 
como peixes e invertebrados e espécies vegetais, como fitoplânctons. 
À medida que a profundidade aumenta, a temperatura, oxigênio e a luz 
diminuem. 
• Além de pântanos, tanques, represas.
Ambientes marinhos
• 71% da superfície da Terra 
• Profundidade: 11.000 m Profundidade média: 
3.800 m
• Volume total do ambiente marinho: 
1.370.000.000 km3
• Aproximadamente 300 vezes mais espaço para a 
vida do que meios terrestres e de água doce 
somados!
• Densidade/gravidade
• Disponibilidade de H2O 
• Temperatura
• LuzNutrientesInterface mar-ar (salinidade, 
turbulência, temp.)
• Pressão
- Quanto à gradação de luz, o ambiente marinho 
de divide em: zona eufótica e zona afótica: 
• Zona eufótica→ compreende a região na qual a incidência luminosa
consegue penetrar na coluna de água, geralmente compreendendo
cerca de 200 metros de profundidade, de acordo com a turbidez
(tonalidade da água em conseqüência da saturação de partículas em
suspensão). Corresponde à faixa com considerável concentração de
organismos, entre os quais, microorganismos fotossintetizantes
(autotróficos).
• Zona afótica → representa a região marinha que não recebe
qualquer interferência da incidência luminosa. Os organismos
(heterotróficos) que habitam esta faixa dependem da
disponibilidade de oxigênio e matéria orgânica absorvida,
respectivamente dissolvida e percolada (decantada) da zona
eufótica.
Ambientes Terrestres
Dinâmica de populações e 
comunidades
• A área sofreu impactos com o ciclo da cana-de-
açúcar
• Pecuária
• Agricultura de subsistência
• Corte de madeira para alimentar as 
locomotivas a carvão e fornos de olarias
• Obras de drenagem e saneamento, alterando 
os cursos de rios e riachos, drenando 
artificialmente imensas planícies alagadas
Sucessão Secundária
Florestas secundárias podem ser definidas
como formações que surgem em conseqüência
de impactos provocados pelo homem sobre os
solos florestais, resultando geralmente, em
áreas abandonadas
Com o passar do tempo tornam-se mosaicos
florestais com variada composição florística,
caracterizados por espécies de diferentes
estágios de regeneração
Sucessão Antrópica
• Causados por práticas agrícolas e pastoris
• Corte seletivo
• Queimadas, causada por interferência 
humana
Características das Florestas 
Secundárias
 Elevada densidade de árvores jovens e baixa 
densidade de árvores maiores que 10 cm de 
DAP
 Baixa área basal
 Árvores baixas com diâmetros pequenos
• Elevado índice de área foliar
Características das Florestas 
Secundárias
 Elevada densidade de árvores jovens e baixa 
densidade de árvores maiores que 10 cm de 
DAP
 Baixa área basal
 Árvores baixas com diâmetros pequenos
• Elevado índice de área foliar
Fatores que influenciam a regeneração 
natural:
 O banco de sementes e plântulas disponíveis
 A disponibilidade da flora local
 Chegada de espécies ecologicamente e 
fisiologicamente adaptadas às condições 
regionais
 Diversidade e abundância de dispersores e 
polinizadores
 Tamanho da área
 Intensidade e taxas de recorrência do 
distúrbio no passado
 O crescimento vegetativo, através de tocos 
e rizomas
Dinâmica de Populações e Comunidades
Metodologia
Número D.A.P. Altura Fuste Liana Epífita Família Espécie
Parâmetros Fitossociológicos
• Densidade total (DT) = N º de indivíduos / pela área 
em ha 
• Densidade absoluta (DAe) = Nº indivíduos da espécie 
I / área 
• Densidade relativa (DRe) = Nº indivíduos da espécie I 
/ ∑ dos indivíduos amostrados x 100
• Freqüência absoluta (FAe) = Nº de ocorrência da 
espécie I / total de parcelas x 100
• Freqüência relativa (FRe) =FAe / ∑ FA 
• Dominância total ( DOT) = área basal 
total / área (m²)
• Dominância absoluta (DOAe) = área 
basal dos inds da espécie i / área 
(m²)
• Dominância relativa (DORe) = área 
basal dos inds da espécie i x 100 / 
área basal total
Área basal – diâmetro 
Valor de importância (VI) das
espécies 
DRe + FRe + DORe 
Índice de Diversidade: