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1. Conceito do Ecossistema 
 
 Os organismos vivos e o seu ambiente nao-vivo (abiótico) estão inseparavelmente 
inter-relaciona-dos 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 produza 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. Mesmo na mais 
remota história escrita, encontram-se alusões à idéia da unidade dos organismos com o 
ambiente (e, também, da unidade dos seres humanos com a natureza). Enunciados formais 
da idéia começaram a aparecer somente no fim do séc. XIX e paralelamente nas 
publicações sobre ecologia americanas, européias e russas. Assim, 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 "bio-
cenose", vocábulo posteriormente expandido por ecologistas russos para "geobiocenose" 
Fosse qual fosse o ambiente estudado (dulcícola, marinho ou terrestre), os biólogos, na 
virada do século, começavam a considerar a idéia de que a natureza realmente funciona 
como um sistema. 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), Marga-lef (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. 
 A utilidade da abordagem sistêmica na solução de problemas ambientais reais 
somente agora está recebendo uma atenção mais séria. 
 
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 ex-
portada, como mostra o diagrama, 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. 
 
 
Fig. 1 Diagrama funcional de um ecossistema. Fluxo de energia, ciclos de materiais, a 
comunidade e circuitos de controle por retroalimentação são os quatro componentes 
principais. A comunidade está ilustrada como uma rede alimentar de autótrofos (A) e 
heterótrofos (H). Depósitos são indicados por S (storages). 
 
 Um ecossistema funcional ou do mundo real precisa de uma entrada para manter os 
processos vitais e, na maioria dos casos, um meio de exportar a energia e os materiais já 
processados. 
 
 O tamanho do ambiente de entrada e saída varia muito em função de certos 
parâmetros, tais como: (1) o tamanho do sistema (quanto maior, menos dependente do 
exterior), (2) a intensidade metabólica (quanto mais alta a taxa, maiores a entrada e saída), 
(3) o equilíbrio autotrófico-heterotrófico (quanto maior o desequilíbrio, mais elementos 
externos são necessários para reequilibrar) e (4) o estádio de desenvolvimento (sistemas 
jovens diferem de sistemas maduros. 
 
 
3. A Estrutura do Ecossistema 
 
 Do ponto de vista de estrutura trófica (de trophe, nutrição), um ecossistema apresenta 
dois estratos: 
 
(1) um estrato autotrófico superior, ou "faixa verde", de 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) um estrato heterotrófico inferior, ou "faixa marrom", de solos e sedimentos, matéria em 
decomposição, raízes etc, no qual predominam a utilização, rearranjo e decomposição de 
materiais complexos. 
 Do ponto de vista biológico, reconhece-se os seguintes componentes que constituem 
o ecossistema: 
 
(1) substâncias inorgânicas (C, N, CO2, H20 e outras) envolvidas nos ciclos de materiais; 
(2) compostos orgânicos (proteínas, carboidratos, lipídios, substâncias húmicas etc.) que 
ligam o biótico e o abiótico; 
(3) o ambiente atmosférico, hidrológico e do substrato, incluindo o regime climático e 
outros fatores físicos; 
(4) produtores, organismos autotróficos, principalmente as plantas verdes, que 
manufaturam o alimento a partir de substâncias inorgânicas simples; 
(5) macroconsumidores ou fagótrofos , organismos heterotróficos, principalmente animais, 
que ingerem outros organismos ou matéria orgânica particulada; 
(6) microconsumidores, saprótrofos , decompositores, ou osmótrofos (de osmo, passar por 
uma membrana), organismos heterotróficos, principalmente bactérias e fungos que obtêm a 
sua energia ou degradando tecidos mortos ou absorvendo matéria orgânica dissolvida 
segregada por, ou extraída de, plantas ou outros organismos. As atividades decompositoras 
dos saprótrofos liberam nutrientes. 
 
Fig 2 Comparação entre um ecossistema terrestre (campo de gramíneas) e um ecossistema aquático (lago ou 
mar). Unidades necessárias para o funcionamento são: entrada de energia solar (e outras formas); água; 
nutrientes (compostos abióticos básicos — orgânicos e inorgânicos) em solos, sedimentos e água; e 
organismos autotróficos e heterotróficos que compreendem as redes alimentares bióticas. Os sistemas 
terrestres e aquáticos funcionam de maneira semelhantes, mas as espécies são, em grande parte, diferentes. 
Além disso, as plantas verdes (e fitoplâncton) são pequenas (freqüentemente microscópicas) em sistemas de 
aguas profundas, e grandes em ecossistemas terrestres e em alguns de aguas rasas. 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. 
 
 
 Uma das características universais de todo ecossistema, seja ele terrestre, de água 
doce, marinho ou elaborado pelo homem, é a interação dos componentes autotróficos e he-
terotróficos. Os organismos responsáveis pelos processos ficam parcialmente separados no 
espaço: 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 produtosdos orga-
nismos autotróficos. Por exemplo, a fotossíntese predomina na copa de um ecossistema de 
floresta. Apenas uma parte, muitas vezes apenas uma parte pequena, do produto da 
fotossíntese é usada. da imediata e 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 se-
dimentos 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. Algumas substâncias, porém, parecem ocorrer unicamente em uma fase ou 
outra. Por exemplo, o material de armazenagem energética, ATP (trifosfato de adenosina), 
encontra-se apenas dentro das células vivas (ou, pelo menos, a sua existência no meio 
externo é muito transitória), enquanto as 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. 
 
 Os três componentes vivos (produtores, fagótrofos e saprótrofos) podem ser 
considerados os três reinos funcionais da natureza, pois se baseiam no tipo de nutrição e na 
fonte de energia usados 
 Algumas espécies ocupam posições intermediárias na série e outras podem 
modificar o seu modo de nutrição de acordo com as circunstâncias ambientais. A separação 
dos heterótrofos em consumidores grandes e pequenos é arbitrária, porém justificada na 
prática, por causa da grande diferença nos métodos de estudo que requerem. Os 
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. 
 Os organismos designados como macroconsumidores obtêm a sua energia pela 
ingestão de matéria orgânica particulada. Em geral, estes são os "animais", em sentido lato. 
Eles tendem a estar adaptados morfologicamente para a procura ou coleta ativa de 
alimentos, com o desenvolvimento de um complexo sistema sen-sorineuromotor, além dos 
digestivo, respiratório e circulatório, nas formas superiores. 
 Os microcon-sumidores, 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. 
 
 
 
 
 
 
 
4. 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; e (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. 
 Estas abordagens, holística e reducionista, embora contrastantes, são aspectos 
complementares e não antagônicos para um dado nível descritivo. Os componentes não 
podem ser distinguidos se não houver um "todo" ou "sistema" do qual abstraí-los, e não 
pode haver um todo se não existirem partes constituintes. 
 
5. O Controle Biológico do Ambiente Geoquímico: A Hipótese Gaia 
 
 
 Os organismos individuais não somente se adaptam ao ambiente físico, mas, através 
da sua ação conjunta nos ecossistemas, também adaptam o ambiente geoquímico segundo 
as suas necessidades biológicas. Desta forma, as comunidades de organismos e os seus 
ambientes de entrada e saída desenvolvem-se em conjunto, como os ecossistemas. A 
química da atmosfera e o ambiente físico fortemente tamponado da Terra são comple-
tamente diferentes das condições reinantes em qualquer outro planeta do nosso sistemas 
solar, fato este que levou à Hipótese Gaia, que sustenta que os organismos, principalmente 
os microrganismos, evoluíram junto com o ambiente físico, formando um sistema 
complexo de controle, o qual mantém favoráveis à vida as condições da Terra. 
 
 Embora todo o mundo saiba que o ambiente abiótico ("fatores físicos") controla as 
atividades dos organismos, nem todos se dão conta que os organismos influenciam e 
controlam o ambiente abiótico de muitas maneiras importantes. A natureza física e química 
dos materiais inertes está sendo sempre mudada pelos organismos, que devolvem ao 
ambiente novos compostos e fontes de energia. A ação dos organismos marinhos deter-
mina, em grande parte, o conteúdo da água marinha e do lodo do fundo. As plantas que 
crescem sobre uma duna de areia formam um solo radicalmente diferente do substrato 
original. Um atol de coral do Pacífico Sul é um exemplo notável da forma em que os 
organismos modificam o ambiente abiótico. A partir da matéria prima simples do mar, 
constroem-se ilhas inteiras, através das atividades de animais (corais) e plantas. Os orga-
nismos controlam a própria composição da nossa atmosfera.