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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 funcionais da 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. Conceito de Ecossistema � Slide Number 2 Slide Number 3 2. A interação dos três componentes básicos de um Ecossistema� Slide Number 5 Slide Number 6 Slide Number 7 Estrutura do Ecossistema Slide Number 9 Componentes Do Ecossistema Slide Number 11 Slide Number 12 Slide Number 13 Slide Number 14 Slide Number 15 Slide Number 16 Slide Number 17 Slide Number 18 Slide Number 19 Slide Number 20 . 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.� � Slide Number 22 Slide Number 23 Slide Number 24 Slide Number 25 Slide Number 26 Slide Number 27 Slide Number 28 Slide Number 29 Slide Number 30 O Estudo dos Ecossistemas � Slide Number 32 Slide Number 33
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