aula4_Ecossistemas-biodiversidade-biomas (1)

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20-Mar-12
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Capítulo 3
Populações, comunidades e ecossistemas
Componentes do ecossitema
Fluxo de energia nos ecossitemas
Biodiversidade
Nichos ecológicos e adaptação
Dinâmica das populações
Clima e biodiversidade
Biomas
Ecossitemas
Discussão da 
Atividade de Classe 2
Relacione as leis de conservação da 
matéria e 1ª e 2ª leis da termodinâmica 
com a poluição.
(Comente a respeito e exemplifique)
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Lei da 
Conserv. 
da 
Matéria
Processo de 
transformação/
produção
geração de 
resíduos
poluição
1ª Lei da 
Termod.
energia 
não-
aproveitada
Processo 
de 
conversão 
de energia
2ª Lei 
da 
Termo
d.
redução da 
capacidade 
de trabalho 
útil
Capital Natural
Insetos
751.000
Protistas
57.700
Plantas
248.400
Procariotos
4.800
Fungos
60.000
Outros animais
281.000
Espécies 
Conhecidas
1.412.000
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Populações, Comunidades e EcossistemasPopulações, Comunidades e Ecossistemas
A população é o grupo de indivíduos da mesma espécie
que interage ocupa uma área específica
População de borboletas-
monarca
A composição genética desses indivíduos pode
variar um pouco – diversidade genética
Diversidade genética em indivíduos da mesma
espécie de caracol do Caribe.
Populações, Comunidades e EcossistemasPopulações, Comunidades e Ecossistemas
A comunidade ou comunidade biológica é formada
por todas as populações de espécies de plantas, animais
e microorganismos vivendo e interagindo em uma
mesma área.
Um ecossistema é o conjunto de uma comunidade de
diferentes espécies que interagem entre si e com seu
meio físico de matéria e energia.
Os ecossistemas podem ser naturais ou artificiais (ex.:
plantações, lagoas artificiais, reservatórios...)
Espécie
População
Comunidade
Ecossistema
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� Exemplos de ecossistemas:
• Uma simples planta constitui um ecossistema
• O oceano é um ecossistema
• Um aquário é um ecossistema
• Uma floresta é um ecossistema
EcossistemaEcossistema
Decompositores
bactéria, fungos
Energia
solar
Calor
Calor
Calor Calor
Calor
Compostos
químicos
(CO2, O2, 
N2,
minerais)
Consumidores
(herbívoros,
carnívoros)
Produtores
(plantas)
Fonte: Miller, 2007
Principais componentes estruturais
Ecossistema
Fluxo de energia 
Fluxo de Matéria
Biótipo 
(componentes abióticos)
Biocenose 
(componentes 
bióticos)
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Componentes Ecológicos
Componentes 
Abióticos 
água, o ar, nutrientes, 
energia solar 
= Condições físicas e 
químicas do ambiente
Componentes Bióticos
plantas, animais e 
microrganismos = 
Condições biológicas
Dinâmica das Populações
(habitat / nicho ecológico) 
• *habitat = endereço
• * nicho ecológico = função na comunidade e envolve tudo o 
que afeta sua sobrevivência e reprodução (profissão)
Esses elementos se inter-
relacionam
Componentes Bióticos
� Os seres vivos possuem:
Necessidades básicas 
dos seres vivos
Biodiversidade de 
espécies
Interações entre as 
espécies
Intraespecíficas e interespecíficas
Nutrição
Proteção
Reprodução
Transporte
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Interação entre as espécies
� Cinco tipos básicos:
� Competição interespecífica – por um ou mais recursos
limitados, os nichos podem se sobrepor
� Predação: alimentam-se das presas
� Parasitismo: vivendo à custa dos outros
� Mutualismo: relação ganha-ganha
� Comensalismo: usar sem prejudicar
BIODIVERSIDADE
GENÉTICA
Variedade do material 
genético de uma espécie
DE ESPÉCIES
Número de espécies em diferentes habitats
FUNCIONAL
Fluxo de energia e matéria para 
sobrevivência das espécies
Fonte: Miller, 2008
ECOLÓGICA
Variedade de ecossistemas
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BIODIVERSIDADE
•Capital ecológico que ajuda a nos manter vivos
•Fornece alimentos, madeira, fibras, energia, matérias-primas, 
elementos químicos industriais e medicamentos
•Auxilia na preservação da qualidade do ar e da água, na
manutenção da fertilidade dos solos, etc.
BIODIVERSIDADE GENÉTICA 
• Seleção natural => As características genéticas que
melhoram a capacidade de sobrevivência e reprodução
(indivíduos).
• Evolução biológica = adaptação das populações às
mudanças ambientais;
• Microevolução => variabilidade genética (mutações)
• Macroevolução => novas espécies (escala e tempo)
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BIODIVERSIDADE X EVOLUÇÃO DAS ESPÉCIES
Variabilidade 
genética
Hereditariedade
Reprodução 
diferenciada
POR SELEÇÃO NATURAL
Adaptação 
Migração
Extinção
MUDANÇAS AMBIENTAIS
Será que num futuro próximo teremos pele mais resistente ao efeitos da
radiação UV? Nosso pulmão tolere mais poluentes? => LIMITES NA
ADAPTAÇÃO
BIODIVERSIDADE DE ESPÉCIES
Especiação:
Duas espécies surgem
a partir de uma
•Isolamento geográfico
•Isolamento reprodutivo
(mutação e seleção
natural)
Extinção
BI
O
DI
VE
RS
ID
AD
E
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• Sucessão ecológica: consiste na mudança gradual na 
composição de espécies de uma região, em resposta as 
mudanças ambientais.
1. Sucessão primária
Estabelecimento gradual de 
comunidades bióticas em terreno 
sem vida, onde não há solo ou 
sedimento de fundo em uma 
comunidade aquática
Biodiversidade x Sucessão Ecológica
Comunidades em transição
Exemplos:
•Rochas nuas expostas por uma geleira
•Lava recém-esfriada
•Lagora recém-criada
2. Sucessão secundária onde havia comunidade natural que foi perturbada ou removida, mas o solo ou 
sedimento de fundo permanece
Biodiversidade x Sucessão Ecológica
Comunidades em transição
Exemplos:
•Fazendas abandonadas
•Florestas queimadas ou desmatadas
•Terra represada ou inundada
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Sucessão primária
x
Sucessão secundária
• Perturbações antrópicas
•Comunidade Clímax (estável) => equilíbrio de 
sucessão ou equilíbrio ecológico
Biodiversidade x Sucessão Ecológica
Comunidades em transição
• Espécies nativas x exóticas 
• Espécies indicadoras
• Espécies-chave
• Princípio dos fatores limitantes
• Crescimento populacional x capacidade de suporte
• Sucessão ecológica
Mais alguns conceitos relativos à ecologia de
populações
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Espécies nativas x exóticas
Mais alguns conceitos relativos à ecologia de
populações
Exemplo: 
mexilhão 
dourado
Fonte: http://www.sema.mt.gov.br
Exemplo:
Mexilhão dourado:
áreas atingidas
Fonte: www.ieapm.mar.mil.br 
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Mais alguns conceitos relativos à ecologia de
populações
Espécies indicadoras
• servem como avisos iniciais de danos a uma 
comunidade ou ecossistema
Exemplo:
Truta como indicador de qualidade de água
(requer alto nível de oxigênio dissolvido)
Limite inferior
de tolerância
Limite superior
de tolerância
TemperaturaBaixa Alta
Abundância de organismos
Poucos
organismos
Ausência de
organismos
Zone da
intolerância
Zone de
deficiência
fisiológica
Faixa ideal
Po
pu
la
tio
n
 
Si
ze
Poucos
organismos
Ausência
de organ.
Zone da
intolerância
Zone de
deficiência
fisiológica
Fonte: Miller, 2007
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Mais alguns conceitos relativos à ecologia de
populações
Espécies-chave
• desempenham papel ecológico fundamental
• exemplo:
predadores do topo da cadeia alimentar
(controle populacional das presas)
abelhas, morcegos, aves
(polinização)
besouro coprófago
(reciclagem de esterco)
Mais alguns conceitos relativos à ecologia de
populações
Princípio dos fatores limitantes
• “o excesso ou a falta de um fator abiótico pode 
limitar ou impedir o crescimento de uma população, 
ainda que todos os outros fatores estejam na faixa 
de tolerância ideal ou próximos a ela”
Exemplo: temperatura x truta
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Dinâmica das Populações
� Potencial biótico: capacidade que possuem os organismos de reproduzir-se
sob condições ideais
� Resistência Ambiental: conjunto de fatores que atuam para limitar
crescimento da população (espaço, clima, alimento ).
FATORES LIMITANTES (falta ou excesso)
( luz, água, nutrientes, competidores, predadores) 
� Faixa de Tolerância: faixa limite de cada espécie => “fora” da faixa haverá
limitação de existência, sobrevivência, abundância e distribuição das espécies.
Tempo (t)
Ta
m
a
n
ho
 
da
 
po
pu
la
çã
o
 
(N
)
Crescimento populacional x capacidade de suporte
Fonte: adaptado deMiller, 2008
Resistência ambiental
Potencial 
biótico
Crescimento 
exponencial
Capacidade 
de suporte (K)
Dinâmica das Populações
Capacidade de Suporte: Número de indivíduos de uma espécie que pode ser sustentado
indefinidamente em um determinado espaço
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SOL
Produtor
Precipitação
Queda de
folhas
e ramos
Produtores
Cons. primário
Cons. secundário
Dióxido de
carbono (CO2)
OxIgênio (O2)
Água
Decomp. do solo
nutrientes minerais solúveis
Estrutura de funcionamento dos ecossistemas
Fonte: Miller, 2007
• autótrofos
– produtores
– fotossíntese ou quimiossíntese
Seres vivos: produzem ou consomem alimentos
• heterótrofos
– consumidores
• decompositores
• detritívoros
• demais consumidores
Seres heterótrofos
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Fluxo de Energia nos EcossistemasFluxo de Energia nos EcossistemasFluxo de Energia nos EcossistemasFluxo de Energia nos EcossistemasFluxo de Energia nos EcossistemasFluxo de Energia nos EcossistemasFluxo de Energia nos EcossistemasFluxo de Energia nos Ecossistemas
Cadeias e Teias AlimentaresCadeias e Teias AlimentaresCadeias e Teias AlimentaresCadeias e Teias AlimentaresCadeias e Teias AlimentaresCadeias e Teias AlimentaresCadeias e Teias AlimentaresCadeias e Teias Alimentares
� Cadeias e Teias Alimentares mostram como os consumidores, os 
consumidos e os decompostos estão conectados uns aos outros no ecossistema.
� Existe pouco desperdício nos ecossistemas naturais
� A cadeia alimentar determina como a energia e os nutrientes passam de um 
organismo a outro no ecossistema
� Existe um nível alimentar, ou nível trófico, a cada organismo no ecossistema, 
dependendo se ele é consumidor ou decompositor
Primeiro Nível
Trófico
Produtores
(plantas)
Consumidores
primários
(herbívoros)
Consumidores
Secundários
(carnívoros)
Consumidores
terciários
(carnívoros superiores)
Detritívoros
(decompositores e consumidores de detritos)
Energia
solar
Calor
Cadeia Alimentar
Segundo Nível
Trófico
Terceiro Nível
Trófico
Terceiro Nível
Trófico
Calor Calor
Calor
Calor Calor
Calor
Calor
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CogumeloMadeiraReduzida a
pó
Orifícios dos
besouros –de-
chifre
Marca dos
Besouro-
broca
Galeria das
Formigas-
carpinteiras
Trabalho do 
Cupim e da 
formiga-
carpinteira Fungo
xilófago
Consumidores de detritos Decompositores
Progressão no tempo Pó transformado pelos decompositores
Em nutrientes para as plantas no solo
Detritívoros
� Os ecossitemas de verdade são mais complexos
� A maioria dos consumidores se alimenta de mais de um organismo
� A maior parte das espécies participa de diversas cadeias alimentares
� Essa complexa rede de cadeias alimentares é chamada teia alimentar
Fluxo de Energia nos EcossistemasFluxo de Energia nos EcossistemasFluxo de Energia nos EcossistemasFluxo de Energia nos EcossistemasFluxo de Energia nos EcossistemasFluxo de Energia nos EcossistemasFluxo de Energia nos EcossistemasFluxo de Energia nos Ecossistemas
Cadeias e Teias AlimentaresCadeias e Teias AlimentaresCadeias e Teias AlimentaresCadeias e Teias AlimentaresCadeias e Teias AlimentaresCadeias e Teias AlimentaresCadeias e Teias AlimentaresCadeias e Teias Alimentares
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Teia
alimentar na 
região 
Antártica
Humanos
Baleia azul Cachalote
Foca-carang.
Baleia 
assassina Elefante-marinho
Foca-
leopardo
Petrel
Peixes Lula
Zooplâncton carnívoro
Camarão
Fitoplâncton
Zooplâncton
herbívoro
Pinguim-
imperador
Pinguins de 
Adélia
Fonte: Miller, 2007
Consum.
secundários
10
100
1.000
10.000
(em quilocal.)
Calor
Calor
Calor
Calor
Calor
Produtores
(fitoplâncton)
Consum.
terciários
Consum.
primários
(zooplâncton)
Decompositores
Energia 
disponível
em cada 
nível trófico
Fonte: Miller, 2007
Fluxo de energia no ecossistema
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� Cada nível trófico na cadeia ou teia alimentar contém certa quantidade de 
biomassa (peso seco de toda matéria orgânica contida nos organismos). A 
energia química armazenada na biomassa é transferida de um nível trófico a 
outro
� O percentual de energia transferia de um nível trófico a outro é a eficiência 
ecológica (varia em torno de 10%), ou seja, existe uma perda de 90%
� Quanto maior o número de etapas ou níveis tróficos em uma cadeia ou teia 
alimentar, maior a perda cumulativa de energia à medida que ela flui pelos 
vários níveis tróficos.
Fluxo de Energia em um EcossistemaFluxo de Energia em um EcossistemaFluxo de Energia em um EcossistemaFluxo de Energia em um EcossistemaFluxo de Energia em um EcossistemaFluxo de Energia em um EcossistemaFluxo de Energia em um EcossistemaFluxo de Energia em um Ecossistema
Consumidores
secundários
(peixes)
10
100
1,000
10,000
Energia
Disponível em
Cada nível trófico
(em quilocalorias)
Calor
Produtores
(fitoplâncton)
Consumidores
terciários
(humanos)
Consumidores
primários
(zooplâncton)
Pirâmide de Fluxo de Energia
Decomposers
Calor
Calor
Calor
Calor
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• Os diferentes ecossistemas utilizam energia solar para a produção e
apresentam diferentes taxas de uso da biomassa
• A taxa em que produtores de um ecossistema convertem energia solar
em energia química na forma de biomassa é a produtividade primário
bruta (PPB)
• Os seres vivos precisam de parte dessa biomassa para sua respiração
• A produtividade primária líquida (PPL) é a taxa na qual os produtores
podem fornecer alimento de que os demais organismos necessitam.
Pois a outra parte é utilizada pelos produtores em suas funções vitais.
Produtividade dos ProdutoresProdutividade dos Produtores
Energia perdida
E não disponível
Aos consumidores
Respiração
Crescimento e reprodução
Sol
Produção
Primária bruta Produção
Primária líquida
(energia disponível
Aos consumidores)
Diferenças entre PPB e PPL
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Brejos e pântanos
Floresta pluvial tropical
Floresta temperada
Floresta de coníferas do norte
Savana
Terras agrícolas
Bosques e terras de veg.arbustiva
Campos temperados
Tundra (ártica e alpina)
Arbustos de desertos
Deserto extremo
Ecossistemas Aquáticos
Estuários
Lagos e córregos
Plataforma continental
Oceano aberto
Ecossitemas Terrestres
800 1,600 2,400 3,200 4,000 4,800 5,600 6,400 7,200 8,000 8,800 9,600
Produtividade primária líquida (kcal/m2/ano)
Produtividade Primária Líquida nos principais 
ecossistemas e zonas devida
Produtividade Produtividade Produtividade Produtividade Produtividade Produtividade Produtividade Produtividade 
� Varia com:
� Estação do ano
� Idade do indivíduo
� Clima (PPL é superior em climas tropicais)
� Disponibilidade de água, sais minerais e intensidade luminosa
PPB = PPL + R
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ProdutividadeProdutividade
� Duas regiões podem ter baixas taxas de produtividade primária 
por diferentes motivos:
� Ex.:
� Falta de água e falta de luz
� desertos x regiões profundas dos mares
Homem é o grande interessado no aumento da 
Produtividade:
-Irrigação – ampliação área agrícola– melhoria 
no rendimento das culturas – etc.
- adição de um fluxo suplementar de energia 
(produção mecânica)
-Não aumenta a PB (máxima em condições 
naturais), aumenta a PL (interessa) � ↓ perdas 
de energia, desenvolvimento de novas 
variedades de plantas, etc.
ProdutividadeProdutividade
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Produtividade Produtividade Produtividade Produtividade Produtividade Produtividade Produtividade Produtividade 
� Estágio de sucessão ecológica
PB/R – Relação entre Comunidade Clímax ou Sucessão Ecológica
PB/R = 1,0 (Ecossistema Maduro) – toda produção primária líquida de um certo 
intervalo de tempo é consumida pela fauna em intervalo de tempo igual (PL = 0)
PB/R > 1,0 (Ecossistema Sucessional) – apenas parte da produção primária
líquida é consumida, ou seja, fica saldo de energia para manter novos
consumidores (PL > 0)
Diferenças entre o ecossistema sucessional e maduro
Características Ecossistema sucessional Ecossistema maduro
Diversidade biológica Baixa Alta
Biomassa total Pequena Grande
Número de relações Pequeno Grande
Teia alimentar Simples Complexa
Relação produção/consumo Maior que 1 Menor que 1
Estabilidade Instável Estável
Resistência aos distúrbios externos Baixa Alta
Alterações na cadeia alimentar
Bloqueio da cadeia alimentar
• Destruição de um dos elos da cadeia;
• Introdução de organismo estranho à cadeia.
Organização de um ecossistemaOrganização de um ecossistema
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ALTERAÇÕES NA CADEIA ALIMENTAR
BIOMAGNIFICAÇÃO 
• Alterações provocadas pela ação de poluentes químicos
• Os últimos níveis tróficos, são os mais prejudicados
Mergulhão (2500)
Peixes carnívoros (22 a 221)
Peixes planctófagos (7 a 9)
Zooplâncton (3,0)
Fitoplâncton (0,5)
Inseticida 
transferido 
por via 
alimentar
Água (0,014)
Pirâmide de biomassa do Lago Clear, na Califórnia (concentração de TDE em ppm)
Charbonneau, J. P. et al, 1979
Organização de um ecossistemaOrganização de um ecossistema
DDT em aves
25 ppm
DDT em gr.
peixes
2 ppm
DDT em peq. 
peixes 0.5 ppm
DDT na água
0.000003 ppm
DDT no
zoopl.
0.04 ppm
BIOMAGNIFICAÇÃO OU BIOACUMULAÇÃO
Ex: DDT
(estuário
em N. York)
Aumento
de quase
10 milhões
de vezes na
concentração!
Fonte: Miller, 2007
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CLIMA E BIODIVERSIDADE
• Tempo x clima
tempo: condições de temperatura, 
precipitação, umidade, ventos, 
nebulosidade a curto prazo
clima: padrão geral das condições 
atmosféricas de uma região em um 
longo período
CLIMA E BIODIVERSIDADE
Fatores intervenientes no clima
• radiação solar
• rotação diária da Terra
• translação anual da Terra
• circulação do ar sobre a superfície
• distribuição global de massas continentais e mares
• circulação de correntes marítimas
• elevação das massas continentais
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Diferenças climáticas
entre regiões
- precipitação
- temperatura
- ...
CLIMA E BIODIVERSIDADE
Localização geográfica
+
Características locais
Diferenças entre 
comunidades das 
regiões
BIOMAS
regiões com 
características 
específicas de 
clima e de 
espécies
Grandes Ecossistemas
ou Biomas
Ecossistemas Terrestres Ecossistemas Aquáticos
Ecossist. de Água Doce
florestas
campos
(savanas e estepes)
desertos
tundras Ambientes Lóticos
Ambientes Lênticos
Ecossistemas Marinhos
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Ventos
predominantes
carregam
umidade
do Oceano
Ar sobre, resfria-se 
e libera umidade
Ar desce, aquece-se
e libera pouca umidade
INFLUÊNCIA DO CLIMA
Efeito de sombra orográfica
Fonte: Miller, 2007
Habitats
úmidos
Habitats
secos
PolarPolar
SubpolarSubpolar
TropicalTropicalCampoCampo
DesertoDeserto
DesertoDeserto
ArbustosArbustos
SavanaSavana
TundraTundra
Flor. Conífera TemperadoTemperado
Floresta 
decídua
Flor. tropical
sazonal
Flor. Tropical
Fonte: Miller, 2007
Biomas
Terrestres
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Latitude
Floresta
tropical
Biomas Terrestres
Efeito da latitude
Floresta
decídua
Floresta
conífera
Tundra
(herb., liq., 
musgos)
Mont. 
c/ gelo
e neve
Fonte: Miller, 2007
Montanhas com neve e gelo
Biomas Terrestres
Efeito da altitude
Tundra (herbáceas, líquens, musgos)
Floresta de coníferas
Floresta decídua
Floresta tropical
Altitude
Fonte: Miller, 2007
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� Água doce: concentração de sais ≤ 0,5 g/L
�
� Ambientes lênticos (lagos) e lóticos (rios)
� Águas marinhas: concentração média ≅ 35 g/L
� Fatores limitantes: temperatura, luz do sol (fotossíntese), oxigênio 
dissolvidos, disponibilidade de nutrientes (produtores)
� Seres aquáticos podem ser divididos em 3 categorias principais:
� Plânctons: organismos em suspensão na água e que acompanham as correntes 
aquáticas. Compreendem os autótrofos, o fitoplâncton (algas), e os heterótrofos, o 
zooplâncton (protozoários).
� Bêntons: organismos que vivem submersos (fixos ou móveis).
� Néctons: organismos providos de meio de locomoção própria (peixes, tartarugas, 
mamíferos).
Biomas de Água Doce ou LímnicosBiomas de Água Doce ou LímnicosBiomas de Água Doce ou LímnicosBiomas de Água Doce ou LímnicosBiomas de Água Doce ou LímnicosBiomas de Água Doce ou LímnicosBiomas de Água Doce ou LímnicosBiomas de Água Doce ou Límnicos
� Rios, riachos, lagoas, lagos, represas
� Características: temperatura, turbidez, tensão superficial, movimento das águas, gases (O2 e
CO2), sais minerais dissolvidos (nutrientes)
� Lênticos – ecossistemas de águas paradas
� Lóticos – ecossistemas de águas correntes
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As zonas mais ricas em 
organismos vivos são as que 
se localizam mais próximas 
ao ecossistema terrestre: 
nutrientes e luminosidade 
(fotossíntese)
Zona Eufótica
Zona Disfótica
Zona Afótica
• Mares e oceanos
• São as regiões com a maior variedade de vida do planeta, nem as
florestas tropicais igualam-se às regiões litorâneas;
• Zonas de vida dos Oceanos: zona costeira e mar aberto
• Fatores limitantes: iluminação, pressão, temperatura da água,
nutrientes minerais;
• Características:
• cobrem 71% da superfície terrestre;
• são profundos e contínuos (Pacífico, Atlântico e Índico - são
interligados);
• salinidade (~35 g/L);
• marés e correntes provocadas pelos ventos e a rotação da Terra;
• temperatura (-2 ºC e 32 ºC); luminosidade
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Próxima Aula:
Biomas Brasileiros
Ciclo hidrológico