Aulas 20 a 22

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DA BAHIA 
Departamento de Ciências Humanas e Tecnologias 
Campus XXIV – Professor Gedival Sousa Andrade 
 
BACHARELADO EM ENGENHARIA DE PESCA 
 
 
 
 
 ECOLOGIA GERAL 
Professora: Taiana Guimarães Araujo 
E-mail: taianagaraujo@gmail.com 
 
 
 
 
ECOLOGIA 
DE 
ECOSSISTEMAS 
 ECOLOGIA ECOSSISTEMAS: 
Introdução 
 Ecologia de Ecossistemas X Ecologia de Comunidades; 
 O que é e qual o seu enfoque? 
 Os compartimentos do Ecossistema; 
 O “tamanho” de um ecossistema  o exemplo das bromélias. 
Fluxos de matéria e energia em um ecossistema 
 Conceitos de produção, biomassa e produtividade, rendimento/ 
eficiência ecológica; 
 Ciclos biogeoquímicos; 
 Ecossistemas aquáticos e poluição aquática. 
EMENTA 
 
 
 
 
 CICLOS 
BIOGEOQUÍMICOS 
CONTEÚDO PROPOSTO: 
 
 
 Ecologia ECOSSISTEMAS  Ciclos biogeoquímicos 
 O que são ciclos biogeoquímicos e do que tratam; 
 Nutrientes: macro, micro e limitantes; 
 Ciclo da água 
 Ciclo do fósforo; 
 Ciclo do nitrogênio; 
 Ciclo do enxofre; 
 Ciclo do Carbono. 
EMENTA 
 
 
 
 
Introdução 
Ciclos o quê? 
 Quase todos os conceitos de CICLO se referem a um processo, 
fenômeno ou conjunto destes que apresentam certa periodicidade e 
que tendem a se iniciar e terminar num mesmo ponto (temporalmente 
falando). 
 
 O conceito de ciclos que utilizaremos aqui segue a ideia acima, 
adicionando a ela a noção de CICLAGEM  (re)ciclagem; 
 
 E por onde, de onde e para onde, como, de que modo, qual a 
velocidade e etc... são as perguntas que o ecólogos se fazem quando 
seu foco de estudo são os ciclos biogeoquímicos. 
 
 
Ciclos o quê? 
 A ciclagem dos materiais NÃO É ISTO: 
Ciclos o quê? 
 É ISTO: 
Por que biogeoquímico? 
 Os ciclos biogeoquímicos se referem, basicamente, à ciclagem de 
nutrientes através dos vários compartimentos do planeta. 
 
 E esses compartimentos são: 
 a atmosfera; 
 a litosfera (compartimento geológico); 
 A hidrosfera (oceanos, rios, lagos e lagoas, reservatórios subterrâneos, 
calotas polares etc.); 
 a biosfera (compartimento vivo). 
 
 Então, os nutrientes vão ciclar por todos esses compartimentos, 
destacando que em cada compartimento esse processo ocorre em 
escalas temporais e espaciais próprias. 
Por que biogeoquímico? 
 Temos então BIO de vida (biosfera); GEO (compartimento geológico, 
litosfera, solos e sedimentos) e QUÍMICO que se refere tanto aos 
processos que transformam os nutrientes ao longo deste ciclo, quanto à 
água, substância envolvida em praticamente todos os processos, 
fenômenos e reações químicas no nosso planeta. 
 
 Ciclos Hidrobiogeoquímico 
 
 
 
 
 
 
Nutrientes 
Nutrientes 
 Elementos ou compostos inorgânicos simples que são essenciais à 
vida. 
 Como todos os outros elementos na crosta terrestre, são finitos e são 
reciclados por processos naturais, circulando entre a litosfera, 
hidrosfera, atmosfera e biosfera em ciclos referidos como CICLOS 
BIOGEOQUÍMICOS. 
 MACRONUTRIENTES  nutrientes necessários em quantidades 
relativamente elevadas por todos os organismos  C, H, O, N, P e S. 
(são componentes estruturais dos compostos bioquímicos comuns). 
 MICRONUTRIENTES  nutrientes necessários em quantidades 
relativamente pequenas ou por apenas alguns organismos  
Exemplos: Fe, Mn, Cu, Zn etc. (geralmente utilizados como coenzimas 
ou em funções muito específicas). 
 
 
Nutrientes 
 Elementos nutrientes necessários à vida. 
Nutrientes 
 Em ambientes terrestres, a disponibilidade de água ou umidade 
frequentemente limita a produção vegetal, como acontece nas regiões 
áridas e desertos. 
 
 Já em ambientes aquáticos, é a disponibilidade de LUZ e de 
NUTRIENTES (sais minerais), como o nitrogênio e o fósforo, que são 
essenciais para o metabolismo proteico, que pode limitar a produção 
primária. 
 
 Sabendo que os N e o P são macronutrientes, podemos entender o 
porquê de serem normalmente eles os nutrientes que limitam a 
produção primária em ambientes aquáticos: 
 Ambientes aquáticos marinhos: em geral, o N que é limitante; 
 Ambientes aquáticos límnicos/dulcícolas: em geral o P que é limitante; 
Porque esses nutrientes são tão importantes 
CARBONO 
 
 Elemento estrutural 
 está presente em 
TODAS as moléculas 
orgânicas; 
 O carbono é a base 
do nosso corpo, em 
todas as células são 
encontrados 
estruturas que 
contém carbono. 
 
 
Porque esses nutrientes são tão importantes 
NITROGÊNIO 
 
Porque esses nutrientes são tão importantes 
NITROGÊNIO 
 
 Componente essencial dos aminoácidos e dos ácidos nucleicos (DNA, 
RNA), vitais para os seres vivos; 
 
 O nitrogênio entra na composição dos aminoácidos, que por sua vez 
são usados na síntese proteica (forma o grupo amino dos aminoácidos 
e das proteínas); 
 
 As proteínas (catalizadores/enzimas) são responsáveis ou participam, 
direta ou indiretamente, de todas as atividades metabólicas do corpo 
(i.e. do seu funcionamento). 
 
Porque esses nutrientes são tão importantes 
FÓSFORO 
 
Porque esses nutrientes são tão importantes 
FÓSFORO 
 
 Um dos elementos nutrientes/minerais mais essenciais ao organismo 
de todos os seres vivos. 
 
 Desenvolve numerosas funções críticas no organismo. Algumas delas: 
 O DNA e o RNA são baseados nos monômeros de éster de fosfato; 
 a principal via de energia contém ligações de fosfato de alta energia (ATPs, 
ADPs); 
 está presente em todas as membranas celulares do organismo; 
 integra a estrutura dos ossos e dentes, dando-lhes maior solidez; 
 participa ativamente do metabolismo dos glicídios; 
 atua na contração muscular; 
 entre outras. 
 
Porque esses nutrientes são tão importantes 
ENXOFRE 
Porque esses nutrientes são tão importantes 
ENXOFRE 
 
 Elemento fundamental da matéria viva, protagonista dos fenômenos 
biológicos celulares. Ele tem funções energéticas, plásticas e de 
desintoxicação; 
 
 Entra na constituição de todas as proteínas celulares: está presente 
nos aminoácidos taurina, metionina, cistina e cisteína e é indispensável 
para a síntese do colágeno. 
 
 É importante nos tecidos densos (cartilagens, cabelos, unhas) e nas 
secreções mucosas; 
 
 Os alimentos ricos em enxofre são: carne, leite, ovos, queijos, cereais, 
frutas secas; 
 
 O excesso de enxofre é eliminado pelas fezes e urina. 
 
 
 
 
Ciclos Biogeoquímicos 
Tipos de Ciclos Biogeoquímicos 
 Os ciclos podem ser classificados em três tipos básicos dependendo da 
natureza do reservatório abiótico (ODUM, 1972): 
 Ciclos gasosos: possuem o depósito abiótico na atmosfera. Graças à 
grande dinâmica deste meio, possuem eficazes mecanismos de 
autorregulação. Exemplos: ciclo do nitrogênio e ciclo do oxigênio; 
 Ciclos sedimentares: o depósito abiótico está na crosta terrestre em 
rochas; estes ciclos são mais vulneráveis a perturbações externas, pelo 
fato deste depósito ter um tempo muito elevado de recirculação. 
Exemplos: ciclo do cálcio e ciclo do fósforo; 
 Ciclos mistos: possuem ambos os depósitos (sedimentares e 
atmosféricos). ao controle e monitoramento de poluição; 
Ciclo da água 
 O ciclo da água está 
intimamente ligado 
com o ciclo de todos os 
demais elementos: 
1°) porque a água é o 
solvente universal, 
sendo que quase todas 
as substâncias se 
solubilizam nela; 
2°) porque a água permeia 
a vida, assim como osnutrientes; 
 
 
Ciclo do fósforo 
 Principal fonte  litosfera, rochas 
fosfatadas (intemperismo); 
 Importante na formação de ácidos 
nucleicos, membranas celulares, 
moléculas de energia (ATP), ossos 
e dentes; 
 Plantas assimilam íons fosfato 
(PO4
3-) do solo e da água (forma 
biodisponível); 
 Limita a produtividade primária 
em muitos ambientes aquáticos 
(principalmente em ambientes 
límnicos, de água doce). 
 Entra naturalmente na água, por meio da drenagem continental 
(intemperismo das rochas). 
Ciclo do fósforo 
 Várias atividades antrópicas 
também são fontes de P para 
ambientes aquáticos  esgotos e 
agricultura  em excesso o P 
gera processos nocivos de 
eutrofização. 
 Solos ácidos  P se liga a 
partículas de argila e forma 
compostos pouco solúveis com 
ferro e alumínio. 
 Solos básicos  também forma 
compostos insolúveis, por 
exemplo, com o cálcio. 
 Solos e sedimentos anóxicos  compostos fosfatados se 
dissolvem e entram na coluna d’água. 
 
Ciclo do enxofre 
 Enxofre: faz parte da cisteína e 
metionina (aminoácidos). Por isto 
importante para animais e vegetais. 
 Existe em formas oxidadas e 
reduzidas. 
 Ambientes anaeróbicos: sulfatos 
podem funcionar como 
oxidantes. Nestes ambientes 
Desulfovibrio e Desulfomonas 
reduzem o sulfato para oxidar o 
carbono orgânico (MO), 
disponibilizando enxofre. 
 Nestes ambientes também pode ser 
formar o sulfeto de hidrogênio, que 
escapa para o ar e dá cheiro de ovo 
podre. 
Ciclo do enxofre 
 Se estes ambientes forem aerados, 
ou seja, se passarem a ser aeróbios, 
o enxofre pode ser então oxidado 
por bactérias quimioautotróficas, 
como a Thiobacillus a sulfeto (S2-
)e sulfato (SO4
2-); 
 Os sulfetos normalmente estão 
associados com carvão e depósitos 
de óleo (combustíveis fósseis). 
Quando estes são queimados, o 
enxofre reduzido (em espécies 
orgânicas) se oxida (Thiobacillus) e 
se combina com água formando 
ácido sulfúrico  chuva ácida. 
 Formação da chuva ácida: 
Ciclo do nitrogênio 
 Não existe em rochas  maior 
compartimento no planeta é a 
atmosfera (70%)  gás N2; 
 Pode se dissolver na água, no 
entanto N2 é pouco biorreativo 
(baixa biodisponibilidade); 
 Pequenas quantidades podem ser 
transformadas em íon amônio 
(NH4
+) por descargas elétricas 
(raios)  se tornam acessíveis 
aos vegetais; 
 Principal via biológica do ciclo 
do N  assimilação por micro-
organismos  processo deno-
minado fixação do nitrogênio. 
 
Ciclo do nitrogênio 
 Uma pequena fração do fluxo 
anual de N tem origem terrestre; 
 Uma vez incorporado por 
atividades biológicas, pode se 
apresentar nas formas oxidadas 
(nitrato: NO3
- ou nitrito: NO2
-) e 
reduzidas (NH4
+ ou N orgânico); 
 Em geral NO3
- indica entrada 
alóctone (i.e. de fora), enquanto 
NH4
+ indica remineralização 
autóctone (i.e. interna, dentro do 
sistema). 
 A maior parte do N reciclado 
biologicamente pode ser 
rastreada. 
Ciclo do nitrogênio 
 Fixação biológica do N2 
 
 Técnicas de isótopos estáveis 
de 15N2 e comprovação da 
Nitrogenase  fixação do N 
molecular por muitas bactérias. 
 
 As mais importantes são: 
Azotobacter (de vida livre), 
Rhizobium (associações sim-
bióticas com leguminosas) e 
cianobactérias (no mar e em 
plantações de arroz) . 
 A Nitrogenase é desativada pela presença de 
oxigênio  nesses casos os microrganismos 
“preferem” oxidar açúcares e outros compostos 
orgânicos para fixar o nitrogênio. 
Ciclo do nitrogênio 
 São processos de oxidação 
(necessitam de oxigênio). Na 
transformação de amônio em 
nitrito o nitrogênio perde seis 
elétrons. Na transformação de 
nitrito em nitrato mais dois. Há 
liberação de energia química. 
 
 Transformação de amônio em 
nitrito é feita por Nitrosomonas 
no solo e Nitrosococcus no 
mar. De nitrito a nitrato  
Nitrobacter no solo e 
Nitrococcus nos oceanos. 
 
 NITRIFICAÇÃO  transformação de 
amônio em nitrito (NH4
+ NO2
-) e 
nitrito em nitrato NO2
-  NO3
-) 
Verde: Nitrobacter 
Vermelho:Nitrosomonas 
Ciclo do nitrogênio 
 Executada por algumas bactérias 
como Pseudomonas denitrificans 
em condições anaeróbicas (solos e 
sedimentos anaeróbicos alagados); 
 
 Nestes casos o próprio nitrato e 
nitrito estão mais oxidados que o 
ambiente circundante e podem agir 
como receptores de elétrons 
(oxidantes). 
 As bactérias respiram nitrato no 
lugar de oxigênio. 
 
 É importante na decomposição da 
matéria orgânica em ambientes 
anóxicos. 
 
 DENITRIFICAÇÃO  transformação de 
nitrato em nitrito e em óxido nítrico (NO3
- 
 NO2
-  NO e NO  N2O N2). 
 
 Pode resultar na perda de N do ambiente onde 
ocorrem, pois alguns óxidos nítricos escapam como 
gás para a atmosfera (reações químicas adicionais 
podem transformar óxido nítrico em nitrogênio 
molecular). 
Ciclo do carbono 
 O ciclo biogeoquímico do 
carbono (C) é acoplado e muitas 
vezes conduzido pelos ciclos 
dos demais nutrientes: 
 Isso porque a disponibilidade 
dos demais nutrientes é o que 
define as taxas de produtividade 
primária e a fotossíntese é o 
principal processo de “fixação”, 
incorporação do C atmosférico; 
 Ahhh 
 
 
 
Ciclo do carbono 
Porque estudar os Ciclos Biogeoquímicos? 
 Vários são as áreas de aplicação dos conhecimentos dos ciclos 
Biogeoquímicos. Alguns dos exemplos práticos do uso aplicado do 
estudo quantitativo dos ciclos biogeoquímicos são: 
 ao controle e monitoramento de poluição; 
 o estabelecimento de técnicas de manejo sustentado de ecossistemas; 
 determinação e controle da perda de fertilizantes na agricultura; 
 uso racional de recursos hídricos e de minerais não renováveis; 
 e controle do aumento de CO2 na atmosfera. 
BIBLIOGRAFIA CONSULTADA 
 BEGON, Michael; HARPER, John L.; TOWNSEND, Colin R. Ecologia: 
de indivíduos a ecossistemas. 4ª ed., Artmed, 2007. 
 
 ESTEVES, Francisco A. Fundamentos de limnologia. 3ª ed. Rio de 
Janeiro: Interciência, 2011. 790 p. 
 
 LEVIN, Simon (ed.). The Princeton Guide to Ecology. Princeton 
University Press, e-Book. 2009. 809 p. 
 
 RICKLEFS, Robert E. A economia da natureza. 6ª ed., Guanabara 
Koogan. 2010. 572 p. 
 
OBRIGADA e 
BOA TARDE !!!