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DATAS IMPORTANTES Provas P1: 17/04 (Engenharia) e 28/04 (Farmácia) P2: 22/05 (Engenharia) e 26/05 (Farmácia) P3: 10/07 (Engenharia) e 30/06 (Farmácia) Substitutiva: 17/07 (Engenharia) e 14/04 (Farmácia) Exame: 24/07 (Engenharia) e 21/07 (Farmácia) Dia 07/07: Sem atividade (Farmácia) CRITÉRIOS DE AVALIAÇÃO - Serão aplicadas três avaliações teóricas (AV). Será aplicada uma prova substitutiva para os alunos que não puderam comparecer a alguma avaliação teórica. - A avaliação substitutiva consistirá de toda a matéria dada na Unidade Curricular. - Para a realização da prova substitutiva É NECESSÁRIO ENTREGAR ATESTADO NA SECRETARIA. AVALIAÇÃO A média final consistirá na média obtida entre as 3 avaliações (AV1+AV2+AV3/3). BIBLIOGRAFIA: Básica: - Begon, M., Townsend, CL, Harper JL. 2007. Ecologia: de Indivíduos a Ecossistemas. 4a. ed. ARTMED Editora. - Primack, R. B. & Rodrigues, E. (2001) Biologia da Conservação. Londrina, PR. - Ricklefs, RE. (2003). A Economia da Natureza. Guanabara Koogan, 5ª. Edição, 503p. - Towsend, CR., Begon, M.& Harper, JL. (2006). Fundamentos em Ecologia. Artmed, Porto Alegre, 2ª edição. Complementar: - Dajoz, R. (2005) Princípios de Ecologia. Artmed, Porto Alegre, 7ª ed. - Kormondy, E.J. & Brawn, D.E. (2002) Ecologia Humana. Atheneu Editora, São Paulo. - Odum, E.P. (1988) Ecologia. Editora Guanabara, Rio de Janeiro. - Pinto-Coelho, R. M. (2000) Fundamentos em Ecologia. Artmed, Porto Alegre. - Rocha, C.F.D., Bergallo, H.G., Sluys, M.V. & Alves, M.A.S. (2006) Biologia da Conservação: Essências. Rima Editora, São Carlos,SP. CONTEÚDO PROGRAMÁTICO: 1 Introdução a Ecologia 1.1 O que é Ecologia 2 A ecologia dos organismos 3 Ecologia de populações 3.1 Definição de população 3.2 Crescimento populacional: exponencial e logístico 3.3 Dependência e independência de densidade 3.4 Regulação e controle populacional 4 Nicho ecológico 4.1 Conceito de nicho ecológico 4.2 Nicho fundamental e nicho realizado 4.3 Coexistência 4.4 Princípio da exclusão competitiva 5 Ecologia de comunidades 5.1 Tipos de comunidades terrestres e aquáticas 5.2 Estrutura e dinâmica de comunidades 5.3 Diversidade biológica 6 Ecologia evolutiva 6.1 Evolução por seleção natural e outros mecanismos 6.2 Ecologia da especiação e conceitos de espécie 6.3 Mudanças climáticas e a distribuição e evolução das espécies 7 Biologia da conservação 7.1 Ameaças à diversidade biológica 7.2 Extinção 7.3 Conservação de espécies, populações e comunidades Professores: Marcelo N. Rossi, João Alexandrino, Cinthia A. Brasileiro, Cris<ano Moreira e Ricardo Sawaya Prof. Coordenador: Marcelo N. Rossi O que determina a abundância e a distribuição das espécies na natureza? Por que estudar ecologia? Falta de nutrientes no solo? Umidade? Compe>ção? Etc. Ecologia Estudo da relação dos organismos com o ambiente Estudo das interações entre os organismos e entre os organismos e o ambiente Melhor definição • Estudo dos organismos: sua fisiologia (ex. alimentar), reprodução, etc. • Ambiente (fatores físicos): temperatura, pressão atmosférica, umidade, condições do solo e do meio aquático, etc. • A ecologia como disciplina reconhecida surgiu em 1866 com o biólogo Alemão Ernst Haeckel (Generelle Morphologie der Organismen), que criou o termo Oecologia (Oecology) • No início do séc. XX a Ecological Society of America foi criada Desenvolvimento da Ecologia como ciência Relacionado com o impacto causado pelas atividades humanas A ecologia (padrões e processos) precisa necessariamente estar diretamente relacionada a atividade humana?? Os ecólogos investigam uma grande diversidade de questões • Estudos em pequenas escalas • Estudos em amplas escalas (Estudos no nível de indivíduos, populações, comunidades e ecossistemas) A ECOLOGIA DOS ORGANISMOS Relações com a temperatura 82 °N La<tude (Norte do Canadá) Dryas integrifolia (tundra) Seguem o sol -‐Como os indivíduos de Dryas e seus insetos visitantes se beneficiam? -‐Como a cobertura por nuvens afetaria o comportamento de seguir o sol e a temperatura ? Como os fatores ambientais afetam a fisiologia e o comportamento dos organismos? Luz solar aquece o interior da flor Temperatura: 25°C Flor segue o sol por diversas horas/dia Temperatura: 25°C Temp. ar: 15°C Peter Kevan Ilha de Ellesmere Microclima Microclima: variação climá<ca em escala de poucos quilômetros, metros ou mesmo cen^metros medida em pequeno intervalo de tempo Influenciado por caracterís<cas da paisagem como: al<tude, certas caracterís<cas topográficas, vegetação, coloração do solo (super_cie), presença de rochas e tocas, e <po de ambiente, aquá<co ou terrestre Altitude As temperaturas são geralmente mais baixas em altas al<tudes O Macroclima interage com a paisagem local para produzir microclimas Características topográficas (“face” de exposição ao sol) Variações topográficas como vales, pequenas montanhas e encostas criam diferentes microclimas Ex. sombreamento Vegetação As plantas criam microclimas através do sombreamento e deposição de detritos -‐Deserto próximo de Kemmerer, Wyoming (EUA) 48°C 29°C Detritos Área foliar e detritos 27°C 21°C (detritos) 23°C (solo) (Parmenter et al. , 1989) Coloração do solo Muitas regiões áridas e semi-‐áridas apresentam o solo descoberto e podem variar em coloração -‐ Ex. Praias da Nova Zelândia Refletem intensamente comprimentos de onda da luz visível Absorvem intensamente comprimentos de onda da luz visível Mesma quan<dade de energia solar Areias claras (brancas) Areias negras Hadley et al. (1992) Temperatura do ar a 30ºC Ligia oceanica Diferentes temperaturas a curtas distâncias Altas temperaturas nas super_cies das rochas Temperaturas maisamenas Ar: 20°C Presença de rochas e tocas Variações consideráveis na temperatura a pequenas distâncias -‐ Ex. Corujas no deserto de Chihuahuan (EUA e México) To ca : De 2 6° C a 28 °C Temp. do solo abaixo de arbustos: 17,5°C a 32°C Temperatura na água A temperatura do ar varia mais do que na água Água Absorve energia sem grandes mudanças na temperatura (> Calor específico do que o ar) Grande quan<dade de calor absorvido pela água durante a evaporação (Calor latente de vaporização) Perde energia para o ambiente a medida que congela (Calor latente de fusão) Vegetação ripária Sombra Águas mais profundas = <<< variação de temp. Águas mais rasas = < variação de temp. Ar = >>> variação de temp. Temperatura e desempenho dos organismos Desempenho/Ap<dão (performance) A maioria das espécies tem um melhor desempenho em uma variação estreita de condições ambientais (ex. temperatura, água, luz, nutrientes) Nível molecular -‐Enzima ace<lcolinesterase (produzida na sinapse) “Funcionam” melhor dentro de certas temperaturas Ace<lcolinesterase (produzida na sinapse) Colina Ácido acé<co Ace<lcolina Sinapse Velocidade de crescimento?? Quan<dade de descendentes?? Velocidade de movimentação (em terra, na água, no vôo )?? Qual a eficiência com que evitam predadores?? -‐John Baldwin & P. W. Hochachka (1970) Truta Oncorhynchus mykiss (América do Norte) 2 formas de ace<lcolinesterase Ace<lcolinesterase em trutas a 2°C Ace<lcolinesterase em trutas a 17°C Temperatura (°C) Afi ni da de p el o su bs tr at o (a ce <l co lin a) Alta Baixa Dados a 17°C Dados a 2°C Explica a região de ocorrência São restritas a rios de águas frias do oeste da América do Norte Inverno: entre 0° e 4°C Verão: próxima a 20°C Atividade fotossintética Temperatura extremas geralmente reduzem a taxa fotossinté<ca das plantas -‐Ex. Musgo Pleurozium schreberi (Floresta Boreal) Arbusto Atriplex len<formis (Deserto) Temperatura (°C) Ta xa fo to ss in té <c a (% ) Arbusto Musgo Máximo em 15°C Máximo em 44°C Kallio & Kärenlampi (1975) E Pearcy & Harrison (1974) Próxima a Thermal, Califórnia Finlândia Aclimatação Envolve mudanças fisiológicas (não gené<cas) para ajustar-‐se às mudanças de determinado fator ambiental (ex. temperatura) Arbusto Atriplex len<formis (Deserto) Robert Pearcy (1977) Em animais: ex. troca de pelagem em mamíferos Dados de ambiente mais fresco Dados de ambiente mais quente Taxa fotossinté<ca em ambiente quente Alta Baixa Temperatura (°C) Ta xa fo to ss in té <c a Usou clones Sugere que existe um ajuste da temperatura ó<ma para fotossinte<zar acompanhando as mudanças sazonais da temperatura (planta “evergreen” = sempre verde) Regulando a temperatura corporal Muitos organismos evoluíram maneiras de compensar as variações na temperatura Regulação da temperatura corporal Balanço entre perdas e ganhos Troca de energia (calor): Condução Transferência direta de calor das moléculas dos objetos mais quentes para as moléculas dos objetos mais frios Convecção Transporte de calor por um “pacote” de fluido (ar ou água) movendo-‐se como uma unidade. Troca de calor latente Transferência de energia que ocorre durante a eva-‐ poração. Converte a água do estado líquido para gasoso Calor latente Convecção Condução Radiação (energia) de ondas longas Radiação (energia) de ondas longas Condução Radiação (energia) de ondas curtas Calor latente Camada limítrofe Simmondsia chinensis (Simmondsiaceae)-‐Deserto de Mojave Encelia farinosa (Asteraceae) Radiação (energia) de ondas longas Verão: folhas mais pubescentes e com alta capacidade de refle<r a radiação solar Plantas Animais Ectotérmicos Usam fontes externas de energia para regular a temperatura Apresentam mais opções do que as plantas -‐Ex. Lagartos (Oliver Pearson, 1954) Liolaemus mul<formis Montanhas Andinas da América do Sul Temperatura pela manhã pode chegar a – 5°C Junto ao solo: menor perda por convecçãoPela manhã: pigmentos negros (dorso) que aumentam o ganho por radiação Repouso em material vegetal: menor perda por condução Temp. ar = 1,5°C Expondo o dorso pigmentado aos raios solares Em 1 h, a temperatura corporal a<ngia 33°C -‐Ex. Gafanhotos (R. I. Carruthers et al., 1992) Camnula pellucida Regiões de altas al<tudes (Leste do Arizona) Criados em baixas temperaturas Criados em altas temperaturas Perpendicular aos raios solares (chegam a 30°C/40°C rapidamente, mantendo por diversas horas) Te m pe ra tu ra (° C) Tempo (horas) Temperatura do ar Com acesso a luz (aquecimento) Sem acesso a luz Dois grupos de gafanhotos a 18°C Animais Endotérmicos Calor (energia) metabólico é de grande importância (Scholander et al. 1950) Preguiça Humanos Alguns macacos. Ex. Callithrix Espécies tropicais Espécies do ár<co Esquilos (solo) Urso polar (filhotes) Raposa do ár<co Temperatura (°C) -‐30 40 20 Zona Neutra Termal (Zona Neutra): amplitude de temperatura na qual a taxa metabólica de um animal endotérmico não muda (em repouso) Ha = Hm ± Hcd ± Hcv ± Hr - Hcl Ha = calor armazenado no corpo de um organismo Florestas Tropicais Tundra -‐Aves e mamíferos aquá<cos Alguns animais podem ser endotérmicos em ambientes aquá<cos por duas razões principais: 1) U<lizam o ar para a respiração (não expõem uma ampla super_cie respiratória para re<rar oxigênio. Ex. brânquias/guelras) 2) São isolados por uma grossa camada de gordura (pingüins, focas e baleias) ou por pêlos (lontra) Gordura que serve de isolamento Redução da temperatura por condução e convecção Barbatana Retorno resfriado Temp. Água: 14°C Chegada de sangue quente Vaso sanguíneo Gordura Temp. Corpo: 37°C Algumas estruturas vasculares reduzem a taxa de perda de calor para o ambiente -‐Insetos Algumas abelhas (Bumblebees -‐ Bombus) podem manter a temperatura do tórax entre 30°C e 37°C, independente da temperatura do ar Também acontece com algumas mariposas noturnas -‐Bernd Heinrich estudou a termorregulação em insetos na Nova Guiné por diversos anos -‐Ex. Manduca sexta (Sphingidae) Em la<tudes temperadas (em 1993) Contraem os músculos de levantar e abaixar as asas simultaneamente Não voam, e sim “tremem” (Bernd Heinrich , 1979; 1993) Manduca sexta Primeiro experimento Segundo experimento Estabiliza em 44°C Estabiliza em 42°C Abdômen aquece Abdômen na temp. do ar Circulação ok Circulação bloqueada Calor metabólico pela contração dos músculos do vôo Tórax superaquece Te m pe ra tu ra c or po ra l ( °C ) Temp. abdômen não muda Temp. abdômen aumenta Superaquece até 46°C e para de voar Mariposa viva Mariposa morta (sem circulação) Tempo Tórax superaquece -‐Plantas Endotérmicas? Roger Knutson (1974, 1979) -‐Ex. Symplocarpus foe<dus (Araceae) Leste da América do Norte Temp. Ar: -‐15°C A neve é derre<da por radiação e condução Alta taxa metabólica na inflorescência gera grande quan<dade de calor Raiz Amido Inflorescência (espádice) Espata (bráctea) O amido é translocado para a inflorescência Também atrai polinizadores Ajustam a taxa metabólica Pode manter a temperatura elevada por 14 dias, funcionando como um organismo endotérmico neste período Sobrevivendo em temperaturas extremas Inatividade Ex. Besouro Neocicindela perhispida campbelli Nova Zelândia em praias de areias escuras -‐Durante a manhã permanecem no sol. Mas a medida que a temperatura aumenta permanecem na sombra, em baixa a<vidade Reduzindo a taxa metabólica -‐Ex. William Calder (1994) Beija-‐Flor Entram em estado de Torpor É um estado de baixo metabolismo e redução da temperatura Economiza muita energia -‐Permanecem posicionados paralelamente aos raios solares -‐Reduzem o aquecimento, aumentando a perda de calor por convecção (temp. corporal de aprox. 36,4°C) A quan<dade de néctar é determinante néctar escasso Néctar adequado Torpor Sem Torpor Baixa te mp. a n oite e 39°C 12°C a 17°C -‐Outros exemplos: -‐Diapausa (insetos) -‐ Dormência (sementes) -‐Hibernação (Diversos meses -‐ ocorre no inverno) -‐ Es<vação (Quando ocorre no verão -‐ Ex. Alguns an_bios) -‐Condições normais:perdem cerca de 0,24g de gordura/noite -‐Em torpor: perdem cerca de 0,02g de gordura/noite
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