Aula2 Fatores condicionantes ecossistemas menoremail

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Ecologia de Ecossistemas
Fatores condicionantes da distribuição dos grandes ecossistemas
Aula 2
Na natureza temos padrões, determinados por processos ecossistêmicos… , que por sua vez são ‘controlados’ por fatores e condições do sistema.
A estrutura e o funcionamento dos ecossistemas são ‘governados’ por múltiplas variáveis independentes (fatores condicionantes), que incluem:
clima
rocha matriz (rochas que dão origem ao solo)
topografia
biota potencial (organismos presentes na região que poderiam potencialmente ocupar o lugar)
tempo 
Processos ecossistêmicos
microclima
recursos
características funcionais
regimes de distúrbio
Clima
Solo 
(rocha matriz)
Topografia
Pool de espécies
Tempo
Sucessão
short-term
Dinâmica temporal
Relações entre fatores condicionantes (fora do círculo), controles interativos (dentro do círculo), e processos ecossistêmicos (dentro da caixa) (Chapin III et al. 2011)
Desenvolvimento
do ecossistema
long-term
Atividades humanas
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Clima é o principal fator da distribuição do padrão global dos grandes ecossistemas  Biomas 
Dentro de cada bioma, a rocha matriz influencia o tipo de solo e explica boa parte da variação regional em processos ecossistêmicos 
Relevo topográfico influencia tanto o microclima quanto o desenvolvimento do solo em escala local 
A biota potencial determina os tipos e a diversidade de organismos que podem ocupar uma área
Tempo influencia o desenvolvimento do solo e a evolução dos organismos em escalas amplas; também incorpora a influencia de distúrbios e mudanças ambientais em diversas escalas...
Atividades humanas são atualmente tão generalizadas que têm sido incluídas como o sexto fator condicionante... o qual também influencia os fatores acima, levando a ‘novel’ condições e ecossistemas
O Clima determina onde e como os organismos vivem
 existem as condições médias
 as condições extremas
 e a variabilidade (periodicidade das variações)
ex.: sazonalidade da precipitação determina fortemente as condições bióticas e abióticas locais.
 O clima também influencia as taxas de processos abióticos que afetam os organismos
 ex.: taxa de desagregação de rochas e solo; frequência de distúrbios. 
Condições e recursos
Condições e recursos são 2 propriedades de ambientes que determinam onde os organismos podem viver
a interação entre condições e recursos tem forte influencia sobre a composição das comunidades do mundo (tipos de ecossistemas)
Quais condições e recursos?
Quais padrões climáticos sobre a superfície da Terra são responsáveis pelos padrões de distribuição de biomas terrestres em larga escala?
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Energia da Terra	
(Cain et al. 2011)
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O Balanço de energia global governa o sistema climático	
O ganho de energia é compensado por perdas para que a temperatura permaneça relativamente constante na superfície da terra.
Emissão de radiação infravermelha
Evaporação (neste processo há perda de calor, fluxo de calor latente)
Troca de energia cinética por moléculas ou pelo movimento de correntes de ar ou água (fluxo de calor sensível)
No cômputo geral, a superfície da Terra libera mais energia do que recebe por radiação solar... 
entradas adicionais, devido à absorção atmosférica e reirradiação da radiação infravermelha pelos gases radioativamente ativos (gases de efeito estufa)
Nem todo local na Terra recebe a mesma quantidade de energia do sol…
 Há diferenças que acabam influenciando também a circulação atmosférica e oceânica, gerando diferentes padrões climáticos na Terra
 A inclinação da Terra em sua órbita anual ao redor do sol faz com que a radiação solar atinja a superfície terrestre com diferentes intensidades nas diferentes latitudes
As diferenças de calor
 sobre a superfície da Terra
promovem a circulação 
atmosférica
Maior aquecimento no
 equador do que nos pólos 
Raios de sol atingem 
mais diretamente 
áreas equatoriais e
 tropicais recebem mais
 luz solar direta 
 Além disso, o movimento da Terra em torno do sol, combinado com a inclinação do eixo, resulta em alterações na quantidade de radiação solar em qualquer local no decurso do ano.
Variação climática sazonal  alternância inverno-primavera-verão-outono nas altas latitudes e úmido-seco nas regiões tropicais.
Terra
Eixo
Atmosfera
Raios de sol
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Fotoperíodo em várias latitudes
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Equador e trópicos  + luz e + calor
Circulação Atmosférica: células de ar quente retém + umidade (menos denso)  sobe...  contato com o ar úmido + evaporação  condensa e chove no próprio local
(Cain et al. 2011)
Massas de ar 
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Correntes oceânicas –> influencia sobre o clima
Ex.: Corrente do Golfo e a Deriva do Atlântico Norte contribui para invernos mais quentes na Escandinávia; Corrente de Humboldt proporciona temperaturas mais frias na costa oeste da América do Sul 
Correntes oceânicas globais.
A circulação oceânica e a distribuição e topografia dos continentes influenciam as temperaturas globais
	 resulta em padrões que não são exatamente paralelos às linhas do equador
Figura. Temperaturas médias anuais globais sobre os continentes.
Além disso, há uma variação anual nas temperaturas
 temperaturas sobre o continente tem grande variação sazonal
Figura. Temperaturas médias anuais globais sobre os continentes.
Os padrões de pressão atmosférica e a topografia influenciam a precipitação
 o padrão idealizado pela pressão atmosférica é melhor observado no continente africano. Noutras regiões há desvios decorrentes de células de pressão semipermanentes e cadeias de montanhas.
 A topografia do terreno  consequências em escalas intermediárias
 Influência típica da topografia sobre a precipitação. Ventos no sentido oeste, úmidos, são forçados para cima por uma cadeia de montanhas. Conforme sobem, esfriam e liberam a umidade em forma de chuva ou neve  chuvas orográficas
Chuvas orográficas (chuvas de serra ou sombras de chuva) ocorrem quando os ventos úmidos se elevam e se resfriam pelo encontro de uma barreira montanhosa. Esse tipo de precipitação condiciona a existência de áreas mais secas a sotavento dessas barreiras. 
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CLIMA  influência sobre as condições e recursos  papel central na distribuição dos ecossistemas (biomas) em larga escala
Fatores locais, tais como o tipo de solo e relevo (rocha matriz e topografia) em ambientes terrestres e a composição química da água em ambientes aquáticos, são responsáveis por variações na composição e fisionomia
... que refletem no tipo de vegetação e bioma predominante...
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A vegetação também afeta o clima por meio da troca de energia pela superfície…
Essa influência se dá pela capacidade que uma superfície terrestre tem em refletir a radiação solar  albedo (Fração da radiação de ondas curtas que é refletida pela superfície)
Superfícies mais claras têm albedo maior
Florestas de coníferas tem albedo menor (0,10 a 0,15) do que a maioria das pradarias ou de solos nu, ou seja, ela absorve mais energia solar
A rugosidade também influencia na transferência de energia (perda de calor sensível por convecção), maior rugosidade menor perda.
A vegetação ainda afeta o movimento da água  a transpiração e a evapotranspiração aumentam com a área de folhas por unidade de superfície do solo. 
Albedo mais alto reduz a absorção da radiação solar, menor aquecimento da superfície do solo
Menor evapotranspiração, menor resfriamento da superfície, menor precipitação
O calor em geral aumenta, pois o não resfriamento pela evapotranspiração é proporcionalmente maior do que o menor aquecimento da superfície por maior albedo
Gera condições regionais mais quentes e mais secas.
Adaptações dos organismos às condições e recursos...
As formações vegetacionais (caracterizadas por distintas formas de crescimento vegetal) em conjunto com a fauna associada formam os chamados BIOMAS 
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BIOMAS - conceito
Um bioma é a unidade de comunidades terrestres mais ampla que convém reconhecer, num contexto de abordagem planta-animal.
Bioma deriva do grego bio=vida e oma= sufixo que pressupõe generalização (grupo, conjunto) 
A identificação de um bioma-tipo (escala global) independe da composição taxonômica da biota
Na escala global – regiões sob condições climáticas semelhantes apresentam formações vegetais semelhantes
Precipitação
Temperatura
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Gurevitch et al. 
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Cain et al. 2011
Gurevitch et al. 2009
Olson et al. 2001. Terrestrial ecoregions of the world: a new map of life on Earth. BioScience 51:933-938 
Descrição e classificação dos biomas
conforme o autor, são reconhecidos mais ou menos biomas
Floresta Tropical Pluvial (Tropical and subtropical moist broadleaf forests)
Floresta Tropical Estacional (Tropical and subtropical dry broadleaf forests)
Floresta Temperada Decidual (Temperate broadleaf and mixed forests)
Floresta Temperada Perenifólia (Temperate coniferous forests)
Floresta Boreal ou Taiga (Boreal forests/Taiga)
Savana, Campos e vegetação arbustiva (Tropical and subtropical grasslands, savannas, and shrublands)
Campos Temperados (Temperate grasslands, savannas, and shurblands)
Bosques arbustivos (Vegetação Mediterrânea, Chaparral, Maqui, Bosques temperados) (Mediterranean forests, Woodlands, and Scrub)
Tundra
Deserto (Deserts and xeric shrublands)
Zonas de Montanhas (Montane grasslands and shrublands)
Campos e savanas inundados (Flooded grasslands and savannas)
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Um dado bioma contem espécies que parecem similares… 
Essa similaridade acontece por meio de 3 processos: ecológico, evolutivo, evolução convergente
ecológico  species sorting – reúne spp. com características similares, adaptadas às condições
evolutivo  descendência comum – características similares combinada à história biogeográfica de spp. aparentadas
evolução convergente  características semelhantes em táxons não aparentados
Tundra
 Via de regra, as temperaturas são baixas demais para o crescimento de árvores. 
 Presença do permafrost (permanentemente congelado), uma vez que a cada verão o solo descongela até uma profundidade de somente 25-30cm. 
 Tundras árticas e alpinas apresentam algumas diferenças…
© Jörg Pfadenhauer
***Água permanentemente congelada no solo
Transição entre a Taiga e a Tundra
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= TAIGA
Taiga ou Floresta boreal (composta primordialmente por coníferas)  ocupa 8% da superfície terrestre
© Jörg Pfadenhauer
invernos longos (até 6 meses abaixo do congelamento)
verões quentes e curtos (50 a 100 dias sem gelo)
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 Sp. arbóreas de coníferas + comuns das florestas boreais
América do Norte:
Picea glauca, P. mariana, Abies balsamea, Pinus contorta, P. banksian, Larix laricina
Norte da Europa:
Picea abies e Pinus sylvestris
Oeste da Sibéria: 
Picea obovata, Abies sibirica, Pinus sibirica, Pinus sylvestris, Larix sibirica
Leste da Sibéria: 
Picea obovata, Picea jezoensis, Abies nephrol., A. sachalin., Pinus sylvestris, Pinus pumila, Larix gmelinii
© Jörg Pfadenhauer
A taiga é um importante “reservartório de carbono líquido”  acúmulo de turfas
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A taiga é um importante “reservartório de carbono líquido”  acúmulo de turfas
Florestas temperadas
Desde florestas mistas de coníferas e latifoliadas até as florestas úmidas de árvores perenifólias latifoliadas
Floresta temperada decidual (áreas disjuntas do hemisfério norte: leste da América do norte, leste da Ásia e Europa)
Floresta temperada perenifólia 
ampla gama de condições, com precipitação de 500 a 4000 mm/ano; 
áreas de clima sazonal, mais secas que as áreas de floresta decidual temperada, porém com zonas pluviais, como no sul do Chile e costa noroeste da América do Norte
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A precipitação varia muito, desde 500 a 4000 mm/ano
Algumas florestas localizadas nas zonas de maior precipitação também são chamadas de “florestas pluviais temperadas” (costas oeste a latitudes entre 45° e 50°)
Em geral ocorrem sobre solos pobres e ácidos
Folhas decíduas para resistir a longos períodos de frio 
entre 500 a 2.500 mm/ano
solos mais férteis que nas perenifólias
foram regiões intensamente convertidas para plantios de lavoura e produção de madeira
Bosques arbustivos temperados
(Vegetação mediterrânea, Chaparral, Maqui)
Ocorre em climas do tipo mediterrâneo (inverno frio e úmido; verão quente e seco)
Precipitação é inferior à dos campos temperados
Predominam plantas lenhosas arbustivas de folhas duras e crescimento lento - resistentes à seca
Plantas anuais também são comuns
Sujeito a queimadas regulares - espécies adaptadas
Maquis (Mediterraneos), Fynbos (África do Sul), Kwongan (Austrália), Chaparral (California)
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Chaparral com a espécie chamise em flor,Santa Ynez Mountians, California
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www.laspilitas.com/.../ California_Chaparral.html
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Veg. Chaparral - Califórnia
**detalhe de uma Yucca florida
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Deserto
Áreas com extrema escassez de água, em geral, menos de 250mm de precipitação annual
Desertos quentes - Sahara; Desertos frios - Gobi, na Mongólia
Espécies oportunistas - aproveitam as chuvas imprevisíveis - desertos floridos
Espécies perenes - apresentam estratégias de “fuga” - fisiologia lenta
Cactus, outras suculentas, arbustos de pequeno porte, geófitas
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Costa do Pacífico - Chile
Fotos: V.Pillar
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Montanhas
São formações azonais (ao contrário dos anteriores) - ofercem condições peculiares, variam conforme o hemisfério e se se encontram inseridas no trópicos ou em zonas temperadas…
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Azorella sp
Norte Argentina - quase divisa com o Chile
Fotos: C.Blanco e I.Boldrini
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foto: Natália Koch
foto: Natália Koch
Olson et al. 2001. Terrestrial ecoregions of the world: a new map of life on Earth. BioScience 51:933-938 
Olson et al. 2001
Gurevitch et al. 2008
Classificação dos Biomas brasileiros
IBGE 2004 (www.ibge.gov.br; recursos naturais, mapas) 
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A definição dos Biomas brasileiros considera os seguintes aspectos:
Um bioma constitui um conjunto de tipos de vegetação (escala regional) com flora e fauna associada
É definido pelas condições físicas predominantes (clima, geologia, geomorfologia, solo) e história compartilhada de mudanças
É dotado de diversidade biológica singular
Os limites arbitrários, relativamente contínuos, resultam da necessidade prática para a tomada de decisões políticas 
Atualmente, são definidos 6 biomas, associados às principais formações vegetacionais (Ecossistemas costeiros foram incorporado aos demais).
Comparar com o padrão de distribuição dos principais tipos de vegetação do Brasil 
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Perguntas para próxima aula:
Amazônia, Caatinga, Mata Atlântica, Pampa, Pantanal, Cerrado
Quais são as principais características fisionômicas e/ou tipos de formações vegetacionais do bioma?
Quais os fatores condicionantes destas características?
Qual o grau de ameaça dos ecossistemas característicos do bioma?
Quais são as principais ameaças? 
Qual a representatividade do bioma em termos de unidades de conservação?