Matéria, Energia e Ecologia

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ECOLOGIA
	Qualquer fenômeno natural (reações químicas) demanda energia para ocorrer. Os seres vivos e sua manutenção dependem basicamente de matéria e energia. Os conceitos de matéria e energia e as implicações decorrentes , são fundamentais no tratamento das questões ambientais. Somados ao conceito de ecologia, formam uma tríade que se interligam e se complementam.
	MATÉRIA:	1. qualquer substância sólida, líquida ou gasosa 				 que ocupa um lugar no espaço.
			2. substância capaz de receber certa forma, ou 				 em que atua determinado agente.
	ENERGIA:	1. capacidade de gerar trabalho.
			2. propriedade de um sistema que lhe permite 				 realizar trabalho.
	ECOLOGIA:	1. ciência que estuda a dinâmica dos 					 ecossistemas, ou seja, os processos e as 					 interações de todos os seres vivos entre si e 				 destes com os aspectos morfológicos, químicos 				 e físicos do ambiente, incluindo os aspectos 				 humanos que interferem e interagem com os 				 sistemas naturais do planeta.
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	A ENERGIA NOS SISTEMAS ECOLÓGICOS
		“Em qualquer sistema natural, matéria e energia são conservadas, ou seja, não se criam nem se destroem matéria nem energia. Duas leis da física explicam esse comportamento: a lei da conservação de massa e a lei da conservação de energia (1ª lei da termodinâmica).” (Braga et al., 2007)
		LEI DA CONSERVAÇÃO DA MASSA
			Todo sistema, físico ou químico, não é capaz de criar nem eliminar matéria, somente transformar de uma forma para outra. Tudo que existe provém de matéria preexistente, só que em outra forma, assim como tudo que se consome apenas perde a forma original, passando a apresentar uma outra. Toda a matéria utilizada pelos sistemas é retirada do solo, do ar ou da água, transportada e utilizada para elaboração do insumo desejado. Depois de utilizada, é disposta novamente nos ambientes sob outra forma.
			O fato de não poder consumir a matéria até o seu desaparecimento implica a geração de resíduos em todas as atividades dos seres vivos, indesejáveis a quem os eliminou, mas que podem ser reincorporados ao meio, para serem úteis depois. Essa reciclagem de matéria é realizada nos ambientes naturais através dos ciclos biogeoquímicos. Não ocorrendo equilíbrio entre consumo e reciclagem, as conseqüências podem ser desastrosas para o meio ambiente.
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		LEI DA CONSERVAÇÃO DE ENERGIA (1ª lei da termodinâmica)
			A energia pode ser transformada de um tipo em outro, mas não pode ser criada nem destruída. Pode ser classificada em energia cinética (a matéria adquire em decorrência da sua movimentação e em função de sua massa e velocidade energia calorífica: energia cinética total das moléculas de uma amostra de matéria) e energia potencial (armazenada na matéria em virtude de sua posição ou composição).
			A forma com que os seres vivos obtêm a energia para viver está diretamente relacionada a 1ª lei da termodinâmica. A energia chega até eles a partir de diversas transformações. Por exemplo, a energia luminosa, incidente na superfície da Terra, é absorvida pelos vegetais fotossintetizantes, que a transforma em energia potencial (nas ligações químicas de moléculas orgânicas complexas). Na respiração, essas moléculas são quebradas em moléculas menores, liberando a energia que é utilizada nas funções vitais de outros seres vivos.
			
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		LEI DA ENTROPIA (2ª lei da termodinâmica)
			Nenhum processo que implique uma transformação de energia ocorrerá espontaneamente, a menos que ocorra uma degradação de energia de uma forma concentrada para uma forma dispersa. Embora a quantidade de energia seja preservada (1ª lei da termodinâmica), a qualidade é sempre degradada. Por exemplo, o calor de um objeto quente tenderá espontaneamente a dispersar em um ambiente mais frio.
			Já que alguma energia sempre se dispersa em energia térmica não disponível, nenhuma transformação espontânea de energia em energia potencial é 100% eficiente. Por exemplo a fotossíntese e a respiração.
			 A entropia é uma medida de energia não disponível que resulta de transformações. O termo também é utilizado como índice geral da desordem associada com a degradação da energia.
			Uma conseqüência da lei é que todo corpo que possui uma forma ordenada necessita de energia de alta qualidade para manter sua entropia baixa. Como a tendência é o aumento de dispersão de energia na forma de calor, destruindo a ordem inicial e levando a um estado final mais estável para se manter qualquer sistema organizado, é necessário o fornecimento contínuo de energia.
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COMPONENTES BIÓTICOS Genes	Células	Órgãos	Organismos	 Populações Comunidades
	 +
COMPONENTES ABIÓTICOS	 Matéria			 Energia
		=
 BIOSSISTEMAS	 Sistemas Sistemas 	Sistemas	Sistemas	 Sistemas	 Ecossistemas
			 genéticos	 celulares	 orgânicos	 organísmicos populacionais 
 ESPECTRO DOS NÍVEIS DE ORGANIZAÇÃO
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	ECOSSISTEMAS
		“Sistemas ecológicos ou ecossistemas são qualquer unidade (biossistema) que abranja todos os organismos que funcionam em conjunto (comunidade biótica) numa dada área, interagindo com o ambiente físico (fatores abióticos), de tal forma que um fluxo de energia produza 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, incluindo os organismos e o ambiente abiótico, suas interrelações e influências nas propriedades de um e de outro.
		Em um ecossistema, cada espécie possui seu habitat e seu nicho ecológico. Habitat pode ser definido como o local ocupado pela espécie, com todas as suas características abióticas. Nicho ecológico é a função da espécie dentro do conjunto do ecossistema e suas relações com as demais espécies e com o ambiente.
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		Uma das características fundamentais dos ecossistemas é a homeostase. Todo ecossistema procura um estado de equilíbrio dinâmico por meio de mecanismos de autocontrole e autorregulação, os quais entram em ação assim que ocorre qualquer mudança. Entre a mudança e o início da autorregulação existe um tempo de resposta. Geralmente, esse mecanismo homeostático só é efetivo para modificações naturais, se não forem muito profundas e nem demoradas. No caso de modificações artificiais impostas pelo homem, por serem relativamente violentas e continuadas, o mecanismo não consegue absorver essas mudanças e ocorre o impacto ecológico no meio.
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		RECICLAGEM DE MATÉRIA E FLUXO DE ENERGIA
			Os seres vivos necessitam de energia para manter sua constituição interna, locomoção, crescimento e etc. A energia provém da alimentação realizada pelos seres vivos, sendo autótrofos e heterótrofos. Os autótrofos são capazes de sintetizar seu próprio alimento, que são divididos em quimiossintetizantes (oxidação de compostos inorgânicos) e fotossintetizantes (sol como fonte de energia). Os heterótrofos são incapazes de sintetizar seu alimento e usam a energia proveniente do alimento sintetizado pelos autótrofos. Nesse grupo existem os decompositores, sendo nutridos por um processo de absorção, mediante a liberação de enzimas na matéria orgânica morta. Parte da matéria degradada é absorvida e o restante é devolvido ao meio, na forma de compostos inorgânicos que são utilizados, pelos autótrofos, para a síntese de mais alimento.
			O fluxo de energia no ecossistema envolve diversos níveis de seres vivos. A energia útil se reduz a cada passo ou passagem de nível, se tornando inaproveitável, na forma de calor.
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		QUALIDADE DA ENERGIA
			A energia possui qualidade, além de quantidade. Todas as calorias não são iguais, pois variam seu potencial de trabalho. Formas mais concentradas (petróleo) apresentam um potencial
de trabalho maior (maior qualidade) que formas menos concentradas (luz solar). É possível medir a qualidade de energia pela quantidade de um tipo de energia necessária para desenvolver outro tipo de energia, numa cadeia de transformações energéticas, como cadeias alimentares.
		CADEIAS ALIMENTARES
			Definido como o caminho seguido pela energia no ecossistema, desde os vegetais fotossintetizantes até diversos organismos que deles se alimentam e servem de alimento para outros. As cadeias alimentares apresentam de duas formas: (1) as que começam pelos vegetais vivos e passam pelos herbívoros e carnívoros e (2) as que se iniciam pelos detritos vegetais e animais e passam pelos detritívoros.
			Nas cadeias que se iniciam pelos vegetais, definimos como produtores aqueles capazes de sintetizar matéria orgânica. Os herbívoros, que se alimentam de produtores, são os consumidores primários; os carnívoros, que se alimentam de herbívoros, são os consumidores secundários e assim por diante. Teremos, então, os consumidores terciários, que se alimentam dos secundários..... Para as cadeias que se iniciam pela matéria orgânica morta, os consumidores primários são denominados detritívoros, por invertebrados, bactérias ou fungos.
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			Seguindo os preceitos das leis básicas da termodinâmica, a medida que se avança na cadeia alimentar, há uma redução na qualidade de energia disponível aos próximos organismos da cadeia. Isso explica por que as cadeias alimentares não apresentam sequência muito longa, raramente passando dos consumidores de quinta ordem.
			As cadeias alimentares não podem ser vistas como sequências isoladas, mas sim fortemente interligadas, formando as redes ou teias alimentares. Isso porque um determinado produtor pode ser consumido por vários tipos de herbívoros que, por sua vez, podem ser presa de outros tantos carnívoros diferentes. Nesse ponto, se torna importante a definição de nível trófico, que é a posição ocupada por todos os organismos que estão em um mesmo patamar da cadeia.
			É muito importante conhecer o mecanismo e as sequências das cadeias alimentares, uma vez que fazemos parte de uma rede alimentar na qual ocupamos diversos níveis tróficos. Diante disso, e uma vez que a energia útil decresce ao longo da cadeia alimentar, quanto mais se afasta do primeiro nível trófico, mais limitado e menor será o número de consumidores que podem ser sustentados por um dado número de produtores.
			O conhecimento das cadeias alimentares permitirá aos seres humanos agir sobre elas em seu benefício, de forma ordenada, como por exemplo, o aumento da produtividade agrícola.
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		BIOMAS
			A superfície terrestre apresenta uma grande diversidade de habitats em função da grande variação do clima, distribuição de nutrientes, topografia, vegetação e etc., que leva também uma grande variedade de seres vivos. A biodiversidade decorre da capacidade dos indivíduos e da espécie como um todo de se adaptarem as condições locais.
			Podemos dividir a superfície terrestre (crosta) em regiões de grande extensão onde se desenvolveu predominantemente um determinado tipo de vida. Esses grandes ecossistemas são denominados biomas e se distribuem em função da latitude, uma vez que o clima varia de acordo com ela.
			Além do clima, também o solo é um importante fator de distribuição dos biomas, mas é difícil estabelecer uma relação de causa e efeito nessa distribuição, pois os três fatores, - solo, clima e vegetação – se interrelacionam intimamente, um afetando e modificando o outro.
			Os ecossistemas podem ser divididos em terrestres e aquáticos, apresentando várias diferenças entre eles, como por exemplo, enquanto continentes são habitados somente em sua superfície, o domínio aquático é ocupado em todas aas suas dimensões.
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			Diferenças básicas entre ecossistemas aquáticos e terrestres:
	(1) enquanto nos ecossistemas terrestres a água é muitas vezes fator limitante, nos ecossistemas marinhos a luz é que se torna limitante;
	(2) as variações de temperatura são mais pronunciadas no meio terrestre do que no meio aquático, por causa do alto calor específico da água;
	(3) no meio terrestre, a circulação do ar provoca uma rápida distribuição e reciclagem de gases, enquanto, no aquático, o O2, as vezes, é um fator limitante;
	(4) o meio aquático requer esqueletos menos rígidos dos seus habitantes do que o meio terrestre, uma vez que o empuxo do ar é bem inferior ao da água; e
	(5) os ecossistemas terrestres apresentam uma biomassa vegetal muito maior que os ecossistemas aquáticos, mas as cadeias alimentares se tornam bem maiores nos ecossistemas aquáticos.
		Ecossistemas aquáticos
			Podem ser divididos em dois tipos: os de água doce – [sais dissolvidos] até 0,5 g/l e os de água salgada – [sais dissolv.] em torno de 35 g/l. A salinidade é um fator de grande importância na distribuição dos seres aquáticos, isso se deve as adaptações que as espécies possuem para manutenção do equilíbrio osmótico com o meio.
			
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		Os seres aquáticos são divididos de acordo com o seu modo de vida:
Plânctons – são organismos em suspensão na água, sem meios de locomoção própria, que acompanham as correntes aquáticas. São encontrados o fitoplânctons (algas) , responsáveis pela produção primária, e o zooplânctons (protozoários).
Bentos – são organismos que vivem na superfície sólida submersa, podendo ser fixos ou móveis.
Néctons – são organismos providos de meio de locomoção própria (a maioria dos peixes).
		Ecossistemas de água doce
			Podem ser divididos em lênticos (lagos e pântanos) e lóticos (rios, nascentes e corredeiras). São compostos principalmente de algas (maior grupo de produtores), moluscos, insetos, crustáceos e peixes (principais consumidores), além de bactérias e fungos (decompositores de matéria orgânica).
			
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			Rios
			Estão intimamente relacionados com o ambiente ao seu redor, dependendo dele para satisfazer a maior parte das necessidades de suprimento de energia de seus indivíduos, já que o número de produtores não é suficiente, tornando os cursos de água ecossistemas abertos.
			Os fatores essenciais que influem no povoamento dos rios são a velocidade da corrente, a natureza do fundo, a temperatura, a oxigenação e a composição química das águas.
			Lagos e Lagoas
			Se originaram em períodos de intensa atividade vulcânica e tectônica e apresentam distribuição localizada conforme regiões onde tais processos foram mais intensos. Também surgiram em regiões que sofreram recente elevação, emergindo do fundo do mar.
			A produtividade de um lago depende de sua profundidade e idade geológica e do recebimento de nutrientes do exterior. A partir desse critério podem ser classificados em oligotróficos (baixa produtividade, geralmente fundos e geologicamente jovens) ou eutróficos (alta produtividade, com elevada capacidade de depuração de matéria orgânica em decomposição).
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		Ecossistemas de água salgada
			Os oceanos são de vital importância não para os ecossistemas que se desenvolvem em suas águas, mas também para todos os ecossistemas do planeta em decorrência de sua grande influência nas características climáticas e atmosféricas do planeta, além de seu importante papel no ciclo dos minerais (extenso reservatório, principalmente próximo dos continentes).
			Os oceanos também desempenham um importante papel no equilíbrio do ciclo de carbono, atenuando os possíveis impactos do aumento do CO2 na atmosfera, um dos gases do “efeito estufa”.
			A plataforma continental representa a região mais conhecida e estuda dos oceanos, podendo se estender até a profundidade de 200 metros (limite da zona eufótica, com luz e fotossíntese; contrária da afótica, sem luz e fotossíntese), seguindo um relevo com baixo declínio. Nessa região, os produtores são o fitoplâncton e os consumidores se dividem entre o zooplâncton, os bentos e o nécton. A plataforma continental representa um grande valor econômico
para o homem, pois nela se localizam as mais ricas regiões de pesca do planeta e também muitos reservatórios de recursos energéticos.
			
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		Estuários
			Corpo de água litorâneo semifechado com livre acesso para o mar, onde águas marinhas se misturam com água doce proveniente do continente em pontos de desembocadura de rios e baias costeiras, sendo considerado uma zona de transição entre água doce e salgada.
			Apesar das grandes variações de salinidade a que os seres vivos que habitam tais ecossistemas estão submetidos (e são resistentes a essa condição), a abundância de alimento acarreta num grande número de espécies ocupando esses biomas.
			As regiões de estuário representam grandes “berçários” para as espécies de água doce e salgada, por isso, a manutenção da produtividade pesqueira está intimamente ligada a conservação desses ambientes.
	
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		Ecossistemas terrestres
			No meio terrestre a água se torna cada vez mais escassa, o que leva as espécies a desenvolver uma série de adaptações para garantir sua sobrevivência. As adaptações envolvem mecanismos como redução da perda de água (órgãos respiratórios internos, impermeabilização do tegumento, redução da excreção de água, pelo melhor aproveitamento no metabolismo e por meio da oxidação de gorduras) ou o desenvolvimento de hábitos que reduzam o consumo de água, como viver em abrigos com umidade relativa alta, possuir hábitos noturnos e realizar migrações em épocas de seca.
			Existe uma presença marcante de grandes vegetais providos de raízes, que são os principais produtores do meio terrestre, fornecendo abrigo a outras espécies, além de terem um importante papel na modificação do solo e do clima, sendo autótrofos (luz + nutrientes minerais = matéria orgânica). Os consumidores são muito diversos, pois são determinados pelas características vegetais do meio. Os decompositores, constituídos pelos fungos e bactérias, requerem microambientes para manter uma alta produtividade, sendo que, em regiões mais secas, a produção vegetal excede a decomposição microbiológica.
			As montanhas também exercem grande influência nesse tipo de bioma, uma vez que representam papel importante na distribuição de chuvas e, portanto, na composição da vegetação e da vida nessas regiões.
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