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UFRN – DGE – disciplina: Biogeografia – Prof. Luiz Antonio Cestaro
2. Biosfera, seres vivos e biodiversidade
2.1. A biosfera e suas interações
Biosfera: conjunto dos organismos vivos, envolvidos em metabolismo ativo que ocorrem no planeta Terra.
Condições para a existência da vida:
- existência de água líquida em quantidade significativa;
- amplo suprimento de energia, sobretudo energia solar;
- substrato, ou suporte (terra, água).
	A biosfera compreende uma camada de aproximadamente 15 km, o que é uma espessura insignificante quando comparada com os 6.350 km de raio da Terra.
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Fatores limitantes para os seres vivos em altitude no meio terrestre
Seres vivos ocorrem principalmente na interface solo-ar. Os fatores que vão limitar a expansão dos organismos em altitude são principalmente a pressão e a temperatura.
A 9.000m de altitude a pressão atmosférica é igual a 1/3 da pressão ao nível do mar.
Baixa pressão ( baixas [O2], [CO2] e [H2O] ( limitante para vegetais e animais
Elevação em altitude ( resfriamento adiabático: ar seco = 1°C/100m
								 ar úmido = 0,5°C/100m
			 ( ausência de água em estado líquido
			 ( atividade metabólica baixa
CO2 ( indispensável para autótrofos (6CO2 +12H2O C6H12O6 + 6O2 + 6H2O)
O2 ( indispensável para heterótrofos (C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 6CO2+12H2O + energia)
Fatores limitantes para os seres vivos em profundidade no meio aquático
No meio aquático, os fatores limitantes são a luz e a pressão
Luz ( zona eufótica (máximo de 100 m de espessura)
Pressão ( a cada 10 m de profundidade: + 1 atm de pressão ( baixa mobilidade vertical ( organismos diferentes em camadas distintas
Ambientes mais propícios: muita luz, muita água na forma líquida e temperatura amena.
Região equatorial: mais quente, condições mais favoráveis à vida ( muitas espécies com poucos indivíduos para cada espécie.
Altas latitudes: mais frio, condições menos favoráveis à vida ( poucas espécies adaptadas, porém com muitos
 indivíduos por espécie.
2.2. Biodiversidade
	A biodiversidade ou diversidade biológica pode ser avaliada em três níveis: 
a) diversidade genética, que é a variação genética dentro das populações e entre várias populações de uma mesma espécie;
b) diversidade de espécies, que é a quantidade de 
 	espécies existentes numa região e que pode ser 
	medida de várias maneiras: 
Diversidade ( (alfa): número de espécies de um habitat em um local ou de uma pequena área. Ex.: em 8 ha de uma floresta pluvial tropical perto de Puerto Maldonado (Peru) foram encontradas 275 espécies de formigas (Wilson, 1994. p. 166). A diversidade alfa é sensível à definição de habitat, à área e à intensidade de amostragem;
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Os sete ambientes mais inóspitos da Terra
Karl Stetter, microbiologista, da Universidade de Regensburg, Alemanha, pesquisa os chamados organismos extremófilos – micróbios que prospe-ram em ambientes onde não resiste nenhuma outra forma de vida. Eles são importantes porque podem fornecer aos cientistas modelos de vida bastante diferentes daqueles utilizados atualmen-te pela maioria dos seres vivos da Terra, além de permitir inferências sobre tipos de vida em outros planetas e mesmo na Terra, se as condições fos-sem diferentes das atuais. A lista de Stetter mos-tra os hábitats cujas condições são as piores da Terra.
1. Chaminés marinhas – É o ambiente mais quente com vida que se conhece. A água do mar penetra por fissuras na crosta em pontos das cordilheiras mesooceânicas, é aquecida e reemerge depois em respiradouros – as cha-minés negras. Os Archaea, micróbios unicelu-lares parecidos com as primeiras formas de vida, vivem ali, num calor de até 121°C.
2. Vales secos da Antártica – Nenhum outro lugar é tão seco e tão frio (chega a 65°C negativos; até em Marte o clima é mais ameno). Mesmo assim, camadas de microorganismos fotos-sintéticos já foram encontradas no interior de rochas translúcidas.
3. Fossas oceânicas – Nas profundezas do mar, espécies precisam suportar o frio e a pressão esmagadora. Um submersível japonês cole-tou micróbios barofílicos (que se adaptam à pressão) na Fossa Marianas, a quase 11 mil metros.
4. Lagos salinos – Archaea halófilas vivem no mar Morto, onde a densidade do sal passa de 300 gramas por litro.
5. Fontes termais – Na península de Kamchatka, na Rússia, micróbios vivem em fontes quen-tes tão ácidas quanto a água usada em bate-rias de carros. Outras são alcalinas, e há tam-bém aquelas com elevados teores de arsêni-co.
6. Grandes profundidades – Micróbios hiperter-mófilos vivem em reservas petrolíferas, aque-cidas por processos geotérmicos, a 3 mil me-tros da superfície do leito do mar do Norte.
7. Lixos radioativos – Poderosos mecanismos de reconstituição do DNA permitem à bactéria Kineococcus radiotolerans tolerar uma radiação muitas vezes mais alta do que o limite fatal para os humanos.
 In: National Geographic, ano 5, n°49, p. 49, maio
 2004 (www.nationalgeographicBR.com.br/0405)�
Diversidade ( (beta): número de espécies ocorrendo nos vários habitats próximos. Ex.: se o estudo de Puerto Maldonado abrangesse também trechos de floresta pantanosa, barrancos de rio e pradarias, a relação de formigas do exemplo acima certamente aumentaria para mais de 350 espécies (Wilson, 1994. p. 166);
Diversidade ( (gama): total de espécies em todos os habitats de uma extensa área. É conhecida também como diversidade regional. Ex.: a catalogação de todas as formigas do Peru, vale por vale e em todos os tributários do rio Amazonas, revelaria mais de 2.000 espécies (Wilson, 1994. p. 166). Quando as mesmas espécies ocorrem em todos os habitats de uma região, as diversidades local e regional são as mesmas;
c) diversidade de ecossistemas: variedade de comunidades e de ecossistemas.
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A diversidade da vida
	Biodiversidade é o total de gens, espécies e ecossistemas de uma região. A riqueza da vida na Terra, hoje, é o produto de centenas de milha-res de anos de história evolutiva. Ao longo do tempo, as culturas humanas emergiram e se adaptaram ao ambiente local, descobrindo, usando e alterando os seus recursos bióticos. Muitas áreas que hoje parecem “naturais” trazem as marcas de milênios de habitação humana, cultivo de terras e coleta de recursos. A domesticação e a criação de variedades locais de culturas e rebanhos também moldaram a biodiversidade.
	A biodiversidade pode ser dividida em três categorias hierarquizadas – gens, espécies e ecossistemas – que descrevem aspectos bem diferentes dos sistemas de vida e que os cientistas agrupam de maneiras diversas:
	
	Diversidade genética - refere-se à variação dos gens dentro das espécies. Cobre diferentes populações da mesma espécie (como no caso das milhares de variedades tradicionais do arroz da Índia) ou a variação genética dentro de uma população (que é muito alta entre os rinocerontes na Índia, por exemplo, e muito baixa entre os chitas). Até há pouco, as medidas de diversidade genética eram aplicadas principalmente às espécies e às populações domesticadas mantidas em zoológicos ou jardins botânicos, mas cada vez mais as técnicas estão sendo aplicadas às espécies silvestres.
	Diversidade de espécies – refere-se à variedade de espécies existentes dentro de uma região. Tal diversidade pode ser medida de várias maneiras, e os cientistas ainda não estão de acordo sobre qual o melhor método. O número de espécies numa região – a “riqueza” de suas espécies – é uma medida bastante usada, mas uma outra mais precisa, a “diversidade taxonômi-ca”, leva em conta a estreita relação das espécies entre si. Por exemplo, uma ilha com duas espé-cies de pássaros e uma espécie de lagarto tem maior diversidade taxonômica que uma outra que tenha três espécies de pássaros mas nenhuma
de lagarto. Assim, mesmo que haja mais espécies de besouros na Terra do que todas as outras es-pécies juntas, eles não influem na diversidade de 
espécies porque são muito proximamente relacio-nados. Da mesma forma, há muito mais espécies vivendo na terra do que no mar, mas as espécies terrestres são mais intimamente relacionadas entre si do que as espécies marinhas; então, a diversidade é maior nos ecossistemas marinhos do que possa sugerir uma contagem estrita de espécies.
	A diversidade de ecossistemas é mais difícil de medir do que a diversidade genética ou de espécies porque os “limites” das comunidades – associação de espécies – e os ecossistemas não estão bem definidos. Todavia, desde que se use um conjunto coerente de critérios para definir comunidades e ecossistemas, seu número e distribuição podem ser medidos. Até agora, tais esquemas têm sido aplicados principalmente a nível nacional e sub-nacional, embora já tenham sido feitas algumas classificações globais mais grosseiras.
	Além da diversidade de ecossistemas, muitas outras expressões da biodiversidade podem ser importantes. Entre elas figuram a relativa abundância de espécies, a distribuição de idade das populações, a estrutura das comunidades de uma região, as variações na composição e estrutura das comunidades ao longo do tempo, e até mesmo processos ecológicos como a predação, o parasitismo e o mutualismo. Mais genericamente, para se atingir metas mais específicas de manejo ou de políticas, é importante examinar não apenas a diversidade de composição – gens, espécies e ecossistemas – mas também a diversidade da estrutura e as funções dos ecossistemas.
	A diversidade cultural humana também pode ser considerada parte da biodiversidade. Tal como a diversidade genética ou de espécies, al-guns atributos das culturas humanas, como o no-madismo ou a rotação de culturas agrícolas, re-presentam “soluções” aos problemas de sobrevi-vência em deter-minados ambientes. E, como outros aspectos da biodiversidade, a diversidade cultural manifesta-se pela diversidade de língua-gem, de crenças religiosas, de práticas de mane-jo da terra, na arte, na música, na estrutura social, na seleção de cultivos agrícolas, na dieta e em todos os outros atributos da sociedade humana (World Resources Institute et al., 1992, p.2- 3).
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Proporção relativa de espécies descritas nos principais “taxa”. 
(A magnitude dos organismos representa o número das espécies descritas).
Fonte: World Resources Institute et al., 1992, p. 3.
Como foi observado na figura acima a classe Insecta, que envolve todos os insetos, é, de longe, a categoria taxonômica mais diversificada da Terra atualmente, com mais de 750.000 espécies. Dentro dessa classe a distribuição aproximada das espécies é, segundo Costa (2003), a seguinte:
	- ordem Coleoptera (besouros) 
	300.000 espécies
	- ordem Lepidoptera (mariposas e borboletas)
	120.000 espécies
	- ordem Hymenoptera (vespas, abelhas e formigas)
	110.000 espécies
	- ordem Díptera (moscas e mosquitos)
	 90.000 espécies
	- ordem Hemiptera (cigarrinhas e percevejos)
	 60.000 espécies
	A conservação da biodiversidade é antes de tudo uma questão estratégica, de segurança nacional. Quer saber por quê? Leia o texto O Valor da Diversidade na página 10.
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O Valor da Diversidade
	A simples “variedade” da vida tem um valor enorme. A variedade de espécies, ecossistemas e habitats bem diferenciados influencia a produtividade e os serviços oferecidos pelos ecossistemas. Na medida em que a variedade das espécies num ecossistema muda – um legado de extinção ou introdução de espécie – a capacidade do ecossistema em absorver a poluição, manter a fertilidade do solo e os microclimas, purificar a água e fornecer outros serviços de valor inestimável também muda. Quando o elefante – um voraz – vegetariano – desapareceu em grandes áreas de seu habitat tradicional na África, o ecossistema foi alterado, quando as pastagens voltaram a ser florestas e a vida selvagem típica da floresta retornou.. Quando a lontra do mar foi quase exterminada por traficantes de peles nas ilhas Aleutas, as populações de ouriços do mar cresceram muito e quase dizimaram a população de algas marinhas.
	A importância da diversidade é evidente na agricultura. Durante muitas gerações, foi utilizada uma ampla gama de culturas e rebanhos para melhorar e estabilizar a produtividade. A sabedoria destas técnicas – incluindo suas contribuições para a proteção de bacias hidrográficas, manutenção da fertilidade do solo e a receptividade das tragédias integradas de manejo de pragas – está sendo reafirmada hoje, à medida que os produtores rurais do mundo todo se voltam para sistemas alternativos de produção com baixo ingresso de insumos.
	A diversidade genética encontrada em determinadas culturas também é de imenso valor. A diversidade genética proporciona vantagens na constante batalha evolutiva entre as culturas e rebanhos e as pragas e doenças que os atacam. Em sistemas antigos, o plantio consorciado de muitas variedades geneticamente diferentes era utilizado para evitar o fracasso na colheita. A tribo dos Ifugao, na ilha filipina de Luzon conhece mais de 200 variedades de batata-doce, e agricultores andinos cultivam milhares de variedades de batatas.
	Criadores de gado e agricultores também usam a diversidade genética de colheitas e rebanhos para aumentar o rendimento e se adap-tarem às variações das condições ambientais. As oportunidades oferecidas pela engenharia gene-tica – que permite a transferência de genes entre as espécies – melhorarão ainda mais as oportuni-dades de melhoria da produtividade agropecuária oferecidas pela diversidade genética. Um tomate silvestre encontrado somente nas ilhas Galápa-gos pode se desenvolver em água e tem o caule não angular – uma característica que foi introdu-zida nos tomates domesticados para facilitar sua colheita mecânica. Uma variedade silvestre do arroz encontrado na Índia forneceu um “gene resistente” que agora serve para proteger varie-dades de arroz de alta produtividade do seu inimigo natural, o gafanhoto marrom, no sul e sudoeste da Ásia. A hibridação de culturas foi responsável pela metade dos lucros da produtividade agrícola nos Estados Unidos entre 1930 e 1980: estima-se que o valor da produção agrícola dos Estados Unidos aumenta 1 bilhão de dólares por ano graças à ampliação da base genética.
	Com o tempo, o maior benefício da diversidade para a humanidade residirá nas oportunidades de adaptação às mudanças locais e globais. O potencial desconhecido dos genes, espécies e ecossistemas representa uma fron-teira biológica inesgotável de valor inestimável. A diversidade genética permitirá adequar as culturas a novas condições climáticas. A biota da Terra – um laboratório químico incomparável em tamanho e criatividade – guarda o segredo das curas desconhecidas para novas doenças. Uma gama variada de genes, espécies e ecossistemas é um recurso que pode ser usado à medida que as necessidades e demandas humanas se aterem.
	Por estar a biodiversidade tão intimamente ligada às necessidades humanas, sua preservação deveria ser, acertadamente, um elemento de segurança nacional. É cada vez mais evidente que segurança nacional significa muito mais que o poderio militar. As dimensões ecológicas da segurança nacional não podem ser ignoradas quando há países brigando pelo acesso à água ou quando refugiados, devido a problemas ambientais, sobrecarregam os orçamentos nacionais e a infra-estrutura pública. Uma nação segura não é apenas uma nação forte mas também aquela que tem uma população saudável e educada, assim como um ambiente produtivo. A segurança nacional será mais forte em países que servem sua biodiversidade e os serviços que ela oferece.
	Para muitos, essas definições técnicas e cálculos econômicos podem ser eclipsados por razões ainda mais fundamentais. As atitudes referentes à biodiversidade e o respeito que as pessoas demonstram por outras espécies
são fortemente influenciados por valores morais, culturais e religiosos. Isto não causa surpresa. A biodiversidade está estreitamente ligada à diversidade cultural – as culturas humanas são moldadas, em parte, pelo ambiente em que vivem e que, por sua vez, modificam – e esse elo tem ajudado muito na determinação de valores culturais. A maioria das religiões ensina o respeito pela diversidade da vida e a preocupação com sua conservação. Realmente, a variedade da vida é o cenário no qual a cultura em si apóia e floresce.
	Mesmo assim, uma pequena redução da biodiversidade é uma conseqüência inevitável do desenvolvimento humano, uma vez que as flores-
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tas e pântanos ricos em espécies foram transfor-mados em áreas agrícolas relativamente pobres em espécies. Tais transformações são em si mesmas um aspecto do uso e do manejo da biodiversi-dade e não resta a menor dúvida de que são benéficas. Mas muitos ecossistemas foram transformados em sistemas empobrecidos que são menos produtivos – econômica e biológica-mente. Este mau uso não apenas perturba o funcionamento dos ecossistemas, mas também impõe um custo. Nos Estados Unidos, a destruição de ecossistemas estuarinos entre 1954 e 1978 custou mais de 200 milhões de dólares por ano em receita perdida só na pesca comercial e esportiva. Foram necessárias dispendiosas obras de engenharia para proteção contra tem-pestades, em substituição às defesas naturais oferecidas pelos mangues costeiros.
	Os inúmeros valores da biodiversidade e sua importância para o desenvolvimento demons-tram como a conservação da biodiversidade difere da conservação tradicional da natureza. A conservação da biodiversidade requer uma mudança do enfoque defensivo – proteger a Natureza das repercussões do desenvolvimento – para um outro mais ativo, visando satisfazer a demanda humana por recursos biológicos e ao mesmo tempo garantir a sustentabilidade a longo prazo da riqueza biótica da Terra. Assim, ela envolve não apenas a proteção de espécies selvagens, mas também salvaguarda a diversidade genética de espécies cultivadas e domesticadas e suas variedades silvestres. Esta meta diz respeito tanto aos ecossistemas modificados e intensamente manejados quanto aos naturais, e é estabelecida no interesse e benefício humanos. Em suma, a conservação da biodiversidade procura manter o sistema de apoio à vida humana fornecido pela Natureza e os recursos vivos essenciais para o desenvolvi-mento (World Resources Institute et al., 1992, p.8). �
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Quantas espécies existem?
	Surpreendentemente, os cientistas têm uma melhor noção do número de estrelas na galáxia do que do número de espécies que há na Terra. As estimativas da diversidade de espécies que existem no mundo variam entre 2 e 100 milhões, sendo que a estimativa mais precisa gira em torno de 10 milhões, e dentre estas, somente 1,4 milhões já estão classificadas. Os problemas oriundos da limitação do conhecimento atual sobre a diversidade das espécies são acrescidos ainda da falta de uma base de dados central ou de uma relação mundial de espécies.
Novas espécies ainda estão sendo descobertas – até mesmo novos pássaros e ma-míferos. Em média, são descobertas anualmente aproximadamente três espécies de pássaros, e em 1990 foi descoberta uma nova espécie de macaco. Outros grupos de vertebrados ainda estão longe da descrição completa: estima-se que 40 por cento dos peixes de água doce na América do Sul ainda não tenham sido classificados.
Em 1980 os cientistas foram surpreendidos com a descoberta de uma imensa diversidade de insetos nas florestas tropicais. Num estudo de apenas 19 árvores no Panamá, 80 por cento das 1.200 espécies de besouros encontradas eram desconhecidas da ciência. Acredita-se que pelo menos entre 6 a 9 milhões de espécies de artró-podes – possivelmente mais de 30 milhões – vi-vem agora nos trópicos, das quais apenas uma pequena fração já está classificada.
À media que os cientistas começam a investigar outros ecossistemas pouco conhecidos, como o solo e as profundezas do mar, desço-bertas surpreendentes de espécies vão se tornando corriqueiras. Nada de mais nisso. Um só metro quadrado de floresta temperada pode conter 200.000 ácaros e dezenas de milhares de outros invertebrados. Um pedaço de terra do mesmo tamanho em campos tropicais pode conter 32 milhões de nematóides, e um grama do mesmo solo pode conter 90 milhões de bactérias e outros organismos. Desconhece-se por comple-to quantas espécies esta comunidade abriga.
Os ecossistemas marinhos também estão revelando uma insuspeita diversidade. Os cientis-tas acreditam que o solo do mar profundo pode conter até um milhão de espécies não descritas. Comunidades completamente novas de organis-mos - as comunidades dos celenterados hidrotér-micos – foram descobertas há menos de duas dé-cadas. Mais de 20 novas famílias ou subfamílias, 50 novos gêneros e 100 novas espécies compo-nentes destas comunidades identificadas. Fonte: Thomas, 1990; Grassle, 1989; Grassle e outros, 1990, in: World Resources Institute et al. (1992, p.12).
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A propósito da grande diversidade de organismos existentes na Terra, Rosenzweig (1995, p. 1) perguntou: “Quantos quartos tinha a arca de Noé?” e relata ainda o seguinte fato: “Circula entre os biólogos uma história famosa sobre um encontro entre dois famosos inimigos intelectuais. J. B. S. Haldane – um gênio da biologia evolutiva e renomado ateu declarado – sentou-se ao lado do Arcebispo de Canterburg em um daqueles jantares britânicos formais, conhecidos por sua civilidade e conversação faiscante. Sabe Deus quem os colocou juntos. O arcebispo quebrou o gelo com uma questão: “O que os seus estudos lhe dizem, professor, a respeito da natureza do Criador?” A resposta de Haldane ecoou por décadas: “Ele deve ter uma irresistível afeição por besouros””, em referência à extraordinária diversidade de espécies desse grupo.
Ler o texto Os sete ambientes mais inóspitos da Terra na página 7.
Camada terrestre potencialmente habitável pelos seres vivos e suas limitações.
Para detalhes ler o texto A Diversidade da Vida na página 8.
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