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COLÉGIO ESTADUAL RONDÔNIA CURSO TÉCNICO EM MEIO AMBIENTE INTRODUÇÃO A ECOLOGIA Módulo I CURSO TÉCNICO EM MEIO AMBIENTE INTRODUÇÃO A ECOLOGIA Módulo I Objetivos: Esta disciplina enfoca principais conceitos e a dinâmica ecológica. Conteúdos: • Organização da Vida: O que estuda a ecologia? • Conceitos Importantes • Fluxo de Matéria e de Energia pelos ecossistemas • Cadeia Alimentar e Teia Alimentar • Produtividade • Pirâmides Ecológicas • Relações ecológicas • Características das Populações • Crescimento Populacional • Influência das Relações Ecológicas nas Populações Atenção! O indivíduo é uma entidade representante de uma espécie localizada espacial e temporalmente. Organização da Vida: O que estuda a ecologia? Podemos dizer que a vida está organizada em vários níveis, desde moléculas até mesmo o planta inteiro. Observe a sequência com os níveis de organização da vida: Fig.01. Níveis de organização da vida Mas, o que estuda a ecologia? A palavra “ecologia” vem do grego “oíkos” (casa) + “logos” (estudo). Por isso, o vocábulo significa “o estudo da casa”. Assim, ecologia é o estudo (ou a compreensão) do ambiente, incluindo os seres vivos. Dos níveis de organização dos seres vivos, a ecologia começa a estudar os organismos, no nível de espécie, passando para suas interações com outros organismos e também com o meio em que vive. Espécie Espécie é o conjunto de indivíduos semelhantes (estruturalmente, funcionalmente e bioquimicamente) que se reproduzem naturalmente, originando descendentes férteis. Pela definição biológica, espécie é o conjunto de populações naturais intercruzantes, que são isolados reprodutivamente de outros grupos. Ex.: Homo sapiens , Bubo scandiacus (Fig.02) Fig.02. Bubo scandiacus Atenção! Biótopo é o nome dado ao ambiente físico no qual se encontra uma determinada comunidade. Atenção! Todos os seres vivos são passíveis de alterar as comunidades e o ambiente. Da mesma forma, o ambiente físico pode alterar as comunidades. É uma via de mão dupla. Atenção! Fatores Bióticos são todos os . organismos vivos que influem em determinado sistema ecológico. Fatores Abióticos são . características do biótopo . (componentes físico-químicos . do ecossistema) que influem em . determinado sistema ecológico, . que não incluem os seres vivos. Ex.: a temperatura, o pH, a salinidade, a umidade, os gases, as substâncias minerais, etc. População Indivíduos de uma mesma espécie que vivem em determinada região e num determinado período de tempo formam uma população. Por exemplo: os micos-leão de um fragmento florestal, num determinado ano, formam uma população. Tucanos também podem ser encontrados neste fragmento florestal, mas fazem parte de outra população, já que são de outra espécie. Comunidade (ou biocenose) A comunidade refere-se ao conjunto de todas as populações de diversas espécies, presentes numa mesma região e que geralmente interagem. Na floresta, temos diferentes populações de pássaros, mamíferos, insetos e plantas, todos esses seres vivos deste determinado lugar mantêm relações entre si, e por isso formam uma comunidade. Já a comunidade marinha é composta por peixes, algas, tartarugas, seres microscópios (plâncton), entre muitas outras populações. Ecossistema Todo ecossistema é uma composição que integra o ambiente físico (biótopo), a comunidade do local (componentes bióticos) e todas as relações ali existentes, dos seres vivos entre si e deles com o meio. Todos os elementos que compõem o ecossistema se relacionam com equilíbrio e harmonia e estão ligados entre si. Por isso podemos dizer que o ecossistema é a unidade básica no estudo da ecologia. Assim, ao estudar um ecossistema, consideramos as ligações e interações entre o conjunto de organismos e o seu ambiente físico (abiótico). Qualquer unidade que inclua todos os organismos (a comunidade) de uma determinada área que interagem com o biótopo em questão, por meio de reciclagem de matéria e uso eficiente de energia (isto é, troca de materiais entre as partes vivas e não vivas) e estabelecem uma associação estável, é considerada um ecossistema ou um sistema ecológico. É muito variável a delimitação de um ecossistema, dependendo exclusivamente do enfoque do estudo. Por exemplo, se queremos estudar um ecossistema florestal tropical ou o ecossistema presente dentro de uma única bromélia. Biomas É possível associar os pequenos ecossistemas delimitados por uma mesma zona climática em um ecossistema característico, o bioma. Assim, biomas são ecossistemas que apresentam similaridade de vegetação, condições climáticas, solo, etc. Exemplos de biomas: desertos (Fig.03), florestas pluviais, tundra, savana, etc. Por haver um número muito extenso de biomas no mundo, este assunto fica reservado para o próximo módulo. Fig.03. Dunas de um deserto Biociclos Estes são ambientes menores dentro da biosfera. Nós os agrupamos da seguinte forma: • Epinociclo – biociclo terrestre. É o conjunto dos seres vivos que vivem sobre terra firme e apresenta quatro biócoros bem distintos: as florestas, as savanas, os campos e os desertos. • Talassociclo – biociclo marinho (água salgada). Conjunto de seres que habitam mares e oceanos. Seus biócoros são divididos de acordo com a profundidade: zona nerítica (até 200 metros de profundidade); zona batial (de 200 a até 2000 metros de profundidade); zona abissal (de 2000 metros de profundidade até o fundo do oceano). • Limnociclo – biociclo dulcícola (água doce). Conjunto de seres que habitam ecossistemas de água doce. Seus biócoros são divididos de acordo com a turbulência: Águas Lênticas (águas paradas, como brejos, poças de água e lagoas); Águas Lóticas (águas correntes como riachos, ribeirões e rios). Assim como os biomas, os biociclos serão abordados de modo mais profundo no próximo módulo. Fig.04: Divisões do planeta Terra Biosfera A biosfera refere-se a região do planeta ocupada pelos seres vivos, ou seja é a camada da Terra onde são encontrados todos os organismos. É considerada o conjunto de todos os ecossistemas da Terra, desde as altas montanhas (até 10.000 m de altura) até o fundo do mar (até cerca de 10.000 m de profundidade). A biosfera é uma composição entre os seres vivos e três partes abióticas do planeta (Fig.04): • Litosfera – a parte sólida formada a partir das rochas. • Hidrosfera – conjunto total de água do planeta (seus rios, lagos, oceanos). • Atmosfera – a camada de ar que envolve o planeta. Conceitos Importantes Habitat O habitat é o lugar na natureza (espaço físico) onde uma espécie vive. Como se fosse seu endereço. Por exemplo, o habitat da planta vitória-régia são os lagos e as matas alagadas da Amazônia, enquanto o habitat do panda são as florestas de bambu das regiões montanhosas na China e no Vietnã. Nicho ecológico O nicho é um conjunto de condições em que o indivíduo (ou uma população) vive e se reproduz. Este seria o "modo de vida" de um organismo na natureza, o que inclui tanto os fatores físicos (como a moradia) quanto os fatores biológicos (como o alimento e os seres que se alimentam desse indivíduo). Explicando melhor: O nicho do morcego, por exemplo, inclui o que ele come, os seresque se alimentam dele, os que vivem próximos dele, etc. Já no caso de uma planta, seu nicho inclui os sais minerais que ela retira do solo, a relação com as outras plantas, animais que se alimentam de suas folhas ou seus frutos, e assim por diante. O nicho mostra também como as espécies exploram os recursos do ambiente. Quando um pássaro se alimenta exclusivamente de frutas e um morcego se alimenta exclusivamente de insetos, eles podem co-existir em uma fazenda, pois cada espécie explora os recursos do ambiente de forma um pouco diferente, tendo nichos ecológicos bem diferentes. Ecótono É a região de transição entre dois ecossistemas. Entre uma floresta e uma savana existe uma região que apresenta espécies vegetais e animais característicos das duas regiões que estão próximas. Seres aquáticos Os seres de hábitat aquático (marinho ou dulcícola) são classificados em plâncton, nécton ou bentos: • Plâncton (ou seres planctônicos) – não possuem órgãos de locomoção ou os têm rudimentares, sendo arrastados pela correnteza. Dividem-se em fitoplâncton e zooplâncton: - Zooplâncton (heterótrofos): microcrustáceos; pequenos anelídeos; larvas de vários animais; alevinos (larvas de peixes); protistas (protozoários). - Fitoplâncton (autótrofos): algas clorófitas; moneras (algas cianofíceas); protistas (dinoflagelados, diatomáceas, euglenófitas). Os fitoplânctons desempenham importante papel, como produtores, nas cadeias alimentares; bem como no processo de renovação do ar atmosférico. • Nécton (ou seres nectônicos) – possuem órgãos eficientes de locomoção, deslocando-se voluntariamente nas águas. São os peixes, cetáceos, moluscos (polvo, lula), crustáceos (camarão), répteis (tartaruga), etc. • Bentos (ou seres bentônicos) – vivem apenas no fundo do ecossistema, sendo fixos ou móveis. Exemplos: estrelas-do-mar, esponjas, corais, anêmonas, crustáceos (cracas), moluscos (ostras), etc. Atenção! Primeira lei da termodinâmica: “A energia não pode ser criada nem destruída e sim transformada”. Fluxo de Matéria e Energia Já vimos que um ecossistema é a associação estável entre organismos e ambiente físico. Essa associação ocorre por meio da reciclagem de matéria e uso da energia ali contida. Isto é, as partes vivas e não vivas estão em constante troca de materiais. Para que um sistema se apresente em estado constante, é necessário que as entradas de energia e matéria se equilibrem com as saídas. Como veremos mais a frente, a forma com que a matéria e a energia atravessam os ecossistemas irá variar. No entanto, todos os ecossistemas funcionam da mesma maneira. A entrada de matéria se dá por nutrientes, que chegam ao ecossistema pela atmosfera ou pelas chuvas. Esses nutrientes podem ser elementos químicos como o sódio, o enxofre, o nitrogênio, o potássio e, ainda, material orgânico decomposto por outros organismos vindos de sistemas vizinhos. Já a entrada de energia em um ecossistema está principalmente relacionada às entradas de radiação solar, que vão movimentar os sistemas fotossintéticos das plantas. Os principais responsáveis pela entrada de energia e, de certa forma, de matéria em um ecossistema são chamados de seres produtores como os vegetais, pois eles fixam a energia que chega ao ambiente, encerrando-a na matéria orgânica qu e produzem. A partir daí, os demais organismos vivos que se alimentam destes produtores, absorverão esta matéria e a energia encerrada nela, para uso próprio. Assim, a matéria e a energia vão passando de um organismo para outro, sempre ocorrendo perda parcial delas. Todos os organismos precisam fazer respiração para usar esta energia absorvida e, ao usá-la, acabam perdendo parte dela sobre a forma de calor. Já a matéria orgânica, fruto da excreção, digestão ou morte de um organismo fica no ambiente e é utilizada por organismos que usam esta matéria e acabam decompondo-a de volta na forma de nutrientes que os vegetais utilizarão para produzir mais matéria e fixar mais energia. É importante ressaltar este aspecto diferencial entre o fluxo de energia e o fluxo de matéria em um ecossistema. Apenas a matéria circula. A energia segue um fluxo unidirecional, sendo transformada em outras formas de energia até que o sistema libere calor para o ambiente, uma forma dispersa e pouco aproveitável de energia. Fig.05. Atenção! Cadeia alimentar é a sequência linear de organismos em que uns servem de alimento para os outros. Atenção! Trófico = Trophe que vem do grego e significa alimento ou nutrição. Atenção! O termo nível trófico se refere à posição do organismo na cadeia alimentar Cadeia Alimentar e Teia Alimentar Como vimos anteriormente, entre os seres vivos de um ecossistema, há um relacionamento dinâmico e equilibrado, que permite a troca de matéria e de energia. A principal relação entre os seres componentes dos ecossistemas é a relação trófica. Assim, a cadeia alimentar é uma representação simplificada da contínua transferência de energia entre os seres de um ecossistema em função de uns consumirem a matéria de outros para se alimentarem. Cada elo de uma cadeia alimentar é chamado nível trófico e compreende o grupo de organismos com necessidades alimentares semelhantes (de mesma nutrição). Uma cadeia alimentar completa é composta de produtores, consumidores e decompositores, distribuídos em três ou mais níveis tróficos. Produtores Os produtores correspondem obrigatoriamente ao primeiro nível trófico em qualquer cadeia alimentar. Eles são representados pelos seres autotróficos, que produzem a matéria orgânica a partir de compostos inorgânicos, como água, gás carbônico e sais minerais. Os produtores acumulam nas ligações químicas de matéria orgânica produzida a energia retirada da luz do sol e a repassam a todos os outros componentes restantes da cadeia ecológica. Por isso dizemos que os produtores são os introdutores de energia na cadeia alimentar. Atenção! Os organismos podem ser divididos em dois grupos, de acordo com a obtenção de energia: Os autotróficos são seres que produzem seu próprio alimento, através da fotossíntese (plantas verdes e algas) ou da quimiossíntese (bactérias). A fotossíntese consiste na utilização da energia luminosa para formação da matéria orgânica, também chamada de biomassa. Já na quimiossíntese, a biomassa é produzida através de reações de oxidação/redução de elementos químicos presentes no ambiente. Os heterotróficos não têm capacidade de sintetizar seu próprio alimento, necessitando extraí-lo energia a partir de alguma fonte de alimento (outro organismo vivo). Equação geral da Fotossíntese: 12 H2O + 6 CO2 + energia → C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2 Exemplo de Quimiossíntese (para obtenção de energia) 2 NH3 + 3 O2 → 2 NO2 + 2 H + + 2 H2O + energia Equação geral da Respiração: C6H12O6 + 6 O2 → 6 H2O + 6 CO2 + energia Atenção! Cadeias alimentares não podem ter muitos níveis tróficos, pois a quantidade de energia se dissipa ao longo dela. Atenção! O papel fundamental dos decompositores se encontra na reciclagem de matéria orgânica, fornecendo matéria inorgânicapara os produtores. Consumidores Os organismos heterotróficos são chamados de consumidores uma vez que dependem da matéria orgânica fabricada pelos produtores. De acordo com sua posição na cadeia alimentar, os consumidores são classificados em: • consumidores primários – representados pelos herbívoros (que se alimentam diretamente do produtores). • consumidores secundários – representados pelos carnívoros que se alimentam de herbívoros • consumidores terciários – representados pelos carnívoros que se alimentam de consumidores secundários • e assim por diante Decompositores Os decompositores são seres heterotróficos, que conseguem a matéria e energia para o funcionamento de suas atividades vitais a partir da oxidação da matéria orgânica eliminada no ambiente. Uma parte da matéria orgânica ingerida é oxidada no processo de respiração celular, objetivando gerar energia para atender as demandas metabólicas e manter a homeostase (o equilíbrio) corporal. Durante esse processo, parte da matéria orgânica é convertida e devolvida ao meio na forma de gás carbônico (forma inorgânica). A outra parte é retida e utilizada no processo de formação de corpo do organismo (crescimento e regeneração). A parte que não foi digerida e excretas são lançadas no ambiente, bem como o próprio organismo, após sua morte. Estes restos lançados no ambiente servem aos decompositores. Os decompositores são representados por bactérias e fungos que vivem no solo e na água e atuam na transformação da matéria orgânica em matéria inorgânica. Através da decomposição da matéria orgânica, esses organismos devolvem os nutrientes (matéria inorgânica) ao ambiente, que será posteriormente reabsorvido pelos produtores para a síntese de mais matéria orgânica, gerando uma nova cadeia alimentar. Por isso quando os representamos nas cadeias alimentares, eles constituem sempre o último nível trófico. Representação Toda cadeia alimentar começa com um produtor, que alimenta um consumidor e posteriormente é decomposto pelo decompositor. Na representação, identificamos os organismos pelo nome (podendo ou não te uma figura associada) e inserimos setas para representar o fluxo de energia. Por exemplo, uma cadeia completa: ROSA � PULGÃO � JOANINHA � PÁSSARO � BACTÉRIA 1º Nível Trófico 2º Nível Trófico 3º Nível Trófico 4º Nível Trófico 5º Nível Trófico Produtor Consumidor Primário Consumidor Secundário Consumidor Terciário Decompositor Outro exemplo, a cadeia alimentar da figura que segue: Nesta cadeia alimentar não estão representados os decompositores. Por estarem sempre presentes e decomporem toda a matéria orgânica, alguns autores não incluem os decompositores nos esquemas de cadeia alimentar. No entanto, isso deixa a cadeia Fig.06. Exemplo de cadeia alimentar As cadeias alimentares podem ser divididas em dois tipos: as que começam pelos vegetais vivos e pelos herbívoros e carnívoros e as que se iniciam pelos detritos vegetais e animais e passam pelos (Fig.07.) Fig.07. Cadeia alimentar e fluxo de energia (fonte: Braga MARGARIDA � GRILO 1º Nível Trófico 2º Nível Trófico Produtor Consumidor Primário deia alimentar da figura que segue: Nesta cadeia alimentar não estão representados os decompositores. Por estarem sempre presentes e decomporem toda a matéria orgânica, alguns autores não incluem os decompositores nos esquemas de cadeia No entanto, isso deixa a cadeia incompleta. . Exemplo de cadeia alimentar As cadeias alimentares podem ser divididas em dois tipos: as que começam pelos vegetais vivos e pelos herbívoros e carnívoros e as que se iniciam pelos detritos vegetais e animais e passam pelos . Cadeia alimentar e fluxo de energia (fonte: Braga et al, 2005) � SAPO � COBRA 2º Nível 3º Nível Trófico 4º Nível Trófico Consumidor Primário Consumidor Secundário Consumidor Terciário As cadeias alimentares podem ser divididas em dois tipos: as que começam pelos vegetais vivos e passam pelos herbívoros e carnívoros e as que se iniciam pelos detritos vegetais e animais e passam pelos detritívoros � ÁGUIA 5º Nível Trófico Consumidor Quaternário Teia alimentar Teia alimentar é o fluxo de matéria e energia que passa, num ecossistema, dos produtores aos consumidores e decompositores por numerosos caminhos cadeias alimentares de um ecossistema representadas juntas. Em uma teia alimentar, o nível trófico de um organismo pode variar dependendo da cadeia escolhida. exemplo, observe a garça na teia aliment consumidor secundário. Fig.08.Teia alimentar Cadeia 1 Cadeia 2 Fitoplâncton � Insetos Produtor Consumidor Primário Fitoplâncton � Peixinho Produtor Consumidor Primário Teia alimentar é o fluxo de matéria e energia que passa, num ecossistema, dos produtores aos consumidores e decompositores por numerosos caminhos opcionais que se cruzam. cadeias alimentares de um ecossistema representadas juntas. Em uma teia alimentar, o nível trófico de um organismo pode variar dependendo da cadeia escolhida. na teia alimentar que segue. Ela pode tanto ser um consumidor terciário quanto um � Sapo � Garça Consumidor Primário Consumidor Secundário Consumidor Terciário Peixinho � Garça Consumidor Primário Consumidor Secundário Teia alimentar é o fluxo de matéria e energia que passa, num ecossistema, dos produtores aos opcionais que se cruzam. Seriam todas as possíveis Em uma teia alimentar, o nível trófico de um organismo pode variar dependendo da cadeia escolhida. Por pode tanto ser um consumidor terciário quanto um Produtividade do Ecossistema A quantidade de matéria orgânica produzida ou transferida em certa área e tempo para um nível trófico é denominada de quantidade de matéria orgânica ou de energia fixada, população, plantação ou indivíduo). A energia solar que chega à sup para elaboração de compostos orgânicos pela fotossíntese. matéria orgânica em um ecossistema pode ser avaliada corresponde ao total de matéria orgânica certa área. No entanto, os produtores gastam respiração - para sua auto-manutenção (atividades reprodutivos, etc.) Descontando do total produzido quantidade de matéria orgânica consumida, durante esse mesmo período, na respiração (R), temos a produtividade primária líquida (PPL), que pode ser representada pela equação: PPB – R = PPL A PPL é a quantidade de matéria e energia que estará disponível para o próximo nível trófico. A produtividade primária de um ecossiste importantes são a intensidade luminosa quantidade de sais minerais. Por isso, em um mesmo ecossistema, a produtividade primária exemplo: no verão, a produtividade bruta sofre um crescimento quando A taxa na qual ocorre o aumento da quantidade de matéria orgânica grau de estabilidade: • Se a produção bruta total for superior às taxas de respiração (P ecossistema sucessional, ou seja está em fase de crescimento, de desenvolvimento. • Já se a produção bruta total for igual às taxas de respiração ( ou seja está maduro, já se desenvolveu ao máximo. • Ecossistemas com a produção bruta total menor que nas taxas de respiração (P ecossistemas em declínio, provavelmente sofrendo algum tipo de impacto ambiental. do Ecossistema A quantidade de matéria orgânica produzida ou transferida em certa área e em determinado intervalo de nível trófico é denominada de produtividade. A produtividade se refereao quantidade de matéria orgânica ou de energia fixada, no universo considerado (ecossistema, energia solar que chega à superfície terrestre é, em parte, absorvida pelos produtores, que a utilizam para elaboração de compostos orgânicos pela fotossíntese. A atividade de absorção de energia para conversão de um ecossistema pode ser avaliada através da produtividade corresponde ao total de matéria orgânica produzida (em gramas) pela fotossíntese, gastam parte da energia acumulada nos compostos orgânicos manutenção (atividades metabólicas, crescimento, formação de elementos produzido a quantidade de matéria orgânica consumida, respiração rodutividade primária líquida ), que pode ser representada pela Fig.09. Produtividade Primária é a quantidade de matéria e energia que estará disponível para o próximo nível trófico. de um ecossistema é controlada por vários fatores, intensidade luminosa, a disponibilidade de água, de gás carbônico m um mesmo ecossistema, a produtividade primária pode varia o verão, a produtividade bruta sofre um crescimento quando comparada à do inverno. umento da quantidade de matéria orgânica em um ecossistema pode definir seu a produção bruta total for superior às taxas de respiração (PPB/R > 1,0), então trata ecossistema sucessional, ou seja está em fase de crescimento, de desenvolvimento. Já se a produção bruta total for igual às taxas de respiração (PPB/R = 1,0) então é um ecossistema clímax, ou seja está maduro, já se desenvolveu ao máximo. Ecossistemas com a produção bruta total menor que nas taxas de respiração (P em declínio, provavelmente sofrendo algum tipo de impacto ambiental. em determinado intervalo de A produtividade se refere ao aumento da o universo considerado (ecossistema, comunidade, erfície terrestre é, em parte, absorvida pelos produtores, que a utilizam absorção de energia para conversão de primária bruta (PPB), que pela fotossíntese, durante certo tempo, em compostos orgânicos – pela , crescimento, formação de elementos Fig.09. Produtividade Primária é a quantidade de matéria e energia que estará disponível para o próximo nível trófico. é controlada por vários fatores, dentre os quais os mais gás carbônico, de nutrientes e a variar significativarnente. Por do inverno. em um ecossistema pode definir seu B/R > 1,0), então trata-se de um ecossistema sucessional, ou seja está em fase de crescimento, de desenvolvimento. tão é um ecossistema clímax, Ecossistemas com a produção bruta total menor que nas taxas de respiração (PPB/R < 1,0) são em declínio, provavelmente sofrendo algum tipo de impacto ambiental. Tabela 1 – Valores aproximados de produtividade primária líquida para diversas regiões da Terra. Tipo de Ecossistema Clima Produtividade (Kcal/m2/ano) Deserto 400 Oceano 800 Lago Temperado 800 Lago Poluído Temperado 2.400 Floresta de Coníferas Temperado 11.200 Floresta Tropical Pluvial Tropical 20.000 Cultura Agrícola Anual Temperado 8.800 Cultura Agrícola Perene Temperado 12.000 Cultura Agrícola Anual Tropical 12.000 Cultura Agrícola Perene Tropical 30.000 Pântano Temperado 17.100 Pântano Tropical 30.000 Fonte: Kormondy, 1976, in Braga et al, 2005. Existe ainda outro tipo de produtividade, chamada secundária, que é representada pela energia acumulada nos consumidores. A produtividade secundária (P ou P2) não deve ser dividida em quantidades brutas e líquidas, porque os organismos apenas utilizam materiais alimentares já produzidos, com perdas por respiração. Fig.10. Produtividade Secundária Fig.11. Diagrama simplificado de corrente de energia descrevendo três níveis tróficos (Odum, 1985). E – energia ; LA – luz absorvida ; PB – produção bruta ; P – produção secundária ; A – assimilado ; NU – não ingerida ; NA – não assimilada ; R – respiração . Eficiência Ecológica Eficiência ecológica é a relação de energia entre diferentes níveis de uma cadeia alimentar Eficiência ecológica é a proporção do fluxo de energia em diversos pontos ao longo em uma cadeia alimentar. de um nível trófico para o outro. A energia contida em determinado alimento ingerido sofre desmembramentos e toma caminhos diferentes. A parte do alimento ingerido que não é absorvida é eliminada sob a forma de fezes, e com ela vai também a energia ali contida. O restante é assimilado. No entanto, da parte assimilada, a maior parte é consumida em processos metabólicos (primeiramente a respiração) para a própria manutenção do organismo, inclusive na obtenção de mais alimento. O restante da energia assimilada pelo organismo é a energia secundária, acumulada no próprio ser vivo, estimulando seu crescimento. A figura ao lado, mostra as relações entre essas variáveis (Fig.12). Todas elas podem ser usadas para estimar o fluxo de energia entre dois níveis tróficos diferentes. Fig.12. Relações entre ingestão, assimilação, excretas respiração e produção secundária (Pinto-Coelho, 2000) Embora seja muito variável a eficiência ecologia de cada ser vivo, consideramos, de modo geral, que essa eficiência é de, aproximadamente, apenas 10%. Ou seja, praticamente 90% da energia total de um nível trófico são consumidos na atividade metabólica ou perdidos como restos e não são transferidos para o próximo nível. Por isso, como vimos anteriormente, as cadeias alimentares não apresentam tantos níveis tróficos. Seria inviável energeticamente falando. Quanto ao papel do homem na produtividade de um ecossistema, cabe aqui ressaltar que, como organismo vivo, ele também se alimenta. Sendo onívoro (várias fontes de alimento diferentes), pode assumir papel em diferentes níveis tróficos. Independente do nível que assuma, se preocupa com a produtividade básica, sempre investindo para poder extrair o máximo que o ambiente puder oferecer. “Os esforços despendidos pelo homem não aumentaram a produtividade bruta, que é sempre máxima nas condições naturais. Porém, tem-se conseguido aumento considerável na produtividade líquida, que é o que interessa, por meio de redução de perdas de energia e desenvolvimento de variedades que produzam em maior quantidade órgãos consumíveis pelo homem, como frutos e folhas, em vez de caule e raiz.” Braga et al 2005 p.18 Atenção! Pirâmides Ecológicas são representações gráficas das cadeias alimentares, onde o primeiro nível trófico forma sempre a sua base. Pirâmides Ecológicas Como vimos em aulas anteriores, a energia solar que entra no ecossistema é absorvida pelos produtores através da fotossíntese e fica armazenada nas moléculas orgânicas decorrentes deste processo. Assim, a energia passa pelos diversos níveis tróficos das cadeias alimentares, sofrendo transformação, sendo perdida para o ambiente pelos processos de oxidação da matéria orgânica e, consequentemente, tornando-se cada vez menos aproveitável. Por isso, o fluxo de energia diminui gradativamente a cada passagem de um nível trófico a outro. Num ecossistema, muitos produtores são necessários para suprir um número menor de herbívoros que, por sua vez, serão capazes de alimentar ainda menos carnívoros, o que faz com que as cadeias sejam curtas, com poucos níveis tróficos. Fig.13. Fluxo de energia em um ecossistema (Vida) Ao utilizarmos cadeias para realizar o estudo das relações alimentares entre os seres vivos estamos buscando um caráter qualitativo. No entanto, quando queremos saber como os níveis tróficos são ocupados em determinado sistema, precisamos de uma análise quantitativa. Por isso as cadeias alimentares podem ser representadas graficamentepor meio de uma pirâmide na qual cada retângulo sobreposto se refere a um dos níveis tróficos do ecossistema e os produtores são sempre colocados na base. Este modelo é chamado de Pirâmides Ecológicas. Elas podem ser, em alguns casos, de grande utilidade para sintetizar essas relações tróficas. Como a quantidade tanto de energia quanto de massa tende a diminuir de um nível trófico para o outro, podemos criar um concepção gráfica, onde a base é sempre mais larga que o ápice. Podemos descrever três processos distintos através das pirâmides ecológicas: a quantidade de energia, o número de indivíduos e a quantidade de matéria orgânica. Pirâmide de Energia Representa a quantidade (Kcal) de energia absorvida a cada nível trófico. A energia não é acumulada, a quantidade de energia sofre um decréscimo progressivo (ela vai diminuindo) à medida que vai passando de um organismo para o outro. Por isso, a pirâmide de energia não pode ser invertida. a) b) Pirâmide de Número Representa o número de organismos a cada nível trófico número proporcional da quantidade de cadeia alimentar. Por isso a pirâmide de números é a apresenta mais variações formato padrão de pirâmide (Fig.15a) como pode também aparecer invertida (Fig.15b) Fig.15. a) Exemplo de pirâmide de Pirâmide de Biomassa Representa a quantidade (kg) de ma como vimos nas outras pirâmides, há um acontece, pois a matéria consumida como alimento Assim, os produtores terão a maior biomassa e nos níveis superiores. No entanto, as pirâmides de biomassa s • Onde os produtores são bem menores e consumidos em grande quantidade por consumidores cada vez maiores. • Este tipo de ecossistema só pode existir devido à representados ali geralmente pelo fitoplâncton. Fig.14. Exemplo de pirâmide de energia epresenta o número de organismos a cada nível trófico. Sendo que a largura dos níveis representa de indivíduos de cada espécie necessária para a alimentação . Por isso a pirâmide de números é a apresenta mais variações. Ela pode se apresentar no formato padrão de pirâmide (Fig.15a) como pode também aparecer invertida (Fig.15b) Exemplo de pirâmide de número normal. b) Exemplo de pirâmide de epresenta a quantidade (kg) de matéria orgânica viva (biomassa) a cada nível trófico há um decréscimo quantitativo de matéria a partir dos produtores. Isso a matéria consumida como alimento nunca é totalmente aproveitada. os produtores terão a maior biomassa e constituem a base da pirâmide, No entanto, as pirâmides de biomassa são invertidas em ecossistemas aquáticos os produtores são bem menores e consumidos em grande quantidade por consumidores cada vez istema só pode existir devido à alta velocidade de reprodução dos produtores representados ali geralmente pelo fitoplâncton. . Exemplo de pirâmide de energia . Sendo que a largura dos níveis representa o alimentação de cada nível da Ela pode se apresentar no Exemplo de pirâmide de número invertida. a cada nível trófico. Da mesma forma a partir dos produtores. Isso constituem a base da pirâmide, decrescendo a biomassa ão invertidas em ecossistemas aquáticos (Fig.16): os produtores são bem menores e consumidos em grande quantidade por consumidores cada vez alta velocidade de reprodução dos produtores Fig.16. Pirâmide de biomassa de ecossistema marinho. Na Fig.16, ainda que a biomassa dos produtores seja menor do que a dos consumidores primários, a elevada capacidade reprodutora dos fitoplânctons permite a renovação constante e rápida do estoque de matéria orgânica para os consumidores primários e, dessa forma, mantém-se o equilíbrio da comunidade. Amplificação Biológica Em uma cadeia alimentar, a energia e a matéria são transferidas. Assim, tanto nutrientes necessários quanto poluentes podem ser passados, através da alimentação, de um organismo para outro. Um determinado composto químico, se não puder ser metabolizado, pode ser acumulado por um organismo, de acordo com a fonte de alimento. A amplificação biológica (ou bioamplificação) é o aumento da concentração de compostos orgânicos ou inorgânicos (geralmente poluentes) nos organismos de uma cadeia alimentar. Compostos Inorgânicos: elementos radioativos e metais pesados (mercúrio, chumbo e cádmio) presentes em processos industriais, no lixo eletrônico e garimpos irregulares. Compostos Orgânicos: compostos organoclorados (pesticidas, larvicidas e inseticidas como o DDT e o BHC) que acumulam em tecidos adiposos e cloreto de vinila, muito usada na produção de plásticos. Em um ecossistema, os produtores podem assimilar pequenas quantidades de substâncias tóxicas dispersas no ambiente, o que pode não ser tóxico para eles. Quando os produtores são consumidos por herbívoros, toda a substância tóxica é assimilada e permanecerá no organismo destes consumidores primários. Quanto mais produtores contaminados o consumidor ingerir, mais composto irá acumular, uma vez que tal substância não pode ser metabolizada. E assim segue o ciclo: um ser vivo se alimenta de outro e os poluentes vão se acumulando na cadeia alimentar (Fig.17). Portanto, os seres que mais sentem os efeitos desse acúmulo são os consumidores terciários, uma vez que ingerem muito mais poluentes do que todos os outros participantes da teia. O fenômeno da amplificação biológica é medido em ppm (parte por milhão) e ocorre em função de três fatores: 1) Como vimos anteriormente, podemos dizer que é necessário um grande número de elementos do nível trófico anterior para alimentar um único elemento do nível trófico seguinte; 2) O poluente considerado deve ser recalcitrante ou de difícil degradação; 3) O poluente deve ser lipossolúvel. O que dificulta a sua concentração na urina para ser eliminado e devolvido ao ambiente. Muitos destes compostos tóxicos tendem a ser absorvidos por organismos e passam a acumular-se tanto no próprio organismo (bioacumulação) como também na cadeia alimentar (biomagnificação). Bioacumulação – acúmulo de compostos orgânicos ou inorgânicos em um determinado organismo ao longo do tempo. Biomagnificação – acúmulo por transferência de compostos orgânicos ou inorgânicos de um determinado nível trófico para outro. O resultado da amplificação é que alguns animais vão se extinguindo. O Acúmulo do DDT, por exemplo, faz com que os ovos de muitas aves tenham casca muito frágil, impedindo que sejam chocados. O próprio homem, por ser topo de cadeia, está exposto a sérios riscos de saúde, pois essas substâncias tóxicas podem provocar várias doenças como: câncer, lesões hepáticas (fígado), esterilidade, danos aos sistemas nervoso e muscular, doenças de pele, distúrbios renais, entre outros. Fig.17. Bioacumulação e Biomagnificação - Fonte: http://biorocha.blogspot.com/ Relações ecológicas Relações Ecológicas são as diversas relações entre os seres vivos. Para as futuras análises sempre consideramos relações entre dois indivíduos ou duas populações. CLASSIFICAÇÃO: Quanto às espécies participantes: • Intraespecíficas ou Homotípicas: mesma espécie. • Interespecíficas ou Heterotípicas: espécies diferentes. INTRAESPECÍFICAS HARMÔNICAS Colônia Agrupamento de indivíduos da mesma espécie que revelam um grau de interdependência e se mostram ligados uns aos outros em nível anatômico e fisiológico, sendo impossível a vida de forma isolada do conjunto, podendo ou n divisão do trabalho. Diferenciamos dois tipos de colônia: • Isomorfas (ou homeomorfas): Não há diferença morfológica entre os indivíduos da colônia nem divisão do trabalho. Ex.:Corais. • Heteromorfas: Os indivíduos que compõe a colônia apresentam diferenças morfológicas e divisão do trabalho. Ex.: Caravela; hidrozoários Sociedade São agrupamentos estáveis de indivíduos da mesma espécie que têm plena capacidade de vida isolada, mas preferem viver na coletividade para obter vantagens. Não há ligação morfológica como nas colônias. Os indivíduos de uma sociedade têm independência física uns dos outros. trabalho. Diferenciamos dois tipos de sociedade: • Isomorfas: Todos os indivíduos nascem iguais, sem predefinição morfológica de trabalho (podendo haver distinção entre os sexos). Ex.: sociedade de vertebrados como peixes, lobos, elefantes e o próprio homem. ão as diversas relações entre os seres vivos. Para as futuras análises sempre consideramos relações entre dois indivíduos ou duas populações. Quanto ao resultado da relação: • Harmônicas: sem prejuízo para ambos os participantes. - Positivo para ambos os seres ( + ; + ) - Positivo para um e indiferente para outro • Desarmônicas: com prejuízo para ao menos um - Negativo para um e positivo para outro ( + ; - Negativo para ambos os seres ( - Negativo para um e indiferente para outro ( 0 ; Agrupamento de indivíduos da mesma espécie que revelam um grau de interdependência e se mostram ligados uns aos outros em nível anatômico e fisiológico, sendo impossível a vida de forma isolada do conjunto, podendo ou não ocorrer divisão do trabalho. Diferenciamos dois tipos de colônia: (ou homeomorfas): Não há diferença morfológica entre os indivíduos da colônia nem divisão do : Os indivíduos que compõe a colônia iferenças morfológicas e divisão do trabalho. Fig.18. Coral, um exemplo de colônia São agrupamentos estáveis de indivíduos da mesma espécie que têm plena capacidade de vida isolada, ividade para obter vantagens. Não há ligação morfológica como nas colônias. Os indivíduos de uma sociedade têm independência física uns dos outros. Nas sociedades é comum a divisão de Diferenciamos dois tipos de sociedade: indivíduos nascem iguais, sem predefinição morfológica de trabalho (podendo haver distinção entre os sexos). Ex.: sociedade de vertebrados como peixes, lobos, elefantes e o próprio ão as diversas relações entre os seres vivos. Para as futuras análises sempre para ambos os participantes. Positivo para ambos os seres ( + ; + ) Positivo para um e indiferente para outro ( + ; 0 ) menos um dos participantes. Negativo para um e positivo para outro ( + ; - ) Negativo para ambos os seres ( - ; - ) Negativo para um e indiferente para outro ( 0 ; - ) Fig.18. Coral, um exemplo de colônia isomorfa São agrupamentos estáveis de indivíduos da mesma espécie que têm plena capacidade de vida isolada, ividade para obter vantagens. Não há ligação morfológica como nas colônias. Os Nas sociedades é comum a divisão de indivíduos nascem iguais, sem predefinição morfológica de trabalho (podendo haver distinção entre os sexos). Ex.: sociedade de vertebrados como peixes, lobos, elefantes e o próprio • Heteromorfas: Cada indivíduo é anatomicamente modificado para a função que realiza. Dentro dessa variedade de formas, cada grupo diferente é denominado casta. Ex.: insetos sociais como as formigas, cupins e abelhas (divisão de trabalho atinge nível máximo). Fig.19. Lobos, um exemplo de sociedade isomorfa INTRAESPECÍFICAS DESARMÔNICAS Canibalismo Ela ocorre quando animais menores, mais fracos ou doentes são devorados por outros maiores e sadios. É comum em artrópodes após o ato sexual, principalmente entre algumas espécies de aracnídeos e insetos, onde a fêmea devora o macho depois (ou até mesmo durante) a cópula. O canibalismo também ocorre em populações onde os recursos se tornaram escassos, devido ao crescimento excessivo do número de seus integrantes. Canibal é o indivíduo que mata e come outro da mesma espécie. Na espécie humana, quando existe, recebe o nome de antropofagia (do grego anthropos, homem; phagein, comer). Ex.: escorpiões, aranhas, peixes, planárias, roedores, etc. Fig.20. O louva-deus fêmea devora o macho para garantir a postura de ovos. Competição Intraespecífica É a briga, entre indivíduos de uma mesma população, por algum tipo de recurso ambiental (alimento/luz, abrigo ou reprodução) que não existe em quantidade adequada para todos. Ocorre desvantagem para ambos, pois há um gasto de energia das duas partes para se conseguir o recurso. Geralmente apenas uma das partes consegue, no entanto podem ocorrer casos em que nenhum dos dois indivíduos obtém sucesso ou que dividam o recurso. INTERESPECÍFICAS HARMÔNICAS Protocooperação Trata-se de uma associação entre espécies diferentes, na qual ambas se beneficiam; contudo, tal associação não é obrigatória, podendo cada espécie viver de modo independente, sem a necessidade de se. Ex.: • Abelhas e plantas com flores - a ação de insetos que procuram o néctar das flores e contribuem involuntariamente para a polinização das plantas. • Paguro e actínias - também conhecido como eremita, trata-se de um crustáceo marinho que apresenta o abdômen longo e mole, desprotegido de exoesqueleto. A fim de proteger o abdomên, o paguro vive no interior de conchas vazias de caramujos. Sobre a concha aparecem actínias ou anêmonas-do-mar (celenterados), animais portadores de tentáculos urticantes, que afugentam os predadores. Ao paguro, a actínia não causa mal. Ele, ao se deslocar, possibilita à anêmona uma melhor exploração do espaço, em busca de alimento. • Pássaro-palito e crocodilo - o pássaro-palito penetra na boca dos crocodilos, alimentando-se de restos alimentares e de vermes existentes na boca do réptil. A vantagem é mútua, porque, em troca do alimento, o pássaro livra os crocodilos dos parasitas. • Anu e gado - o anu é uma ave que se alimenta de carrapatos existentes na pele do gado, capturando-os diretamente. Em troca, o gado livra-se dos indesejáveis parasitas. Fig.21. A abelha poliniza a planta e leva o néctar. Mutualismo (simbiose) Mutualismo é toda associação entre indivíduos de espécies diferentes na qual ambos se beneficiam. Essa associação é tão íntima (a nível anatômico e fisiológico), que a sobrevivência dos seres quando são separados torna-se impossível. Alguns autores usam o termo simbiose para caracterizar o que definimos como mutualismo. Outros utilizam o termo simbiose para aquelas situações em que dois ou mais organismos estão vivendo fisicamente juntos, portanto abrangendo, além do mutualismo, o comensalismo e a protocooperação. Ex.: • Líquens - constituem associações entre algas unicelulares e certos fungos. As algas sintetizam matéria orgânica e fornecem aos fungos parte do alimento produzido. Esses, por sua vez, retiram água e sais minerais do substrato, fornecendo-os às algas. Além disso, os fungos envolvem com suas hifas o grupo de algas, protegendo-as contra desidratação. • Cupins e protozoários - ao comerem madeira, os cupins obtêm grandes quantidades de celulose, mas não conseguem produzir a celulase, enzima capaz de digerir a celulose. Em seu intestino existem protozoários flagelados capazes de realizar essa digestão. Assim, os protozoários se valem em parte do alimento do inseto e este, por sua vez, se beneficia da ação dos protozoários. Nenhum deles, todavia, poderia viver isoladamente. • Ruminantes e microorganismos - no estômago dos ruminantes também se encontram bactérias que promovem a digestão da celulose ingerida com a folhagem. Fig.22. A vaquinha mastiga para os microorganismos digerirem. • Bactérias e raízes de leguminosas - no ciclo do nitrogênio, bactérias do gêneroRhizobium produzem compostos nitrogenados que são assimilados pelas leguminosas, por sua vez, fornecem a essas bactérias a matéria orgânica necessária ao desempenho de suas funções vitais. • Micorrizas - são associações entre fungos e raízes de certas plantas, como orquídeas, morangueiros, tomateiros, pinheiros, etc. O fungo, que é um decompositor, fornece ao vegetal nitrogênio e outros nutrientes minerais; em troca, recebe matéria orgânica fotossintetizada. Comensalismo É a relação entre indivíduos de espécies diferentes na qual um deles aproveita os restos dos recursos de outro sem prejudicá-lo. O ser que aproveita os restos de algum recurso é denominado comensal. Ex.: • Rêmora e tubarão - A rêmora é um peixe dotado de ventosa com a qual se prende ao ventre dos tubarões, aproveita os restos alimentares que caem na boca do seu grande "anfitrião". • Entamoeba colie e ser humano – a entamoeba é um protozoário comensal que vive no intestino humano, onde se nutre dos restos da digestão. Fig.23. O pássaro come as migalhas que deixamos. Inquilinismo É uma outra associação em que apenas uma espécie se beneficia. Um indivíduo procura abrigo ou suporte no corpo de outra espécie sem prejudicá- Io, ou seja, não interfere em seu desenvolvimento. Ex.: • Peixe-agulha e holotúria - o peixe-agulha apresenta um corpo fino e alongado e se protege contra a ação de predadores abrigando-se no interior das holotúrias (pepinos-do-mar), sem prejudicá-Ios. • As epífitas (epi = em cima ; fito = planta) são plantas que crescem sobre outras plantas sem parasitá-Ias, usando-as apenas como suporte. Ex.: as orquídeas e as bromélias. Fig.24. Bromélias não prejudicam a outra planta. Inquilino – espécie que vive anexada, dentro ou fora de outro organismo (hospedeiro) Hospedeiro – organismo que abriga a espécie inquilina INTERESPECÍFICAS DESARMÔNICAS Predatismo Também conhecida como predação, esta é uma interação desarmônica, na qual um indivíduo ataca, mata e devora outro de espécie diferente. A morte da presa pode ocorrer antes ou durante a sua ingestão. Predador – ser que busca outro ser para se alimentar Presa – ser que serve de alimento ao predador Um predador, no geral, apresenta características típicas: - Possui tamanho maior que o de suas presas - Mata a sua presa ao se alimentar - Utiliza, normalmente, vários indivíduos como presas para sua alimentação ao longo do dia ou de sua vida. Alguns predadores forrageiam, isto é, movimentam-se pelo ambiente em busca de presas. Outros utilizam a estratégia da espera, e há ainda aqueles que preparam armadilhas, como as teias tecidas pelas aranhas. Ex.: • Tamanduás, que se alimentam de formigas; • Onças que caçam preás; • Sapos ou aranhas, que capturam insetos; • Gaviões e corujas comedores de cobras e ratos; • Joaninhas que comem pulgões; • Plantas carnívoras - exemplo de predação entre os vegetais. Elas complementam sua necessidade de nutrientes obtendo-os pela decomposição de pequenos insetos e animais, que capturam em folhas adaptadas para isso. Dessa forma, podem sobreviver em solos pobres em compostos nitrogenados. Fig.25. A aranha é o predador, o ponto preto é a presa. Parasitismo Relação desarmônica entre indivíduos de espécies diferentes na qual um vive à custa do outro, necessariamente causando-lhe prejuízos ao retirar algum recurso. Comumente, o parasita é bem menor que seu hospedeiro, desenvolve-se sobre ou dentro de um ou poucos hospedeiros, possui ciclo de vida bem mais curto e fecundidade, muitas vezes, mais alta; geralmente é fisiologicamente dependente de seu hospedeiro, ou seja, é uma associação obrigatória para o parasita. Em geral, os prejuízos causados pelo parasita não chegam a debilitar o hospedeiro de forma significativa, e dificilmente ocasionam a sua morte. Encontramos parasitas em quase todos os grupos de organismos: bactérias, protozoários, fungos, vermes, insetos e até mesmo plantas. Diversos parasitas usam um terceiro organismo, que funciona como vetor É por isso que muitas campanhas de combate a doenças parasitárias visam à eliminação do vetor, como ocorre no caso da dengue. Parasita – São organismos que se instalam e vivem no corpo de outros dos quais retiram alimentos ou outros recursos que seriam usados. Este é o indivíduo que prejudica. Hospedeiro – Ser que abriga outro ser em si, internamente ou externamente. Este é o indivíduo prejudicado. Vetor – Organismo que funciona como agente contaminador, dispersando o parasita entre um hospedeiro e outro; não é atingido pelo parasita. Parasitóide – Grupo de animais que possui características fisiológicas de parasitas, mas que ao longo do seu desenvolvimento acabam sempre matando o seu hospedeiro. Geralmente são insetos que depositam seus ovos dentro de outros animais. Ex.: vespa Quanto à localização nos hospedeiros, os parasitas podem ser: • Ectoparasitas - se localizam nas partes externas dos hospedeiros. Exemplos: a sanguessuga, o piolho, a pulga, erva-de-passarinho, cipó-chumbo, etc. • Endoparasitas - se localizam nas partes internas dos hospedeiros. Exemplos: as tênias (solitárias), o esquistossomo, minas, galhas, brocas, etc. Fig.26. Carrapato, um ectoparasita. Outros exemplos: • Vírus - utiliza as organelas e moléculas da bactéria para se reproduzir; • Carrapatos entre os pelos de um cão; • Lombriga (Ascaris lumbricoides), parasita humano. • Cuscuta racemosa, ou cipó--chumbo, conhecida também como fio-de-ovos por sua aparência. Amensalismo Relação na qual uma espécie produz e libera substâncias que inibem ou impedem o nascimento, desenvolvimento ou reprodução de outra espécie, podendo até mesmo matá-la. Um dos seres é prejudicado sem que disso resulte benefícios para o outro. Amensal é como chamamos os organismos que liberam naturalmente estas substâncias tóxicas. Ex.: • Penicillium notatum - fungos que excretam a penicilina, antibiótico que impede que as bactérias se reproduzam. • Maré Vermelha - dinoflagelados Gonyaulax (algas planctônicas de cor avermelhada) secretam substâncias tóxicas; quando em superpopulação (ambiente favorável), a alta concentração destas substâncias pode determinar a morte da vida marinha. • Eucalipto – as raízes ou folhas que caem no solo, ao serem decompostas, liberam substâncias que inibem a germinação de sementes de outras plantas. Fig.27. Folhas de eucalipto . Competição É bastante similar à competição intra-específica, diferenciando-se no quesito reprodução, que neste caso não ocorre, pois se trata de uma relação entre espécies diferentes. OUTRAS RELAÇÕES INTERESPECÍFICAS Sinfilia (esclavagismo) É uma interação na qual uma espécie captura e faz uso do trabalho, das atividades e até dos alimentos de outra espécie. Ex.: os pulgões do gênero Aphis, habitam formigueiros e são beneficiados pela facilidade de encontrar alimentos e até mesmo pelos bons tratos a eles dispensados pelas formigas (transporte, proteção, etc). Herbivoria Herbivoria é a relação entre seres que se alimentam de plantas e as próprias plantas. Nela, o animal se beneficia do vegetal. O vegetal, por sua vez, pode sair prejudicado ou não. O prejuízo para o vegetal ocorre quando ele é completamente consumido ou quando deverá gastar muita energia para repor a parte perdida. No entanto a herbivoria pode ser benéfica se o animal trouxer alguma vantagem, como no caso da polinização e da dispersão de sementes. É uma relação de extrema importância, pois as plantas são a base da cadeia alimentar e fornecem a energia necessária à existência dos demais níveis tróficos em todosos ecossistemas. Entre os herbívoros encontram-se desde animais microscópicos até elefantes. Nos oceanos e corpos de água doce, o fitoplâncton e as algas são os principais representantes vegetais. Eles alimentam desde os pequenos crustáceos copépodas até os grandes peixes e mamíferos marinhos. ESTRATÉGIAS DE DEFESA DEFESAS PRIMÁRIAS São aquelas exibidas pela presa durante todo o tempo, independentemente da presença de um predador DEFESAS SECUNDÁRIAS São aquelas exibidas pela presa somente após o contato direto ou indireto com um predador Características das Populações Antes de vermos as características das populações, vamos relembrar este conceito. Responda abaixo: O que é uma População? Por isso, elas são unidades biológicas com características próprias, que resultam do tipo de organismo que a compõe, do espaço que ocupa e de suas interações com o ambiente. As populações apresentam crescimento, maturidade, senilidade (envelhecimento) e morte. E agora estudaremos as principais características decorrentes destes processos. Densidade populacional É a relação entre o número de indivíduos de uma população e o espaço físico ocupado por esta mesma população. Por exemplo: 10 jacarés por hectare, ou 2 peixes por metro cúbico de água. Estrutura espacial Esta é a forma de dispersão dos indivíduos de uma população pelo espaço que ocupam. A distribuição pode ocorrer de três formas distintas: Agregada (ou Agrupada) Estrutura social. Reprodução vegetativa. Dispersão de curto alcance. Concentração de recursos. Aleatória (ou Randômica) Sem tendências de formar grupos. Distribuição desigual de recursos e condições. Uniforme (ou Homogênea) Interação negativa entre os indivíduos (alelopatia, territorialidade, exploração de recursos). d = nº indivíduos área ocupada PADRÕES DE DISTRIBUIÇÃO ESPACIAL SÃO DEPENDENTES DE ESCALA! Propriedades Fundamentais: ● densidade populacional ● estrutura espacial ● estrutura demográfica Estrutura Demográfica (Distribuição etária e sexual) A estrutura sexual e etária de uma população é a proporção de machos e fêmeas em cada faixa de idade, assim caracterizando seu padrão demográfico. Outro parâmetro que caracteriza a estrutura sexual de uma população é a razão sexual, que é dada pelo número de machos sobre o número de fêmeas. Exemplo: Em algumas cidades chinesas, os abortos geram uma razão sexual desviada para homens (3:2). Em alguns países europeus, durante a guerra, a razão foi desviada para mulheres (1:5). A pirâmide etária é uma forma de destacar o momento pelo qual a população está passando, de acordo com sua distribuição de indivíduos por faixas etárias. Países menos desenvolvidos, onde a situação de saneamento e educação é mais precária, é comum apresentarem tanto mais nascimentos, quanto mais mortes de indivíduos mais novos, gerando uma curva bastante acentuada. Países em desenvolvimento também podem apresentar um gráfico neste formato, sendo por isso considerado um gráfico de crescimento rápido. Países mais desenvolvidos, por sua vez, apesar de apresentarem taxas de natalidade menores, a curva apresentada (observe as figuras abaixo) tende a ser mais suave. Curvas De Sobrevivência As curvas de sobrevivência expressam a quantidade de indivíduos em uma população que sobrevivem ao longo do tempo. As curvas de sobrevivência são classificadas em três tipos: Tipo I: a mortalidade é maior em idades mais avançadas Tipo II: a mortalidade é distribuída eqüitativamente por todas as idades Tipo III: a mortalidade é maior nos estágios iniciais da vida Uma população: Em Crescimento – tem maior população de indivíduos jovens. Madura ou estável – apresenta um número de idosos maior ou igual ao de jovens. Em Declínio – apresenta menor proporção de jovens em relação às outras faixas etárias. Crescimento Populacional O crescimento de uma população dependerá de uma série de fatores, todos relacionados ao ambiente no qual tal população vive. Dividimos tais fatores em dois grupos: os fatores limitantes, externos à população; e os fatores determinantes, conseqüência dos fatores externos, que podem ser traduzidos em números. Fatores Limitantes Um fator limitante é qualquer fator ecológico (biótico ou abiótico), de um determinado ambiente, que atue sobre o crescimento (ou desenvolvimento) de uma população, condicionando as possibilidades de sucesso de um organismo em um ambiente. Bióticos: relações entre os seres vivos Abióticos: condições físicas do ambiente Todo organismo está submetido, no meio em que vive, às ações simultâneas de agentes físicos, climáticos, edáficos, químicos e bióticos. Estes agentes são responsáveis por causar no seres vivos: Extinção e recolonização de certas espécies, distribuição espacial e temporal; Modificação das taxas de fecundidade, natalidade e mortalidade e densidade das populações; O aparecimento de modificações adaptativas (quantitativas e qualitativas) como: hibernação (baixamento da temperatura e metabolismo no inverno), diapausa (interrupção do desenvolvimento de ovos e larvas de insetos ‐ dormência), estivação (nas altas temperaturas ou seca) e outras. Os fatores limitantes vão variar de acordo com a população estudada. Como vimos no módulo anterior, ambientes aquáticos tem como fator limitante a quantidade de luz, enquanto em ambientes terrestres o que limita a produtividade é a água. Claro que teremos outros elementos que podem atuar como limitantes nos ecossistemas. Embora sempre tenha um nutriente que mais limite as populações, sempre falamos no plural (Fatores Limitantes), pois estes elementos são o foco quando se trata de elevar a produtividade de um ecossistema. Observe a figura: A água representa a produtividade. As madeiras representam os fatores presentes no ecossistema. Embora exista um que faça a água vazar (diminuir a produtividade), de nada adianta consertar este aspecto se os demais não forem corrigidos também. Conhecer quais fatores limitam determinadas populações é de grande importância para nós, pois permite, por exemplo, aumentar a produtividade agrícola ao inserir os elementos que faltam na terra (como água e adubos fosfatados), além de auxiliar na recuperação de solos para o replantio de florestas. Intervalo de Tolerância Uma população de moscas, que vive em uma região muito quente e muito úmida, pode aguentar uma queda de temperatura no inverno, mas talvez não aguente temperaturas muito baixas, como no alto de uma montanha. Assim como bactérias de um rio não aguentam o alto teor de sal das águas marinhas, mas são capazes de aguentar a água salobra (que tem em dissolução alguns sais). Cada espécie apresenta um nível mínimo e um máximo de tolerância para cada fator ambiental. Entre estes valores, que chamamos de intervalo de tolerância, os indivíduos se desenvolvem bem. Dentro do intervalo de tolerância a um fator, existe uma quantidade ótima, com a qual o desenvolvimento da população ocorre em seu máximo. No entanto, podemos observar que na natureza os seres vivos raramente se desenvolvem no seu ponto ótimo em relação a um dado fator ambiental. Isso ocorre geralmente por outras populações utilizarem o mesmo recurso, gerando uma competição. Os intervalos podem variar. Uma espécie pode apresentar grandes intervalos de tolerância para alguns fatores e pequenos intervalos para outros. Quanto maior o intervalo de tolerância, para todos os fatores, maior será a distribuição da espécie. Ou seja, encontraremos indivíduos desta espécieem uma variedade maior de ecossistemas. Em determinadas espécies, o intervalo de tolerância de um fator pode se modificar ao longo de sua vida, como por exemplo, no período reprodutivo. Neste período, as energias estarão concentradas no processo de produção de gametas, fecundação e cuidados, estando os indivíduos mais sensíveis ao ambiente. Assim, o período reprodutivo é considerado o mais crítico na vida de um organismo. Potencial Biótico É a capacidade de reprodução determinada espécie, considerando condições ideais, sem influência dos fatores limitantes. Em condições ideais, o crescimento teórico é exponencial. Seria o mesmo que dizer que a população tende a um número infinito de indivíduos. Na natureza isso não ocorre, pois os organismos estão constantemente sendo limitados pelo ambiente em que vivem. Ao lado, esquema demonstrativo da diferença entre as curvas de crescimento potencial e a de crescimento logístico. Resistência Ambiental É desta forma que referenciamos o conjunto de fatores ambientais que limitam o crescimento de uma população. Também conhecido como resistência do meio. Na figura acima, tal influência está representada pela região listrada. Valência Ecológica Esta é a capacidade de uma espécie em povoar os ambientes. Os prefixos “Euri” (largo) e “Esteno” (estreito) são utilizados para determinar o grau de tolerância do ser vivo diante dos fatores limitantes Assim, elas podem ser classificadas em dois tipos: Euriécia ‐ é uma espécie de grande valência ecológica (povoa diferentes ambientes). Estenoécia ‐ é uma espécie de fraca valência ecológica (suporta pequenas variações do ambiente). *Atenção! A Luz também representa um fator ecológico de limitância importantíssimo. No entanto, o nome específico para tolerância ou intolerância não é muito utilizado, já que este pode variar inclusive dentro de uma mesma espécie. Fatores Determinantes São os fatores que promovem mudanças diretas no tamanho de uma população. Assim, elas definem seu crescimento. A população de um local aumenta se nascem indivíduos ou se chegam novos indivíduos de outra região. Da mesma maneira, esta população diminui se morrem indivíduos ou se eles abandonam o local em que estavam vivendo. Assim, são quatro os fatores determinantes: NNaattaalliiddaaddee – nascimento de indivíduos IImmiiggrraaççããoo – entrada de indivíduos na população MMoorrttaalliiddaaddee – morte de indivíduos EEmmiiggrraaççããoo – saída de indivíduos AAuummeennttaamm aa ppooppuullaaççããoo DDiimmiinnuueemm aa ppooppuullaaççããoo Geralmente os fatores determinantes são considerados ao longo de um ano. Mas, caso se trate de seres que se reproduzem rapidamente, como os insetos, por exemplo, este período de avaliação deve ser bem mais curto. QUADRO GERAL DOS FATORES ABIÓTICOS Fator Grandes variações Pequenas variações Pressão Euribáricos Estenobáricos Temperatura Euritermicos Estenotermicos Luz* Eurifóticos Estenofóticos Umidade Eurídricos Estenoídricos Salinidade Eurialinos Estenoalinos pH Eurionicos Estenoionicos Alimentação Eurifágicos Estenofágicos Distribuição Euritópicos Estenotópicos Obs.: Taxas são freqüências importantíssimas: Taxa de natalidade = nº de Nascimento / tempo Taxa de mortalidade = nº de Mortes / tempo Fases de Crescimento Populacional Como vimos, uma população com recursos ilimitados se desenvolve de acordo com seu potencial biótico. Nestas condições, ocorre um crescimento exponencial nesta população. No entanto, nos ecossistemas, as populações estão constantemente sendo limitadas por inúmeros fatores. Isso modifica a curva de crescimento teórico e a população eventualmente alcançará um equilíbrio com o meio em que se encontra. No gráfico ao lado, as fases do crescimento populacional estão marcadas com letras. A é o período de adaptação; B é o período de crescimento exponencial; C quando o meio começa a interferir; D começa a estabilizar; E representa o período de estabilidade (ainda sujeito a oscilações). A curva de crescimento de uma população, como a da figura, dependerá dos fatores determinantes. Caso haja mais nascimentos e imigrações do que mortes e emigrações, o número de indivíduos vai aumentar (população em ascensão). Caso haja mais mortes e emigrações do que nascimentos e imigrações, o número de indivíduos vai diminuir (população em declínio). Só poderemos considerar uma população estável caso o número de mortes e emigrações seja igual ao número de nascimentos e imigrações. Existem várias fases no crescimento de uma população: 1º. Fase de crescimento lento: é a fase de adaptação da população ao ambiente. 2º. Fase de crescimento rápido: é a fase em que a população já se adaptou ao meio, havendo crescimento numa velocidade constante e crescente (crescimento exponencial); também chamada de fase log. 3º. Fase de redução do crescimento: o ambiente começa a interferir e a população se adapta, reduz o crescimento, e oscila. 4º. Fase do equilíbrio: é a fase em que a velocidade de crescimento sofre uma redução brusca, tendendo a entrar em equilíbrio. Crescimento populacional (N) NN >> 00 população aumentando NN == 00 população com tamanho constante NN << 00 população diminuindo Influência das Relações Ecológicas nas Populações Como já foi mencionado, as relações ecológicas influenciam no desenvolvimento de uma população. Assim como relações desarmônicas regulam o tamanho das populações, diminuindo o número de indivíduos, as relações harmônicas vão estimular o desenvolvimento das populações, proporcionando maior possibilidade de sobrevivência do indivíduo. Cabe ainda relembrar que uma relação ecológica ocorre entre duas populações. Sendo assim, cada população envolvida será influenciada pela outra dentro dos parâmetros da relação em questão. Por exemplo: Uma população de grilos interagindo com uma população de aranhas. Qual a relação ecológica aqui descrita? É a relação de predatismo. Mas, o que isso significa? Significa que se uma população de grilos apresenta determinada curva de crescimento real, como visto anteriormente, esta curva irá se modificar quando inserimos aranhas que comem grilos neste local. Assim, a curva de crescimento real de grilos irá diminuir, pois existe um novo fator que interage com esta população. Da mesma maneira, uma população de aranhas, que está inserida numa comunidade, tem uma determinada curva de crescimento real. Esta curva pode se modificar, aumentando, caso sejam inseridos grilos, que representam maior quantidade de alimento para a população das aranhas. Observe o gráfico a seguir. Ele mostra exatamente este processo. A linha vermelha representa o crescimento da população de aranhas e a linha verde representa o crescimento da população de grilos. No momento em que as duas populações passam a interagir, isso interfere diretamente na população das duas. Ecologia I - 00 - Capa Ecologia I - 01 - Organização da Vida Ecologia I - 02 - Conceitos Importantes Ecologia I - 03 - Fluxo Energia e Materia Ecologia I - 04 - Cadeia e Teia Alimentar Ecologia I - 05 - Produtividade Ecologia I - 06 - Piramides Ecologicas Ecologia I - 07 - Relacoes Ecologicas Ecologia I - 08 - Dinâmica de Populacoes
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