apostila GestEcosBiod Alexandre Ornellas

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APOSTILA – GESTÃO DE ECOSSISTEMAS E BIODIVERSIDADE 
PROF. DR. ALEXANDRE BASTOS ORNELLAS 
1. CONCEITOS ECOLÓGICOS 
 A palavra ecologia vem do grego oikos, que significa "casa", nosso meio 
ambiente mais próximo. 
 O zoólogo alemão Ernst Haeckel em 1870 deu a esta palavra um 
significado mais abrangente: definiu Ecologia como o estudo do meio 
ambiente natural e das relações dos organismos entre si e com seus 
arredores. 
 Assim, Ecologia é a ciência através da qual estudamos como os 
organismos (animais, plantas e microorganismos) interagem dentro do e no 
mundo natural. 
 Com as duplas crises de um desenvolvimento populacional muito rápido e 
uma aceleração da deterioração do meio ambiente terrestre, a ecologia 
assumiu uma importância extrema. 
 A administração dos recursos bióticos, de uma forma que sustente uma 
razoável qualidade de vida humana, depende da sábia aplicação de 
princípios ecológicos, não meramente para resolver ou prevenir problemas 
ambientais, mas também para instruir nossos pensamentos e práticas 
econômicas, políticas e sociais. 
 A ecologia proporciona uma estrutura para interpretar a devastadora 
abundância de informações que nos é colocada disponível todos os dias. E 
também nos fornece a compreensão que precisamos para prever as 
consequências de nossas interações com os sistemas naturais. 
 A analogia de Haeckel da economia da natureza enfatiza que tudo na 
superfície da terra está inter-relacionado, do mesmo modo que os 
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empreendimentos humanos estão interligados e definidos pelos princípios 
econômicos. 
 Nós e nossos empreendimentos afetamos diretamente o resultado dos 
processos naturais. Assim a própria espécie humana é uma parte 
importante da economia da natureza. 
 
1.1. Níveis de Organização Ecológica 
 Organismo: é a unidade mais fundamental da Ecologia. Nenhuma unidade 
menor em Biologia tais como o órgão, a célula, a molécula tem uma vida 
separada no meio ambiente (alguns casos especiais existem). 
 Todo o organismo é limitado por uma membrana ou outro tipo de envoltório 
através do qual ele troca energia e matéria com os seus arredores. 
 O seu sucesso como entidade ecológica depende dele ter um balanço 
positivo de energia e matéria que sustentem sua manutenção, crescimento 
e reprodução. 
 Os organismos modificam as condições do ambiente e a quantidade de 
recursos disponíveis para os outros organismos; contribuem para os fluxos 
de energia e para a reciclagem de materiais. 
 Os organismos e os seus ambientes físicos e químicos formam um 
ecossistema. 
 Podemos falar de um ecossistema de recife de coral, floresta, savana como 
unidades distintas, pois relativamente pouca quantidade de energia e de 
substância é trocada entre estas unidades. 
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 Contudo, em última instância, todos os ecossistemas estão ligados juntos 
numa única biosfera, a qual inclui todos os meios ambientes e organismos 
na superfície da Terra. 
 A importância do movimento de matéria entre os ecossistemas dentro da 
biosfera é realçada pelas consequências globais das atividades humanas. 
 Os rejeitos industriais e da agricultura dispersam-se para longe dos seus 
pontos de origem, causando danos em todas as regiões do planeta. 
 Muitos organismos da mesma espécie juntos constituem uma população. 
 As populações diferem dos organismos no sentido de que elas são 
potencialmente imortais, sendo seus tamanhos mantidos pelo nascimento 
de novos indivíduos que repõem aqueles que morrem. 
 As populações têm também propriedades coletivas, tais como barreiras 
geográficas, densidade; e propriedades dinâmicas (respostas evolutivas às 
mudanças ambientais) que não são exibidas por organismo individuais. 
 Muitas populações de diferentes espécies vivendo no mesmo lugar 
constituem uma comunidade (interações ecológicas). 
 Comunidade biológica: associação de populações inter-atuantes, definidas 
pela natureza de suas interações ou pelo lugar em que vivem. 
 Ecossistema: Todas as partes que interagem dos mundos físicos e 
biológicos. 
 Hábitat: lugar onde um animal ou uma planta vive muitas vezes 
caracterizado por uma forma vegetal ou característica física dominante; 
posicionamento físico, no qual o organismo vive. Os ecólogos identificam os 
hábitats por suas características físicas mais visíveis, frequentemente 
incluindo flora predominante, ou mesmo fauna. 
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1.2. Alguns Princípios Gerais da Ecologia 
 Todos os sistemas ecológicos são governados por um pequeno conjunto de 
princípios gerais. Entre os mais importantes estão: 
1) Sistemas ecológicos funcionam de acordo com as leis da 
termodinâmica (governam as transformações fisico-químicas 
nos sistemas biológicos). 
2) O meio ambiente físico exerce uma influência controladora na 
produtividade dos sistemas ecológicos. 
3) A estrutura e a dinâmica das comunidades ecológicas são 
reguladas pelos processos populacionais. 
4) Através das gerações, os organismos respondem às 
mudanças no meio ambiente através da evolução dentro das 
populações. 
 
 
Figura 1.1. – Ressurgência. 
 
 
 
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1.3. Energia no Ecossistema 
 Durante o século passado, vários conceitos novos que emergiram levaram 
o estudo da ecologia para novas direções. 
 A percepção de que as relações de alimentação ligam os organismos numa 
entidade funcional única, a comunidade biológica. (Charles Elton, 1920). 
 As relações de alimentação definiam uma unidade ecológica (idéia nova). 
 - Termodinâmica: Relativo ao calor e ao movimento; parte da Física que 
investiga a transformação de energia, particularmente dos processos que 
envolvem energia térmica. 
 - Nível trófico: A posição na cadeia alimentar, determinada pelo número de 
passos de transferência de energia até aquele nível. 
 - Cadeia alimentar: A representação de uma passagem de energia de um 
produtor primário através de uma série de consumidores em níveis tróficos 
(de alimentação) progressivamente mais altos. Por exemplo, planta-
herbívoro-carnívoro, e assim por diante. 
 
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 Figura 2 – Representação esquemática de uma cadeia alimentar e teia 
alimentar no ambiente marinho. 
 
 - Pirâmide de energia: O conceito de que o fluxo de energia através das 
ligações na cadeia alimentar diminui progressivamente em direção aos 
níveis tróficos superiores. 
 
 Figuras 3, 4 e 5 – Pirâmide energética nos ecossistemas. 
 - Eficiência ecológica: A percentagem da energia na biomassa produzida 
num nível trófico que é incorporada na biomassa produzida pelo nível trófico 
seguinte acima. 
 - Produção primária: A assimilação (produção primária bruta) ou 
acumulação (produção primária líquida) de energia e nutrientes pelas 
plantas verdes e outros autotróficos. 
 - Autotróficos: Um organismo que assimila energia ou da luz do sol (plantas 
verdes) ou de compostos inorgânicos (bactéria de enxofre) 
 - Heterotróficos: Um organismo que usa materiais orgânicos como fonte de 
energia e nutrientes. 
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 
 Figura 6 – Experimento avaliando a produtividade do fitoplâncton marinho. 
 
Visão Termodinâmica do Ecossistema 
 Lotka desenvolveu conceitos de ecossistemaa partir das considerações 
energéticas. 
 Ele classificou as populações e as comunidades como sistemas 
termodinâmicos. 
 Cada sistema deve ser representado por um conjunto de equações que 
governam as transformações de massa entre seus componentes. 
 Tais transformações incluem a assimilação de dióxido de carbono em 
compostos orgânicos de carbono pelas plantas verdes e o consumo de 
plantas pelos herbívoros e de animais pelos carnívoros. 
 Nem toda a energia da luz do sol penetra nas vias biológicas das 
transformações. A maior parte dela dirige os ventos, as correntes oceânicas 
e a evaporação da água, os quais juntos formam um grande sistema físico 
termodinâmico. 
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 Entretanto à parte da energia do sol que as plantas realmente assimilam 
pela fotossíntese, alimenta todos os processos biológicos, e assim 
estabelece a taxa global das transformações dentro do ecossistema. 
 A cadeia alimentar tem muitos elos - produtor primário, herbívoro, carnívoro 
- os quais Lindeman denominou níveis tróficos. 
 Além disso, Lindeman visualizou uma pirâmide de energia dentro do 
ecossistema. 
 Uma quantidade menor de energia atinge cada nível trófico acima 
sucessivamente devido ao trabalho executado e também a ineficiência das 
transformações de energia biológica no próximo nível trófico inferior. 
 A razão da produção de um nível trófico em relação ao nível abaixo dele 
constitui a eficiência ecológica daquele elo da cadeia alimentar. 
 Diferente da energia, que em última instância vem da luz do sol, e deixa o 
ecossistema como calor, os nutrientes são reciclados e mantidos dentro do 
sistema. 
 O carbono, em particular, possui uma relação forte com o conteúdo 
energético devido a sua íntima associação com a assimilação de energia 
via fotossíntese. 
 Uma segunda razão para a importância do ciclo de nutrientes é o fato de 
que os níveis de certos nutrientes regulam a produção primária (Ex: 
desertos e oceanos). 
 Compreender como os elementos circulam entre os componentes do 
sistema parece crucial para entender a regulação da estrutura e 
funcionamento do ecossistema. 
 
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Produção Primária 
 As plantas capturam a energia luminosa e transformam em energia química 
de ligação nos carboidratos. 
 O balanço químico total da fotossíntese é: 
 
6 CO2 + 6 H2 O = C6 H12 O6 + O2 
 
 A fotossíntese transforma o carbono de um estado oxidado no CO2 (baixa 
energia) num estado reduzido no carboidrato (alta energia). 
 A fotossíntese supre os blocos de construção dos carboidratos a e a 
energia que a planta precisa para sintetizar os tecidos e crescer. 
 Reorganizadas e montadas, as moléculas de glicose tornam-se gordura, 
óleos e celulose. Combinadas com nitrogênio, fósforo, enxofre e magnésio, 
carboidratos simples, derivados em última instância da glicose, produzem 
um conjunto de proteínas, ácidos nucléicos e pigmentos. 
 Os ecólogos distinguem duas medidas de energia assimilada: produção 
bruta, a energia total assimilada pela fotossíntese, e produção líquida, a 
energia acumulada na biomassa (incluindo o crescimento e reprodução da 
planta). 
 Devido às plantas ocuparem a primeira posição na cadeia alimentar, os 
ecólogos referem-se a estas medidas como produção primária bruta e 
líquida. 
 A diferença entre a produção bruta e líquida é a energia da respiração, a 
quantidade usada para manutenção e biosíntese. 
 
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1.4. Evolução e Biodiversidade 
- Evolução biológica: A mudança nos atributos hereditários dos organismos 
através da substituição dos genótipos numa população. 
- Seleção Natural: A mudança na freqüência dos atributos genéticos de uma 
população pela sobrevivência e reprodução diferencial de indivíduos portadores 
daqueles atributos. 
- Adaptação: Uma característica geneticamente determinada que aumenta a 
capacidade de um indivíduo de lidar com seu meio ambiente: um processo 
evolutivo pelo qual os organismos tornam-se melhor ajustados aos seus 
ambientes. 
- Co-evolução: A ocorrência de atributos geneticamente determinados 
(adaptações) em duas ou mais espécies, selecionadas por interações mútuas 
controladas por esses atributos. 
- Nichos Ecológicos: O papel ecológico de uma espécie na comunidade; os 
muitos intervalos de variação das condições e qualidades de recursos nos 
quais o organismo ou a espécie convive, frequentemente concebido como um 
espaço multidimensional. 
 
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Figura 7 - 
 Todos os sistemas ecológicos estão sujeitos à mudança evolutiva, a qual 
resulta do diferencial de sobrevivência e reprodução, dentro das 
populações, de indivíduos que apresentam atributos determinados 
geneticamente diferentes. 
 Devido à seleção natural maximizar o processo evolutivo individual, os 
sistemas ecológicos evoluem para funcionar em níveis próximos aos limites 
impostos pelas considerações físicas e termodinâmicas. 
 
 
 
 
 
 
 
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ABORDAGEM MULTIDIMENSIONAL DE NICHO 
- Nicho ecológico é a função do organismo no ecossistema; todos os 
componentes do ambiente com os quais um organismo ou população 
interagem. 
 
Figura 8 – Resposta da espécie para um único gradiente ambiental. 
Medidas do fitness incluem sucesso reprodutivo, tamanho populacional e 
sobrevivência. 
 
Figura 9 – Resposta da espécie para três gradientes ambientais que 
incorporam o fitness da espécie. 
 
 
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Diversidade Ecológica 
- A diversidade dos sistemas ecológicos é gerada pela proliferação de espécies 
em um meio ambiente heterogêneo (complexidade estrutural do hábitat). A 
variação espacial nas condições promove diferenças entre as espécies que 
vivem em hábitats diferentes. As interações entre populações dentro do mesmo 
hábitat também promove diversificação local das espécies. 
- Especiação: A divisão de uma espécie em duas ou mais espécies filhas 
reprodutivamente incompatíveis. 
- Extinção: O desaparecimento de uma espécie ou outro táxon de uma região 
ou biota. 
 
Figura 10 – Charge. 
 
1.5. O Estudo da Ecologia 
 Os ecólogos estudam os sistemas naturais com diversas técnicas. As mais 
importantes são a observação e o teste de hipótese. No caso dos sistemas 
naturais se prestarem prontamente para experimentação, os ecólogos 
podem trabalhar com microcosmos ou modelos matemáticos dos sistemas. 
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 O mundo natural varia no tempo e no espaço, e é importante respeitar nos 
estudos ambientais a escala de tempo e espaço (ex: dia e noite, as marés, 
a sazonalidade do clima). 
 
1.6. Ecologia Humana 
 Os humanos são elementos importantes da biosfera, e nossas atividades 
criaram uma crise ambiental de proporções globais. A solução dos nossos 
problemas ambientais agudos necessita da aplicação de princípios gerais 
da ecologia dentro do quadro das considerações sociais, políticas e 
econômicas. 
 
 
2. CICLOS BIOGEOQUÍMICOS 
● Diferente da energia, os nutrientes são retidos dentro do ecossistema e 
circulam entre seus componentes físicos e bióticos. 
● O ciclo de cada elemento pode ser pensado como um movimento entrecompartimentos do ecossistema, sendo os grandes compartimentos os 
organismos vivos, detritos orgânicos, formas inorgânicas imediatamente 
disponíveis e formas inorgânicas e orgânicas indisponíveis, geralmente em 
sedimentos. 
● Nutrientes, como o fósforo e o nitrogênio frequentemente limitam a 
produção primária e secundária. 
● Dessa forma, os ecossistemas podem ser melhores compreendidos através 
dos ciclos de nutrientes (ciclos biogeoquímicos). 
● Os ciclos dos nutrientes podem ser divididos em dois tipos: 
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Ciclos locais, tal como o ciclo do fósforo, que envolve elementos que não 
apresentam mecanismos de transferência à longa distância. 
Ciclos globais, o qual envolve trocas entre a atmosfera e o ecossistema 
e são particularmente aplicáveis aos elementos tais como nitrogênio, 
carbono, oxigênio, e água. Ocorrem no nível da biosfera. 
 
2.1. Ciclo do Fósforo: 
● É um ciclo relativamente simples, devido ao fósforo não apresentar 
um componente atmosférico. 
● Portanto o fósforo não é transportado pela chuva ou vento. A 
ciclagem do fósforo tende a ser local e por um curto espaço de tempo. 
● A crosta terrestre é a principal reserva desse mineral. 
● Todos os organismos vivos necessitam de fósforo para o seu 
metabolismo, absorvido principalmente na forma iônica (fosfato). 
● Eutrofização ("bloom" de algas) causado antropicamente. 
● As perdas do sistema terrestre são balanceadas pelas reservas nas 
rochas. Nos ecossistemas aquáticos é grande à parte do fósforo que 
torna indisponível para os organismos devido à precip 
● itação. 
● Figura 11 
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2.2. Ciclo da Água: 
● Embora a água esteja quimicamente envolvida na fotossíntese, a 
maior parte do fluxo de água através do ecossistema acontece pelos 
processos físicos de evaporação, transpiração e precipitação. 
● A energia luminosa absorvida pela água executa o trabalho da 
evaporação. A condensação do vapor de água atmosférico ao formar 
nuvens libera a energia potencial da água em forma de calor. 
● Desta forma, a evaporação e a condensação assemelham-se à 
fotossíntese e à respiração (na visão termodinâmica). 
● Mais de 90% de toda a água está presa nas rochas, no núcleo da 
Terra e em depósitos sedimentares próximos à superficie. 
● A maior parte da água da superfície da Terra originou-se dessa forma, 
embora as taxas de contribuição dos grandes depósitos subterrâneos 
para os atuais fluxos de água sejam bastante baixas. 
 
Figura 12 - 
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Figura 13 – 
 
 
2.3. Ciclo do Carbono: 
● Três grandes classes de processos causam a reciclagem do carbono 
nos sistemas aquáticos e terrestres. 
● O primeiro inclui as reações assimilativas e desassimilativas de 
carbono na fotossíntese e na respiração. 
● A segunda classe inclui a troca física de dióxido de carbono entre a 
atmosfera e os oceanos, lagos e águas correntes. O dióxido de 
carbono dissolve-se rapidamente na água; de fato os oceanos contêm 
cerca de 50 vezes mais CO2 do que a atmosfera. 
● O terceiro tipo de processo que dirige o ciclo do carbono consiste na 
dissolução e precipitação (deposição) de compostos de carbonato 
como sedimentos, particularmente calcário e dolomita. 
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● 
Figura 14- 
2.4. Ciclo do Nitrogênio: 
● Em última instância a fonte de nitrogênio para o ecossistema é o 
nitrogênio molecular (N2) da atmosfera. 
● Esta forma de nitrogênio dissolve-se razoavelmente na água, mas não se 
encontra nitrogênio em qualquer forma em rochas nativas. 
● Não fosse pelos processos biológicos, sob as condições oxidantes 
presentes na superfície da Terra, e virtualmente todo o nitrogênio 
ocorreria na sua forma molecular. 
● O nitrogênio molecular entra nos caminhos biológicos do ciclo do 
nitrogênio através da sua assimilação por certos organismos. 
● Fixação do Nitrogênio: Ex: transformação do N2 atmosférico em amônia 
por bactérias no solo. 
● Nitrificação: envolve a oxidação do nitrogênio, primeiro da amônia para o 
nitrito, e então do nitrito para o nitrato, durante as quais o átomo de 
nitrogênio libera muito da sua energia química, potencial. Ambos os 
passos são executados somente por bactérias especializadas. 
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● Assimilação: O nitrato é absorvido pelas raízes das plantas nos 
ecossistemas terrestres e pelo o fitoplâncton nos aquáticos. 
● Amonificação: hidrólise de proteínas e a oxidação de aminoácidos, 
resultando na produção de amônia (NH3), que é realizada por todos os 
organismos (decomposição das plantas e produção de excrementos 
pelos animais). 
● Desnitrificação: é a redução de nitrato a nitrogênio gasoso. Ocorre em 
solos carentes de oxigênio e é efetuada por bactérias tais como a 
Pseudomonas denitricans. 
 
Figura 15 - 
 
3. CLIMA E BIOMAS TERRESTRES 
3.1. Conceitos: 
Clima continental: Um clima carente do efeito de moderação do oceano, 
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normalmente apresentando grandes variações de temperatura. 
Clima marítimo: Um clima com a influência marcante do mar, normalmente 
apresentando uma variação estreita de temperatura. 
Clima mediterrâneo: Um padrão de clima encontrado em latitudes médias, 
caracterizado por invernos frios e úmidos e verões quentes e secos. 
Efeito Estufa: O aquecimento no clima da Terra devido ao aumento da 
concentração de gás carbônico (CO2) e determinados outros poluentes na 
atmosfera. 
 
3.2. Modificações do Clima 
 Na terra, todas as espécies e consequentemente as comunidades animais e 
vegetais variam em diversidade e abundância, de acordo com os fatores 
abióticos e bióticos. 
 Ex: a temperatura atmosférica média diminui de cerca de 0.5ºC a cada grau 
de latitude. E o aumento da altitude produz um efeito semelhante. 
3.3. Biomas Terrestres 
 Um bioma é definido como um grupo de plantas e animais distribuídos em 
uma ampla área geográfica, que possuem um passado co-evolutivo que 
possibilitou uma adaptação às condições ambientais. 
 Os biomas terrestres podem ser classificados de várias maneiras, mas as 
principais categorias podem ser aqui reconhecidas e fornecem a base para 
uma pequena análise da vegetação que ocorre em todo o mundo. 
 O conceito de comunidade é válido em uma ampla variação de escalas. 
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 Comunidades de larga escala são chamadas biomas, e incluem as florestas 
tropicais, florestas temperadas, savanas, desertos e tundras. 
 Cada bioma possui sua comunidade característica. 
(Ex: Distribuição vertical dos organismos na floresta tropical). 
 A diversidade animal, em termos de número de espécies aumenta com a 
complexidade estrutural da vegetação. 
 Dependendo da localização geográfica (latitude e longitude) as 
comunidades podem variar devido a sazonalidade no clima. 
 Será que as comunidades que vivem nos trópicos são realmente sazonais? 
 As plantas terrestres enfrentam variados problemas. Estão sujeitas à secas 
periódicas e a rápidas oscilações de temperatura ao longo do dia, e nas 
diferentes épocas do ano. 
 As áreas na superfície terrestre mostram-se descontínuas, e essa 
descontinuidade tem um importante efeito sobre a distribuição dos 
organismos (Ao contrário doocorre no ambiente marinho). 
 
Floresta Tropical 
 
 Estas florestas são encontradas nas regiões equatoriais onde o índice 
pluviométrico excede 240 cm3 / ano, e a temperatura média é maior do que 
17ºC. 
 Na floresta pluvial tropical vive um maior número de espécies de plantas e 
animais do que em todos os outros biomas do mundo reunidos. 
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 As comunidades mais complexas e diversas da Terra encontram-se nestas 
florestas úmidas (Erwin 1983). 
 Nem a água, nem a temperatura consistem fatores limitantes durante todo o 
decorrer do ano. 
 Não existe uma camada rica de húmus como em florestas temperadas, pois 
pouca luz solar penetra até o solo da floresta, ocorre pouco metabolismo, e 
dessa forma pouca acumulação de restos orgânicos. 
 As folhas que caem das árvores são rapidamente decompostas, e os 
nutrientes retornam para a vegetação. 
 Nesta floresta as espécies não necessitam desenvolver mecanismos para a 
sobrevivência durante épocas desfavoráveis, como nos períodos de seca 
ou frio (Ex: hibernação). 
 Quase todas as plantas são lenhosas, e as plantas trepadeiras lenhosas 
são abundantes. Existe também um grande número de epífitas que crescem 
sobre os ramos de outras plantas na zona iluminada, bem acima do solo (no 
extrato arbóreo). 
 A floresta pluvial ocorre em quatro principais áreas no mundo. A maior delas 
é encontrada na Bacia Amazônica da América do Sul. Os outros locais são 
América Central, África e Austrália. 
 Surpreendentemente, os solos nestas áreas são bastante pobres, e mesmo 
assim suportam uma vegetação luxuriante. 
 Consequentemente, as áreas de floresta tropical não sustentam práticas 
agrícolas. 
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Floresta Temperada 
A floresta decídua temperada está quase ausente no Hemisfério Sul, mas é 
representada em todas as grandes massas continentais do norte. 
 Este tipo de floresta é bem desenvolvido em áreas com verão quente e 
invernos brandos e chuvosos. 
 As plantas destas regiões, muitas vezes árvores e arbustos decíduos no 
verão ou permanentemente verdes, possuem períodos relativamente curtos 
de crescimento no outono e na primavera, sendo limitados pelas baixas 
temperaturas do inverno e pela seca do verão. 
 É o tipo de floresta que ocorre principalmente nos EUA e na Europa. Possui 
uma influência marcante da sazonalidade, apresentando estações bem 
definidas, com temperaturas abaixo de zero durante o inverno. 
 O índice pluviométrico varia entre 75 e 200 cm3 / ano. 
 A diversidade de espécies é bem menor do que nos trópicos. 
(Possui poucas espécies dominantes). 
 Os solos são ricos devido à baixa taxa de decomposição da matéria 
orgânica. Portanto excelente para a prática da agricultura. 
 Assim como as plantas, os animais são bem adaptados ao clima rigoroso, e 
muitos mamíferos hibernam durante os meses frios. 
 
Desertos 
 Os desertos são biomas que tem na água seu principal fator limitante. 
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 São encontrados normalmente em torno das latitudes 30ºN e 30ºS, entre 
latitudes das florestas tropicais e temperadas. 
 Mais que 1/3 da superfície do planeta é ocupado por este bioma. 
 Uma das razões para a localização dos desertos é o regime de movimento 
dos ventos na atmosfera da Terra. 
 São caracterizados por duas condições principais; altas temperaturas 
durante o dia e a falta de água (menos de 30 cm3 / ano). 
 Três formas de plantas são adaptadas ao deserto: 
As anuais (crescem apenas quando chove) 
As suculentas (cactos que armazenam água) 
Os arbustos (que tem caule pequeno; numerosas ramificações e 
pequenas folhas que retraem em períodos secos). 
 
Savana 
 As savanas são áreas de transição entre a floresta pluvial tropical sempre 
verde e os desertos. 
 Em geral a pluviosidade é bem mais baixa que na floresta tropical. 
 Verifica-se também, uma flutuação mais ampla nas temperaturas médias 
mensais, devido à época da seca e à escassez de vegetação. 
 Muitas comunidades vegetais nos trópicos se caracterizam por um período 
bem determinado de seca anual. Uma das comunidades vegetais tropicais 
mais amplamente distribuídas é o campo (“grassland”), com árvores muito 
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esparsas, e que são geralmente decíduas (perdem as folhas na estação 
seca). 
 
Floresta Boreal de Coníferas (Taiga) 
 Caracteriza-se por invernos rigorosos e por uma capa de neve persistente 
no curso do inverno. Os climas que produzem estes biomas são 
encontrados apenas no interior de grandes massas continentais em altas 
latitudes, portanto ausente no Hemisfério Sul. 
 Na taiga a maior parte da precipitação se dá no verão; o ar frio do inverno 
nestas regiões possui um teor muito baixo de umidade. 
 A taxa de evaporação apresenta-se baixa, sendo frequentes: lagos, 
pântanos e brejos. 
 
Tundra 
 Esta região constitui um enorme bioma ocupando um quinto da superfície 
da terra. É desprovida de árvores, e se estende até os locais mais 
afastados em que ocorre algum crescimento de algum vegetal. 
 É mais desenvolvido no Hemisfério Norte, sendo principalmente encontrada 
ao norte do Círculo Ártico. 
 Em geral, o gelo permanente forma uma camada de menos de 1 metro, e 
como a água é incapaz de infiltrar-se através do gelo, as condições do solo 
na tundra são normalmente úmidas. 
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 Para que ocorra crescimento de plantas, a temperatura média deve situar-
se acima do ponto de congelamento durante pelo menos 1 mês do ano. 
 As grandes plantas lenhosas estão ausentes, provavelmente devido à baixa 
temperatura e à presença de gelo permanente, que permite apenas o 
desenvolvimento de um sistema radicular pouco profundo. 
3.4. Fatores que Limitam a Distribuição das Plantas 
FATORES CLIMÁTICOS 
 A distribuição das plantas é primariamente controlada pela distribuição dos 
fatores climáticos, tais como umidade, luz e temperatura. 
 As plantas que ocorrem ao longo de um gradiente ambiental variam 
também quanto a sua genética e fisiologia, e embora possam pertencer à 
mesma espécie, podem responder de modo muito diferente a um dado grau 
de tensão ambiental. 
 
FATORES EDÁFICOS 
 As diferenças nos solos – que se denominam diferenças edáficas – são 
muito importantes no controle da distribuição das plantas. 
 Os conteúdos de minerais dos solos constituem fatores fundamentais na 
determinação dos padrões de crescimento vegetal. 
 Os tipos de solo podem diferir mesmo em áreas próximas. O que leva a 
variação na diversidade e abundância de espécies vegetais em cada 
ambiente. 
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 Em contraste com os fatores de crescimento, tais como luz solar e água, 
que afetam geralmente grandes áreas de vida vegetal; as diferenças no 
solo, devido a diferença na “rocha-mãe”, podem ser extremamente 
localizadas, com linhas de demarcações bem definidas. 
FATORES BIÓTICOS 
 As distribuições biogeográficas são limitadas e determinadas pela 
variabilidade fisiológica potencial e pela amplitude do nicho realizado por 
cada espécie. 
 
 
4. INTERAÇÕES DAS ESPÉCIES 
4.1. Sucessão Ecológica: Comunidades em Transição 
Diversidade: O número de taxa numa área local (diversidade alfa) ou regional 
(diversidade gama). Também uma medida da variedade de taxa numa 
comunidade queleva em consideração a abundância relativa de cada um. 
Nicho ecológico: O papel ecológico de uma espécie na comunidade; os muitos 
intervalos de variação das condições e qualidades de recursos nos quais o 
organismo ou a espécie convive, frequentemente concebido como um espaço 
multidimensional. 
Espécie nativa: Espécie que vive e prospera em um ecossistema específico. 
Espécie exótica: Espécie que migra para um ecossistema ou é deliberada ou 
acidentalmente introduzida em um ecossistema pelos seres humanos. 
Espécie indicadora: Espécie que atua como advertência inicial de que uma 
comunidade ou ecossistema está sendo degradado. 
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Espécies chave: Uma espécie, frequentemente um predador, com uma 
influência dominante na composição da comunidade, a qual pode ser revelada 
quando a espécie chave é removida. 
Espécie fundadora: Espécie que desempenha um papel importante ao criar e 
aprimorar um hábitat que beneficia outras espécies. 
Partilha de recursos: Processo de divisão de recursos em um ecossistema, 
para que as espécies com necessidades similares (nichos ecológicos 
sobrepostos) usem os mesmos recursos escassos em momentos diferentes ou 
de formas diferentes. 
Sucessão ecológica: A substituição de populações num hábitat através de uma 
progressão regular em direção a um estado estável. 
Clímax: O ponto final de uma sequência sucessorial, ou sere; uma comunidade 
que atingiu um estado estacionário (“regime permanente”) sob um conjunto 
particular de condições ambientais. 
As grandes forças físicas e químicas agem como funções motrizes 
primárias; contudo, os organismos não se adaptam simplesmente de forma 
passiva a estas forças, mas modificam, mudam e regulam ativamente o 
ambiente físico dentro de limites impostos pelas leis naturais que determinam a 
transformação de energia e ciclagem de materiais. 
 
4.2. Conceitos – Ecologia de Populações: 
 Densidade a densidade populacional é o tamanho da população em 
relação a alguma unidade de espaço. Geralmente é avaliada e expressa 
como o número de indivíduos ou a biomassa da população, por unidade de 
área ou volume. 
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 Natalidade é a capacidade de uma população aumentar. A taxa de 
natalidade é equivalente à taxa de nascimento na terminologia de do estudo 
da população humana. 
 Mortalidade refere-se a morte dos indivíduos na população, e é 
equivalente à taxa de óbitos na demografia humana. 
 
4.3. Dinâmica populacional e Capacidade Suporte 
Capacidade de suporte: O número de indivíduos de uma espécie que o 
ambiente pode suportar. 
 
Figura 16 – Capacidade Suporte e curva de crescimento logístico. 
 
Taxa intrínseca de aumento: A taxa de crescimento exponencial de uma 
população com uma distribuição etária estável; isto é sob condições 
constantes. 
Resistência ambiental: Todos os fatores limitantes que agem juntos para limitar 
o crescimento de uma população. 
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Crescimento logístico: Padrão no qual o crescimento demográfico exponencial 
ocorre quando a população é pequena e seu crescimento diminui 
imediatamente conforme a população se aproxima da capacidade de suporte. 
 
Crescimento populacional: 
Especialmente para propósito de manejo da espécie, quantificamos a 
densidade populacional mais precisamente para determinar quais frações da 
população consistem de juvenis e adultos. A densidade é normalmente 
calculada para pequenas áreas, e a abundância total para o habitat inteiro é 
estimada a partir desses dados. 
Ao contrário da simples contagem visual dos organismos, os métodos 
amostrais incluem o uso de: 
- Armadilhas (vivas, luminosas, sucção, feromonas, e outras) 
- Pelotas fecais (principalmente roedores) 
- Frequência do som emitido (aves e anfíbios) 
- Registro de peles apreendidas no comércio ilegal (principalmente 
grandes mamíferos) 
- Captura por unidade de esforço (especialmente útil na pesca, onde a 
captura é frequentemente relacionada com o tempo do arrasto) 
- Percentual de cobertura (plantas e animais sésseis) 
- Frequência de abundância ao longo de transects ou em quadrados de 
área conhecida (plantas e animais sésseis) 
- “Feeding damage” (útil para estimar o número relativo de insetos 
herbívoros) 
 
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Tabelas de vida Com os dados coletados é possível construir tabelas de 
vida (demografia) que mostram precisamente como uma população é 
estruturada pela idade em um dado período (neste caso é necessário utilizar 
uma medida precisa da idade). 
Tabela de vida. 
x = intervalo de idade (em anos). 
nx = o número de sobreviventes no início do intervalo de idade x. 
x’ = idade como percentual do desvio do tamanho médio de vida. 
dx = número de organismos mortos entre o início do intervalo de idade x e o 
início do intervalo de idade x + 1. 
lx = proporção de organismos sobreviventes no início do intervalo de idade x. 
qx = taxa de mortalidade entre o início do intervalo de idade x e o início do 
intervalo de idade x + 1. 
ex = expectativa média de vida para organismos vivos no início do intervalo de 
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idade x. 
 
Figura 17 – Curva de sobrevivência no tempo para o “mountain sheep”. 
 
Figura 18 – Densidade do canguru vermelho ao longo de transects 
realizados em New South Wales in 1976. 
 
Modelos determinísticos: 
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Figura 19 – Crescimento geométrico ou exponencial em um ambiente 
 ilimitado e crescimento logístico em um ambiente limitado. 
 
 
4.4. INTERAÇÕES ECOLÓGICAS: 
 
TIPO DA 
INTERAÇÃO 
 
ESPÉCIE 1 
 
ESPÉCIE 2 
 
Mutualismo* 
 
+ 
 
+ 
 
Comensalismo* 
 
 
+ 
 
0 
 
Herbivoria 
 
 
+ 
 
__ 
 
Predação 
 
 
+ 
 
__ 
 
Parasitismo* 
 
 
+ 
 
__ 
 
Alelopatia 
 
 
__ 
 
0 
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Competição 
 
 
__ 
 
__ 
+ = efeito positivo; 0 = nenhum efeito; __ = efeito negativo 
- Na herbivoria, predação e parasitismo ocorre um efeito positivo em uma 
população e negativo na outra população. 
- A competição afeta ambas as populações negativamente. 
- Apesar da grande importância, mutualismo e comensalismo são as 
interações biológicas menos pesquisadas e discutidas em ecologia. 
- Mutualismo, comensalismo e parasitismo são ditas relações simbióticas 
(espécies intimamente associadas)*. 
- Alelopatia: influência química negativa da planta, exclusiva para 
microorganismos. 
 
MUTUALISMO: 
- É uma relação em que ambas as espécies se beneficiam. Durante a 
polinização das flores de angiospermas por exemplo, tanto a planta quanto 
o polinizador (inseto, pássaro ou morcego) se beneficiam, um pelo néctar e 
o outro pela transferência de pólen. 
- Ambas as partes também se beneficiam de modo mutualístico na dispersão 
de sementes, onde os frutos são ingeridos por pássaros frutívoros, 
morcegos e outros mamíferos, o consumidor recebe uma refeição e a planta 
recebe uma efetiva dispersão de informações genéticas. 
- A falta de mobilidade da planta tem feito muitas delas dependentes dos 
animais para polinização e dispersão das sementes.APOSTILA – GESTÃO DE ECOSSISTEMAS E BIODIVERSIDADE 
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- Cerca de 45% dos estudos sobre mutualismo involvem sistemas de 
polinização e 38% estão relacionados com a dispersão de sementes 
(Bronstein, 1991). 
- No mutualismo obrigatório, a relação é tão estreita que nenhuma espécie da 
relação poderia existir sem a outra (Ex: líquen: alga + fungo; micorrizas: 
planta + bactéria; corais: pólipo + zooxantelas) 
 
Figura 20 – Diagrama esquemático da borda terrestre de um “salt marsh” em 
New England. 
 
COMENSALISMO: 
- Uma espécie é beneficiada e a outra não sofre influência 
 (Ex: caranguejo e anêmona do mar; dispersão de sementes não 
especializada) 
 
COMPETIÇÃO: 
- Intraespecífica 
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- Interespecífica 
A competição pode também ser caracterizada como: 
- Competição por recursos: onde os organismos competem diretamente pelos 
recursos limitantes. É mais evidente em invertebrados. 
- Competição por interferência: onde os indivíduos prejudicam uns aos outros 
através da força física. Está normalmente associada a manutenção de 
territórios. Mais comum em vertebrados. 
Segundo Schoener (1985) os principais mecanismos dos processos 
competitivos são: 
- Consumo ou exploratório (utilização dos recursos) 
- Estabelecimento (uso do espaço) 
- “Overgrowth” (quando uma espécie cresce sobre a outra e bloqueia algum 
recurso) 
- Químico (pela produção de toxinas) 
- Territorial (comportamento ou luta pela defesa do espaço) 
- “Encounter” (interagem diretamente sobre um recurso específico) 
 
Principais características de espécies r e K estrategistas (Stiling, 1996): 
Característica r selection K selection 
Clima favorável 
Variável e incerto 
constante 
Mortalidade Não direcionada, Mais direcionada, 
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independente da densidade dependente da densidade 
Tamanho populacional Variável no tempo, 
usualmente abaixo da 
capacidade suporte 
Constante no tempo, perto 
da capacidade suporte 
Competição intra e 
interespecífica 
Variável, frequentemente 
pouca 
Usualmente intensa 
Seleção de 
características 
1.Rápido desenvolvimento 
2.Alta taxa reprodutiva 
3.Reprodução cedo 
4. Tamanho pequeno 
5.Única reprodução 
1.Desenvolvimento lento 
2.Alta habilidade 
competitiva 
3.Reprodução tardia 
4.Tamanho grande 
5.Reprodução contínua 
Período de vida Curto, normalmente menos 
que um ano 
Longo, normalmente mais 
que um ano 
Prevalece Produtividade Eficiência 
 
PREDAÇÃO 
 Existem vários tipos de predação: 
- Herbivoria: Animais que se alimentam de planta verde. 
- Carnivoria: Animais que se alimentam de herbívoros ou outros carnívoros. 
- Parasitismo: (i) Animais ou plantas se alimentam de outros organismos sem 
matá-los. (ii) Parasitóides, usualmente insetos, põem seus ovos em outros 
insetos, que são subsequentemente totalmente devorados pelas larvas 
parasitóides desenvolvidas. 
- Canibalismo: uma forma especial de predação, predador e presa pertencem 
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a mesma espécie. 
 Figura 21 – Possíveis interações entre populações. “Lethality” 
representa a probabilidade que uma interação trófica resulta em morte 
do organismo que está sendo consumido. “Intimacy” representa o quanto 
a relação é próxima e duradoura entre o consumidor e o organismo que 
é consumido. 
Estratégias para evitar ser predado: evidência da importância da predação 
como uma força seletiva: 
- Aposematismo ou coloração de advertência 
- Camuflagem 
- Mimetismo 
- Polimorfismo 
- Defesas químicas 
 
HERBIVORIA Os vegetais parecem ser um mundo verde de alimento 
disponível para diversos organismos, porém poucos são aqueles que possuem 
adaptações que possibilitam a exploração dessa reserva energética. 
Existem três possíveis razões pela qual não é consumida uma maior 
biomassa de plantas: 
- Inimigos naturais (predadores e parasitas) que mantém os herbívoros 
abaixo dos níveis pelos quais eles poderiam utilizar mais matéria vegetal na 
alimentação. 
- Os herbívoros podem ter evoluído mecanismos de regulação para prevenir 
a destruição da planta hospedeira, talvez preservando alimento para 
gerações futuras. 
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- O reino vegetal não é tão indefeso o quanto parece, possui defesas 
químicas e morfológicas que evitam a herbivoria excessiva. 
Defesas da planta alcalóides (morfina, cafeína, nicotina, e outros), 
terpenos e outras substâncias que não fazem parte do metabolismo principal 
da planta. São chamados de metabólitos secundários e são sintetizados 
especificamente para deter a herbivoria. 
Enquanto que os animais eliminam suas excretas para o ambiente, as 
plantas ao contrário “armazenam” os produtos do metabolismo principal, 
transformando-os em metabólitos secundários. 
Teoria da defesa induzida (Rhoades, 1979): 
- Uma maior pressão da herbivoria leva a produção de mais defesas. 
- O alto custo energético faz com que a planta produza poucas defesas. 
- Mais defesas são alocadas para tecidos mais importantes. 
- O estresse ambiental pode diminuir a disponibilidade de energia para 
mecanismos de defesa. 
- Os mecanismos de defesa são reduzidos quando inimigos estão ausentes, 
e aumentam quando a planta é atacada. 
 
Tipos de reações defensivas: 
- Quantitativas São substâncias que gradualmente se formam no trato 
digestivo do herbívoro prevenindo a digestão do alimento. Ex: Taninos e 
resinas nas folhas. No caso do tanino, o composto não é tóxico em 
pequenas doses, mas possui um efeito cumulativo. 
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- Qualitativas São substâncias altamente tóxicas, mesmo em pequenas 
doses podem matar o herbívoro. Estes compostos estão presentes nas 
folhas em baixas concentrações. Ex: Alcalóides e cianureto. 
 
Outros mecanismos de defesa: 
- Mecânica Espinhos que detém vertebrados herbívoros, mas não impede 
a herbivoria por parte dos invertebrados. 
- Falta de atrativo Algumas plantas podem parar a herbivoria, quando não 
produzem mais atrativos químicos que estimulam os herbívoros. 
- Inibição reprodutiva Algumas plantas possuem derivados dos hormônios 
produzidos pelos insetos, que se digerido impede a metamorfose juvenil-
adulto do inseto. 
- “Masting” o sincronismo na reprodução e consequente produção de 
sementes “sacia” o herbívoro, permitindo que um percentual das sementes 
sobreviva. 
 
PARASITISMO A definição verdadeira de parasita é problemática. 
Parasitas podem incluir muitas espécies que se alimentam de plantas, bem 
como parasitas “tradicionais” (tênia, sanguessuga e insetos parasitóides). 
Sem dúvida o parasitismo é um modo de vida extremamente comum, talvez 
mais que 50% de todos os animais são considerados parasitas. 
Defesas contra parasitas: 
- Reações de defesa celular encontradas em larvas de insetos que se 
protegem de parasitóides. 
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- Resposta imunológica em vertebrados defesas do corpo contra doenças 
em humanos e animais. 
- “Defensive displays” Comportamentos que detém os parasitas. Ex: 
Mariposas evitam parasitas girando violentamente dentro do casulo. 
- “Grooming behavior” Encontrado em mamíferos e pássaros, 
respectivamente, para remover ectoparasitas. 
Parasitase controle biológico Nem todos os parasitas são maléficos para 
o homem. Muitos são utilizados como defesa efetiva contra pragas 
(principalmente insetos) na agricultura. Um bom agente de controle 
biológico é aquele que: 
- Possua adaptação ao ambiente e ao hospedeiro. 
- Alta capacidade de procura. 
- Alta taxa de aumento relativo ao hospedeiro. 
- Mobilidade adequada para a dispersão. 
 
Referências 
- Stiling. Ecology, Prentice Hall. (2006) 
- Miller. Ciência Ambiental, Thomson (2007) 
- Levinton. Marine Biology, Academic Press (2001) 
- Ricklefs. Economia do Meio Ambiente, Guanabara-Koogan (2004)