ecossistemas ciclos biogeoquimicos

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07/08/2017
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Hoje (07/08/17): 
Ecossistemas (definições)
Ciclos Biogeoquímicos
Referência adicional:
ODUM, E. P. Ecologia. Ed Guanabara.
Ecossistema
Organismos vivos Substâncias abióticas+
INTERAÇÃO!!!
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Ecossistema (Arthur G. Tansley, 1935)
qualquer unidade (biossistema) que abranja todos os
organismos que funcionam em conjunto em uma determinada
área e interajam com o ambiente físico de tal forma que um
fluxo de energia produza estruturas bióticas claramente
definidas e uma ciclagem de materiais entre as partes vivas e
não vivas.
Ecossistema
Exemplos?
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Interação – fluxos de energia
1% a 5% do 
total recebido
por minuto:
2 cal/cm²
Fluxos de energia: cadeias alimentares
 fluxo de energia ao longo de uma cadeia / rede
 organismos alimentam-se uns dos outros ou de seus restos
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Interação – fluxos de energia (teias alimentares)
Vegetais (autótrofos)
assimilam energia solar via fotossíntese,
consomem parte dessa energia nos seus
processos de crescimento, etc.
Interação – fluxos de energia (teias alimentares)
Heterótrofos
alimentam-se das moléculas orgânicas acumuladas pelos
vegetais, aproveitam apenas parte da energia nelas contida
(% aproveitada varia muito de organismo para organismo)
herbívoros: 10%
carnívoros: 30% a 50% ou mais
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Luz solar incidente em 4 ha, por um ano
(6,3x1010 cal)
Alfafa produzida
(1,49x107 cal)
Carne bovina produzida 
(1,19x106 cal)
Tecido humano adicionado
(8,3x103 cal)
Exemplo de pirâmide de energia (níveis tróficos)
30 a 40 elementos necessários a vida
Incorporam-se aos organismos (compostos orgânicos) ou participam de
reações químicas essenciais às atividades dos seres vivos
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Nutrientes: elementos essenciais aos seres vivos
quantidades inferiores a 0,2%
participam em quantidades superiores a 0,2% 
do p.o.s. (peso orgânico seco) do ser vivo
Circulam entre os seres e o meio  ciclos biogeoquímicos
Ciclos bioquímicos
BIO = seres vivos
GEO = atmosfera, hidrosfera e litosfera
QUÍMICOS = componentes químicos
= troca de materiais entre componentes vivos e não-vivos da
Biosfera (reciclagem de materiais do ecossistema)
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Em cada ciclo, 2 compartimentos (‘pools’)
2 tipos de ciclos de elementos essenciais
Gasosos (C, N, O) - reservatório: atmosfera
Sedimentares (P, S, Ca, Mg, K) - reservatório: litosfera
1 ciclo de um composto essencial: H2O
Reservatório maior
(não biológico meio físico)
(movimentos lentos)
Reservatório menor
(‘pool’ de ciclagem)  seres vivos
(movimentos mais rápidos)
Principal constituinte da matéria orgânica: 49% do p.o.s.
Nutriente das plantas, sob a forma de CO2 (inodoro e incolor nas CNTP)
Reservatório: atmosfera
Ciclo perfeito: retorna ao meio à mesma taxa em que é sintetizado
CO2 liberado na respiração recicla-se aproximadamente a cada 300 anos
Ciclo do carbono
Plantas: 80 a 100 reações químicas, ‘resumidas’ em:
6CO2 + 6H2O + energia solar  C6H12O6 + 6O2 (fotossíntese)
A energia armazenada nas moléculas orgânicas é liberada na respiração:
C6H12O6 + 6O2  6CO2 + 6H2O + energia 
Fotossíntese e respiração: processos de reciclagem do carbono e oxigênio
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CO2 na atmosfera: 0,032%
Cerca de 50 ~ 60.109 toneladas/ano de carbono sintetizadas via fotossíntese
Oceanos: reservatório auxiliar de carbono
Interação entre o CO2 atmosférico e o CO2 presente na água:
Se a concentração de CO2 na
atmosfera aumentar, parte de
CO2 é absorvida pelo oceano
(dissolvido na água)
CO2 atmosférico
6CO2 + 6H2O H2O3  H
+ + HCO-3  2H
+ + CO-3
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Principal constituinte da atmosfera: (78%)
Indispensável na formação de proteínas, ácidos nucleicos, vitaminas, enzimas,
hormônios
Reservatório: atmosfera
Fixação: bactérias (nas raízes de plantas), algas cianofícias, descargas elétricas
(raios)
Retorno: Decomposição
Ciclo do nitrogênio
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componente de ossos e dentes, constituinte das moléculas do RNA e DNA
Ciclo do fósforo
Ciclo: sedimentar (lento)
 principal reservatório: litosfera (rochas fosfatadas)
Erosões liberam fósforo na forma de fosfatos
Parte é utilizada pelos seres produtores (vegetais)
Parte é carregada para os oceanos
Retorno do fosfato para os ecossistemas:
Via oceanos
Via peixes e aves marinhas (guano = CaPO4, excrementos de aves)
‘erosões’
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Hidrologia: ciência que estuda a água sobre a Terra; sua
quantidade, distribuição, circulação, características químicas e
físicas, e sua relação com o meio ambiente e com os seres vivos.
Ciclo Hidrológico: fenômeno global de circulação fechada da
água entre a superfície terrestre e a atmosfera, impulsionado
pela energia solar associada à gravidade e à rotação terrestre.
Ciclo Hidrológico
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Oceanos 1350 x 1015 m3
Geleiras 25 x 1015 m3
Águas 
subterrâneas
8,4 x 1015 m3
Rios e Lagos 0,2 x 1015 m3
Atmosfera 0,0130 x 1015 m3
Biosfera 0,0006 x 1015 m3
1,35 x 1021 litros...
(basicamente, as mesmas há 
milhões de anos....)
Reservas de água
Tempo de residência (Tr)
tempo médio que uma molécula de água ‘passa’ por um subsistema
do ciclo hidrológico
Região da hidrosfera – tempo de residência
• Oceanos - 2.500 anos
• Aquíferos (zona saturada) - 1.400 anos
• Calotas polares - 9.700 anos
• Geleiras - 1.600 anos
• Gelo subterrâneo - 10.000 anos
• Lagos - 17 anos
• Pântanos - 5 anos
• Umidade do solo (zona não saturada) - 1 ano
• Rios e canais - 16 dias
• Umidade atmosférica - 8 dias
• Água no meio biótico - dias/horas
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Serviços 
ecossistêmicos
abastecimento
regulação
apoio
culturais
Abastecimento
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Regulação
“Sombra”
“Água fresca”
Ar limpo
Menos 
carbono
Polinização
Controle 
biológico
...
Apoio
habitat
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Cultural
Turismo
Inspiração
m(reagentes) = m(produtos)
Lei da Conservação da Massa (‘Lei de Lavoisier’)
"Numa reação química ocorrendo num sistema fechado, a
massa total antes da reação é igual à massa total após a
reação".
Ou ainda:
"Na natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transforma."
Ou:
"Numa reação química a massa se conserva porque não ocorre criação
nem destruição de átomos. Eles apenas se rearranjam; os agregados atômicos dos
reagentes são desfeitos e novos agregados atômicos são formados".
Consumo  geração de resíduos mais frequente e intensa do que o 
reaproveitamento (reutilização, reciclagem)
Revolução industrial (século XIX)
Novos padrões de produção
Novos materiais (sintéticos)
novos tipos e padrões de 
geração de resíduos
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Revolução Industrial
QUEIMA DE COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
CO2 liberado a taxas acima da capacidade 
assimiladora das plantas e oceanos
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Síntese da NH3 a partir do N da atmosfera (I Guerra Mundial)
 fertilizantes sintéticos
Aumento da eficácia da agricultura
+
Excesso de nitrogênio (9.109 t/ano)
Corpos hídricos 
(rios, lagos, lençóis 
subterrâneos)
‘erosões’
Mineração:
Produção de PO4 a partir de rochas fosfatadas: 1 a 2 milhões de t
Quantidade retornada via oceanos e peixes e aves marinhas: 60 mil t
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Desmatamento
Pavimentação do solo (impermeabilização)
Desequilíbrio de outros ciclos
resíduos
efluentes
emissões
Derretimento de geleiras
...
Alteração na qualidade e quantidade 
disponível de água em uma certa 
região
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