Introdução ao Ecossistema

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21/08/2018
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Introdução à Ecologia - Ecossistema
Prof. David V. Dantas
Photograph by David Howells, National Geographic
“Qualquer unidade que inclui todos os organismos (comunidade biótica) em
uma dada área interagindo com o ambiente físico de modo que um fluxo de
energia leve a estruturas bióticas claramente definidas e à ciclagem de
materiais entre componentes vivos e não vivos. É uma unidade funcional com
entradas e saídas”.
Sol
Outra 
energia
Ambiente de 
entrada
Ambiente de 
saída
Imigração/entrada de 
materiais
Sistema Emigração; Energia e materiais 
processados
Modificado de E.P. Odum (2007)
•Conceito de Ecossistema
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“Qualquer unidade que inclui todos os organismos (comunidade biótica) em
uma dada área interagindo com o ambiente físico de modo que um fluxo de
energia leve a estruturas bióticas claramente definidas e à ciclagem de
materiais entre componentes vivos e não vivos. É uma unidade funcional com
entradas e saídas”.
Sol
Outra 
energia
Ambiente de 
entrada
Ambiente de 
saída
Imigração/entrada de 
materiais
Sistema Emigração; Energia e materiais 
processados
Modificado de E.P. Odum (2007)
•Conceito de Ecossistema
fiocruz.br blogdoambientalismo.com
•Entradas de energia:
•Sol;
•Vento;
•Chuva;
•Combustível.
•O Ecossistema
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“Qualquer unidade que inclui todos os organismos (comunidade biótica) em
uma dada área interagindo com o ambiente físico de modo que um fluxo de
energia leve a estruturas bióticas claramente definidas e à ciclagem de
materiais entre componentes vivos e não vivos. É uma unidade funcional com
entradas e saídas”.
Sol
Outra 
energia
Ambiente de 
entrada
Ambiente de 
saída
Imigração/entrada de 
materiais
Sistema Emigração; Energia e materiais 
processados
Modificado de E.P. Odum (2007)
•Conceito de Ecossistema
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cooparcentro.com.br
•Saídas de energia:
•Calor;
•Matéria orgânica;
•Resíduos;
•Poluentes.
•O Ecossistema
•Entradas e saídas constantes:
•Água;
•Ar;
•Nutrientes;
•Organismos (migram e emigram).
•O Ecossistema
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•Modelo – interação entre os 3 componentes básicos:
•1. Comunidade; 2. Fluxo de energia; 3. Ciclagem dos materiais.
•O Ecossistema
Energia 
radiante
Fitoplâncton (produtores)
Produtores
Energia 
química
Consumidores
Decompositores
Energia mecânica
Energia térmicaEntropia
Interações entre componentes básicos:
Comunidade;
Fluxo de energia (unidirecional);
Ciclagem dos materiais. Parte é transformada 
e melhorada (matéria 
orgânica)
•O Ecossistema
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Energia 
radiante
Fitoplâncton (produtores)
Produtores
Energia 
química
Consumidores
Decompositores
Energia mecânica
Energia térmicaEntropia
Thurman 2004.
Abióticos = Ambiente físico e fatores químicos;
Bióticos = Seres vivos (comunidade biótica ou biocenoses);
Energia = Força motriz (produção de biomassa a partir de 
componentes inorgânicos).
•Componentes Estruturais de um Ecossistema
Extensão dos ambientes de entrada e saída:
Tamanho do sistema = qnt maior, menos dependente do exterior;
Intensidade metabólica = qnt maior a taxa, maior a entrada e saída;
Equilíbrio autotrófico-heterotrófico = qnt maior o desequilíbrio, mais 
exterioridades para equilibrar;
Estágio de desenvolvimento = sistemas jovens ≠ de sistemas maduros.
•O Ecossistema
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Equilíbrio autotrófico-heterotrófico.
•Estrutura Trófica do Ecossistema
Energia 
radiante
Fitoplâncton (produtores)
Produtores
Energia 
química
Consumidores
Decompositores
Energia mecânica
Energia térmicaEntropia
Thurman 2004.
 Fluxo de energia:
o Produtores (Autotróficos);
o Consumidores (Heterotróficos);
o Decompositores (Heterotróficos).
 Podem ser categorizados em:
o Herbívoros;
o Carnívoros;
oDetritívoros.
•Estrutura Trófica do Ecossistema
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Energia 
radiante
Fitoplâncton (produtores)
Produtores
Energia 
química
Consumidores
Decompositores
Energia mecânica
Energia térmicaEntropia
Thurman 2004.
 Componentes constituintes do ecossistema:
o Substâncias inorgânicas (C, N, CO2, h2O, etc.); 
o Compostos orgânicos (proteínas, carboidratos, lipídeos, substâncias húmicas);
o Ambiente de ar, água e substrato;
oProdutores;
oFagótrofos (heterotróficos);
oSaprótrofos (decompositores).
•Estrutura Trófica do Ecossistema
•Estrutura Trófica do Ecossistema
Autotrófico X Heterotrófico = Interação, porém parcialmente separados no espaço. 
Faixa Verde
•Vegetais clorofilados;
•Fixam energia luminosa;
•Substâncias inorgânicas simples 
em complexas. 
Faixa Marrom
•Solos;
•Sedimentos;
•Material em decomposição;
•Rearranjo e decomposição de 
substâncias complexas.
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Energia 
radiante
Fitoplâncton (produtores)
Produtores
Energia 
química
Consumidores
Decompositores
Energia mecânica
Energia térmicaEntropia
Thurman 2004.
 Componentes constituintes do ecossistema:
o Detrito orgânico:
oMatéria orgânica particulada (MOP);
oMatéria orgânica dissolvida (MOD);
oMatéria orgânica volátil (MOV).
•Estrutura Trófica do Ecossistema
Biosfera Gradientes ou zonações
físicas.
http://ecotonebiomes.webs.com
•Gradientes e Ecótonos
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Um ecótono é criado pela justaposição de diferentes habitats ou 
tipos de ecossistemas.
http://www.erdc.usace.army.mil
•Gradientes e Ecótonos
Zonação de fatores físicos relacionados a comunidades bióticas:
Ambiente terrestre;
Oceano;
Lago.
•Gradientes e Ecótonos
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http://diariodoverde.com
Efeito de borda;
Diversidade das bordas;
Espécies de borda.
•Gradientes e Ecótonos
•Ecótonos e Ecoclina
Ecótono – áreas de alteração ambiental relativamente rápida;
Ecoclina – áreas de alteração ambiental gradual.
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-34.97 -34.94 -34.91 -34.88 -34.85 -34.82
-7.59
-7.58
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-7.56
-7.55
-7.54
B
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-34.97 -34.94 -34.91 -34.88 -34.85 -34.82
-7.59
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-7.54
•Ecótonos e Ecoclina
Salinidade – Estação seca
B
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o
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-34.97 -34.94 -34.91 -34.88 -34.85 -34.82
-7.59
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-34.97 -34.94 -34.91 -34.88 -34.85 -34.82
-7.59
-7.58
-7.57
-7.56
-7.55
-7.54
•Ecótonos e Ecoclina
Salinidade – Estação chuvosa
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Lagoa;
Cultivo abandonado;
Bacia hidrográfica;
Tecnoecossistema.
http://www.baixaki.com.br
•Exemplos de ecossistema
Componentes básicos:
Aquáticos e terrestres
Plantas, animais e microrganismos
X
http://www.baixaki.com.br
Natureza química do ambiente 
físico
•Exemplos de ecossistema
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Componentes básicos:
Aquáticos e terrestres
Substâncias abióticas (orgânicos e 
inorgânicos):
H2O;
CO2;
O2;
Ca;
N;
S;
Sais de F;
Ácidos húmicos;
Aminoácidos.
http://www.baixaki.com.br
•Exemplos de ecossistema
Ex. Uma pequena porção de nutrientes essenciais está em solução e 
imediatamente disponível para os organismos, mas uma porção maior está nas 
reservas (S): matéria particulada ou organismos. 
•Exemplos de ecossistema
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90% do N – matéria orgânica do solo;
9,5% do N – biomassa (madeira,raiz, folhas);
0,5% do N – na forma solúvel.
Processos que regulam o funcionamento:
Taxa de liberação de nutrientes;
Entrada de energia;
Mudanças de temperatura;
Comprimentos do dia;
Outros fatores climáticos. http://www.baixaki.com.br
•Exemplos de ecossistema
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Midlatitude Productivity
http://upload.wikimedia.org
http://www.baixaki.com.br
Organismos produtores:
Lagoa:
Macrófitas;
Fitoplâncton.
Lagos grandes e oceanos:
Fitoplâncton.
•Exemplos de ecossistema
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Organismos produtores:
Campos ou áreas terrestres:
Plantas enraizadas;
Algas, musgos e liquens.
•Exemplos de ecossistema
Thurman 2004.
Organismos consumidores:
Ambientes aquáticos (microconsumidores de primeira ordem):
Zooplâncton;
Bentos.
•Exemplos de ecossistema
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Organismos consumidores:
Ambientes terrestres:
Consumidores primários (herbívoros):
Insetos e outros invertebrados;
Roedores e outros mamíferos pastejadores.
•Exemplos de ecossistema
educar.sc.usp.br
Organismos consumidores (segunda ordem):
Ambientes aquáticos e terrestres:
Insetos predadores;
Peixes;
Pássaros;
Mamíferos.
•Exemplos de ecossistema
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Organismos consumidores (detritívoro):
Minhocas;
Camarões;
Gastrópodes.
aquamundi.com.br
wikipedia.org
•Exemplos de ecossistema
Organismos decompositores:
Bactérias não verdes flageladas;
Fungos.
cienciabr.org
curlygirl.no.sapo.pt
•Exemplos de ecossistema
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Medindo o metabolismo da comunidade: A estratificação parcial em uma zona 
superior de produção e uma zona inferior de decomposição/regeneração de 
nutrientes pode ser visualizada medindo-se as mudanças diurnas de oxigênio na 
coluna d’água de uma lagoa;
•Exemplos de ecossistema
Medindo o metabolismo da comunidade:
•Concentração inicial do O2 nas profundidades;
•Após 24h recupera-se as garrafas e mede-se o O2;
•Inicial – Escura = Respiração (prod. + cons.);
•Clara – Inicial = Produção líquida;
•O2 fotossíntese – O2 respiração!!
•Produção líquida (P) + Respiração (R) = 
•Produção Bruta (fotossíntese total)!!
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Em uma lagoa rasa, pode-se esperar um valor de fotossíntese maior que o da 
respiração nos 2 ou 3 metros de profundidade, onde P > R = Limnética;
Abaixo dos 3 metros, a intensidade luminosa é baixa, P < R = Zona Profunda;
Zona limnética (P/R > 1);
Zona profunda (P/R < 1);
Profundidade de compensação (P/R = 1).
•Exemplos de ecossistema
Produção diária de 5 a 10g O2/m² (5-10ppm) de excesso na produção de O2 sobre a 
respiração = condição saudável;
Caso haja poluição (aumento de nutrientes) = gera condição anaeróbica (R > P);
< 4ppm é o limite mínimo para muitos organismos do necton.
O2 disponível X DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio).
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Medindo o metabolismo da comunidade:
Ecossistemas aquáticos e terrestres:
•Composição e tamanho da biota;
•Tempo de renovação.
emfreipaulo.comThurman 2004.
•Exemplos de ecossistema
Comparação: densidade e biomassa (aquático X terrestre)
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•Bacia hidrográfica: Unidade integrativa entre campos, florestas, 
corpos d’água e cidades, ligadas por um sistema de riacho ou rio, por 
uma rede de drenagem subterrânea.
•Exemplos de ecossistema
apartamentossustentaveis.com.br
•Exemplos de ecossistema
•Agroecossitemas: Diferem dos ecossistemas naturais de 3 maneiras.
•Energia auxiliar;
•Diversidade;
•Seleção artificial.
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•Cerca de 30% da superfície terrestre é dedicada à sistema agrícolas;
•As melhores terras para cultivo já estão sendo utilizadas. 
apartamentossustentaveis.com.br
•Exemplos de ecossistema
•Agroecossitemas:
•Agricultura pré-industrial (auto-suficiente e de trabalho 
intensivo/trabalho humano e animal fornece o subsídio de energia).
•Subsistência;
•Trocas locais;
•Sem excedente.
•Exemplos de ecossistema
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•Agroecossitemas:
•Agricultura convencional ou industrial (intensiva e 
industrializada/subsidiada com combustível/máquinas e produtos 
químicos fornecem subsídios de energia).
•Excedentes;
•Exportação;
•Mercadoria.
•Exemplos de ecossistema
•Agroecossitemas:
•Agricultura sustentável de baixa entrada (ASBE): (ênfase a safras de 
produto de sustento e lucro ao mesmo tempo que reduz a entrada 
de subsídios de combustíveis fósseis, pesticidas e fertilizante).
akatu.org.br
•Exemplos de ecossistema
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Pode ser definida como:
Diversidade genética;
Diversidade das espécies;
Diversidade dos habitats;
Diversidade dos processos funcionais.
Biodiversidade
•Diversidade do Ecossistema
Componentes da diversidade:
Riqueza ou variedade (nº de tipos de componentes/unidade de espaço);
Abundância relativa (proporção das unidades individuais dos componentes).
http://naturezaecologica.com
Mesma riqueza x abundância ≠
Equitatividade (alta uniformidade).
•Diversidade do Ecossistema
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Componentes da diversidade: Associação entre a distribuição e abundância.
Hipótese de espécies nuclear-satélite (Hanski, 1982):
Nucleares – comuns e ampla distribuição;
Satélites – raras e distribuição local.
http://www.guiapescadepraia.com.br
Symphodus caeruleus (baixa distribuição na África) Chatorops spixii (Ampla distribuição no Atlântico)
http://cardigoso.blogspot.com
•Diversidade do Ecossistema
Componentes da diversidade:
Métodos de quantificação e comparação da diversidade:
Calculando-se os índices de diversidade: ni/N, onde ni = nº ou % dos 
valores de importância (números, biomassa, área basal, produtividade, e 
N = total de todos os valores de importância;
Construindo perfis gráficos semilog: “Curvas de dominância-diversidade.
Onde o nº ou % de cada componente é lançado em sequência do mais 
abundante – ao menos abundante (qto mais inclinada a curva, menor a 
diversidade).
•Diversidade do Ecossistema
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Componentes da diversidade:
Curvas de dominância-diversidade: Comparação de curvas de dominância-
diversidade de duas florestas tropicais e duas temperadas. 
•Diversidade do Ecossistema
Riqueza:
•Número total de espécies por unidade de área (nº sp./área);
•Índice de diversidade de Margalef (D = S – 1/ln N).
Repartição:
•Índice de Shannon (Shannon & Weaver, 1949) (H = Ʃ Pi log Pi);
•Índice de uniformidade de Pielou (Pielou, 1966) (e = H/ln S).
Componentes da diversidade:
Diversidade de espécies:
Comparação da variedade, dominância e diversidade das espécies de vegetação.
Habitat Nº de sp. Dominância (Simpson) Diversidade 
(Shannon)
Pradaria natural 29 0,13 0.83
Campo cultivado (Milho) 11 0.89 0.06
•Diversidade do Ecossistema
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•Modelagem experimental;
•Sistema de informações geográficas (SIG).
Abordagem holológica (se mede entradas e saídas, avaliam-se propriedades coletivas e 
emergentes como um todo);
Abordagem merológica (Partes importantes são estudadas primeiro e depois integradas ao 
sistema inteiro).
www.estereofoto.pt
•Estudos de Ecossistemas
Controle Biológico do Ambiente Geoquímico: A Hipótese Gaia
A hipótese Gaia considera que os organismos, especialmente os microrganismos, 
evoluíram com o ambiente físico para proporcionar um sistema de controle 
intrincado e auto-regulatório que mantém condições favoráveis para a vida na terra 
(Lovelock, 1979). 
James Lovelock (Físico) e Lynn Margulis (Microbiologista);
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100 bilhões de toneladas/ano de matéria orgânica são produzidos na Terra por organismosfotossintetizantes;
Uma quantidade aproximada é oxidada de volta para CO2 e H2O durante o mesmo período 
de tempo pelo resultado da respiração dos organismos.
O balanço não é exato
P/R
Alóctone (produzido fora do ecossistema);
Autóctone (produzido dentro do ecossistema).
•Produção e Decomposição Global
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Tipos de fotossíntese e de organismos produtores:
O processo fotossintético envolve o armazenamento de uma parte da energia solar 
como energia potencial (ou “ligada no alimento”).
•Produção e Decomposição Global
Tipos de fotossíntese e de organismos produtores:
O processo fotossintético envolve o armazenamento de uma parte da energia solar 
como energia potencial.
12H2O + 6CO2 + 
Energia Luminosa 
Fotossíntese
C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 
Energia térmica Respiração
“A produtividade primária é a quantidade de carbono (matéria 
orgânica) produzida por bactérias, algas e plantas, principalmente 
através da fotossíntese, mas também através da quimiossíntese”.
•Produção e Decomposição Global
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Tipos de fotossíntese e de organismos produtores:
Bactérias fotossintetizantes (cianobactérias): anaeróbicas facultativas;
Bactérias sulfurosas (Sulfeto de hidrogênio - H2S): anaeróbicas obrigatórias.
Ex.: No Iodo das planícies de maré.
dms.ufsc.brquiprona.wordpress.com
•Produção e Decomposição Global
Fixação do dióxido de carbono: ≠ nos caminhos bioquímicos para redução do CO2.
Ciclo do fosfato pentose C3 (Ciclo de Calvin): Plantas C3 (responsáveis pela maior parte da 
produção fotossintética); “maioria das plantas”.
Ciclo ácido dicarboxílico C4: Plantas C4 (gramíneas/dominantes em desertos e campos de 
climas tropicais e temperados quentes).
agrovalor.com.br
Arroz (C3)
Cana-De-Açúcar (C4)
besnisustentavel.com.br
•Produção e Decomposição Global
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Plantas C4 têm cloroplastos grandes nas bainhas do feixe em torno das nervuras das folhas, 
o que influência de maneira diferente suas características fisiológicas.
•Produção e Decomposição Global
Plantas C3 tendem a ter o pico da taxa de fotossíntese a intensidades luminosas e 
temperaturas moderadas/inibidas por altas temperaturas e intensidade plena da luz solar;
Plantas C4 são adaptadas à luz intensa e a altas temperaturas/são mais eficientes no uso 
da água e não são inibidas por altas concentrações de oxigênio;
Trigo, arroz, batata e maioria das hortaliças são C3;
As culturas de origem tropical como milho, sorgo e cana-de-açulcar são C4.
•Produção e Decomposição Global
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Tipos de fotossíntese e de organismos produtores:
Bactérias quimiossintetizantes (quimiolitotróficos) – obtêm sua energia para 
assimilação do dióxido de carbono em componentes celulares não por fotossíntese, mas 
pela oxidação química de compostos inorgânicos simples. 
Ex: Amônia → Nitrito
Nitrito → Nitrato
Sulfeto → Enxofre
Ferro ferroso → Férrico. 
criancices.wordpress.com
•Produção e Decomposição Global
Decomposição: qualquer oxidação biótica produtora de energia.
•Processos heterotróficos de decomposição (catabolismo);
•Metabolismo autotrófico de produção (anabolismo);
•Tipos de decomposição:
•Respiração aeróbica – o oxigênio gasoso (molecular) é o aceptor de elétron 
(oxidante);
•Respiração anaeróbica – oxigênio gasoso não está envolvido. Um composto 
inorgânico ou orgânico é o aceptor do elétron (oxidante);
•Fermentação – anaeróbica, mas o composto orgânico oxidado também é o 
aceptor de elétron (oxidante).
•Produção e Decomposição Global
Tipos de decomposição e decompositores:
Equilíbrio
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Estágios da decomposição:
•Lixiviação inicial: perda de açucares solúveis e outros compostos dissolvidos e 
carregados pela água;
•Fragmentação: formação de detritos particulados por ação física e biológica 
acompanhada pela liberação de MOD;
•Produção: produção relativamente rápida de húmus e liberação de compostos 
orgânicos solúveis adicionais pelos saprótrofos;
•Mineralização: liberação de nutrientes organicamente ligados por forma 
inorgânica, disponível para vegetais e micróbios. 
•Produção e Decomposição Global
Tipos de decomposição e decompositores:
Tipos de decomposição e decompositores:
Funções do ecossistema controladas pela decomposição:
•Recicla nutrientes por meio da mineralização de matéria orgânica morta;
•Quela e complexa os nutrientes minerais;
•Recupera nutrientes e energia por meio dos microrganismos;
•Produz alimento para a sequência de organismos da cadeia alimentar de 
detritos;
•Produz metabolitos secundários que podem ser inibidores ou estimulantes e 
frequentemente reguladores;
•Modifica materiais inertes na superfície da terra para produzir, por ex. o solo;
•Mantém uma atmosfera que conduz a vida de aeróbios de grande massa. 
•Produção e Decomposição Global
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Microcosmos: pequenos mundos autocontidos (Ex: Aquários).
Mesocosmos: mundos de tamanho médio (Ex: Tanques experimentais).
Macrocosmos: mundo natural ou grande (Ex: Bacia hidrográfica). 
br.all.biz
•Microcosmos, Mesocosmos e Macrocosmos
Mesocosmos: mundos de tamanho médio (Ex: Biosfera-2).
teoriaecologia.wordpress.com
•Microcosmos, Mesocosmos e Macrocosmos
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Tecnoecossistema.
•Competitivos e parasitários dos ecossistemas naturais;
•Tecnologia avançada;
•Fontes poderosas de energia;
•Geração de resíduos (poluentes).
•Exemplos de Ecossistemas
Área dos ecossistemas produtivos (terra de cultivos e florestas, corpos d’água e áreas 
naturais não desenvolvidas) fora de uma cidade e que é exigida para sustentar a vida nela.
A área da pegada ecológica depende de:
•Demanda da cidade;
•Capacidade do ambiente do entorno de suprir essa demanda.
•Ex: Pegada ecológica de um cidadão: EUA = 5,1 hectares/pessoa;
Canadá = 4,3 hectares/pessoa;
Índia = 0,4 hectares/pessoa.
studiocompassodedanca-oficial.blogspot.comportaldoagronegocio.com.br
•Pegada Ecológica
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•Pegada Ecológica