Aula Ecossistemas

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O conceito de 
ecossistema 
Uma viagem pela história da ecologia 
1) O âmbito da Ecologia; 
2) Os Ecossistemas; 
3) A energia nos sistemas ecológicos; 
4) Os ciclos biogeoquímicos 
 
Traditionally, another category of ecological study has been 
set apart: The ecosystem (first defined by Tansley, 1935). 
This comprises the biological community together with its 
physical environment. However, whilst the distinction between 
community and ecosystem may be helpful in some ways, the 
implication that communities and ecosystem can be studied as 
separate entities is wrong. No ecological system, whether 
individual, population or community can be studied in isolation 
from the environment wich it exists. Thus, we wil not 
distinguish a separate ecosyster level of organization. (Begon, 
Harper and Townsend, 1996. p.679). 
 
Curiosidade. Primeira menção a ecossistema não encontrada na 
página 71! 
[...] Community ecology then deals with the composition and 
organization of ecological communities. Ecologists also focus 
on the pathways followed by energy and matter as these 
move among living and nonliving elements of a further 
category of organization: the ecosystem, comprising the 
community together with its physical environment. (Begon, 
Townsend and Harper, 2006. p. xi) 
Algumas questões importantes 
Antiguidade clássica 
 No pensamento grego - comunhão entre a 
natureza (physis) e o homem. O grego 
percebe o "kosmos" como harmonia, 
equilíbrio, ordem; 
 Aristótreles - scala naturae – escala da 
vida (busca da ordem); 
 Teoria da causalidade, para explicar as 
relações entre os corpos na Natureza: 
 
“tudo que se movimenta é movido por outro” 
 
 A Natureza - princípio de movimento e 
de crescimento: fusis (natureza) vem do 
verbo fuo (crescer); 
 Metafísica de Aristóteles: 
 
“tudo quanto existe tem uma causa primeira e 
um fim último” 
 
 NATUREZA – harmonia, ordem e 
movimento! 
Aristóteles nasceu em Estagira 
(Macedônia) em 384 a.C. e morreu em 
Cálcis, na Ilha de Eubea, em 324 a.C. 
Durante 20 anos, entre 367 e 347 a.C. 
foi discípulo de Platão (427-347 a.C.), 
na Academia. 
Idade Média: visão aristotélica da natureza, isto 
é, a natureza sempre esteve em “equilíbrio 
perfeito” 
Metafísica de Aristóteles: 
“tudo quanto existe tem uma 
causa primeira e um fim 
último” 
 
Verdades da fé: 
Não há distinção entre fé e 
razão: 
“compreender para crer” 
São Tomás de Aquino 
*Darwin (1809 – 1882) 
Muda a visão aristotélica 
Revolução na Biologia! 
(1859) 
Finalmente... 
Ernest Haeckel (1834 – 1919) 
1866 - termo ecologia 
“Ecologia é o estudo de todas as 
inter-relações complexas 
denominadas por Darwin como as 
condições da luta pela 
existência.” 
“a ciência capaz de compreender 
a relação do organismo com o seu 
ambiente.” 
Ernest Haeckel 
1870 – “Über Austern- und 
Miesmuschelzucht und Hebung 
derselben an der norddeutschen 
Küste” (On oyster and blue mussel 
farming in coastal areas of Northern 
Germany) 
“Die Auster und die 
Austernwirtschaft “(Oyster and 
oyster farming) 
Termo biocenose 
 Estudos de uma comunidade de 
organismos em um banco de ostras. 
Karl Möbius (1825 – 1908) 
Stephen Alfred Forbes (1844-1930) 
1887 
“The lake as a microcosm” 
“Como plantas, 
animais e o 
ambiente 
interagem?" 
François-Alphonse Forel (1841 – 1912) 
1892 à 1904 
 
 “Le Léman” – três volumes 
 
Limnologia: 
A comunidade 
ganha “corpo” 
Henry Chandler Cowles (1869 - 1939) 
1898 – Phd - Sucessão ecológica nas dunas do lago Michigan 
O “corpo” se 
modifica com o 
tempo 
“Ordem e 
movimento!” 
Vladimir Ivanovich Vernadsky (1863-1945) 
1926 - "The biosphere" 
 
Princípios fundamentais 
dos ciclos biogeoquímicos 
O “corpo” tem 
fisiologia! 
O “corpo” pode 
ser planetário! 
“Ordem e 
movimento!” 
Clements, F.E. (1874-1945) 
Comunidade biótica 
Os trabalhos de Frederic E. Clements (1874-1945) contribuíram para 
o estabelecimento das principais ideias que compõem a base da 
ecologia clássica. Essa por sua vez baseia-se em uma visão sistêmica! 
 1939 “Bio-ecology” 
 
 Conceito de biomas; 
 
 Comunidade como um organismo; 
 
 Holismo; 
A comunidade é um 
superorganismo! 
“Ordem e movimento!” 
Henry A. Gleason (1882 – 1975) 
1926 – “The individualistic concept of the plant 
association” 
 Desafio ao conceito de comunidade biótica de 
Clements; 
 Comunidades não se reproduzem e se 
desenvolvem como organismos; 
 Qual o papel de eventos aleatórios? 
 Não há fronteiras bem delineadas; 
 Populações existem ao longo de um continuum 
ambiental e respondem individualmente de maneira 
a determinar a sua distribuição espacial; 
 Visão individualística - Contrário às 
propriedades emergentes; 
 Reducionismo; 
 Sucessão Ecológica - processo mais dependente 
dos indivíduos e de fatores de oportunidade, com 
resultados imprevisíveis. 
Arthur George Tansley (1871 - 1955) 
 1935 - o ecossistema como unidade básica de estudo da ecologia 
O “corpo”, 
interage com 
fatores 
abióticos! 
Breve biografia 
 
 Tansley (University College em Londres – década de 1890); 
 Em sua estada nos Estados Unidos da América visitou o Lago Michigan e foi 
hóspede de Henry Chandler Cowles (1869-1939); 
 Participou da fundação da British Ecological Society (1913) e foi seu primeiro 
presidente; 
 Tansley lecionou na Universidade de Cambridge de 1907 a 1923. Nesse 
período fundou o periódico Journal of Ecology e desenvolveu um método de 
classificação da vegetação; 
 Em 1927 obteve o Professorship de Botânica no Magdalen College em Oxford 
(leciona nessa universidade de 1927 a 1937); 
 Nessa época, a ecologia estava em voga entre os biólogos de Oxford que a 
viam como um caminho novo e melhor para ordenar a natureza, a sociedade e o 
conhecimento em um mundo que estava destroçado pela guerra; 
 Nessa época, os socialistas defendiam que o empreendimento científico não 
faria sentido se não revertesse em algum benefício para a sociedade. 
Tansley via com simpatia essas ideias; 
 Durante a Revolução Russa (1917) ele foi acusado de promover o “bolchevismo 
botânico“. 
Kato e Martins (2016) 
 Questionava a ortodoxia do conceito de organismo complexo” (complex 
organism). Mas... (Tansley, 1935, p. 299) 
“[...] me parece que a 
concepção fundamental, o 
sistema inteiro (no sentido 
da física), inclui não apenas 
o organismo complexo, mas 
também o complexo dos 
fatores físicos como um 
todo, constituindo o que 
chamamos de meio 
ambiente, do bioma – os 
fatores do habitat no 
sentido amplo.” 
THE USE AND ABUSE OF VEGETATIONAL CONCEPTS AND TERMS A. G. 
TANSLEY 
Oxford University, England 
Ecology, Vol. 16, No. 3. (Jul., 1935), pp. 284-307. 
 
CONTENTS PAGE 
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284 
Succession . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286 
Development and the Quasi-Organism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289 
Climaxes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292 
" The Complex Organism " . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295 
The Ecosystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299 
Biotic Factors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 303 
Methodological Value of the Concepts Relating to Succession . . . . . . . . . . . . . . . . 301 
Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306 
Literature Cited . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307 
 Baseia-se nos conceitos de "superorganismo" de Clements (1916) e ainda a 
obra pioneira de Steven Forbes "O Lago com um Microcosmo" (1887) – 
interações entre os organismos e desses com o ambiente formam uma 
unidade diferenciada (Angelini 1999); 
 Além dessa, outras características fundamentais de um ecossistema são 
(Angelini 1999): 
 
 limites (espaço-temporais); 
 fatores e componentes que se influenciam mutuamente; 
 sistemas abertos, com entradas (exemplo: luz solar) e saídas 
(exemplo: respiração e emigração); 
 capacidade de resistir e/ou adaptar-se a distúrbios. 
 
 Embora geralmente na época se considerasse principalmente os organismos, 
para Tansley os “fatores” inorgânicos também teriam extrema importância. 
 Assim, o ecossistema consistiria na combinação e trocas entre o orgânico e 
o inorgânico e o meio ambiente e organismos constituiriam um único 
sistema físico – Logo, o termo abrange os organismos e o meio físico e as 
trocas que ocorriam entre os componentes físicos e biológicos; 
 Foi utilizado pelo ecólogo norte-americano Raymond Lindeman (1915-
1942); 
 Posteriormente ocorreu a introdução de algumas ideias que não faziam 
parte da proposta original do ecólogo inglês; 
 Ênfase nos ciclos de nutrientes através dos componentes 
bióticos e abióticos do sistema em um caminho circular; 
 Outra foi na via única do fluxo de energia através do sistema. 
Esse fluxo não se referia apenas à alimentação dos 
organismos, mas também em como eles dispendiam energia em 
suas atividades vitais. 
O ecossistema pode ser 
formalmente definido como 
um sistema composto por 
processos físico-químico-
biológicos que atuam dentro 
de uma unidade de espaço-
tempo de alguma magnitude. 
(Lindeman, 1942, p. 400) 
Howard T. Odum (1924-2002) 
e Eugene P. Odum (1913-2002) 
 Odum (1985) e Jφrgensen (1994) definem três diferentes conceitos para 
explicar o funcionamento dos ecossistemas: 
 
 Conceito individualístico (Gleasoniano): as populações respondem 
independentemente ao ambiente externo (hierarquias são sistemas 
independentes); 
 Conceito de superorganismo (Clementsiano): o ecossistema é um 
organismo de alta ordem (superorganismo); 
 Teoria Hierárquica (Allen & Starr, 1982): os sistemas de alto nível tem 
propriedades emergentes que não ocorrem em componentes de 
organização hierárquica inferior. 
(Angelini 1999): 
 Qualquer unidade (biossistema) que abranja todos os organismos que 
funcionam em conjunto (a comunidade biótica) numa dada área, 
interagindo 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; 
 
 Unidade funcional básica da Ecologia, pois inclui tantos os 
organismos quanto o ambiente abiótico 
Sistemas abertos: entradas e saídas 
de energia – abaixo do nível da 
biosfera também estão abertos, em 
vários graus, aos fluxos de materiais 
e à imigração e emigração de 
organismos 
 Em 1987, 645 membros da Sociedade Britânica de Ecologia classificaram o 
conceito de Ecossistema como o mais importante para a Ecologia.; 
 
 Neste "ranking", figuravam entre as dez primeiras posições: fluxo de energia, 
conservação de recursos, ciclagem de materiais e fragilidade de 
ecossistemas. Todos eles de estreito relacionamento com o ecossistema 
(Angelini 1999). 
 
A visão sistêmica 
 Componentes interdependentes que interagem regularmente e formam 
um todo unificado; 
 Conjunto de elementos materiais ou ideais entre os quais se possa 
encontrar ou definir alguma relação; 
 Disposição das partes ou dos elementos de um todo, coordenados 
entre si, e que funcionam como uma estrutura organizada; 
 Conjunto de relações mútuas que constitui uma entidade identificável, 
seja real ou postulada; 
 Coordenação hierarquizada dos seres vivos em um esquema lógico e 
metódico, segundo o princípio da subordinação dos caracteres – 
Produto da inteligência humana derivado da necessidade de 
compreender a natureza o mais próximo possível da realidade 
As Hierarquias ecológicas também são vistas como sistemas! 
 
 Arranjo em uma série graduada ou série contínua de graus ou escalões, 
em ordem crescente ou decrescente; 
 Fornece um arcabouço para subdividir e tratar de situações complexas 
ou gradientes extensos; 
 Muitas vezes é arbitrária, mas também podem basear-se em 
descontinuidades ambientais; 
 Cada nível do espectro biossistêmico está integrado ou 
interdependente com os outros níveis, assim não pode haver linhas 
divisórias abruptas. 
Mas... Essas hierarquias existem de 
fato ou são fruto da necessidade 
humana de “organizar” o mundo 
natural para compreendê-lo? 
 
Voltando às cracas... 
 O que apareceu de novo quando analisamos as interações entre os 
componentes dessa comunidade? 
 Todas as propriedades da comunidade poderia ser explicadas 
pelas propriedades dos seus componentes? 
Estrutura 
Relações alelobióticas! 
As propriedades emergentes 
 
 Uma consequência importante da organização hierárquica é que 
a medida que os componentes ou subconjunto combinam-se 
para produzir sistemas funcionais maiores, emergem novas 
propriedades que não estavam presentes no nível inferior 
 Não podem ser previstas a partir do estudo dos componentes 
da unidade hierárquica 
 Propriedades não reduzíveis – propriedades do todo que não 
podem ser reduzidas à soma das propriedades das partes 
 Descobertas em um nível ajudam na compreensão do nível 
seguinte, mas nunca explicam a totalidade dos seus fenômenos 
 Novas propriedades emergem porque os componentes 
interagem e não porque a natureza básico dos componentes 
seja alterada 
 As partes não são “homogeneizadas” mas são integradas para 
produzir propriedades novas e distintas 
Coral mole (Lobophytum compactum) 
verde – tecidos do pólipo 
Vermelho - zooxanthellae 
 
Corais verdadeiros ou pétreos 
(Ordem Scleractinia) 
Propriedades emergente X coletivas 
 
 Duas propriedades do todo (sistema) 
 Propriedades coletivas 
 Soma dos comportamentos dos componentes 
 Não abrangem características novas ou distintas que resultam do 
funcionamento integrado do sistema 
 Ex. taxa de natalidade – soma dos nascimentos durante um período 
de tempo determinado, expressa como uma fração ou percentagem 
do número de indivíduos de uma população. 
 Simon (1973) demonstrou matematicamente que as hierarquias 
integradoras evoluem mais rapidamente a partir dos seus 
componentes do que sistemas não hierárquicos com o mesmo 
número de elementos; 
 Mais resilientes na resposta a perturbações. 
Abordagem modular 
“Trabalho mais rápido” 
Sem método hierárquico 
“dois passos para frente e um 
para trás” – interrupções 
(perturbações) 
Homeostase 
Homeostase 
 Alguns atributos tornam-se menos variáveis à medida que 
percorremos o caminho das menores às maiores hierarquias; 
 Mecanismos homeostáticos operam em tudo tendendo a 
reduzir a amplitude das oscilações quando as unidades 
menores funcionam dentro das unidades maiores; 
 Considerando as propriedades emergentes e o aumento de 
homeostase que se desenvolve a cada nível não é necessário 
que se conheçam todas as partes componentes antes que o 
todo possa ser compreendido 
 Cada nível de um biossistema possui propriedadesemergentes e variância reduzida, além da soma dos atributos 
dos seus componentes subsistêmicos 
Taxa de fotossíntese - ao longo do 
dia oscila mais na folha 
Estudo no nível de 
sistemas 
Hierarquia tripla 
(sistema, sub-sistema e 
supra-sistema) 
Estatisticamente, a 
variância do todo é 
menor do que a soma da 
variância das partes 
 Diferentes enfoques no estudo ecossistêmico, como a cibernética, a 
teoria de controle, de informação, a termodinâmica, teoria hierárquica 
e auto-organização. Para todos, a análise de sistemas Bertalanffy - 
1937) é Pilar teórico comum; 
 
 Contemporânea do próprio desenvolvimento do conceito de 
ecossistemas e funcionou, num primeiro momento, como forma de 
estruturação do pensamento; 
 Em seu atual estágio, consiste basicamente na aplicação de métodos 
quantitativos nestes sistemas. 
(Angelini 1999) 
Ludwig von Bertalanffy 
(Biólogo) 
 A linguagem energética criada por H. Odum, junto com as idéias 
ecossistêmicas de seu irmão Eugene, são a base da moderna modelagem 
(Odum, 1960, 1962, 1967, 1969 e 1971). 
http://slideplayer.com.br/slide/1252180/3/images/3/Fonte+de+energia+externa+ilimitada.jpg 
E P1 
P2 
I P3 
F1 
F
2
 F5 F6 
E Função motriz (fonte de energia) 
Pn Variáveis de estado (propriedades) 
Fn Vias de fluxo 
Funções interativas I 
H 
H 
H 
H 
S 
Sol ou outra fonte 
de energia (funções 
motrizes) 
Ciclos e depósitos de 
materiais (nutrientes) 
Exportação de 
energia e materiais 
armazenados 
(matéria orgânica, 
organismos) 
S 
Entrada de materiais 
(nutrientes e 
organismos) 
Estrutura 
biótica 
Sumidouro de calor 
Fluxo 
unidirecional 
de energia 
 Modelagem matemática; 
 Um modelo matemático é qualquer representação de um sistema ou processo, 
mas é a modelagem matemática que vem se transformando no instrumento mais 
eficaz da previsão de mudanças em ecossistemas. 
 Os modelos são construídos para: 
 Organizar a compreensão dos sistemas e ideias; 
 Avaliar os dados observados; 
 Fornecer o entendimento das ligações entre os componentes; 
 Definir os problemas; fazer previsões. 
 Pode-se classificar os modelos em: 
 Modelos icônicos (imagens, ícones): reproduzem a aparência do objeto a ser 
modelado, fornecendo uma descrição apenas qualitativa, porém que 
sintetiza o todo. Exemplo: maquetes, mapas, diagramas de blocos, entre 
outros. 
 Modelos analógicos: simulam uma situação real. Possuem grau de abstração 
média e são usados principalmente em engenharia. Exemplo: pequenos 
modelos de avião postos à prova em túneis de vento. 
 Modelos matemáticos: o grau de abstração é máximo e representam 
princípios que (supostamente) regem a realidade. 
(Angelini 1999): 
 Assim como a teoria de ecossistemas contribui com o desenvolvimento dos 
modelos matemáticos, parece óbvio que estes também têm enriquecido a teoria. 
Conseqüentemente tornou-se quase impossível traçar uma linha divisória entre as 
teoria e modelagem; 
 Apesar dos avanços da visão ecossistêmica, as idéias dela originadas, tem sido 
questionadas e já foram caracterizadas como "Odumania" (Mansson & McGlade, 
1993); 
 Os principais problemas apontados pelos críticos dizem respeito a generalizações 
dos modelos como: 
1) na identificação dos componentes, pois geralmente o número de 
espécies é grande mesmo em sistemas considerados simples (Um lago 
não é um microcosmo); 
2) na agregação dos componentes funcionalmente similares numa "caixa 
preta"; 
3) na descrição imprecisa e incompleta das interrelações, podendo 
acarretar noções tendenciosas do sistema (Rigler & Peters, 1991); 
 É interessante notar entretanto a analogia feita por Ulanowicz (in: Christensen & 
Pauly, 1993). Para ele, o atual estágio do estudo dos ecossistemas guarda 
semelhança com o estágio da medicina na época de Leonardo da Vinci, faltando 
maior aprofundamento da "fisiologia" dos ecossistemas. 
(Angelini 1999) 
SISTEMA 
(COMO DELIMITADO) 
Ambiente de saída 
organismos 
energia 
Outras formas 
de energia 
sol I 
Ambiente de entrada 
organismos 
Tamanho do ambiente de entrada e 
saída 
 Tamanho do sistema – Quanto maior, menos 
dependente do exterior 
 Intensidade metabólica – Quanto mais alta a taxa, maiores a entrada e 
saída 
Rio Novo (MG) São Paulo (SP) 
Equilíbrio autotrófico/Heterotrófico – quanto maior o 
desequilíbrio, mais elementos são necessários para 
reequilibrar 
Estágio de desenvolvimento 
 Estrutura trófica Estrato autotrófico 
Faixa verde 
Predomínio da fixação de energia luminosa 
Utilização de substâncias inorgânicas simples 
Construção de substâncias orgânicas complexas 
Estrato heterotrófico 
Faixa marrom 
Utilização, rearranjo e decomposição de materiais complexos 
Estrutura trófica em ecossistemas aquáticos 
Componentes não vivos do ecossistema 
Substâncias inorgânicas – envolvidas nos ciclos 
dos materiais 
 Fatores Abióticos 
 Ambiente atmosférico, hidrológico e do substrato, incluindo o 
regime climático e outros fatores físicos e químicos 
 Produtores 
 Organismos autotróficos, predominantemente plantas verdes que 
manufaturam o alimento à partir de substâncias inorgânicas simples 
Componentes vivos do ecossistema 
 Foto do satélite MODIS, da Nasa - manchas fosforescentes 
formadas pela alta concentração de fitoplâncton. O fenômeno é 
conhecido como ardentia ou fosforescência-do-mar. Nesse caso, 
a área brilhante tem centenas de quilômetros. À direita, em 
sentido horário, é possível ver parte dos territórios da Irlanda, 
Reino Unido e França. (Foto: Nasa/Divulgação) 
Noctiluca 
scintillans 
 Foto de satélite mostra a devastação 
ocorrida na região de Marabá (PA) entre 
1984 e 2006. O município, onde ficam as 
guseiras paraenses, é o segundo mais 
desmatado da Amazônia. (Foto: 
Inpe/Divulgação) 
 As algas azuis, algas cianofíceas ou 
cianobactérias, não podem ser 
consideradas nem como algas e nem 
como bactérias comuns. 
São microorganismos com 
características celulares 
procariontes (bactérias sem 
membrana nuclear), porém com 
um sistema fotossintetizante 
semelhante ao das algas 
(vegetais eucariontes), ou seja, 
são bactérias 
fotossintetizantes. 
A nitrificação é um processo químico-biológico de 
formação de nitrito no solo pela ação conjunta de 
bactérias quimiossintetizantes nitrificantes, pela ação de 
conversão da amônia em nitrato, ocorrendo em duas 
etapas. 
Nitrosação → a maior parte da amônia não é absorvida 
pelas plantas, sendo oxidadas em nitrito pelas bactérias 
nitrosas, que pertencem aos gêneros: Nitrossomonas, 
Nitrosococus e Nitrosolobus, utilizando a energia liberada 
nessa oxidação para produzir compostos orgânicos. 
A reação pode ser expressa da seguinte forma: 
(amônia) (nitrito) 
2NH3 + 3O2 → 2H+ + 2NO-2 + 2H2O + energia 
Nitratação → os nitratos formados pelas bactérias 
nitrosas são liberados no solo e oxidados por outras 
bactérias quimiossintéticas chamadas nítricas (do gênero 
Nitrobacter). 
Nessa reação formam-se os nitratos, absorvidos e 
utilizados pelas plantas na fabricação de suas proteínas e 
de seus ácidos nucléicos. 
(nitrito) (nitrato) 
2NO-2 + O2 → 2NO-3 + energia 
Quimiossíntese também é um 
metabolismo autotrófico! 
Nitrosomonas 
Nitrobacter winogradskyi 
NIGHT LIFE. These stalked barnacles 
(Vulcanolepas osheai) thrive at a vent 
site in the Lau Basin, between Fiji and 
Samoa, that's so deep that it's always 
pitch black there. The site is part of 
what biologist Charles Fisher describes 
as "the center of diversity for 
barnacles." 
FINE CHEMICAL DINING. Nestled in a 
bed of mussels are big, hairy,light-
colored snails (Alviniconcha hessleri) and 
their darker cousins (Ifremeri nautilei). 
All these western Pacific–vent animals 
host bacteria that nurture the shellfish 
by filtering compounds from 
hydrothermal plumes and passing the 
chemicals on to the mollusks. 
Europa 
Washington, D.C.--Curved 
features on Jupiter's 
moon Europa may indicate 
that its poles have 
wandered by almost 90°, 
report scientists from the 
Carnegie Institution, Lunar 
and Planetary Institute, 
and University of 
California, Santa Cruz in 
the 15 May issue of 
Nature. Such an extreme 
shift suggests the 
existence of an internal 
liquid ocean beneath the 
icy crust, which could help 
build the case for Europa 
as possible habitat for 
extraterrestrial life. 
Macroconsumidores ou fagótrofos – organismos 
heterotróficos, principalmente animais, que ingerem 
outros organismos ou matéria orgânica particulada 
Microconsumidores, saprótrofos, ou osmótrofos – organismos 
heterotróficos, principalmente bactérias e fungos que obtêm sua 
energia ou degradando tecidos mortos ou absorvendo matéria 
orgânica dissolvida segregada por, ou extraída de plantas ou outros 
organismos 
Decompositores? 
Decomposição da matéria orgânica 
Atividades metabólicas importantes 
Decomposição e decompositores 
Carboidrato mais 
abundante no planeta! 
Diversidade de moléculas orgânicas 
Diversidade microbiana 
Decompositores! 
Processos Ecológicos básicos 
Produção 
Decomposição 
Produção – o papel da construção de moléculas orgânicas 
nos ecossistemas 
 1017 gramas (100 bilhões de toneladas) anuais de 
matéria orgânica 
 Decomposição – o papel da degradação de moléculas 
orgânicas nos ecossistemas 
 A degradação da matéria orgânica é um processo longo 
e complexo, controlando várias funções importantes no 
ecossistema 
64 espécies de fungos bioluminescentes no planeta, mas só uma na Amazônia (Mycena lacrimans) 
 Reciclagem de nutrientes através da mineralização da 
matéria orgânica morta; 
 Quelação dos nutrientes minerais; 
 Recuperação de nutrientes e energia por ação 
microbiana; 
 Produção de alimentos para uma sequência de 
organismos na cadeia alimentar de detritos; 
 Produção de metabólitos secundários que podem ser 
inibidores ou estimuladores e que são, muitas vezes, 
reguladores; 
 Modificação dos materiais inertes da superfície 
terrestre produzindo o complexo característico da 
terra que é o solo; 
 Manutenção de uma atmosfera que permita a vida de 
aeróbicos de grande massa, como nós. 
 
 Hipótese GAIA 
 Lovelock 1979 
 Lovelock e Margulis 1973 
 Lovelock e Epton 1975 
A Energia nos sistemas ecológicos 
 Os organismos, os ecossistemas e a biosfera possuem a 
característica termodinâmica essencial: eles conseguem 
criar e manter um alto grau de ordem interna (pequena 
quantidade de desordem ou de energia não disponível em 
um sistema) 
 Alcança-se essa baixa entropia através de uma contínua 
e eficiente dissipação de energia de alta utilidade (luz, 
alimento) em energia de baixa utilidade (calor) 
 No ecossistema, a “ordem” de uma estrutura complexa 
de biomassa é mantida pela respiração total da 
comunidade que “expulsa” continuamente a desordem 
 Os sistemas biológicos são sistemas termodinamicamente 
abertos, fora do ponto de equilíbrio, que trocam 
continuamente energia e matéria com o ambiente para 
diminuir a entropia interna, à medida que aumenta a 
entropia externa 
 O comportamento da energia em um ecossistema pode ser 
chamado convenientemente de fluxo de energia, porque, como já 
foi visto, as transformações energéticas são de sentido único, em 
contraste com o comportamento cíclico dos materiais 
O conceito de produtividade 
 
Define-se produtividade primária de um sistema ecológico, de uma 
comunidade ou de qualquer parte deles, como a taxa na qual a energia 
radiante é convertida, pela atividade fotossintética ou quimiossintética de 
organismos produtores (na sua maioria as plantas), em substâncias orgânicas 
Cadeias e teias tróficas 
Fitoplâncton 
1º Nível 
Trófico 
Produtores 
Zooplâncton 
2º Nível Trófico 
Consumidor 1º 
Sardinha 
3º Nível 
Trófico 
Consumidor 2º 
Atum 
4º Nível Trófico 
Consumidor 3º 
Tubarão 
5º Nível 
Trófico 
Consumidor 
4º 
A cadeia alimentar representada pode ter 
mais níveis tróficos? 
O que determina o limite de níveis 
tróficos? 
Polifemo visto de Pandora 
O legal da Ecologia é que esses princípios 
podem ser aplicados em outros planetas! 
Thanato
r 
Bellicum 
pennnatum 
Hexapede 
 30 a 40 elementos necessários aos organismos vivos (dos 90 conhecidos) 
portanto há formas orgânicas e inorgânicas 
 
 Cada ciclo pode ser dividido em dois compartimentos ou pools 
 Pool reservatório, componente maior, de movimentos lentos, geralmente 
não biológicos 
 Pool lábil ou de ciclagem, uma parcela menor, porém mais ativa que se 
permuta 
 Do ponto de vista da biosfera os ciclos classificam-se em: 
 Tipos gasosos – nos quais o reservatório está situado na atmosfera ou 
hidrosfera (oceanos); 
 Tipos sedimentares – nos quais o reservatório se encontra na crosta 
terrestre 
Ciclos Biogeoquímicos 
A abordagem ecossistêmica da ecologia e seu 
entendimento da natureza como sistemas autorregulados, 
integrados e em equilíbrio influenciaram o pensamento 
ambientalista nas últimas décadas; 
 
Autores como Rachel Carson e Garret Hardin conseguiram 
grandes argumentos; 
Viglio e Ferreira (2013) 
 Década de 60 - Movimento ambientalista; 
 1961 – ONGs ambientais; 
 1962 - Rachel Carson “Primavera Silenciosa”; 
 1968 - Garret Hardin -Tragédia dos comuns – conflitos entre 
interesses individuais de curto prazo e a busca pela de longo prazo pelo 
bem estar de toda a sociedade – Crescimento populacional e 
esgotamento dos recursos; 
 1968 – “Clube de Roma” - grupo de 30 especialistas de várias áreas que 
se reuniu para discutir a crise atual e futura da humanidade 
...e assim caminha a Ecologia! 
Década de 70 – surgem os 
agentes políticos e estatais. 
 
 1972 – Clube de Roma – “Os 
limites do crescimento” – 
“commissioned by the Club from a 
group of systems scientists at 
the Massachusetts Institute of 
Technology” 
 
Junho - I Conferência das 
Nações Unidas sobre o Meio 
Ambiente Humano - Conferência 
de Estocolmo 
 
Dezembro - Programa das Nações 
Unidas para o Meio Ambiente – 
PNUMA 
1 de abril de 1979 - Three Mile Island 
Middletown – Pennsylvannia - EUA 
 Década de 80 
 
 
 1987 –”Nosso Futuro Comum” (ou 
Relatório Brundtland), elaborado pela 
Comissão Mundial sobre Meio Ambiente e 
Desenvolvimento, presidida por Gro 
Harlem Brundtland, então primeira-
ministra da Noruega 
 
 conceito de desenvolvimento sustentável 
 
 “o desenvolvimento que satisfaz as 
necessidades presentes, sem 
comprometer a capacidade das gerações 
futuras de suprir suas próprias 
necessidades” publicação do documento “ 
 Em 26 de Abril de 1986, explodiu um reator da central de Chernobyl 
que libertou uma imensa nuvem radioativa contaminando pessoas, 
animais e o meio ambiente de uma vasta extensão da Europa 
Em 1989, o desastre do navio da maior 
petrolífera do mundo derramou 41 
milhões de litros na costa do Alasca 
 1989 - World Meteorological Organization (WMO) e a 
United Nations Environment Program (UNEP) – IPCC 
 
“as an effort by the United Nations to provide the 
governments of the world with a clear scientific view of 
what is happening to the world’s climate” 
 Conferência da ONU sobre o Meio Ambiente e Desenvolvimento(UNCED) - A Rio-92 (3 a 14 de junho de 1992) 
 
 
 Declaração do Rio sobre Meio Ambiente e 
Desenvolvimento - “Carta da Terra”, código universal de 
conduta para um futuro sustentável 
 
 Convenção sobre Mudança Climática 
 
 Convenção sobre Biodiversidade 
 
 Declaração sobre os Princípios de Florestas 
 
 Em 2002, a Rio+10, Conferência das Nações Unidas sobre o 
Desenvolvimento Sustentável, acontece na África do Sul; 
 Limita-se a avaliar o que se implementou (ou não) das convenções 
da Rio-92 e, principalmente, da Agenda 21 (MMA, 2009); 
 O resultado foi a Declaração de Johannesburgo, documento 
político, e o Plano de Implementação, com novas propostas 
práticas para a promoção do Desenvolvimento Sustentável; 
 Frustração devido ao não cumprimento das medidas propostas 10 
anos antes 
 2007 – Relatório IPCC - “Climate Change 2007” – prêmio Nobel da 
paz 
2010... 
2010... 
2011... 
2012... 
2012... 
 Algumas questões importantes 
 
 O principal pressuposto da ecologia clássica ou sistêmica é a ideia que os 
ecossistemas são unidades autorreguladas e que seguem uma trajetória linear 
de desenvolvimento em direção a estabilidade no clímax; 
 A partir da década de 1970 surgiram alguns trabalhos que questionaram essa 
estrutura teórica; 
 Conceito paradigmático e suas contraposições: 
 Perspectivas baseadas no equilíbrio e no não equilíbrio; 
 Visões de controle unilateral e controles recíprocos; 
 Visões de causas simples e de múltiplas causas. 
Viglio e Ferreira 2013 
 o paradigma do equilíbrio é uma das ideias mais antigas e dominantes na ecologia 
e foi fundamental no desenvolvimento do conceito de ecossistema; 
 partir dos anos 1970, assistiu-se à emergência de conceitos-chaves trazidos por 
teorias do não equilíbrio que foram baseadas sobre propriedades de sistemas 
não lineares, especialmente aqueles dominados por alto nível de variabilidade 
temporal e espaciais - recusa a ideia de um ponto estável de equilíbrio e de um 
estado de clímax dos sistemas ecológicos: 
 O conceito de múltiplos estados estáveis – sistemas não lineares com 
mais de um equilíbrio; 
 O reconhecimento de uma dinâmica caótica em que as interações não 
lineares são sensíveis às condições iniciais (carência de previsibilidade 
em longo prazo); 
 O conceito de sistemas estocásticos não equilibrados sem mecanismos 
regulatórios simples; 
 A ideia de um equilíbrio inerente da natureza - conservação da biodiversidade. 
Em ecossistemas determinísticos - tarefa simples: deixar os sistemas ecológicos 
livres de distúrbios, pois assim permaneceriam em equilíbrio, conservando suas 
propriedades (composição de espécie e função) indefinidamente. 
 Porém, a ciência ecológica, heterogênea e pluralística não pode ser reduzida a 
essa visão, que embora tenha sido detentora de certa hegemonia dentro da 
ecologia convive com uma pluralidade de abordagens, teorias e conceitos. 
Viglio e Ferreira 2013 
 Em tal perspectiva os distúrbios são considerados muito mais como eventos 
externos do que propriedades intrínsecas dos sistemas ecológicos; 
 
 Os distúrbios são características intrínsecas à dinâmica dos sistemas 
ecológicos. Tais distúrbios podem ser naturais (queda de árvore, morte de 
indivíduos, mudanças climáticas) ou mesmo provocados pela ação humana; 
 
 Assim as condições atuais dos sistemas ecológicos devem ser entendidas no 
contexto de uma trajetória de mudanças que inclui formas de uso do solo 
passadas, clima, distúrbios naturais, além dos processos de sucessão endógenos; 
 
 Importância da História Ambiental, que reflete os padrões acumulativos de 
impacto de uma diversidade de processos em várias escalas. 
 
 
 Quais as consequências dessa visão para a conservação ambiental? 
 
Viglio e Ferreira 2013 
1974 
Charles Sutherland Elton (1900 – 1991) 
 1927 - Animal Ecology 
Nicho ecológico 
Hábitat 
Local onde uma ou mais espécies vivem 
Meu endereço: 
Florestas de 
bambús, s/nº 
China 
February 23, 2009 
(Peoples Daily Online) 
“Railway is to cut 
through panda habitat” 
The Sichuan region 
global hotspot (Conservation International). 
12,000 species of plants and 1,122 species of 
vertebrates 
 more than half of the habitat for the 
Earth's wild giant panda population 
Nicho Ecológico 
Posição funcional de um organismo na comunidade 
Estou precisando 
trocar de profissão!!! 
Biomas 
Biomas Terrestres 
A fitofisionomia é a primeira impressão causada pela vegetação (Allen, 
1998) 
Segundo Grabherr & Kojima (1993), a fitofisionomia é uma 
característica morfológica da comunidade vegetal 
Seguindo seu conceito monoclimácico, Weaver & Clements (1938) 
afirmaram: “Each formation is the highest type of vegetation possible 
under its particular climate, and this relation makes the term climax 
especially significant, as it is derived from the same root as climate. The 
formation and climax are identical, and, hence, the same great community 
may be termed a formation or, for the sake of emphasis, a climax 
formation”. 
Clements (1949) definiu formação como “The climax community of a 
natural area in which the essencial climatic relations are similar or 
identical; that unit of vegetation which is the product of, under the 
control of, and delimited by, climate”. 
Coutinho, Leopoldo Magno. O conceito de bioma. Acta bot. bras. 20(1): 13-23. 2006 
No Glossário de Ecologia de Watanabe (1997), uma formação vegetal, em 
seu sentido amplo, é um “tipo de vegetação que ocupa extensa área 
geográfica, com composição definida de espécies dominantes, clima 
particular e reconhecida pela fisionomia.” 
Clements (1949) encontra-se a seguinte definição para bioma: “Biome – A 
community of plants and animals, usually of the rank of a formation: a biotic 
community” 
Whittaker (1971) definiu bioma como “A major kind of community, 
conceived in terms of physiognomy, on a given continent, is a biome or 
formation. (Formation is used when the concern is with plant communities 
only, biome when the concern is with both plants and animals...)...we have to 
use both structure and environment when we define biomes.” 
Coutinho, Leopoldo Magno. O conceito de bioma. Acta bot. bras. 20(1): 13-23. 2006 
Classificação de ecossistemas! 
Walter & Lieth (1960) elaboraram um tipo especial de diagrama ecológico 
de clima e publicaram um Atlas Mundial de Diagramas Climáticos, 
classificando os climas do mundo em nove Zonas Climáticas, distribuídas 
praticamente como faixas ou zonas latitudinais da Terra 
Cada uma dessas faixas representa uma grande unidade ecológica da 
geobiosfera, denominada Zonobioma 
Os biomas característicos de cada Zonobioma são chamados simplesmente de 
biomas ou eubiomas. Quando eles não correspondem, ou não refletem a zona 
climática em que se encontram, sendo co-determinados por algum outro fator 
ambiental, como altitude ou solo, eles são chamados, respectivamente, de 
orobiomas ou pedobiomas 
Coutinho, Leopoldo Magno. O conceito de bioma. Acta bot. bras. 20(1): 13-23. 2006 
Zonobioma Clima Vegetação Zonal 
I Equatorial úmido e quente, cujas variações 
térmicas maiores ocorrem dentro de 
períodos diários 
Florestas pluviais tropicais sempre 
verdes 
II Tropical com chuvas de verão e inverno seco Florestas tropicais estacionais ou 
savanas 
III Subtropical árido Desertos quentes 
IV Mediterrâneo com chuvas de inverno e verão 
seco 
Vegetação esclerófila (chaparral, 
maqui) 
V Quente-temperado sempre úmido Florestas subtropicais sempre 
verdes 
VI Temperado úmido com inverno curto Florestas temperadas caducifólias 
VII Temperado árido Estepes ou desertos com inverno 
frio 
VIII Boreal Florestas de coníferas(Taiga) 
IX Polar Tundras 
Tabela 1. Classificação dos Zonobiomas de Walter (1986) com seus 
respectivos climas e tipos de vegetação zonal 
Coutinho, Leopoldo Magno. O conceito de bioma. Acta bot. bras. 20(1): 13-23. 2006 
Biomas Globais 
Caracterização da Zona Costeira e Marinha 
 
 A Zona Costeira e Marinha se estende da foz do rio Oiapoque (04º52’45’’N) à foz do 
rio Chuí (33º45’10”S) e dos limites dos municípios da faixa costeira, a oeste, até as 
200 milhas náuticas, incluindo as áreas em torno do Atol das Rocas, dos arquipélagos 
de Fernando de Noronha e de São Pedro e São Paulo e das ilhas de Trindade e Martin 
Vaz, situadas além do citado limite marítimo. 
 
 Definida por um conjunto de leis e decretos publicados pelo Governo Federal nas 
últimas duas décadas, alguns dos quais decorrentes de acordos internacionais 
assinados pelo Brasil, entre os quais se destaca a Convenção das Nações Unidas sobre 
o Direito do Mar (CNUDM). 
 
 A faixa terrestre, de largura variável, se estende por aproximadamente 10.800 
quilômetros ao longo da costa 
 
 área de aproximadamente 514 mil km2 
Prates; Gonçalves; Rosa (2012). 
 A parte marinha abrange uma área de aproximadamente 3,5 milhões de km2, 
integrada pelo mar territorial brasileiro, de 12 milhas náuticas de largura (22,2 
quilômetros); 
 As ilhas costeiras e oceânicas; 
 A plataforma continental – que compreende o leito e o subsolo das áreas submarinas, 
que se estendem além dos limites do mar territorial – 
 A zona econômica exclusiva, medida a partir do limite exterior das 12 milhas do mar 
territorial até 200 milhas náuticas da costa (370 quilômetros). 
 Em maio de 2007, a Organização das Nações Unidas aprovou o pleito brasileiro pela 
incorporação de mais 712 mil km2 de extensão da plataforma continental para além das 
200 milhas náuticas – “Amazônia Azul”, equivalente a mais da metade de nosso 
território terrestre. 
 Não há uma divisão 
biogeográfica oficial 
para orientar estudos no 
bioma marinho! 
Prates; Gonçalves; Rosa (2012). 
Angelini, R. (1999). Ecossistemas e modelagem ecológica. 1. In: Pompêo, M.L.M. 
(ed.) Perspectivas da Limnologia no Brasil, São Luís: Gráfica e Editora União. p1-
16. 
 
Begon, M., Harper, J.L. & Townsend, C.R. (1996). Ecology: Individuals, Populations 
and Communities. Blackwell Scientific Publications, Oxford. 
 
Begon, Townsend, C.; Harper, J.L. (2006). Ecology : from individuals to 
ecosystems. 4th ed. Malden, MA :. Blackwell Pub. 738 p. 
 
Kato, D. S.; Martins, L.; Al-Chueyr P. (2016). A “sociologia de plantas”: Arthur 
George Tansley e o conceito de ecossistema (1935). Filosofia e História da 
Biologia, São Paulo, v. 11, n. 2, p. 189-202. 
 
Odum, E. P. (1988) Ecologia. Rio de janeiro, Ed. Guanabara, 434 p. 
Prates, A. P. L.; Gonçalves, M. A.; Rosa, M. R. (2012). Panorama da conservação 
dos ecossistemas costeiros e marinhos no Brasil. Brasília: MMA, 2012. 152 p. 
 
Viglio, J. E.; Ferreira, L.C. (2013). O conceito de ecossistema, a ideia de equilíbrio 
e o movimento ambientalista. Caderno eletrônico de Ciências Sociais, Vitória, v. 
1, n. 1, p. 1-17.