aula 2 e 3 fluxo de energia e ecossistemas Ciência do ambiente

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Engenharia de Produção/Civil 
Disciplina: Ciências do Ambiente 
 
Profª : Karla Acemano 
Nova Iguaçu. 1º semestre / 2013. 
Ciências do Ambiente 
Aula 2: conservação de massa e 
energia 
Leis da conservação da massa e da 
energia 
• Matéria é algo que ocupa lugar no espaço 
 
• Energia é a capacidade de realização de trabalho – quanto > a capacidade 
de realizar trabalho melhor a qualidade de energia associada 
• Ex: 1 L de gasolina tem alta qualidade energética 
 
• Matéria e energia são conservadas em qualquer sistema natural – não se 
criam nem se destroem ... é possível transformá-la de uma forma em 
outra 
 
• Lei de conservação da massa 
• Lei de conservação de energia (1ª lei da termodinâmica) 
Lei de conservação da massa 
• A lei da conservação da massa explica a poluição ambiental 
 
• A geração de resíduos em todas as atividades dos seres vivos 
 
• Reciclagem - Resíduos indesejáveis a quem os eliminou, mas que 
podem ser reincorporados ao meio, para posteriormente serem 
reutilizados. 
 
• Naturalmente por meio dos ciclos biogeoquímicos. 
 
• Falta de equilíbrio entre consumo e reciclagem - consequências 
desastrosas: 
 -> eutrofização dos lagos 
 -> contaminação dos solos por pesticidas e fertilizantes, etc. 
Lei de conservação da massa 
• Desequilíbrio – quantidade de resíduos >> que a capacidade de reciclagem 
do meio 
 
• A Revolução Industrial do século XIX introduziu novos padrões de geração 
de resíduos, que surgem em quantidades excessivamente maiores que a 
capacidade de absorção da natureza e de maneira tal que ela não é capaz 
de absorver e reciclar (materiais sintéticos não-biodegradáveis). 
 
 
Lei de conservação da energia 
• A quantidade total de energia em um sistema isolado permanece 
constante. Não pode ser criada nem destruída: a energia pode apenas 
transformar-se. 
Cinética = é a que a matéria adquire devido seu movimento, massa e 
velocidade. 
Potencial = armazenada em função de sua posição e composição 
 
Ex.: combustão da gasolina - parte da energia potencial associada às ligações 
químicas dos reagentes transforma-se em energia cinética das partículas 
dos produtos e à temperatura do sistema (que se elevam). 
Ex.: energia luminosa – sol – absorvida pelos vegetais fotossintetizantes que a 
transformam em potencial nas ligações químicas de moléculas orgânicas 
complexas, durante a respiração, essas moléculas são quebradas em 
moléculas menores liberando a energia que é utilizada nas funções vitais 
dos seres vivos. 
Ciências do Ambiente 
Aula 3: ecossistemas 
Ecossistemas 
• Existe vida - todas as regiões do planeta, por mais quente ou frio que elas 
sejam. Desde às altas montanhas até as profundezas das fossas abissais 
marinhas. 
 
• espécie humana - 100 mil anos atrás - expansão acelerada durante o 
último milênio. A presença tem interferido profundamente no mundo 
natural. 
 
• Biosfera = região do planeta ocupada pelos seres vivos. 
• Habitat = local ocupado pela espécie 
• Nicho ecológico = função exercida pela espécie no ecossistema (fonte e 
energia e alimento, taxas de crescimento e metabolismo, efeitos sobre 
outros organismos, capacidade de modificar o meio) 
 
• Competição - se duas espécies possuem o mesmo nicho 
 
 
 
Organização do mundo vivo 
• Partindo do mais simples ao mais completos teremos: 
 
Ecossistemas 
• Conceitualmente: 
 Conjunto formado por elementos bióticos (seres vivos) e abióticos (ar, 
água, solo, etc) que interatuam, originando uma troca de matéria entre as 
partes vivas e não vivas. 
 
• Fatores abióticos 
 O conjunto de todos os fatores físicos que podem incidir sobre as 
comunidades de uma certa região. 
 
• Fatores bióticos 
 Conjunto de todos seres vivos e que interagem uma certa região e que 
poderão ser chamados de biocenose, comunidade ou de biota. 
 
• Interagem de maneira estreita uma vez que O2, CO2, e H2O estão em 
constante fluxo entre o seres vivos e o ambiente externo. 
 
 
Componentes básicos de um ecossistema 
• Do ponto de vista trófico (trophe = alimento), um ecossistema tem dois 
componentes: 
 
- autotrófico (autotrófico = que se alimenta a si mesmo) - fixação da 
energia da luz, utilização de substâncias inorgânicas simples e a 
elaboração de substâncias complexas 
 
- heterotrófico (heterotrófico = que é alimentado por outro), uso, 
preparação e a decomposição de materiais complexos. 
 
 Dimensão: 
• microecossistemas: tronco de árvore caído ou árvore morta; 
• mesoecossistemas: bosque, lago, laguna, estuário, manguezal; 
• macroecossistemas: oceano, bacia hidrográfica, maciço florestal como a 
Floresta Amazônica ou a Mata Atlântica. 
 
 
Situação geográfica: 
Ecossistemas terrestres 
• Amazônia - América Latina 
• Mata Atlântica - 
• Pantanal 
• Cerrado 
• Caatinga 
• Campos 
• Campos do Sul do Brasil 
• Mata de Araucárias do Brasil 
 
Ecossistemas aquáticos 
• Costeiros 
• Restingas 
• Manguezais 
Brasil 
Floresta Amazônica 
região norte do país, 
considerada a maior 
floresta do planeta. 
Possui clima equatorial 
úmido e uma variedade 
de fisionomias vegetais 
Caatinga 
região nordeste. Possui 
baixa biodiversidade 
decorrente do clima semi-
árido muito severo com 
elevado período de seca 
Cerrado 
região central do país, verão 
chuvoso e inverno seco. 
Devido a sua localidade, zona 
de transição (mescla) de 
outros ecossistemas 
 
Mata Atlântica 
chamada de floresta estacionária semi-decidual devido à alta de amplitude 
térmica (mínima e máxima) do clima, influencia a abscisão foliar (queda das 
folhas). Atualmente é um ecossistema muito devastado pela ação humana, 
restando aproximadamente 45% da cobertura original. 
 
 
 
 
 
 
Brasil 
Além de outras formações: Os 
Pampas (campos do Sul), Mata de 
Araucária e os ecossistemas costeiros 
ou insulares 
Pantanal Mato–Grossense 
a maior planície de inundação do 
planeta, abrigo de uma vasta 
diversidade biológica, comunica-se 
com o cerrado e a floresta 
amazônica. 
Constituintes básicos: 
 - substâncias abióticas - compostos básicos do meio ambiente; 
 
 - Produtores - produzem matéria orgânica para todo o ecossistema, são 
organismos autótrofos, que realizam a fotossíntese. seres autotróficos 
(plantas verdes) 
 
 - Consumidores - alimentam-se direta ou indiretamente dos produtores; são 
organismos heterotróficos (animais), de várias ordens ou níveis tróficos. 
1ª - alimentam-se de plantas (herbívoros); 
2ª - alimentam-se dos herbívoros (carnívoros); 
3ª - alimentam-se dos carnívoros . 
 
 - Decompositores - promovem o retorno da matéria ao ambiente físico; são 
bactérias fungos saprófitos. decompositores - seres heterotróficos 
(bactérias e fungos) 
 
Ciclo de matéria e níveis tróficos 
Ciclo de matéria e níveis tróficos 
A matéria circula dos produtores para os consumidores e de ambos para os 
decompositores e destes novamente para os produtores. Chama-se nível 
trófico a cada uma destas etapas. 
 
 
 
 
couve (produtor) - 1º nível trófico 
caracol (consumidor de 1ª ordem) - 2º nível trófico 
galinha (consumidor de 2ª ordem) - 3º nível trófico 
homem (consumidor de 3ª ordem) - 4º nível trófico 
bactérias e os fungos - degradam qualquer deles, pertencerão ao nível trófico 
seguinte em relação ao do organismo que estão a degradar 
 
Como se relacionam os fatores bióticos e abióticos? 
• abióticos afetam a estrutura e as características da comunidade, 
mas a comunidade pode também alterar os componentes abióticos do ecossistema. 
 
• bióticos afetam as diferentes populações da comunidadee as trocas de energia e matéria 
destas com o ambiente. Assim, fatores abióticos e seres vivos estão em permanente ligação 
sistêmica. 
 
• Algumas áreas vulneráveis do mundo 
• Floresta Atlântica ; 
• Floresta Amazônica; 
• Florestas das Ilhas do Pacífico Sul; 
• Florestas Úmidas de Nga-Manpuri-Chin (em Bangladesh, Índia e Myamar); 
• Florestas Úmidas das ilhas Salomão-Vanuatu-Bismarck; 
• Florestas das Terras Altas de Camarões, Guinea Equatorial e Nigéria; 
• Mangues do Golfo da Guiné; 
• Mangues de Madagascar; 
• Florestas Úmidas de Palawan (Filipinas); 
• Florestas de Terra Firme do México e Guatemala; 
• Mangues da África Oriental. 
• Brasil: cerrado, floresta amazônica, caatinga, restinga, mata atlântica, manguezal e o pantanal 
 
ECOSFERA 
Diferentes tipos de ecossistemas: 
• Tundra - regiões de clima frio. Predominam musgos, líquenes, gramíneas e 
algumas árvores anãs. 
 
• Taiga – Clima menos frio. Há mais água no estado líquido. Árvores com 
copas em forma de cone e com folhagem persistente. 
 
• Deserto - Clima seco e grandes amplitudes térmicas diurnas: Vegetação 
pouco desenvolvida e pouco variada. Animais capazes de suportar estas 
condições adversas. 
 
• Floresta temperada - Floresta de árvores de folhagem caduca, 
característica das zonas temporadas. 
 
• Savana - Pradaria característica das regiões tropicais, com algumas arvores 
espalhadas. Locais de pastagem para muitos herbívoros. 
 
• Floresta equatorial - Floresta luxuriante, com variadíssimas espécies de 
arvores de grande porte. 
 
 
Fatores Abióticos 
• Influenciam o crescimento, atividade e as características que os 
seres apresentam, assim como a sua distribuição por diferentes 
locais. 
 
• Estes fatores variam de valor de local para local, determinando 
uma grande diversidade de ambientes. 
 
• Tipos principais: 
- climáticos: luz, temperatura e umidade 
- Edáficos: composição química e a estrutura do solo. 
Luz 
• Manifestação de energia, cuja principal fonte é o Sol. 
 
• É indispensável ao desenvolvimento das plantas, que produzem a 
matéria de que o seu organismo é formado através da fotossíntese - 
realizado a partir da captação da energia luminosa. 
 
• Exceção: espécies que vivem em cavernas - espécies cavernícolos - 
e as espécies que vivem no meio aquático a grande profundidade - 
espécies abissais. 
 
• espécies lucífilas: necessitam de elevada intensidade luminosa. Ex.: 
borboleta 
 
• espécies lucífugas: não necessitam de muita luz, evitando-a. ex.: 
caracol e a minhoca 
A Luz e os Comportamentos dos Seres Vivos 
Divide os seres vivos em alguns grupos como: 
 
 •Eurifóticos: São seres que suportam grandes variações de luz. 
 •Estenofóticos: São seres que não suportam grandes variações de luz. 
 •Plantas umbrófitas: São vegetais adaptados à sombra. 
 
Comportamento: 
 
• Fototactismo (sensibilidade em relação à luz) - se orientam para ela ou se 
afastam dela. 
 
• Fototropismo - movimento dos seres vivos, especialmente das plantas. Ex.: 
girassol 
 
• Fotoperiodismo - capacidade de reagir à duração da luminosidade diária a 
que estão submetidos. 
 
Temperatura 
Cada espécie só consegue sobreviver entre certos limites de temperatura, o 
que confere a este fator uma grande importância. 
-> temperatura máxima: um ser não existi acima desse valor 
-> temperatura mínima: um ser não existi abaixo desse valor 
 
Divide os seres vivos em alguns grupos como: 
 
 •Estenotérmicos: São organismos que não toleram grandes variações 
térmicas. Exemplo: lagartixa; 
 
 •Euritérmicos: São organismos capazes de tolerar grandes variações 
térmicas. Exemplo: lobo; 
 
 •Homeotérmicos: Seres que possuem temperatura corporal constante. 
Exemplo: aves e mamíferos; 
 
 •Poiquilotérmicos: Seres que possuem temperatura corporal variável. 
Exemplo: répteis, anfíbios e peixes; 
A Temperatura e os Comportamentos dos Animais 
Alguns fenômenos ocorrem devido às adaptações ás temperaturas 
desfavoráveis como: 
 
 •Migração: Os animais percorrem distâncias variadas a procura de ambientes 
propícios para a reprodução, com melhores condições climáticas e presença 
de alimentos. Exemplo: flamingos, cegonha negra. 
 
 •Hibernação: Os animais diminuem suas atividades vitais, devido ao frio. 
Exemplo: morcego, urso. 
 
 •Estivação: Neste fenômeno, algumas espécies diminuem suas atividades 
vitais, devido ao calor. Exemplo: quelônios. 
 
Quanto às adaptações das plantas ás baixas temperaturas, elas podem 
ser: 
 
 •Anuais: As plantas anuais não suportam o intenso frio do inverno e 
deixam suas sementes para germinar no ano seguinte. Exemplo: 
Feijoeiro; 
 
 •Bienais: As plantas bienais em baixas temperaturas perdem sua parte 
aérea, porém mantém sua parte subterrânea. Exemplo: Lírio; 
 
 •Perenes ou Vivazes: Estas plantas conseguem manter suas estruturas 
o ano todo. Exemplo: Papoula; 
 
A Temperatura e os Comportamentos das plantas 
Umidade 
A água é de fundamental importância a todos os seres vivos e essencial a 
vida. 
 
Os seres são classificados, em função da água, em: 
 
 •Hidrófilos: Seres que vivem permanentemente na água como os peixes 
 
 •Higrófitos: Seres que só vivem em ambientes úmidos. Ex: Anfíbios. 
 
 •Mesófilos: Seres que vivem em áreas mais ou menos úmidas. 
 
 •Xerófilos: Seres que vivem em ambientes secos. Ex: Mamíferos de deserto, 
liquens, cactáceos. 
 
 •Tropófitas: seres que suportam grande variação de umidade. 
Pressão e salinidade 
Pressão : Os seres vivos são divididos, quanto a pressão, em: 
 
•Euribáricos: São seres capazes de suportar grande variações de 
pressão. 
•Estenobáricos: São seres incapazes de suportar grandes variações de 
pressão. 
 
Salinidade: Fator abiótico primordial na distribuição dos seres vivos 
aquáticos. Dividem os seres vivos em: 
 
 •Eurialinos: Seres que suportam grandes variações de salinidade. 
 •Estenoalinos: Seres que não suportam grandes variações de 
salinidade. 
 •Halófitas: São vegetais que vivem em áreas contendo muito sal. 
 
 
 
Pirâmide de energia 
A energia solar captada pelos produtores vai-se dissipando ao longo das 
cadeias alimentares sob a forma de calor, uma energia que não é utilizável 
pelos seres vivos. À medida que esta energia é dissipada pelo ecossistema, 
ocorre uma permanente compensação com a utilização de energia solar 
fixada pelos produtores, passando depois através de todos os outros 
elementos vivos do ecossistema. 
 
 
 
 
 
 
Fluxo de energia 
1. energia luminosa é transformada em energia 
química pelas plantas que fotossintetizam. 
 
2. energia é utilizada pelas plantas para as suas 
atividades e alguma fica armazenada nas 
substâncias orgânicas que constituem o corpo das 
plantas 
 
3. os herbívoros ao comerem as plantas vão obter 
energia a partir dos alimentos que ingerirem. 
 
4. dos consumidores de 1ª ordem a energia passa 
para os de 2ª ordem e assim sucessivamente… 
fotossíntese 
Consumidor 
1ª ordem 
Consumidor 
2ª ordem 
Pirâmides ecológicas: Quantificando os 
Ecossistemas 
Pirâmides ecológicas representam, graficamente, o fluxo de energia e 
matéria entre os níveis tróficos no decorrer da cadeia alimentar. Para 
tal, cada retângulo representa, de forma proporcional, o parâmetro a 
ser analisado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Pirâmide de números : quantidade de indivíduos em cada nível trófico 
da cadeia alimentar proporcionalmente à quantidade necessária para a 
dieta de cada um desses. 
Em alguns casos, quando o produtor é uma planta de grande porte, o 
gráfico de números passa a ter uma conformação diferente da usual, 
sendo denominado “pirâmide invertida”. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Outro exemplo depirâmide invertida é dada quando a pirâmide 
envolve parasitas, sendo assim os últimos níveis tróficos mais 
numerosos 
Pirâmides ecológicas: Quantificando os 
Ecossistemas 
Pirâmide de biomassa 
Computada a massa corpórea (biomassa) e não o número de cada nível trófico da 
cadeia alimentar. O resultado será similar ao encontrado na pirâmide de números: os 
produtores terão a maior biomassa e constituem a base da pirâmide, decrescendo a 
biomassa nos níveis superiores. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tal como no exemplo anterior, em alguns casos pode ser caracterizada como uma 
pirâmide invertida, já que há a possibilidade de haver, por exemplo, a redução da 
biomassa de algum nível trófico, alterando tais proporções 
Para pensar... 
• Para Pensar 1: O que é biodiversidade? 
• Para pensar 2: Qual o menor ecossistema do mundo? 
• Para pensar 3: As florestas tropicais são importantes ecossistemas 
pela sua biodiversidade, além de outros fatores tais como, a 
manutenção de um regime pluviométrico e temperatura das 
vastas regiões na qual ocorrem. Na década de 70, um jornalista 
estrangeiro por ocasião de uma visita a Amazônica, querendo 
enaltecer a importância da floresta, afirmou que a mesma era o 
“pulmão do mundo”, sendo a responsável pela manutenção da 
taxa de oxigênio da atmosfera. Esta afirmação está incorreta. Você 
poderia dizer qual o verdadeiro “pulmão do mundo?”. 
• Para pensar 4: Existem algas no ambiente terrestre? 
• Para pensar 5: O que você entende por equilíbrio ecológico?