Fundamentos de ecologia

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Universidade Estadual do Rio Grande do Sul
Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia
Ciências do Ambiente
Fundamentos de Ecologia
- Leis de conservação da matéria e energia
- Ecossistemas
Ecologia
	A Ecologia é o estudo das interações dos seres vivos entre si e com o meio ambiente.
	A palavra Ecologia tem origem no grego “oikos", que significa casa, e "logos", estudo. Logo, por extensão seria o estudo da casa, ou de forma mais genérica, do lugar onde se vive. Foi o cientista alemão Ernst Haeckel, em 1869, quem primeiro usou este termo para designar a parte da Biologia que estuda as relações entre os seres vivos e o ambiente em que vivem.
Níveis de organização
	Pode ser entendido como um conjunto de entidades, sejam elas genes, células, ou mesmo espécies, agrupadas em uma ordem crescente de complexidade. 
Conceitos importantes 
	Espécie: dois ou mais organismos são considerados da mesma espécie, quando podem se reproduzir, originando descendentes férteis. 
	População: é formada por organismos da mesma espécie. Genericamente, uma população é o conjunto de pessoas ou organismos de uma mesma espécie que habitam uma determinada área, num espaço de tempo definido.
	Comunidade ou biocenose: um conjunto de todas as populações, sejam elas de microorganismos, animais ou vegetais existentes em uma determinada área que sofrem interferência umas nas outras. 
Conceitos importantes
	Ecossistema: é o conjunto formado por todos os fatores bióticos e abióticos que atuam simultaneamente sobre determinada região. Considerados como fatores bióticos as diversas populações de animais, plantas e bactérias e os abióticos os fatores externos como a água, o sol, o solo, o vento. Dentro do conceito de ecossistema, cabe definir o conceito de hábitat, pelo qual entendemos o ambiente físico o qual ocorre(m) uma(s) determinada(s) espécie(s). Ex.: O hábitat do lobo guará é o cerrado. 
	Nicho Ecológico é o ‘lugar funcional’ ocupado por uma espécie dentro do seu sistema. O nicho ecológico compreende o que a espécie faz no meio ambiente: como utiliza a energia circulante; o que come; como procede em relação às outras espécies e ao próprio ambiente; como se reproduz; etc. 
Conceitos importantes
	Biosfera: A terra é composta por vários ecossistemas sejam eles aquáticos, terrestres ou até mesmo aéreos. A soma de todos estes ecossistemas chamamos de biosfera. 
	Bioma: Muitas vezes, o termo bioma é utilizado como sinônimo de ecossistema, no entanto ao contrário do segundo que implica nas inter-relações entre fatores bióticos e abióticos, o primeiro significa uma grande área de vida formada por um complexo de habitats e comunidades, ou seja, apenas o meio físico (área) sem as interações. Ex.: Bioma cerrado, bioma mata atlântica. 
Mapa do Brasil mostrando os principais ecossistemas brasileiros 
Onde começa e termina um ecossistema? 
	É difícil dizer onde começa ou termina um ecossistema, ou seja, qual ou quais os seus limites; entretanto existem algumas convenções adotadas. Assim, pode-se adotar uma separação entre os meios aquáticos e terrestres. Desta forma, teríamos uma primeira distinção entre ecossistemas aquáticos e terrestres. 
	Por ecossistema aquático, entenderíamos todos os lagos naturais, ou artificiais (represas), rios, mares e oceanos. Já em relação aos ecossistemas terrestres, florestas, desertos, tundras, pradarias, pastagens, etc. seriam exemplos. 
Exemplos de ecossistemas: terrestres e aquáticos 
	Para os ecossistemas terrestres poderíamos enumerar os seguintes: 
Florestais - Podem ser formados no Brasil por vegetação de cerrado, caatinga, matas ciliares, mata atlântica e floresta amazônica; sendo caracterizados por apresentar uma grande estratificação, ou seja, existem plantas e animais ocorrendo em diferentes alturas (estratos); 
Campos e pastagens - Compostos principalmente por vegetação rasteira onde predominam as gramíneas. A fauna por sua vez, é caracterizada pelo predomínio de animais herbívoros e granívoros (que se alimentam de grãos) tais como roedores (ratos), pequenas aves e cervídeos (veados). 
 
	Aspecto geral da vegetação de cerrado. Formação vegetal característica do Planalto Central brasileiro, onde nota-se a presença de árvores de pequeno porte com troncos retorcidos e vegetação rasteira
 
	Aspecto do interior de mata-ciliar. Vegetação característica de margens de pequenos rios e córregos. Este tipo de vegetação é considerado atualmente, como uma área fundamental de preservação, pois está intimamente relacionado com a manutenção do fluxo e da qualidade da água. 
	                                                            
 
	Aspecto geral da Mata Atlântica: é um dos ecossistemas com maior diversidade de espécies do Brasil e do planeta. Para exemplificar esta riqueza, basta dizer de que cada duas árvores encontradas na mata Atlântica, uma só é encontrada nesta floresta. Ou seja, 50% das árvores só existem aqui e nenhum outro lugar do mundo. 
Em relação aos ecossistemas aquáticos, temos: 
	Lagos - Aqui enquadram-se todos os ecossistemas de águas paradas, ou lênticos (de lenis, calmo); além de lagos, temos também represas e tanques . 
	Rios - Além dos rios, teríamos ainda riachos e mananciais.
 
	Barragem, com lago artificial. Em países em desenvolvimento, como no caso do Brasil, a energia gerada através do represamento de rios (hidroelétricas) tem sido, e ainda será a principal fonte energética, devido à disponibilidade de recursos e o custo relativamente baixo.
 
	Mares - Os mares são as regiões com a maior variedade de vida do planeta; nem as florestas tropicais igualam-se as regiões litorâneas. 
	Oceanos - Os oceanos, são grandes (cobrem 70% da superfície terrestre), profundos e contínuos, pois todos - Pacífico, Atlântico e Índico - são interligados; as principais características destes ecossistemas estão relacionadas as correntes, provocadas pelos ventos e a própria rotação da Terra, e também a salinidade; 
	                                                   
Existem também, uma série de regiões que não poderiam ser enquadradas nem como ecossistemas aquáticos, e nem como terrestres. Seriam: 
	Mangue - Na verdade, o correto chama-se manguezal e não mangue, pois a denominação vem da grande quantidade desta planta, ou seja, o mangue. Trata-se de um ecossistema pantanoso, constantemente alagado com uma vegetação arbustiva e uma fauna caracterizada pela grande presença de siris e caranguejos. O mangue ocorre geralmente junto a desaguadouros de rios e/ou próximos a praias. 
 
	Paredões rochosos e praias - Ambos ecossistemas são fortemente influenciados pela água do mar, seja através das marés, ou da pressão exercida pela água. 
	Brejos - Qualquer área que fique coberta por água doce, pelo menos em alguma época do ano. Os brejos também são importantes, pois abrigam uma grande variedade de espécies de aves e mamíferos aquáticos. 
Ecossistema, matéria e energia
	Em cada ecossistema há um complexo mecanismo de passagem de matéria e energia do meio abiótico para os seres vivos, com retorno ao primeiro. 
	As plantas (autótrofos) utilizam a energia da luz e compostos inorgânicos para formar compostos orgânicos que encerram, em suas cadeias de carbono, uma certa quantidade daquela energia obtida da luz. A matéria orgânica passa aos animais (heterótrofos) herbívoros e destes para os carnívoros. Matéria e energia vão passando dos produtores aos consumidores. Dejetos e restos de animais e plantas são decompostos por bactérias e fungos, os decompositores, voltando à sua condição de matéria inorgânica.
A Cadeia Alimentar 
	Cadeia alimentar é uma série de sucessivas transferências pela qual passa a matéria desde os produtores até os decompositores, tendo como intermediários os consumidores.
	Os produtores são representados pelos seres autótrofos como os vegetais e as algas do fitoplâncton. Corresponde ao primeiro nível trófico.
	Os consumidores são os organismos heterótrofos. Os herbívoros, sendo os primeirosa consumir a matéria orgânica elaborada pelos produtores, são chamados de consumidores primários; seguidos dos consumidores secundários (nutrem-se de herbívoros), terciários, etc., formando o segundo, terceiro nível trófico.
	Os decompositores (bactérias e fungos) decompõem as proteínas e outros compostos orgânicos em uréia, amônia, nitratos, nitritos, nitrogênio livre, etc., devolvendo a matéria inorgânica ao meio abiótico.
Se considerarmos um ecossistema terrestre, poderíamos exemplificar com a seguinte cadeia em um ambiente de floresta: 
Folhas de árvore gafanhoto  ave  jaguatirica  decompositores
Podemos notar, que a cadeia alimentar não mostra o quão complexas são as relações tróficas em um ecossistema. Para isso utiliza-se o conceito de teia alimentar, o qual representa uma verdadeira situação encontrada em um ecossistema
 
Fluxo de matéria na cadeia alimentar 
	A matéria se mantém num ciclo interminável, ora passa por uma fase inorgânica, ora atravessa uma fase orgânica.
	A energia, entretanto, não segue um caminho cíclico. Ela é unidirecional, pois se dispersa dos seres para o ambiente, sob a forma de calor, não mais sendo recuperável pelos organismos.
Fluxo de energia nos ecossistemas 
	A luz solar representa a fonte de energia externa que mantêm os ecossistemas. A conversão da energia luminosa para energia química, que é a única modalidade de energia utilizável pelas células de todos os componentes de um ecossistema, sejam eles produtores, consumidores ou decompositores, é feita através de um processo denominado fotossíntese. Portanto, a fotossíntese - seja realizada por vegetais ou por microorganismos - é o único processo de entrada de energia em um ecossistema. 
 
	Um aspecto importante para entendermos a transferência de energia dentro de um ecossistema é a compreensão da primeira lei da termodinâmica que diz: “A energia não pode ser criada nem destruída e sim transformada”. Como exemplo ilustrativo desta condição, pode-se citar a luz solar, a qual como fonte de energia, pode ser transformada em trabalho, calor ou alimento em função da atividade fotossintética; porém de forma alguma pode ser destruída ou criada. 
 
	Outro aspecto importante é o fato de que a quantidade de energia disponível diminui à medida que é transferida de um nível trófico para outro. Assim, o gafanhoto obtém, ao comer as folhas da árvore, energia química; porém, esta energia é muito menor que a energia solar recebida pela planta. Esta perda nas transferências ocorrem sucessivamente até se chegar aos decompositores. 
	A explicação para este decréscimo energético de um nível trófico para outro, é o fato de cada organismo; necessitar grande parte da energia absorvida para a manutenção das suas atividades vitais, tais como divisão celular, movimento, reprodução, etc. 
Relações Ecológicas
	Os seres vivos de diferentes espécies, além de interagirem com o meio abiótico em que vivem, também se interagem com os outros seres vivos presentes num mesmo local.
	Essa interação entre os seres vivos é chamada de relação ecológica.
Relações Harmônicas
 Harmônicas intra-específicas:
	Colônia
	Sociedade
 Harmônicas interespecíficas:
	Protocooperação
	Mutualismo
	Comensalismo (típico, inquilinismo e epifitismo)
Colônia (+,+)
	Associações entre indivíduos da mesma espécie que formam um conjunto funcional integrado, onde todos os indivíduos estão unidos anatomicamente.
	Ex: algas, bactérias, caravelas.
Sociedade (+,+)
	Grupos de organismos de mesma espécie onde pode-ser observar nítida divisão de trabalho.
	Os indivíduos são unidos anatomicamente e apresentam diferenças morfológicas nítidas.
	Ex.: formigas, abelhas, vespas, cupins
Protocooperação (+,+)
	Traz benefícios para ambas as espécies.
	É uma relação não obrigatória.
	Ex.: caranguejo e anêmona, gado e anu.
Mutualismo (+,+)
	Traz benefícios para ambas as espécies.
	É uma relação obrigatória, caso os indivíduos sejam separados, ambos morrem.
	Ex.: liquens, micorrizas, ruminantes e bactérias que degradam celulose.
Comensalismo (+,0)
	Apenas um dos indivíduos se beneficia e o outro nem se prejudica, nem se beneficia.
	O comensalismo é dividido em:
	Comensalismo típico  quando uma espécie se alimenta dos restos alimentares deixados por um individuo de outra espécie.
	Ex.: leão e hiena
Comensalismo (+,0)
	Inquilinismo (epifitismo): quando uma espécie usa outra como moradia.
	Ex.: bromélias, orquídeas e “plantas suporte”.
	Forésia: quando uma espécie usa outra como meio de transporte.
	Ex.: rêmora e tubarão.
Relações Desarmônicas
 Desarmônicas intra-específicas:
	Competição intra-específica
	Canibalismo
 Harmônicas interespecíficas:
	Competição interespecífica 
	Predatismo
	Parasitismo
	Amensalismo
Competição intra-específica
	 Indivíduos de mesma espécie precisam dos mesmos recursos (água, alimento, território, acasalamento) do meio. Isso gera uma competição intra-específica.
Competição Interespecífica
	Indivíduos de espécies diferentes precisam dos mesmos recursos (água, alimento, território) do meio. Isso gera uma competição interespecífica.
	Ex.: duas espécies de pássaros que usem o mesmo tipo de local para fazer seus ninhos competem no aspecto reprodutivo.
Predatismo (+,-)
	Quando um indivíduo de uma espécie mata e se alimenta de um individuo de outra espécie.
	Predador  quem mata para se alimentar
	Presa  que morre
	Ex.: leão e veado.
Canibalismo (+,-)
	Quando um indivíduo de uma espécie mata e se alimenta de um individuo da mesma espécie.
	Ex.: viúva negra.
Parasitismo (+,-)
	Quando um indivíduo de uma espécie se alimenta de um individuo de outra espécie sem mata-lo (pelo menos essa não é sua intenção, uma vez que se o hospedeiro morre o parasita geralmente morre também.
	Parasita  quem se alimenta
	Hospedeiro  quem serve de alimento
Parasitismo (+,-)
	Ectoparasitas  vivem na superfície externa do corpo do hospedeiro.
	Ex.: piolhos, carrapatos.
	Endoparasitas  vivem no interior do hospedeiro.
	Ex.: lombriga, solitária
Amensalismo (+,-)
	Os indivíduos de uma espécie eliminam para o meio substancias que prejudicam o crescimento ou a reprodução de outras espécies do habitat.
	Ex.: alguns fungos eliminam substancias (antibióticos) que matam bactérias. O eucalipto libera pelas raízes substancias que impedem a germinação de sementes ao redor.