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PROF. RAFAEL BARRETO DISCIPLINA: BIOLOGIA TURMA: 3º ANO (TURMAS DE 2019) ECOLOGIA A palavra ecologia foi empregada pela primeira vez pelo biólogo alemão E. Haeckel em 1866 em sua obra Generelle Morphologie der Organismen. Ecologia vem de duas palavras gregas: Oikós que quer dizer casa, e logos que significa estudo. Ecologia significa, literalmente a Ciência do Habitat. É a ciência que estuda as condições de existência dos seres vivos e as interações, de qualquer natureza, existentes entre esses seres vivos e seu meio. OS COMPONENTES ESTRUTURAIS DE UM ECOSSISTEMA Os ecossistemas são constituídos, essencialmente, por três componentes: • Abióticos - que em conjunto constituem o biótopo: ambiente físico e fatores químicos e físicos. A radiação solar é um dos principais fatores físicos dos ecossistemas terrestres pois é através dela que as plantas realizam fotossíntese, liberando oxigênio para a atmosfera e transformando a energia luminoso em química. • Bióticos - representados pelos seres vivos que compõem a comunidade biótica ou biocenoses. Compreendendo os organismos heterótrofos dependentes da matéria orgânica e os autotróficos responsáveis pela produção primária, ou seja, a fixação do CO2. • Energia – caracterizada pela força motriz que aporta nos diversos ambientes e garante as condições necessárias para a produção primária em um ambiente, ou seja, a produção de biomassa a partir de componentes inorgânicos. Todos os animais são consumidores. Os animais que se alimentam de produtores são chamados consumidores primários. Os herbívoros, animais que se alimentam de plantas, são, portanto, consumidores primários. Os animais que se alimentam de herbívoros são consumidores secundários, os que se alimentam dos consumidores secundários são consumidores terciários e assim por diante; Decompositores, Organismos heterótrofos que degradam a matéria orgânica contida em produtores e em consumidores, utilizando alguns produtos da decomposição como o alimento e liberando para o meio ambiente minerais e outras substâncias, que podem ser novamente utilizados pelos produtores. CONCEITOS FUNDAMENTAIS ESPÉCIE - é o conjunto de indivíduos semelhantes (estruturalmente, funcionalmente e bioquimicamente) que se reproduzem naturalmente, originando descendentes férteis. Ex.: Homo sapiens. POPULAÇÃO - é o conjunto de indivíduos de mesma espécie que vivem numa mesma área e num determinado período. Ex.: população de ratos em um bueiro, em um determinado dia; população de bactérias causando amigdalite por 10 dias, 10 mil pessoas vivendo numa cidade em 1996, etc. COMUNIDADE OU BIOCENOSE - é o conjunto de populações de diversas espécies que habita uma mesma região num determinado período. Ex.: seres de uma floresta, de um rio, de um lago de um brejo, dos campos, dos oceanos, etc. ECOSSISTEMA OU SISTEMA ECOLÓGICO - é o conjunto formado pelo meio ambiente físico, ou seja, o BIÓTOPO (formado por fatores abióticos - sem vida - como: solo, água, ar) mais a comunidade (formada por componentes bióticos - seres vivos) que com o meio se relaciona. HABITAT - é o lugar específico onde uma espécie pode ser encontrada, isto é, o seu "ENDEREÇO" dentro do ecossistema. Exemplo: Uma planta pode ser o habitat de um inseto, o leão pode ser encontrado nas savanas africanas, etc. NICHO ECOLÓGICO - é o papel que o organismo desempenha no ecossistema, isto é, a "PROFISSÃO" do organismo no ecossistema. O nicho informa às custas de que se alimenta, a quem serve de alimento, como se reproduz, etc. Exemplo: a fêmea do Anopheles (transmite malária) é um inseto hematófago (se alimenta de sangue), o leão atua como predador devorando grandes herbívoros, como zebras e antílopes. ECÓTONO - é a região de transição entre duas comunidades ou entre dois ecossistemas. Na área de transição (ecótono) vamos encontrar grande número de espécies e, por conseguinte, grande número de nichos ecológicos. BIOTÓPO - Área física na qual os biótipos adaptados a ela e as condições ambientais se apresentam praticamente uniformes. BIOSFERA - Toda vida, seja ela animal ou vegetal, ocorre numa faixa denominada biosfera, que inclui a superfície da Terra, os rios, os lagos, mares e oceanos e parte da atmosfera. E a vida é só possível nessa faixa porque aí se encontram os gases necessários para as espécies terrestre e aquáticas: oxigênio e nitrogênio. CADEIA ALIMENTAR Este termo ecológico representa o vínculo existente entre um grupo de organismos presentes em um ecossistema, os quais são regulados pela relação predador-presa. É através da cadeia alimentar, ou cadeia trófica, que é possível a transferência de energia entre os seres vivos. É a unidade fundamental da teia trófica. Existem basicamente dois tipos de cadeia alimentar, as que começam a partir das plantas fotossintetizantes e as originadas através da matéria orgânica animal e vegetal morta. As plantas são consumidas por animais herbívoros enquanto que a matéria orgânica morta é consumida pelos animais detritívoros. A cadeia alimentar é constituída pelos seguintes níveis: PRODUTORES - São os organismos capazes de fazer fotossíntese ou quimiossíntese. Produzem e acumulam energia através de processos bioquímicos utilizando como matéria prima a água, gás carbônico e luz. Em ambientes afóticos (sem luz), também existem produtores, mas neste caso a fonte utilizada para a síntese de matéria orgânica não é luz mas a energia liberada nas reações químicas de oxidação efetuadas nas células (como por exemplo em reações de oxidação de compostos de enxofre). Este processo denominado quimiossíntese é realizado por muitas bactérias terrestres e aquáticas. CONSUMIDORES PRIMÁRIOS - São os animais que se alimentam dos produtores, ou seja, são as espécies herbívoras. Milhares de espécies presentes em terra ou na água, se adaptaram para consumir vegetais, sem dúvida a maior fonte de alimento do planeta. Os consumidores primários podem ser desde microscópicas larvas planctônicas, ou invertebrados bentônicos (de fundo) pastadores, até grandes mamíferos terrestres como a girafa e o elefante. CONSUMIDORES SECUNDÁRIOS - São os animais que se alimentam dos herbívoros, a primeira categoria de animais carnívoros. CONSUMIDORES TERCIÁRIOS - São os grandes predadores como os tubarões, orcas e leões, os quais capturam grandes presas, sendo considerados os predadores de topo de cadeia. Tem como característica, normalmente, o grande tamanho e menores densidades populacionais. DECOMPOSITORES OU BIOREDUTORES - São os organismos responsáveis pela decomposição da matéria orgânica, transformando-a em nutrientes minerais que se tornam novamente disponíveis no ambiente. Os decompositores, representados pelas bactérias e fungos, são o último elo da cadeia trófica, fechando o ciclo. A sequência de organismos relacionados pela predação constitui uma cadeia alimentar, cuja estrutura é simples, unidirecional e não ramificada. A transferência do alimento (energia) de nível para nível trófico a partir dos produtores faz se através de cadeias alimentares, cuja complexidade é variável. Na maioria das comunidades, cada consumidor utiliza como alimento seres vivos de vários níveis tróficos. Daí resulta que na Natureza não há cadeias alimentares isoladas. Apresentam sempre vários pontos de cruzamento, formando redes ou teias alimentares, geralmente de elevada complexidade. Produtores, consumidores, decompositores ou microconsumidores são componentes bióticos que integram um ecossistema. De modo geral, podemos afirmar que nos ecossistemas, os organismos cujo alimento é obtido a partir das plantas, através de um número de passagens, pertencem ao mesmo nível trófico. Os níveistróficos são os mesmos nos diversos ecossistemas, apesar de se observarem variações quanto a seus componentes. Os seres vivos precisam de uma fonte de energia potencial para executar a tarefa de viver: a energia química existente nos compostos orgânicos. O Sol representa a fonte de energia para os seres vivos. Sem a luz solar, os ecossistemas não conseguem manter-se. A energia penetra no ecossistema através dos seres autótrofos. Estes, pela fotossíntese, utilizam a energia solar para a síntese de compostos orgânicos. PIRÂMIDES ECOLÓGICAS As pirâmides ecológicas são representações gráficas das interações tróficas entre as espécies em uma comunidade. Elas representam o fluxo de energia e matéria entre os níveis tróficos, no decorrer da cadeia alimentar. Na base da pirâmide estão os produtores, seguidos dos herbívoros e carnívoros. No nível mais alto da pirâmide estão os seres que ocupam o topo da cadeia alimentar. As pirâmides ecológicas podem ser de três tipos: número, biomassa e energia. Pirâmide de número A pirâmide de número representa a quantidade de indivíduos em cada nível trófico. Exemplo: se em uma comunidade temos 500.000 ervas (produtores), 50.000 roedores herbívoros (consumidor primário), 10.000 serpentes (consumidor secundário) e 10 águias (consumidor terciário), a pirâmide de número é a seguinte: Pirâmide de número direta Em algumas situações, a pirâmide de número pode ser invertida. Exemplo: considere uma comunidade onde o número de produtores é baixo. Nesse caso, uma única árvore de grande porte serve de alimento para um grande número de herbívoros. Assim, temos a pirâmide de número invertida. Pirâmide de número invertida Pirâmide de biomassa A pirâmide de biomassa representa a quantidade de matéria orgânica presente no corpo dos organismos em cada nível trófico. Exemplo: se em uma comunidade temos as seguintes quantidades de biomassa em cada nível trófico, a pirâmide de biomassa será representada como na figura: Pirâmide de biomassa A pirâmide de biomassa também pode ser invertida. Exemplo: Em um ecossistema aquático, o fitoplâncton é o principal produtor, ele se reproduz rapidamente e possui ciclo de vida curto. Em alguns momentos, a biomassa do fitoplâncton pode ser menor do que a biomassa dos seres de outros níveis tróficos, como os zooplânctons e peixes. Essa situação, faz com que a pirâmide de biomassa seja invertida. Pirâmide de energia A pirâmide de energia indica a magnitude energética das interações tróficas em uma comunidade. Ela é a mais complexa entre os três tipos de pirâmides ecológicas e engloba informações sobre a produção primária e secundária. O fluxo de energia, através da cadeia alimentar, diminui em direção aos níveis tróficos mais altos. Assim, a energia diminui da base para o topo, porque parte da energia é incorporada por cada nível trófico e outra parte dissipada em forma de calor. Por isso, quanto mais curta for a cadeia alimentar, mais energia será aproveitada. Pirâmide de Energia A pirâmide de energia nunca será invertida. Os produtores sempre armazenam a maior quantidade de energia. SUGESTÕES DE VÍDEO AULAS https://www.youtube.com/watch?v=KKELP- 3_Dlk https://www.youtube.com/watch?v=fWb7Oqfwfk4 https://www.youtube.com/watch?v=Z5cll6n3hHw https://www.youtube.com/watch?v=KKELP-3_Dlk https://www.youtube.com/watch?v=KKELP-3_Dlk https://www.youtube.com/watch?v=fWb7Oqfwfk4 https://www.youtube.com/watch?v=Z5cll6n3hHw EXERCÍCIO 1º) Considere algumas relações esquemáticas entre populações vivendo em uma mesma comunidade. Indique a alternativa que apresenta a seguinte situação: quanto maior for a densidade da população indicada na origem da seta, maior será a densidade da população indicada no outro extremo. a) I, II e III. b) I, II e V. c) II, III e IV. d) II, III e V. e) III, IV e V. 2º) Em um lago, estão presentes diversas espécies de animais, plantas, algas, protozoários, fungos e bactérias. O conjunto desses seres vivos constitui: a) uma cadeia alimentar. b) uma comunidade biológica. c) um ecossistema. d) uma população. e) uma sucessão ecológica 3º) Há espécies de insetos cujos machos e fêmeas vivem no mesmo esconderijo, porém, na hora de alimentar-se, a fêmea busca o sangue de outros animais, enquanto que o macho se alimenta da seiva das plantas. Nessas circunstâncias, podemos afirmar que: a) ambos ocupam nichos ecológicos diferentes, porém têm o mesmo habitat. b) ambos ocupam o mesmo nicho ecológico, porém com habitats diferentes. c) ambos ocupam o mesmo nicho ecológico e o mesmo habitat. d) o macho é consumidor de segunda ordem ou de qualquer outra ordem superior. e) a fêmea é sempre consumidora de primeira ordem. 4º) Em uma floresta ocorrem três espécies de árvores, igualmente bem sucedidas e numerosas. Essas árvores constituem: a) Três populações. b) Um ecossistema. c) Duas comunidades. d) Três comunidades. e) Uma população. 5º) Em uma floresta ocorrem três espécies de árvores, igualmente bem sucedidas e numerosas. Essas árvores constituem: a) Três populações. b) Um ecossistema. c) Duas comunidades. d) Três comunidades. e) Uma população. 6º) Considere as seguintes definições I. Conjunto de todos os indivíduos de uma mesma espécie, vivendo em uma mesma área em um mesmo intervalo de tempo; II. Conjunto de todas as populações que ocorrem em uma determinada área; III. Conjunto de todos os ecossistemas terrestres. Assinale a opção que corresponde, respectivamente, aos conceitos definidos acima: a) População, comunidade e bioma; b) Raça, biocenose e biosfera; c) Tribo, ecossistema e biocenose; d) População, comunidade e biosfera. 7º) Pesquisadores do Departamento de Biologia da UEPB realizaram um estudo da macrofauna do açude do Bodocongó, localizado na cidade de Campina Grande-PB, coletando os seguintes organismos: 5 gastrópodes (caramujos), 8 caraciformes (peixes), 10 dípteros (insetos), 2 chelonios (cágados), 2 ciconiformes (garças), anuros (3 sapos e 5 rãs). Esse pequeno açude contém: a) Sete comunidades e uma população. b) Duas comunidades e sete populações. c) Uma comunidade e sete populações. d) Cinco comunidades e três populações. e) Uma comunidade e uma população. 8º) Uma espécie de anfíbio apresenta fase larval aquática e onívora e fase adulta terrestre e carnívora. Nessa frase, encontramos os conceitos de: a) teia alimentar e hábitat. b) biocenose e pirâmide de energia. c) teia alimentar e nicho ecológico. d) ecossistema e biocenose. e) hábitat e nicho ecológico.
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