1 parte ecologia

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1 parte ecologia

  1. 1. 1aParteECOLOGIAGERAL1.INTRODUÇÃOÀECOLOGIANNoséculoXIX,obiólogoenaturalistaalemãoErnestHaeckel(1866)partindodaobserva-çãodeque“oconhecimentobiológiconuncaécompletoquandooorganismoéestudadoisoladamente“,deuumnovorumoàHistóriaNatural-hojeBiologia,criandoumanovaciência-aEcologia.Otermoecoderivado
  2. 2. gregooikosquesignificalugarondesevive,casa,ambiente,elogoséestudo,ciência,tratado.Nosentidoliteral,Ecologiaseriaoestudodosseresvivosemsuacasa,noseuambiente,ouainda,aciênciaqueestudaasrelaçõesdosseresvivoscomomeioambien-te.Numaconcepçãomaismoderna,aciênciaqueestudaaestruturaefuncionamentodaNa-tureza,considerando
  3. 3. queahumanidadeéumapartedela(Odum,1972).ComacriaçãodaciênciaEcologia,surgiramostermosecólogoeecologista.Esteidentificaosmilitantesdeorganizaçõesemdefesadomeioambiente,enquantoqueecólogoéoprofissional-pesquisador,cientista,quetemformaçãoetrabalhanocampodaecologia.Emprincípio,aEcologiaconsideravaasespéciesindividualmente(ecologiada
  4. 4. araucária,ecolo-giadopeixe-boi...),oquedeuorigemaauto-ecologia.Hoje,aauto-ecologiaéapartedaecolo-giaqueestudaasrespostasdasespéciesaosfatoresambientais,emfunçãodesuasfisiologiaserespectivasadaptações.Posteriormente,osecólogosperceberamaimportânciadasrelaçõesentreasdiversasespécies,surgindoassimasinecologia,passandoestaaserapartedaecologiaqueestudaas
  5. 5. interaçõesentreasdiferentesespéciesqueocupamummesmoambiente,comoestasseinterrelacionamedequemaneirainteragemcomomeioambiente.1.1.MEIOAMBIENTEParaaciênciaecológica,omeioambienteéoconjuntodecondiçõesfísicas(luz,temperatura,pressão...),químicas(salinidade,oxigêniodissolvido...)ebiológicas(relaçõescomoutrosseresvivos)quecercamoservivo,resultandonumconjuntode
  6. 6. limitaçõesedepossibilidadesparaumadadaespécie:omeioambienteétudoquenoscerca.Sempreheterogêneo,omeioambienteseguevariandodeumlocalparaoutro,dandoorigemaagrupamentosdeseresvivosdiferentes.Taisagrupamentos-comunidades-interferemnacom-posiçãodomeioesãobeneficiadosouprejudicadoscomessastransformações.Omeioambienteassimevolui,paramelhoroupara
  7. 7. pior,conformeaespécieconsiderada.Numlagoquerecebeadubo,provenientedeprojetosagrícolasnavizinhança,seforconsideradaapopulaçãodealgas,
  8. 8. 2-IntroduçãoàsCiênciasdoAmbienteparaEngenhariaestavaiserfavorecida,aumentandoassuaspossibilidadesdedesenvolvimento,pelamaiorofertadenitratosefosfatos;porém,seforemconsideradosospeixes,estestêmsuaspossibilidadesdedesenvolvimentolimitadaspelareduçãodooxigênio,ocasionadapelagrandeproliferaçãodeal-gas,ecomoresultadomorremasfixiados.Omeioambientemelhorouparaasalgas
  9. 9. epiorouparaaspopulaçõesdepeixes.Omeioambienteestásempremudandoeevoluindo.Oclima,osseresvivoseasprópriasativi-dadeshumanasmodificamoambienteesãoinfluenciadasporessasmodificações,gerandonovasalterações.Estaéaessênciadaevolução.Algunsseresvivossãoincapazesdeadquirirosrecur-sosquenecessitameseextinguem.Outrosdesenvolvemconstantemente
  10. 10. melhoresformasdea-daptaçãoaosproblemasdoambientemutante.Diz-sequeestesevoluíram.Podemosdizerentãoqueomeioambienteé“seletivo“namedidaquecertascaracterísticasdãoaosseuspossuidorescertavantagemnasobrevivênciaeprocriação.Diz-sequeosindivíduosmelhoradaptadosaoambientemutante“foramselecionados“,pormeiodaseleçãonatural.Noséculopassadoapoluiçãonascidadesinglesas
  11. 11. fezcomqueaseleçãonaturalatuasseemumaespéciedemariposas.Noiníciodaindustrializaçãoamaioriadasmariposassalpicadaseraclaracommanchasescuras,confundindo-secomascascasdasárvoreseescondendo-sedeseuspreda-dores.Quandoafuligemdasfábricasescureceuasárvoreseapaisagemurbanadeummodoge-ral,asmariposasclarasficarammaisvisíveisaospássaros.Alguns
  12. 12. anosdepoisasmariposases-curastornaram-semaiscomunsnascidadeseasclarassalpicadasprevaleciamnoscampos,me-nospoluídos.Talfenômenodeseleçãonaturalficouconhecidocomomelanismoindustrial.Aseleçãonemsempreénatural.Ohomemaprendeuautilizaramutaçãoparaproduzirorganis-mosqueatendamaalgumpropósitoútiloudesejável,criandooprocessodeseleçãoartificial.
  13. 13. Osorganismosassimobtidos,sobrevivemnoambientesobaproteçãohumana.Umexemplotípicoéagalinhadoméstica,seuancestraldasselvasafricanaséextremamenteastutoebotacercadeumadúziadeovosporano.Algumasgalinhasdomésticasbotamumadúziadeovospormês,sãoextremamentedóceis,perderamaastúciae,sefossemdevolvidasaoseuambientenatural,seriamextintas.
  14. 14. Omeioambienteésempreoconjuntodepossibilidadesfísicas,químicasebiológicasparacadaindivíduo-espécie-deumacomunidade.Nestesentido,aespécieHomosapiens,entremilhõesdeespéciesdaTerra,temsidoofocodetodaatençãodaciênciaecológica,dadaasuacapacidadedetransformarascondiçõesambientais,emnomedaqualidadedevidahumana.1.2.HÁBITATENICHO
  15. 15. ECOLÓGICOOmeioambienteéopalcoondesedesenrolatodooestudodaecologia.Neste,segundoOdum(1972),cadaespécieconsideradatemum“endereço“-hábitat,edesenvolveuma“profissão“-nichoecológico.Ohábitatdeumorganismoéolocalondeelevive;ouainda,éoambientequeofereceumcon-juntodecondiçõesfavoráveisaodesenvolvimentodesuasnecessidadesbásicas
  16. 16. -nutrição,prote-çãoereprodução.Onichoecológicoéopapeldeumaespécienumacomunidade-comoelafazparasatisfazerassuasnecessidades.Asalgas,porexemplo,têmoseuhábitatnaáguasuperficialdeumlago(zonailuminada),epartedoseunichoecológicoéaproduçãodematériaorgânica,atravésdafotossíntese,aqualservedealimentoparasuapopulaçãoe
  17. 17. paraalgunsanimais.
  18. 18. 1aParte-EcologiaGeral-3Teoricamente,ohábitatseriaaqueleambienteemqueascondiçõesambientaisatingemopontoótimoeumaespécieconseguereproduziremtodaasuaplenitude,ouseja,conseguedesenvolveroseupotencialbiótico.Porém,areproduçãosemoposiçãonãopodemanter-sepormuitotempoemumambientederecursoslimitados.Dessemodo,oambiente
  19. 19. seencarregadecontrolarocres-cimentodapopulaçãoatravésdaresistênciaambiental,oquepodefazercomqueapopulaçãoretorneaopontodepartida.Aresistênciaambientalcompreendetodososfatores-fome,enfermidades,alteraçõesclimáti-cas,competição,etc.-queimpedemodesenvolvimentodopotencialbiótico.Oprocessofun-cionadoseguintemodo:quandoadensidadepopulacionalaumenta,aumentatambémaresistên-cia
  20. 20. ambiental,queporsuavezoriginaumadiminuiçãodadensidadepopulacional.Ainteraçãoentreopotencialbióticoearesistênciaambientalresultanumaumento,ounumadiminuição,donúmerototaldeorganismosdeumapopulação,ouseja,oseucrescimentopopulacional.Ohábi-tatéentãoaregiãoondearesistênciaambientalparaaespécieémínima,ouseja,ondeelaen-contra
  21. 21. melhorespossibilidadesdesobrevivência.1.3.NÍVEISDEORGANIZAÇÃOBIOLÓGICAAmelhormaneiradeentenderocampodeestudodaecologiamodernaéutilizando-sedoconcei-todeníveisdeorganizaçãodosseresvivos(Odum,1972).Nestes,umarranjohierárquicoagrupaosseresvivospartindodesistemasbiológicossimples“genes-parabiossistemascadavezmaiscomplexos“biosfera-,formandoumtodo
  22. 22. unificado,conformeesquemaabaixo.GENES.CÉLULAS.TECIDO.ÓRGÃO.APARELHO.ORGANISMO......POPULAÇÃO.....COMUNIDADE.....ECOSSISTEMA.....BIOSFERAAecologiaestudafundamentalmenteosquatroúltimosníveisdestaseqüência.Entendendo-sepor:.população:conjuntodeindivíduosdeumamesmaespéciequeocupaumadeterminadaárea;.comunidade:conjuntodepopulaçõesqueinteragemde
  23. 23. formaorganizada,vivendonumamesmaárea;.ecossistemas:conjuntoresultantedainteraçãoentreacomunidadeeoambienteinerte;.biosferaouecosfera:sistemaqueincluitodososorganismosvivosdaTerra,interagindocomoambientefísico,comoumtodo.1.4.EXERCÍCIODEFIXAÇÃO11.ConceitueEcologia.Qualadiferençaentreecólogoeecologista?2.Definahábitatenichoecológico.Citeexemplos.
  24. 24. 3.Oqueéresistênciaambiental?Enumerealgunsfatoresderesistênciaambientalparaoho-mem.4.Comociênciabiológica,qualocampodeestudodaecologia?
  25. 25. 4-IntroduçãoàsCiênciasdoAmbienteparaEngenharia2.NOÇÕESDEBIOSFERAAAbiosferaédefinidacomosendoaregiãodoplanetaquecontémtodooconjuntodosseresvivosenaqualavidaépermanentementepossível.Otermo“permanentementepossí-vel“éatreladoaoconceitodebiosferasignificando“ambientecapazdesatisfazeràsnecessidadesbásicasdosseresvivos,
  26. 26. deformapermanente“.Nestecontexto,abiosferanãopassadeumadel-gadacasquinhaemtornodoplaneta,umavezqueascondiçõesdevidavãodiminuindoàmedidaquenosafastamosdasuperfície,atéquecessama,aproximadamente,7kmacimadoníveldomareabaixodestenãoultrapassaa6km.Nototalabiosferanãovaialémde13km
  27. 27. deespessu-ra.Parasatisfazerasnecessidadesdosseresvivos,sãonecessários,porumlado,apresençadeágua,luz,calorematériaparaasíntesedostecidosvivose,poroutro,ausênciadecondiçõesprejudici-aisàvidacomosubstânciastóxicas,radiaçõesionizantesevariaçõesextremasdetemperatura.Abiosferaapresentatodasessascondições:umafonteexternadeluzecalor
  28. 28. -osol;águaquechegaacobrir¾dasuperfíciedoplanetaesubstânciasmineraisemcontínuareciclagemnosseusvá-riosambientes.Apresentaaindaumescudocontraradiaçõesionizantesprovenientesdosol-acamadadeozônio-egrandesmassasdeáguaqueseencarregamdemanteratemperaturamédiadoplanetaemtornodos15oC,semgrandesvariações.Narealidadeo
  29. 29. termocorretoparabiosferaseriaecosfera(eco=oikos=casa),correspondendoaoconjuntodebiosfera,atmosfera,litosferaehidrosfera.Porémpopularizou-seotermobiosferaqueéusadonoseusentidofuncionalenãodescritivo,ficandoestadivididaemtrêsregiõesfísi-casdistintas:.litosfera-CamadasuperficialsólidadaTerra,constituídaderochasesolos,acimadoníveldaságuas.Compreende
  30. 30. ¼dabiosfera,apresentavariaçõesdetemperatura,umidade,luz,etc.epossuienormevariedadedefloraedefauna;.hidrosfera-Representadapeloambientelíquido:rios,lagoseoceanos.Recobre¾dasuper-fícietotaldoplaneta,apresentacondiçõesclimáticasbemmaisconstantesdoquenalitosfera,salinidadevariável(nosoceanoschegaa35gramas/litro)epossuimenorvariedadedeplantas(20para1)
  31. 31. edeanimais(9para1)quealitosfera;.atmosfera-CamadagasosaquecircundatodaasuperfíciedaTerra,envolvendoportanto,osdoisambientesacimacitados.2.1.VIDANABIOSFERAAhistóriadaTerracomeçouhá4,6bilhõesdeanoseoiníciodavidaremontaaaproximadamen-te1,1bilhãodeanosdepois-oservivomaisantigoconhecido,umabactéria,formou-se
  32. 32. hácercade3,5bilhõesdeanos.Naserasposteriores,avidafoisediversificandocadavezmais:opadrãodeevoluçãoassemelha-seaumaárvorecomumaespécienapontadecadaramo.Deumtroncoúnico,osseresvivosevoluírameformaramosreinosdomundovivo:monera,protista,fungi,vegetaleanimal.Osprimeirosexemplaresdoreinovegetaldatamdecerca
  33. 33. de1,5bilhõesdeanos-estesforamparaaterrafirmehácercade420milhõesdeanos.Asesponjas,membros
  34. 34. 1aParte-EcologiaGeral-5maissimplesdoreinoanimal,datamde570milhõesdeanos.Osinsetossurgiramháaproxima-damente250milhões,osmamíferoshá175milhõeseohomemhá46milhõesdeanos.Compa-randocomaidadedaTerra,aespécieHomosapiensestánasuainfância,principalmentesecon-siderarmososseusimpulsosdestrutivos.
  35. 35. 2.2.COMPLEXIDADEAbiosferacaracteriza-seporumaestruturamuitocomplexa.Asuacomposiçãoéresultadodefenômenosfísicosassociadosàprópriaatividadebiológicaqueaíserealizahámilharesdeanos.Asatividadesdenutriçãoederespiraçãodasplantas,dosanimaisedosmicrorganismos,queha-bitamosoloeaságuas,alteramquimicamenteacomposiçãodoaratmosférico,porconsumiremalguns
  36. 36. gasesqueocompõemeproduziremoutros;modificamaestruturadosolo,porcavaremburacosegaleriasouporproduziremalteraçõesquímicasdomeio;modificam,ainda,acomposi-çãodaáguaemvirtudedastrocasdealimentosecompostosquímicosquerealizamnoseuinte-rior.Portando,desdeasuacriação,abiosferaestáemconstantemodificaçãopelaaçãodospró-priosseresvivos,
  37. 37. oquedecertaformaatornafrágil,principalmentequandoesteservivoéohomem.2.2.1.HIPÓTESEDEGAIAAmelhormaneiradecompreenderafragilidadedabiosferatalvezsejaatravésdaHipótesedeGaiaedotextoelaboradopeloGreenpeacequenosfazpensarsobreocomportamentodaespécieHomosapiens.OtermoGaiafoiusadopelaprimeira
  38. 38. veznoséculoXVIIpelomédicoinglêsWilliamGilbertreferindo-sea“MãeTerra“epopularizadopelonorte-americanoJamesLovelockquandoformu-louahipótesedeGaia:“aTerraseriaumsuperorganismo,decertaformafrágil,mascomcapacidadedeauto-recuperação“.NaTerra,comonometabolismodeumorganismovivo,ca-daparteinfluenciaedependedeoutraspartes,aoperturbarumasódessaspartes
  39. 39. davidapodeafetarotodo.Maisrecentemente,essahipótesefoicomungadaporJonathanWeiner,mascomumacertapreocupação.SegundoWeiner“osagentesdestrutivoshojesãoartificiaiseprovocamdesgasteemquasetodooplaneta,aomesmotempo.AconstituiçãodeGaiaseriatãovigorosaapontoderepararnaturalmenteodesgasteemanteroplanetasaudável?PoderáGaianossalvar?“1
  40. 40. “A Terratem4,6bilhõesdeanos,secondensarmosesseespaçodetemponumconceitocompre-ensível,poderíamoscompararaTerraaumapessoaquenestemomentoestariacompletando46anos.Nadasabemosdos7primeirosanosdevidadessapessoaemínimassãoasinformaçõessobreolongoperíododesuajuventudeematuração.Sabemos,noentanto,quefoiaos42anos
  41. 41. queaterracomeçouaflorescer.Osdinossauroseosgrandesrépteissurgiramháumano,quandooplanetatinha45anos.Osmamíferosapareceramháapenasoitomesesenasemanapassadaosprimeiroshominídeosaprenderamacaminhareretos.1RevistaEcologiaeDesenvolvimento,no59,1996.
  42. 42. 6-IntroduçãoàsCiênciasdoAmbienteparaEngenhariaNofimdessasemanaaTerraficoucobertacomumacamadadegelo,masabrigouemseuseioassementesdavida.Ohomemmodernotemapenasquatrohorasdeexistênciaefazumahoraquedescobriuaagricultura.A RevoluçãoIndustrialiniciouháumminuto.Duranteessesses-sentasegundosdaimensidãodo
  43. 43. tempogeológico,ohomemfezdoparaísoumdepósitodelixo.Multiplicou-secomopraga,causouaextinçãodeinúmerasespécies,saqueouoplanetaparaobtercombustíveis;armou-seatéosdentesparatravar,comsuasarmasnuclearesinteligentes,aúltimadetodasasguerras,quedestruirádefinitivamenteoúnicooásisdavidanosistemaso-lar.A evoluçãonaturalde4,6bilhões
  44. 44. deanosseriaanuladanumsegundopelaaçãodoanimalinte-ligentequeinventouoconhecer.Seráesseonossodestino?“TextodoGreenpeace.2.3.AENERGIAAfontedeenergiaparaabiosferaéosol:alémdeiluminareaqueceroplaneta,forneceenergiaparaasíntesedealimento.Aenergiasolartambéméresponsávelpeladistribuição
  45. 45. ereciclagemdeelementosquímicos,poisgovernaoclimaeotemponossistemasdedistribuiçãodecaloreáguanasuperfíciedoplaneta.Dos100%deenergiasolarenviadaparaaTerra,somente47%conseguematingirasuasuperfície,sendo30%energiadiretae17%difusa(Figura2.1).Dos100%iniciais,menosde1%éutilizadopelosvegetaisnaproduçãodealimento.
  46. 46. Figura2.1:Distribuiçãodaenergiasolarnaterra.(FREIREDIAS,G.,1992)
  47. 47. 1aParte-EcologiaGeral-7Aenergiasolarquetocaasuperfíciedaterraéumaaçãoconjuntadeespéciesderadiaçõesdis-tintas.Doaspectoecológico,somenteasradiaçõesinfravermelhas,asvisíveiseasultravioletassãobemconhecidasquantoaosseusefeitos.Asradiaçõesinfravermelhas,apesardeseremab-sorvidasemgrandepartepelovapordáguaatmosférico,exercempoderosainfluência
  48. 48. sobreosseresvivos,dandotambémorigemafenômenosmeteorológicos,comoovento.AsradiaçõesultravioletastêmimportâncianaformaçãodavitaminaD,necessáriaaosseresvivos,masporoutrolado,possuemgrandepodermutágeno,estandorelacionadascomaincidênciadecâncerdepele.Agrandemaioriadessesraioséabsorvidapelacamadadeozôniopresentenaatmosferaterrestre.Asradiaçõesvisíveisconstituema
  49. 49. partedoespectrosolarindispensávelàvida:aluzsolarserelacionafundamentalmentecomaproduçãodealimentos.Todososprocessosenergéticosdabiosferaobedecemàsduasleisdatermodinâmica.Aprimeiraleiestabeleceque“aenergiadouniversoéconstante“ousejaaenergianãopodesercriadanemdestruída,apenastransformada.Asegundaleirezaque“aentropianouniverso
  50. 50. tendeaomáximo“ousejaacadatransformaçãoaenergiapassadeumaformamaisorganizadaeconcen-trada(energiadealtaqualidade)aoutramenosorganizadaemaisdispersa(energiadebaixaqua-lidade-calor).Asduasleispodemserobservadasnofluxocontínuoenumúnicosentidodae-nergiasolarnabiosfera(Figura2.2):aenergialuminosaécaptadapelasplantas
  51. 51. etransformadaemenergiaquímicaouabsorvidapelaágua,aresoloe,posteriormente,emambososcasos,transformadaemenergiacaloríficaqueéirradiadaparaoespaço.Nestecontexto,aTerraéumsistemaaberto.EnergiaSolar(irradiadaàTerracomluzsolar)BiosferaEnergiasolarconvertidaemenergiaquímicanamatériaorgânica(atravésdafotossíntese)
  52. 52. Energiaquímicaqueseempregaparaproduzirtrabalhonascélulasdoorganismo(atravésdarespiração)EnergiaDegradada(irradiadaparaoespaçonaformadecalor)Figura2.2:Fluxodeenergianabiosfera.2.4.OSRECURSOSNATURAISAr,água,solo,minerais,floraefauna,genericamente,sãorecursosnaturais,istoé,sãorecursosqueanatureza
  53. 53. colocaàdisposiçãodosseresvivos,paraqueestespossamsatisfazeràssuasne-cessidades.Aexistênciadabiosferaestácondicionadaàdisponibilidadedessesrecursosquepo-demderdivididosem:.renováveis-sãoaquelesrecursosquenaturalmentepodemserregeneradosapósouso,como:aágua,oar,aenergiasolar,aenergiaeólica,amadeira,asplantasprodutorasdefibra,
  54. 54. osve-
  55. 55. 8-IntroduçãoàsCiênciasdoAmbienteparaEngenhariagetaisusadosnaalimentação,animaisusadosnaalimentaçãoenaconfecçãodeagasalhoseosnutrientes;.não-renováveis-sãoaquelesquenãopodemsernaturalmenteregeneradosapósousoousãoregeneradosemtemposgeológicosmuitoextensos.Ocalcário,aargila,aareia,opetróleoeocarvãomineralsãoexemplos
  56. 56. derecursosnaturaisnão-renováveis.Quandoestesconceitossãoaplicadosnomeiohumano,orecursonaturalserárenovávelounãodependendodasuaexploraçãoe/oucapacidadedereposição.Assim,determinadorecursocon-ceituadocomorenovávelpodedeixardesê-lo,comoéocasodafaunaquepodeentraremextin-çãoquandoexploradadeformaincorretaouquandooambientemodificadonãofornececondi-ções
  57. 57. parasuarenovação.Opeixe-boi,otatu-canastra,otamanduá-bandeira,ajaguatiricaeaara-ra-azul,sãoexemplosdeespéciesbrasileirasqueseencontramameaçadasdeextinção,devidoàcaçapredatóriaassociadaatransformaçõesnoambiente.Aáguatambémpodedeixardeserumrecursorenovávelnaregiãoquandomanejadadeformaincorreta.Paraevitaraextinção,exaus-tãoouperdaderecursosnaturaisé
  58. 58. fundamentaloconhecimentoecológico,paraquesepossaes-tabelecercondiçõeselimitesdeusoeexploração,bemcomoplanosdemanejoadequadosàca-pacidadedesuportedoambientee,porquenão,dabiosfera.2.5.ATIVIDADESHUMANASEDESEQUILÍBRIOSNABIOSFERAAsatividadeshumanascontribuemparaalteraçõesdosrequisitosdequalidadedabiosfera.Asindústriascomsuaschaminéseo
  59. 59. usodosveículosmovidosagasolinaouaóleoalteramacom-posiçãodaatmosfera;osresíduoslançadospelosesgotosdasfábricasedascasasalteramacom-posiçãodahidrosfera;adisposiçãoinadequadodolixo,dosentulhosdeconstrução,dosrejeitosdamineração,dosinseticidas,dosadubos,etc.,alteramacomposiçãodalitosfera.Algumasdessasatividadeshumanaspodemserbenéficaspara
  60. 60. abiosfera,melhorandoascondi-çõesdevidaoudedesenvolvimento,porexemplo:aadubaçãoeairrigaçãodosolo,aumentandoneleaquantidadedeelementosnutritivoseáguanecessáriosaocrescimentodasplantas.Outrasporémsãonocivasporcausarempoluição,erosão.etc.Àsvezes,umaatividadeébenéficaemumadeterminadaáreaeparaoutratorna-senociva,como,porexemplo,aaplicaçãode
  61. 61. inseticidasparacombateraspragasdalavoura,causandomortedeinsetosinofensivosecontaminandoaá-guadosriospróximos.Operfeitoequilíbrioentretodasessasatividadeseoperfeitoconhecimen-todasrelaçõesentreasespéciesdeanimaisevegetaisquehabitamdiferenteslocaisdabiosfera,torna-seassimindispensávelparaqueseconsigamanterascaracterísticasdomeioemquevive-mos.
  62. 62. 2.6.EXERCÍCIODEFIXAÇÃO21.Conceituebiosferaeecosfera,comnoçõessobresuaamplitudeeidade.2.Comentesobreaimportânciadapresençadaluz,docaloredaáguacomoelementosindis-pensáveisàvidanabiosfera.3.Expliqueporquedopontodevistaenergéticoabiosferaouecosferaéumsistemaaberto.4.Elaboreumquadrocomcincoatividadeshumanas
  63. 63. quecontribuemparaalterarabiosfera,re-lacionando-ascomosbenefíciosesperadoseosprejuízosobservados.
  64. 64. 1aParte-EcologiaGeral-93.NECESSIDADESBÁSICASDOSSERESVIVOSAAexistênciadabiosferaoudevidadeformapermanente,emumambientequalquer,sóépossívelseesteoferecercondiçõesparaqueosseresvivossatisfaçamassuasnecessida-desbásicas:nutrição,proteçãoereprodução(Quadro3.1).Anutriçãogarantematéria(alimen-to)ricaemenergia,paraque
  65. 65. osseresvivospossamproteger-sedeseusinimigosedosrigoresdotempoe,finalmente,reproduzirparagarantiracontinuidadedasespécies.Quadro3.1:Necessidadesbásicasdosseresvivos.NecessidadeConceitoTiposOrganismos“Nutrição“Processosdeobten-çãodematériaee-nergiapelosseresvivos.“Autotrófica:osseresvivossintetizamseupróprioali-mento,
  66. 66. partindodesubstân-ciasinorgânicasedeumafontedeenergia.“Heterotrófica:osseresvivos,atravésderelaçõescomoutrosseresvivos,ad-quiremoalimentosintetiza-do.“Vegetaiscloro-filados,algasealgumasbactéri-rias.“Animais,fun-gos,vírus,pro-tozoárioseores-tantedasbacté-rias.“Proteção“Mecanismosutili-zadospelosseresvi-vosparase
  67. 67. defende-remdasintempériesedosseusinimigosna-turais.“Crescimentoquaseilimi-tado,espinhos,substânciasurticantes,perdadasfolhas,“Vegetais....“Aspectorepulsivo,agres-são,fuga,construçãodeabrigos,elevadadescendên-cia,camuflagem,...“Animais.“Reprodução“Processosdesenvol-vidospelosseresvi-vosparagerardes-cendentese,conse-quentemente,darcon-tinuidadeàsespécies.
  68. 68. “Assexuada:quandonãohámisturadegenes,gerandoindivíduosgeneticamenteidênticosaoquelhedeuorigem.“Sexuada:ocorremisturadegenes,gerandoserescomnovascombinaçõesgenéti-cas.“Bactériaseal-gunsprotozoá-rios.“Maioriadosseresvivos.Boapartedavidadeumorganismoéutilizadanoprocessodenutrição.Porisso,arelaçãoali-mentarconstituifatordeterminante
  69. 69. daestruturadacomunidade.Parasatisfazeraoprocessonu-tricional,oservivoprecisadecondiçõesquelhepermitamproduzir(autótrofo)ouutilizar(hete-rótrofo)osalimentosdisponíveis,eomeioambientedeveoferecê-las.
  70. 70. 10-IntroduçãoàsCiênciasdoAmbienteparaEngenhariaNoquedizrespeitoàproteção,acamuflagemétalvezomaiscuriosomecanismo.Neste,oorga-nismoenvolvidoadotaaaparênciatransitória(mimetismo),oupermanente,deumacaracterísticadoambienteeconsegueassimseprotegerdeseusinimigosnaturais:borboletascomcoresefor-madepétalasdeflores,gafanhotoscomaparência
  71. 71. defolhasouderamos,lagartoscomcoresdapaisagem,etc.Ofenômenodacamuflagemédetalformaquechegaaserpossívelidentificar,peloaspectodoorganismo,otipodeambientedeondeomesmoprovém.Areprodução,sejasexuadaouassexuada,dependedecondiçõesambientaisparticulares,envol-vendovento,água,temperatura,presençadeoutrosorganismos(polinizadoresounão),disponi-
  72. 72. bilidadedeabrigoedemateriaisparaconstruçãodeninhos,tocas,etc.Oambientedeveserca-pazdesatisfazeràsnecessidadesdecadaespécieparaqueelareproduza,povoeeavidacontinueexistindo.Comoheterótrofo,ohomem,nabuscadoalimento,desenvolveasmaisvariadasrelaçõescomoambiente,atravésdacaça,pesca,agricultura,pecuária,piscicultura,desmatamento,etc.e,ao
  73. 73. contráriodosdemaisseresvivos,consomemuitomaiscompostosorgânicosdoqueaquantidadeporeleutilizadacomoalimento.Amaiorpartedamatériaconsumidaéusadanaproduçãodeenergia.Emnomedodesenvolvimento,ohomemveminterferindonaNatureza,eliminandooumodificandooambiente,demodoainviabilizarasatisfaçãodasnecessidadesbásicasdeseresvivos,oquepodecausarprofundasmodificações
  74. 74. decaráterecológico,comodesaparecimentodeespéciesúteiseasuperpopulaçãoporespéciesindesejáveis,comconseqüênciasparaoprópriohomem.3.1.PROCESSOSENERGÉTICOSUTILIZADOSPELOSSERESVIVOSNabiosfera,osseresvivosobtêmenergiaparasatisfazersuasnecessidadebásicasatravésdecin-coprocessos,divididosemdoisgrupos.a)Processosquelevamàformaçãodecompostosorgânicos(alimento)ricos
  75. 75. emenergia,apartirdeCO2eH2O:.fotossíntese-quandoaenergiautilizadaparaasíntesedoalimentoprovémdaluz.CO2+H2OAlimento+O2.quimiossíntese-quandoaenergiautilizadaparaasíntesedoalimento,provémdaoxidaçãodecompostosinorgânicos.Comp.Inorg.Reduzido+O2Comp.Inorg.Oxidado
  76. 76. LuzEnergiaQuímicaCO2+H2OAlimento
  77. 77. 1aParte-EcologiaGeral-11b)Processosquelevamàliberaçãodaenergiacontidanosalimentos:.respiraçãoaeróbia-quandooreceptorfinaldoshidrogênioséooxigênio.Alimento+O2CO2+H2O+Energia.respiraçãoanaeróbia-quandooreceptordoshidrogênioséumasubstânciadiferentedooxi-gênio(CO3-2,PO4-3,SO4-2
  78. 78. ).Alimento+KNO3CO2+H2O+N2+KOH+Energia.fermentação:quandooreceptordoshidrogênioséumasubstânciaorgânicasubprodutodareaçãoemquestão.AlimentoC2H5OH+CO2+EnergiaOsorganismosquerealizamfotossínteseequimiossíntesesãoportantoautótrofos.Tantoautótro-foscomoheterótrofosretiramenergiadosalimentos
  79. 79. atravésdarespiração.Osseresvivosquerespiramaerobicamentesãochamadosaeróbios.Osquerespiramanaerobiamentesãodenomi-nadosanaeróbios.Osseresquerespiramtantoaeróbiacomoanaerobiamente,dependendodascondiçõesdoambiente,sãochamadosfacultativos.Osprocessosenergéticosmaisdifundidosnascondiçõesatuaisdabiosferasão:fotossíntese,res-piraçãoaeróbiaefermentação.EstessurgiramnaTerrajuntamentecomosprimeirosseres
  80. 80. vivos.Tudoindicaqueaseqüênciadeapariçãodestesprocessosnabiosferafoi:fermentação(compos-tosorgânicosnosmaresprimitivos),fotossíntese(apósintroduçãodeCO2pelafermentação)erespiraçãoaeróbia(apósaintroduçãodeO2pelafotossíntese).3.2.BIOSSÍNTESEEBIODEGRADAÇÃOEmtodoprocessodenutriçãoautotróficahásínteseoucomposiçãodecompostosorgânicosenoderespiraçãohádegradaçãooudecomposição
  81. 81. decompostos,quesecaracterizapelavoltadestesaosseusconstituintesoriginais-carbono,águaesaisminerais;comoambososprocessossãobiológicos,fala-seembiossínteseebiodegradação.Nabiosfera,atodoprocessodebiossíntese(fotoequimiossíntese)devecorresponderumproces-sodebiodegradação(respiraçãoaeróbia,anaeróbiaefermentação).Issoéquantitativamentever-dadeiro,oqueoriginaumequilíbrioentreesses
  82. 82. doisprocessosnaturais.Aexistênciadesseequi-líbrioécondiçãofundamentalàcontinuidadedavida,porqueseporumladoaquantidadedee-nergiadisponível(solar)éinesgotável,poroutroladoaquantidadedecarbonoeoutroselemen-tosconstitutivosdasmoléculasorgânicasélimitadanoambientehabitado.Istofazcomqueto-dososelementosretiradosdomeiodevam,maiscedoou
  83. 83. maistarde,serrestituídosaomeio,a-travésdabiodegradação,paranovasbiossínteses.Esteprocessodenomina-sereciclagem.
  84. 84. 12-IntroduçãoàsCiênciasdoAmbienteparaEngenhariaOsvegetaiseanimaiscontinuamenterealizambiodegradaçãodecompostosorgânicos,atravésdarespiração.Quandomorrem,oscompostosorgânicosqueformamosseuscorpospassamaserbiodegradados,graçasàaçãodemicrorganismosqueutilizamcomoalimentooscadáveresani-maiserestosdevegetais.Essesmicrorganismosconstituemumgrupoparticulardeheterótrofosque
  85. 85. recebemadenominaçãogenéricadesapróvoros.Senãoexistisseaatividadedessesseres,todososrestosedetritosanimaisevegetaispermaneceriamintactosnabiosfera,acumulandoe-lementosessenciaisàformaçãodenovosseresvivoseoplanetaseriaumamontoadodelixo.3.3.EXERCÍCIODEFIXAÇÃO31.Classifiqueosseresvivosquantoaoprocessodenutrição.2.Porqueos
  86. 86. seresvivosprecisamseproteger?Enumerecincoprocessosdeproteçãoquevocêconhece.3.Oquepodeacontecercomosseresvivosdeumadeterminadaregiãoquandoamatanativaésubstituídaporplantaçõesexóticas?4.Identifiqueosprocessosenergéticosutilizadospelosseresvivos.5.Osprimeirosseresvivosdoplanetaeramautótrofosouheterótrofos?Porque?6.Levandoemconsideração
  87. 87. aatmosferaprimitiva(NH3,H2,CH4evapord’água),expliqueporquenemafotossínteseenemarespiraçãoaeróbiatinhamcondiçõesdeocorrer.7.Oqueéreciclagem?Façaumalistade5produtosrecicláveisquevocêusadiariamente.8.Expliqueaimportânciadareciclagemparacontinuidadedabiosfera.
  88. 88. 1aParte-EcologiaGeral-134.FATORESECOLÓGICOSEEntende-seporfatoresecológicosoconjuntodefatoresbiológicos,oubióticos,efísicos,ouabióticos,deumdeterminadoambiente,queatuamsobreodesenvolvimentodeumaco-munidade.Taisfatorespodemconstituirelementosdaresistênciaambiental,diminuindoasobre-vivênciadosseresvivos.Osfatoresecológicosbióticoscompreendemasrelaçõessimbióticas
  89. 89. entreosseresvivoseosfatoresecológicosabióticosconstituemascondiçõesfísicasdoambien-te.4.1.FATORESECOLÓGICOSBIÓTICOSParasatisfazersuasnecessidadesdealimentação,proteção,transporteereproduçãoosseresvi-vosassociam-secomoutrosseresvivos,demesmaespécieoudeespéciediferente,surgindoas-simasrelaçõesecológicas.Consideradasfatoresecológicosbióticos,asrelaçõesecológicas(Quadro4.1)podem
  90. 90. serclassificadasem:.intra-específica-relaçãoqueocorreentreindivíduosdemesmaespécie;.inter-específica-relaçãoqueocorreentreindivíduosdeespéciesdiferentes;.harmônica-relaçãoemquenenhumdosorganismoséprejudicado;.desarmônica-relaçãoemquepelomenosumdosorganismoséprejudicado.Quadro4.1:Relaçõesentreosseresvivos.RelaçõesConceitoExemplosObservações’Canibalismo’Um
  91. 91. animalma-’Ocorre,dentre’Raro.Ocorreemsuper-(intra-específi-taedevoraoutrooutraspopulações,populaçõesquandoháfaltacadesarmôni-dasuaespécie.nasdearanhas,dealimento;emalgumasca)ratos,peixes,lou-espéciesécomumafêmeava-a-deus,devoraromacho,apósafecundação.’Competição’Lutaporali-’Todososseres’Freqüente.Observa-se(intraeinter-mento,possedevivos.sempre
  92. 92. quehásobreposiçãoespecíficade-território,dafê-denichosecológicos.Éumsarmônica)mea,etc.fatordeseleçãonaturaledelimitaçãodapopulação.’Predatismo’Umanimalma-’Mamíferocarní-’Freqüente.Fatordesele-(inter-específi-taoutrodeespé-voro(predador)xçãonaturaleequilíbriodacadesarmôni-ciediferenteparamamíferoherbívo-populaçãodepresas.Apli-ca)sealimentar.ro(presa).cadonoControleBiológico:
  93. 93. predadorxpraga.’Forésia’Transportede’Pólenxinsetose’Polinização.(inter-específi-umser,seusovosaves;sementesxcaharmônica)ousementesporavesemamíferos,outroservivo.etc.
  94. 94. 14-IntroduçãoàsCiênciasdoAmbienteparaEngenharia’Mutualismo(inter-específi-caharmônica)’Parasitismo(inter-específi-cadesarmôni-ca)’Trocadebene-fíciosentreseresvivos,comouseminterdepen-dência.’Umserviveàcustadeoutro,prejudicando-o.’Cupimxproto-zoários,algasxfungos,plantasxinsetos,crocodiloxave-palito.’Cipó-de-chumboxoutrosvegetais;vermes
  95. 95. xmamífe-ro;vírus,bactérias,fungoseprotozoá-riosxoutrosseresvivos.’Obrigatório(liquens),fa-cultativo(moscadoberne).’Freqüente.Fatordehome-ostasenapopulaçãodepre-sas.AplicadonoControleBiológico:parasitaxpraga.Endoparasita(ameba)eec-toparasita(piolho).’Inquilinismo(inter-específi-caharmônica)’Umorganismousaoutrocomosuporteouabri-go.’Broméliaxárvo-
  96. 96. re(suporte),fie-rásterxholoturói-des(abrigo).’Epifitismo,epizoísmo,endofitismoeendozoísmo.’Comensalismo(inter-específi-caharmônica)’Umsercomerestosdacomidadeoutro.’Rêmoraxtuba-rão,hienaxleão.’Tambéméaplicadaasitu-açõesemquenãoestáen-volvidooalimento(tuimxpica-pau).’Colônias(intra-específi-caharmônica)’Seresunidosanatômicae/oufisiologicamente.
  97. 97. ’Algas,protozoá-rios,corais,cracas,caravelas.’Osindivíduospodemsertodosiguais(algas)oudife-rentescomdivisãodetraba-lho(caravelas).’Sociedade(intra-específi-caharmônica)’Indivíduoscomtendênciaàvidagregária,traba-lhamparaode-senvolvimentodapopulação.’Castores,gorilas,homens,peixes,formigas,abelhas,cupins.’Comumnomundodosinsetos,ondeadivisãodetrabalholeva
  98. 98. aformaçãodecastas.’Amensalismo(inter-específi-cadesarmôni-ca)’Umaespécieinibidoraproduzsecreções(subs-tânciastóxicas)eliminandoaes-pécieamensal.’Eucaliptoxgra-míneas,mandioca-bravaxfungos,fungosxbactérias,algasxpeixes(Marévermelha).’Estarelaçãoémaisco-mumentrevegetais,fungosebactérias.Determinadasrelaçõestêmimportânciavitalparaoequilíbrioecológico
  99. 99. dentrodascomunidades.Numainteraçãocomoopredatismo,opredadorinfluidiretamentenocontroledapopulaçãodapresa,mantendo-aemníveiscompatíveiscomaquantidadedealimentodisponívelnolocal.Re-laçõescomopredatismoeparasitismosãoassimutilizadasparaeliminaçãooudiminuiçãodees-péciesindesejáveis,numprocessoconhecidocomoCombateouControleBiológico.Esteofe-receduasvantagenssobreocombateatravés
  100. 100. desubstânciasquímicas:nãopoluioambientee,desdequeadequadamenteplanejado,nãocausadesequilíbriosecológicos.Muitasespéciespara-sitassãoseletivas,vivemapenasemumhospedeiroouemespéciesaparentadasdoseuhospedei-ro.Nestesentido,ousodoparasitismonocontrolebiológicotemsemostradomaiseficientedoqueopredatismo.
  101. 101. 1aParte-EcologiaGeral-15Algumasrelaçõesexistentesentreosseresvivosnãoseenquadramnostiposcitados,pornãose-remtãoóbvias.Muitasespécies,parasobreviverememumdeterminadoambiente,dependemindiretamentedapresençadeoutras.Comoexemplo,podemoscitarosmamíferos:asregiõesmaisricasdomundoemmamíferos,sãoaquelasqueapresentamumafaunadiversificadadeco-
  102. 102. prófagos(bosteiros),estesalémdecontribuíremparamelhoraraspastagens,reduzemasinfec-çõesparasitáriasdosmamíferosporenterraremnosoloosvermesparasitas.4.2.FATORESECOLÓGICOSABIÓTICOSOsfatoresecológicosabióticosestãorepresentadospelascondiçõesclimáticas,edáficasequími-cas,quedeterminamacomposiçãofísicadoambiente.Osprincipaisfatoresecológicosabióticosnosambientesterrestressãoaluz,atemperaturae
  103. 103. aágua,enquantoquenosambientesaquáticossãoaluz,atemperaturaeasalinidade.Osprincipaisfatoresecológicosabióticosencontram-selistadosnoquadro4.2.Quadro4.2:Fatoresecológicosabióticos.FatorImportânciaClassificaçãoTemperatura’Constituifatordeterminantenadis-tribuiçãodosseresvivos,influinometabolismo,noapetite,nafotossín-tese,nodesenvolvimento,naativida-deSexualena
  104. 104. fecundidade.Astem-peraturasmaisfavoráveisàvidaestãonafaixade10a30oC.Paracadaservivoexisteumpreferendotérmico(PT).TemperaturasforadoPTde-terminammigrações.Quandoatem-peraturadiminuiouaumentademasi-adamente,algunsseresvivosentramemestadodequiescência,fazendohibernação(morcego,urso)ouestiva-ção(lagarto,rato-canguru),outrosmigram.’Homeotermos:organismosqueconseguem
  105. 105. manteratem-peraturacorporal,apesardasvariaçõesdomeio(AveseMamíferos).’Pecilotermos:atemperaturacorporalacompanhaasvaria-çõesdomeio(peixes,répteiseanfíbios).Luz’Essencialnaproduçãodealimentos(fotossíntese),nosprocessosópticos,napigmentaçãodapele,regulaosritmosbiológicosdiárioseanuais,regulaaatividademotoradeanimais(fotocinese),orientaomovimentodosvegetais
  106. 106. (heliotropismo).Algunsani-maisevegetaisproduzemluz,proces-sochamadobioluminescência.’Eurifotos:organismosquesu-portamgrandesvariaçõeslumi-nosas.’Estenofotos:sóconseguemvivernumaestreitafaixalumi-nosa.’Lucífilos:atraídospelaluz(mariposas).’Lucífobos:fogemdaluz(toupeira).
  107. 107. 16-IntroduçãoàsCiênciasdoAmbienteparaEngenhariaÁgua’Entranacomposiçãodascélulasdetodoservivo,estápresenteemtodososprocessosmetabólicos,éosolventeuniversal;tempapelfundamentalnatemperaturacorporaldoshomeoter-mos,naregulaçãodoclimadoplanetaenadistribuiçãodosseresvivosnabiosfera.Assementestêmemtornode3a
  108. 108. 5%deágua,ohomem65%,orecém-nascido90%easmedusas99%.’Hidrófilosouhidrófitos:ve-getaisquesóvivememlocaisondehajamuitaágua(vitória-régia).’Xerófilosouxerófitos:vege-taisadaptadosalocaiscompoucaágua,áridos(cactos).Nutrientes’Necessáriosparaocrescimentoereproduçãodosseresvivos,sãoelesoselementosquímicosesais
  109. 109. dissol-vidos.Seusuprimentonabiosferasemantémmedianteomovimentoden-trodosciclosbiogeoquímicos.Podemsetornarfatorlimitanteporfaltaouporexcessonomeio.Constituem,juntamentecomoutrascaracterísticasdosolo(pH,textura,umidade),osfatoresedáficos.’Macronutriente:entraemgrandequantidadenacomposi-çãodostecidosvivos(Carbono,Oxigênio,Hidrogênio,Nitrogê-nio).’Micronutriente:necessárioem
  110. 110. quantidadesrelativamentepequenas(Manganês,Cobre,Zinco,Magnésio).4.3.FATORESLIMITANTESParacadaumdosfatoresecológicos,osseresvivostêmlimitesdetolerânciadentrodosquaispodemsobreviver.Assim,qualquerfatorabióticoforadoextremosuperiorouinferior,tendealimitaraoportunidadedesobrevivênciadoorganismo(LeideLeidberg),eessefatorpassaaserumfatorlimitante.Omesmoseaplicapara
  111. 111. osfatoresbióticosquandoestespassamalimitarodesenvolvimentodosseresvivos.Osprincipaisfatoreslimitantesabióticossãoatemperatura(clima),aágua,aluzeosnutrientes;eosbióticossãoacompetição,opredatismoeoparasitis-mo.Quantomaisamplaforafaixadetolerânciadeumorganismoaumdadofator,maisprobabilida-deeletemde
  112. 112. sobreviveràsvariaçõesambientaisrelacionadasaessefator.Algunsanimaistêmumafaixadetolerânciamuitoestreita:paraospeixes,porexemplo,umavariaçãodepoucosgrausnatemperaturadaágua,podeeliminarapopulaçãointeira.Emtermosgerais,quantomaisamplaforafaixadetolerânciadeumorganismoaosfatoresdomeio,maisamplaseráasuadis-tribuiçãogeográfica.Mediantea
  113. 113. tecnologia,ohomemtemampliado,artificialmente,suafaixadetolerânciaamuitosfatores,demodoquepodesobreviveremquasetodasasregiõesdabiosferaeforadela(naveespacial).
  114. 114. 1aParte-EcologiaGeral-174.4.EXERCÍCIODEFIXAÇÃO41.Dequemaneiraspodeminteragirosorganismosdeumamesmaespécie?2.Identifiqueeclassifiqueasrelaçõesabaixo:a)Apenicilina,oprimeiroantibióticodescobertopelohomem,éumasubstânciaproduzidaporumfungocapazdeinibirocrescimentodemicrorganismos.b)Asabelhas,paraproduziremomel,utilizam
  115. 115. onéctardasflores.c)Emumacalçada,alagartixaficaimóvelporalgunsminutose,subitamente,lançasualín-guaecapturauminseto.d)Oanuméfreqüentementeencontradonascostasdogadobovino,alimentando-sedecarra-patosqueinfestamsuapele.e)Asorquídeasemumaflorestautilizamasárvorescomosuporte,parapoderemficarmaispróximasdafontede
  116. 116. luz.3.Asrelaçõesentreosseresvivospodemenvolverganho(+),perda(-)ouneutralidadeetole-rância(0).Classifiqueasrelaçõeslistadasnoquadro4.1usandoparesdesinais,como(+,+),(+,-),(0,+),etc.4.Qualaimportância,paraumaespécie,dacompetiçãoentreseusindivíduos?5.Qualaimportânciadopredatismoparaacomunidade?6.Oque
  117. 117. écontrolebiológico?Émaiseficientequandoseusamparasitasoupredadores?Porque?7.Porquealgunsseresvivosmigram?8.Qualadiferençaentrehibernaçãoeestivação?9.Conceituefatorlimitante.Dêexemplodeumfatorlimitanteparaohomem.10.Qualadiferençaentrefatorlimitanteeresistênciaambiental?
  118. 118. 18-IntroduçãoàsCiênciasdoAmbienteparaEngenharia5.ECOSSISTEMASOOsvegetais,animaisemicrorganismosquevivemnumaregiãoeconstituemumacomuni-dadebiológica,estãoligadosporumaintrincadaredederelaçõeseinfluências,queincluiomeiofísicoeaprópriacomunidade.Estescomponentesfísicosebiológicos,interdependentes,formamumaunidadefuncionalbásicade
  119. 119. estudodaEcologia,denominadaecossistema(Tansley,1935).Umecossistemapodeserdefinidocomo:’unidadefuncionalbásica,compostadeumabiocenose-conjuntodeseresvivos-eumbiótopo-lugarqueabrigaumabiocenose’.Asdimensõesdosecossistemassãoasmaisvariadaspossíveis,poisconvenientementepode-seescolherumaunidademaioroumenorparaestudo.Elepodeserconstituídoporumaflorestain-teira(macro-ecossistema)oupor
  120. 120. umasimplesplantacomoabromeliácea(micro-ecossistema),ouainda,umoceanoouumaquário.5.1.COMPONENTESEESTRUTURAHánosecossistemasumenormecomplexodefenômenosefatoresquedelimitamedefinemasuacomposição:primeiramente,acomposiçãofísicadomeio(naturezadosolo,luminosidade,temperatura,etc.);depois,acomposiçãoquímica(saismineraisecompostosinorgânicosutiliza-doscomonutrientes,ácidos,álcalis,
  121. 121. oxigênio,gáscarbônico,etc.);finalmente,apresençadese-resvivosquepodemserpredadores,comensais,parasitas,competidores,etc.,ecaracterizam-seporumainterdependêncianãosomentenasrelaçõesalimentares,mastambémnareproduçãoeproteção.Dessemodo,pode-sedividiroecossistemaemdoisconjuntosamplosdecomponentes:osbióticos(vivos)eosabióticos(nãovivos).Oconjuntodoscomponentesbióticoscompõeabiocenosee
  122. 122. doscomponentesabióticosobiótopo.Oscomponentesbióticospodemseragrupadosemtrêscategoriasfuncionais:produtores,con-sumidoresedecompositores.Osprodutoressãotodososorganismosautótrofos,principalmen-teplantasverdesquerealizamfotossíntese,eoutros,emmenorquantidade,querealizamquimi-ossíntese.Osconsumidoresdosecossistemassãoosheterótrofos,principalmenteanimais,quesealimentamdeoutrosseresvivos.Podemsersubdivididos
  123. 123. em:(a)consumidorprimário(her-bívoro),queutilizadiretamenteovegetal-veado,gafanhoto,coelhoemuitospeixes;(b)con-sumidorsecundário(carnívoro),queobtémseualimentodeconsumidoresprimários-leão,ca-chorro,cobraeespéciescarnívorasdepeixes;e,(c)consumidormisto(onívoro),quenãofazdiscriminaçãopronunciadaemsuapreferênciaalimentarentreprodutoreseoutrosconsumidores-estacategoriaincluiohomem,ourso
  124. 124. ealgunspeixes.Osdecompositorestambémsãoheteró-trofos-bactériasefungossapróvoros-,porémsealimentamdemateriaisresiduais(excreções,cadáveres,etc.)transformando-osemsubstânciasinorgânicassimplesutilizáveispelosproduto-res.Nãofosseotrabalhodosdecompositores,onossoplanetaseriaumamontoadode’lixo’.AestruturadeumecossistemapodeserexemplificadaatravésdeumTerrário:umaespéciedejardim
  125. 125. encerradoemumacaixadevidroouplásticotransparente,querecebeluzsolarecontémumacamadadesolo,pequenasplantas(produtores),pequenosinsetos(consumidoresprimários)-comopulgões-alimentando-sedaseivadessasplantas,insetoscarnívoros(consumidoresse-
  126. 126. 1aParte-EcologiaGeral-19cundários)-comojoaninhas-comendopulgõese,mesmo,umpredadormaior(consumidorter-ciário)-comoaaranhaoulouva-a-deus,capturandoasjoaninhas.Finalmente,oprópriosolocontendobactériaseoutrossapróvoros(decompositores),nutrindo-sedefolhasmortaseoutrosdetritosdeorigemvegetalouanimal.Dessemodo,mantém-sedentrodoterrário,umfluxodeenergiaeumareciclagem
  127. 127. deelementosquímicos,demaneiraaconservar,noseuinterior,apro-ximadamenteconstantesasconcentraçõesdegáscarbônico,água,oxigênio,saismineraisecom-postosorgânicos,nãosendonecessárioadicionarouretirar,periodicamente,qualquerdeles.5.2.CARACTERÍSTICASDOSECOSSISTEMASNoestudodosecossistemasdistinguem-sequatrocaracterísticasbásicas:.continuidade-todososecossistemasdoplanetaestãointerligados,formandoumgrandee-
  128. 128. cossistema-abiosfera;.sistemaaberto-sobopontodevistadatermodinâmica,todososecossistemassãosistemasabertos,quesemantêmatravésdofluxocontínuodeenergiasolar;.homeostase-todoecossistemaédotadodeauto-regulação,oqueotornacapazderesistiràsmudançaselheconfereumestadodeequilíbriodinâmico;.sucessãoecológica-amaioriadosecossistemasforma-senocurso
  129. 129. deumalongaevolução,conseqüênciadoprocessodeadaptaçãoentreasespécieseomeioambiente.Umasucessãoecológicapodelevardezenasacentenasdeanos,atéqueacomunidadeestabilizeatingindooclímax.Asucessãopodeserprimáriaousecundária.Aprimeiraocorreemregiõesnuncaanteshabitadas,comonumacrostarochosa.Asegundaocorreemregiõesanteshabitadasmasque,emfunção
  130. 130. defatoresnaturaisouartificiais,comoenchentes,erupçõesvulcânicas,quei-madas,projetosagrícolas,etc.,romperamoclímax,retornandoaoprocessodesucessão.Nafigura5.1,estãoenumeradasassériesdasucessãodeumbosquequeimadoatéatingirnova-menteoclímax,numtempodeaproximadamente350anos.Figura5.1:Sucessãoecológicaemumbosquequeimado.(SUTTON,D.B.eHARMON,N.P.,1979)
  131. 131. 5.3.EQUILÍBRIONOSECOSSISTEMASTodososconsumidoresdabiosferaobtêmenergiaenutrientesparasatisfazerassuasnecessida-des,comendoplantas(produtores),oucomendooutrosanimais(herbívoros)quecomeramplan-tas,oucomendoanimais(carnívoros)quecomeramanimaisquecomeramplantas,eassimpordiante.Dessaforma,emboraosecossistemasvariemmuitoemproporçãoeemaparência,todostêmumamesmaestruturade
  132. 132. funcionamento,apresentandoumfluxodeenergiaeumciclodematéria(Figura5.2),damesmaformaquenabiosfera.
  133. 133. 20-IntroduçãoàsCiênciasdoAmbienteparaEngenhariaSolMateriaisparticuladosegasososEnergiadissolvidosnaágua,Matérianoarounosolo.DecompositoresProdutoresHerbívorosCarnívorosCalorCalorCalorFigura5.2:Fluxodeenergiaeciclodematérianosecossistemas.Aestruturadefuncionamento,resultantedoarranjoprodutor-consumidor,denomina-secadeiaalimentar.Umacadeiaalimentarédefinidacomosendoumaseqüênciadeseresvivosunidospeloalimento.Umaformaderepresentá-laéligandoonomedosorganismoscom
  134. 134. setas,asquaisindicamocaminhopercorridopelamatérianosecossistemas.Estarepresentaçãoclassificaosorganismosdeacordocomoníveltróficoqueocupam(Quadro5.1).Pordefiniçãooprimeironíveltrófico(NT)pertenceaoprodutor,comumaúnicaexceçãoparaascadeiasalimentaresdosolo,queseiniciamcomrestosdevegetaiseanimaismortos.Oúltimoníveltrófico,porsuavez,
  135. 135. éocupadopelosdecompositores.Estescompreendemmiríadesdeorganismossapróvoros,queestabelecemcadeiasdedecomposiçãosobreamatériamorta.Taiscadeiasocupamsempreoúltimoníveltróficodascadeiasdepredadores(predominaopredatismo)eparasitas(predominaoparasitismo).Logoosdecompositoresquasenuncasãorepresentadosnestasseqüênciasalimen-tares.Exemplosdecadeiasalimentares:.capim.gafanhotos.pássaros.raposas
  136. 136. (CadeiadePredadores).trigo.pulgão.protozoário(CadeiadeParasitas).folhas.fungos.vermes(CadeiadeDecomposição)Quadro5.1:Classificaçãodosorganismosnumecossistema.TipodenutriçãoCategoriafuncionalNíveltrófico1oAutotróficaProdutor(vegetal)HeterotróficaConsumidor2o’primário(herbívoro)3o’secundário(carnívoro1)4o
  137. 137. ’terciário(carnívoro2)2o,3o,4o,5o’misto(onívoro)HeterotróficaDecompositor2o,3o,4o,5o,6o
  138. 138. 1aParte-EcologiaGeral-21Numecossistema,asrelaçõesdetransferênciadematériaeenergianãosãotãosimplescomonascadeiasalimentares.Narealidade,estasentrelaçam-se,numdelicadoequilíbrio,constituindoverdadeirasteiasqueunementresipredadoresepresas,parasitasehospedeiros,formandoestru-turasmaiscomplexasdenominadasteiasouredesalimentares.Numateiaalimentar,umorga-nismopodeocupar
  139. 139. diferentesníveistróficos(Figura5.3).Issotorna-sevantajosoparaacomuni-dade,umavezqueumorganismopassaaterváriasopçõesdealimento,fatoqueconferemaiorestabilidadeàestruturae,consequentemente,aoecossistema.Figura5.3:Teiaalimentardeáguascosteiras(SUTTON,D.B.eHARMON,N.P.,1979)5.4.PRODUTIVIDADENOSECOSSISTEMASAprodutividade,ouprodução,designa
  140. 140. aquantidadedematériaorgânicaproduzida,oudee-nergiafixadapelosprodutores,queétransferidaparaosconsumidoresaolongodasseqüênciasalimentares,podendoserexpressaemunidadesdemassaoudeenergia.Emtermosdeenergia,ascaloriasincorporadasemcadaníveltróficodenominam-se:produçãoprimáriaouPP(1oNT),produçãosecundáriaouPS(2oNT),produçãoterciáriaouPT(3oNT),etc.Denomina-sepro-
  141. 141. duçãoprimáriabruta(PPBouPB),aquantidadedeenergiafixadapelasplantasnoprocessodefotossíntese.Partedessaenergiaédissipadanoprocessoderespiraçãodoautótrofo(Ra)eparte-produçãoprimárialíquida(PPLouPL)éincorporadaàbiomassavegetaletransferidaparaosconsumidores.Acadaníveltrófico,partedaenergiarecebidaéincorporadaàbiomassaeparteédissipada
  142. 142. naformadecalor(2aleidatermodinâmica)ouperdidanamatériaexcretada.Toman-do-seRcomosendoosomatóriodaenergiadissipada-energiacalorífica-emtodososníveistróficos,aprodutividadenoecossistemapodeserrepresentadaporPB=PL+R.
  143. 143. 22-IntroduçãoàsCiênciasdoAmbienteparaEngenhariaAprodutividademédianascadeiasalimentareséestimadaemtornode10%,ouseja,acadaníveltróficosãoincorporadoscercade10%daenergiaprovenientedoníveltróficoprecedente(LeideEltonoudos10%).Assim,PS=10%PL,PT=10%PS,sucessivamente.Conseqüênciadase-gundaleidatermodinâmica,quantomaior
  144. 144. oníveltróficodoorganismo,menoraquantidadedeenergiadisponível.Talfatolimitaonúmerodeníveisdeumacadeia,eesteéatingidoquandoosorganismosnãoobtêmenergiasuficienteparamanterem-sevivosereproduzirem-se.Porestarazão,amaioriadascadeiasapresentamquatroacinconíveistróficos.Consequentemente,quan-tomaispróximodabasedeproduçãomaioradisponibilidadedeenergia
  145. 145. e,portanto,maiorquan-tidadedeorganismospoderásermantidacomaproduçãoprimáriadoecossistema.Oestudodaprodutividadeéusadoparaidentificaroestágiodasucessãoecológicaemqueseen-contraoecossistema.CombasenarelaçãoPB/Rdetermina-seseacomunidadeéclímaxouestáemsucessãoecológica.Naprimeira,PL=0,istoé,todaproduçãoprimária
  146. 146. líquidadeumcertointervalodetempoéconsumidapelafaunaemintervalodetempoigual,logoPB/R=1,0oue-cossistemamaduro.Nasegunda,PL>0,apenaspartedaproduçãoprimárialíquidaéconsumi-da,havendoportantosaldodeenergiaparamanternovosconsumidores,logoPB/R>1,0oue-cossistemasucessional.Noquadro5.2,estãoresumidasalgumasdiferençasentreestes
  147. 147. doisti-posdeecossistemas.Quadro5.2:DiferençasentreoecossistemasucessionalemaduroCaracterísticasEcossistemaSuces-EcossistemasionalMaduroDiversidadebiológicaBaixaAltaBiomassatotalPequenaGrandeNúmeroderelaçõesPequenoGrandeTeiaalimentarSimplesComplexaRelçãoprodução/consumoMaiorqueumIgualaumEstabilidadeInstávelEstávelResistênciaaosdistúrbiosexternosBaixaAltaAprodutividadedosváriosecossistemasdabiosferanãosedistribuicasualmente.Elaestálimi-tadapeloclima,distribuiçãodenutrientes,luzeágua.Afigura5.4ilustraadistribuiçãodapro-duçãoprimáriaemváriosecossistemas.
  148. 148. 5.5.PIRÂMIDESECOLÓGICASAestruturatróficadeumecossistemapodeserilustradagraficamentepormeiodepirâmidesecológicas,nasquaisoprimeironíveltrófico,ounívelprodutor,formasempreabaseeosníveissucessivosformamcamadasatéoápice.
  149. 149. 1aParte-EcologiaGeral-23“A“-Desertos;“B“-Pastagens,Lagosprofundos,Bosquesmontanhosos;“C“-Florestastropicais,Lagosrasos,Pastagensúmidas,Agriculturairrigada;“D“-Estuários,Recifesdecorais;“E“-Águascosteiras;“F“-Maresprofundos.Figura5.4:Produtividadeprimáriabrutadeváriosecossistemas,emkcal/m2aoano.(SUTTON,D.B.eHARMON,N.P.,1979)Aspirâmidesecológicas
  150. 150. podemserdetrêstipos:números,biomassaeenergia.Apirâmidedenúmeros(Figura5.5)dáumaidéiadadistribuiçãoquantitativadabiocenose,ouseja,quantosorganismosexistememcadaníveltróficodoecossistema;tambémilustrarelaçõesquantitativasentrepresa-predadorehospedeiro-parasita.RaposasProtozoárioPulgãoTrigoPássarosGafanhotosCapim(b)(a)Figura5.5:Pirâmides
  151. 151. denúmerosdepredadores(a)edeparasitas(b).Apirâmidedebiomassa(Figura5.6)representaopesototaldosindivíduosnossucessivosní-veistróficos,expressoempesosecototalporunidadedeárea,porexemplokg/m2.Tantoaspi-râmidesdenúmeroscomoasdebiomassapodemapresentarovérticesinvertidos,emvirtudedavariaçãonotamanhodosindivíduose
  152. 152. dacapacidadederenovaçãodosorganismosmenores(Fi-guras5.5-be5.6-b).ProtozoáriosPeixesPulgõesTrigoPlâncton(b)(a)Figura5.6:Pirâmidesdebiomassaterrestre(a)eaquática(b).
  153. 153. 24-IntroduçãoàsCiênciasdoAmbienteparaEngenhariaApirâmidedeenergia(Figura5.7)representaadistribuiçãodeenergiaporníveltróficonoe-cossistema.Dastrêspirâmides,éaquedámelhoridéiadoconjuntodanaturezafuncionaldasbiocenosesnosecossistemas.Suaformanãoéafetadapelasvariaçõesnotamanhoenaintensi-dademetabólicadosorganismos.Elaé
  154. 154. semprevoltadaparacima,umavezquerepresentaapro-dutividadeenergéticanosecossistemas.Aquantidadedeenergiadisponívelemcadaníveléex-pressaemKcal/m2.ano.ProdutoresHerbívorosCarnívoros1Carnívoros2SegundoNTTerceiroNTPrimeiroNTQuartoNTFigura5.7:Pirâmidedeenergia.5.6.DESEQUILÍBRIOSNOSECOSSISTEMASOequilíbriodinâmicodosecossistemasbaseia-senasuaestruturatrófica,istoé,naformacomoacomunidadeestáorganizadaeserelacionacom
  155. 155. oambiente,paradistribuiçãodamatériaee-nergia.Assimsendo,alteraçõesnacomposiçãodacadeiaalimentarounoambientefísicopodempromoverdesequilíbriosecológicos.5.6.1.BLOQUEIONACADEIAALIMENTARUmaformacomumdedesequilíbrio,dá-sepeladestruiçãodeumdoselosdacadeiaalimentar.Adestruiçãodeumeloacarretaodesaparecimentototaldoeloseguinte,dependentedoprimeiro,ea
  156. 156. superpopulaçãodoambientepeloeloanterior.Aeliminaçãodecobrasqueatacamlavradoresnocampo,causaaumentodapopulaçãoderatosereduçãodonúmerodeanimaiscomedoresdecobrascomoasariema.Nadécadadesetenta,acaçapredatóriaaosapo-boinazonaruraldePer-nambuco,incentivadapelovalordapeleparaexportação,resultounainvasãodazonaruralporgafanhotos(grilos),
  157. 157. forçandoamigraçãodaspessoasparaascidades.Aintroduçãodeorganismoestranhoàcadeiaalimentarpodetambémresultaremdesequilíbriosecológicos,decorrentedainexistênciadoelosuperioroupredadornaturalquecontroleasuapro-liferação.NaAustrália,nadécadadetrinta,aimportaçãodocoelhogerousériosproblemas,poisomesmonãoencontrou,nafaunalocal,nenhumanimal
  158. 158. capazdepredá-loepassouentãoades-truirasplantações.Atualmente,osaustralianosprocuramreduzirapopulaçãodecoelhosatravésdevirosesespecíficasdessesanimais.AindanaAustrália,em1935,foiintroduzidoosapo-boi(Bufomarinus)paracontrolebiológicodeumbesouroqueatacavaoscanaviais.Abaixaresis-tênciaambientalaoanfíbio,devidoaoclimafavoráveleausênciadepredador,resultounuma
  159. 159. praga,agravadapelofatodosaposervenenoso.Atualmente,pesquisa-secontrolebiológicodaespécie.
  160. 160. 1aParte-EcologiaGeral-255.6.2.BIOMAGNIFICAÇÃOOutraformadegerardesequilíbrioséainterferêncianascadeiasalimentaresatravésdoconstantelançamento,noambiente,desubprodutosdaindústriaquímicaricosemmetaispesados,comochumboemercúrio,materiaisradioativosedemoléculassintéticas,comoplásticos,detergentesepesticidas.Essassubstâncias,pornãoserembiodegradáveis,aospoucosvãoseacumulandonoambiente.
  161. 161. Algumasdelas,quandoingeridaspelosseresvivos,tendemaconcentrar-seaolongodascadeiasalimentarese,consequentemente,osúltimosníveistróficostornam-seosmaispreju-dicados.Essefenômenoéconhecidocomobiomagnificação,oumagnificaçãotrófica,eapre-senta-secomoresultadodaabsorçãoseletivadeumasubstânciapelostecidosdoorganismo.Porexemplo,aglândulatireóideseparaseletivamenteoiododacorrentesangüínea.Destamaneira,
  162. 162. quandooiodo131(radioativo)estápresentenosangue,éabsorvidoseletivamentepelaglândula.Damesmaforma,oestrôncio90eocésio137concentram-senosossos,ospesticidasorganoclo-radosnasgorduras,etc.UmdosprimeirosestudossobreessefenômenofoiodoLagoClear,naCalifórnia,quandoousodoTDE2levouaodesaparecimentodeavescomoomergulhãona
  163. 163. região.Nafigura5.7,atravésdapirâmidedebiomassa,pode-seobservaraconcentraçãodoTDEnacadeiaalimentar.Nestecaso,ataxadeamplificaçãodotóxicodaáguaparaaavechegoua180.000vezes.Ataxadeamplificaçãoéarazãoentreaconcentraçãonoúltimoníveltróficodacadeiaeaconcentraçãonoambiente,seestedadoestiverdisponível,ouaconcentração
  164. 164. noprimeironíveltrófico.Mergulhão(2.500)Peixescarnívoros(22a221)InseticidatransferidoPeixesplanctófagos(7a9)porviaalimentarZooplâncton(3,0)Fitoplâncton(0,5)Água(0,014)Figura5.7:PirâmidedebiomassadoLagoClear,naCalifórnia(concentraçãodeTDEemppm).(CHARBONNEAU,J.P.etal,1979)Destefenômenoconstata-sequeos
  165. 165. animaispredadoreseossuperpredadores,situadosnotopodascadeiasalimentares,sãoosmaisameaçados.Ohomem,peloseuregimealimentar,éumsu-perpredador,encontrando-setambémameaçadodeintoxicações.Combasenestaconstatação,muitospaísesproíbemaproduçãoecomercializaçãodepesticidasorganoclorados,usodemetaispesadoscomoomercúrioecontrolamaexposiçãoàsradiaçõesionizantes.Osdesequilíbriostambémpodem
  166. 166. ocorrerdevido:(a)àsalteraçõesdoambientequeimpeçamacamuflagemdedeterminadasespécies,expondo-asaoseusinimigos,ouqueestasencontremnanovapaisagemalimentoeabrigo;(b)aousodeinseticidasquediminuemoueliminamespéciespolinizadoras,levandoaodesaparecimentodevegetaise,consequentemente,deanimais;(c)aolançamentodeesgotos,ricosemmatériaorgânica,noscorposd“água,favorecendoasbactériasaeróbias
  167. 167. emdetrimentodospeixes,dentreoutros.2Abreviaturausualdoinseticidaorganocloradotetraclorodifeniletano(C14H10Cl4)
  168. 168. 26-IntroduçãoàsCiênciasdoAmbienteparaEngenharia5.7.EXERCÍCIODEFIXAÇÃO51.Expliqueporque,apesardeteremamesmaestruturadefuncionamento,osecossistemasdife-rementresi.2.Queposiçãoocupaoonívoronumateiaalimentar?Dêexemplodeumateiaincluindoduasespéciesonívorasquevocêconheça.3.Descrevaoquevocêobservanafigura5.1
  169. 169. destecapítulo.Qualaimportânciadasucessãoeco-lógicaparaosecossistemas.4.Observeacadeiaalimentar:planta.....larvademoscadefruta.....protozoário.Esquemati-zeaspirâmidesdenúmeros,energiaebiomassa.Dequetipoéessacadeia?5.Qualavantagemdasteiasalimentaresparaosecossistemas?6.Expliqueporquequantomaispróximodoprodutormaisconsumidorespodemser
  170. 170. mantidosnumecossistema.8.Suponhaqueaproduçãoprimárialíquidadasplantasdeumaregiãosejade1.000cal/m2.dia.Considereagoraumaáreade100m2nessaregião.a)Queenergiapodesertransferidaparaosconsumidores:PBouPL?Porque?b)Qualaproduçãolíquidatotaldessaárea?c)Seapopulaçãode
  171. 171. herbívorosingerirdiariamente100.000cal,qualseráaproduçãose-cundária?d)Poderiavivernessaregiãoumapopulaçãodeherbívorosqueingerissediariamentemaisdoque100.000cal?Porque?9.ArelaçãoPB/Rparatrêsflorestasdistintasé:3,0;2,0e1,0.a)Qualdessastrêsflorestasjáatingiuoclímax?Porque?
  172. 172. b)Quaispodemmanternovaspopulaçõesdeconsumidores?c)Qualdessascomunidadesestáemestágiomenosavançadodasucessãoecológica?Jus-tifiquesuaresposta.10.Partedeumaflorestafoiqueimadaetransformadaempastagem.Usandoadjetivoscomosimples/complexo,pequeno/grande,etc.,compareestesdoisecossistemasemtermosde:bio-diversidade,biomassatotal,teiaalimentar,relaçãoprodução/consumoeestabilidade.11.Porque
  173. 173. osecossistemassucessionaissãomaissusceptíveisàspragas?12.Observeaconcentraçãodeestrôncio90nacadeiaalimentardeumlago(água-1ppm):plantasaquáticas(280ppm).....peixesherbívoros(950ppm).....perca(3.000ppm)(a)Quefenômenoseobserva?(b)Descrevabrevementeofenômeno?(c)Qualataxadeamplificaçãodoestrôncio?
  174. 174. 1aParte-EcologiaGeral-276.CICLOSBIOGEOQUÍMICOSntende-seporciclobiogeoquímicoomovimentocíclicodeelementosquímicosentreoEmeiobiológicoeoambientegeológico.Todosos30a40elementosnecessáriosaodesen-volvimentodosseresvivoscirculamnabiosfera.Noquadro6.1,encontram-serelacionadososelementosquímicosmaispresentesnostecidosvivos,relacionando-oscomasuaproporção
  175. 175. nacrostaterrestre.Quadro6.1:Elementosquímicosmaispresentesnosseresvivos(%porpêso).ElementoSímboloHomemCrostaterrestrePédemilhoOxigênioO65,049,075,0CarbonoC18,00,0913,0HidrogênioH10,00,8810,0NitrogênioN3,30,030,45CálcioCa1,53,40,07FósforoP1,00,120,06PotássioK0,352,40,28
  176. 176. EnxofreS0,250,050,05SódioNa0,242,6traçosCloroCl0,190,190,04MagnésioMg0,051,90,06FerroFe0,0054,70,03ManganêsMn0,00030,080,01SilícioSitraços250,36Fonte:BIOLOGIA“BSCS:VersãoVerde,vol.1,1979.Paraaecologia,ofatormaisimportantedeumciclobiogeoquímicoconstitui-senofatodequeoscomponentes
  177. 177. bióticoseabióticosaparecemintimanenteentrelaçados.Todososciclosbiogeo-químicosincluemseresvivos;semavida,osciclosbiogeoquímicoscessariame,semeles,avidaseextinguiria.Asseguintescaracterísticaspodemserobservadasnosciclosbiogeoquímicos:.umdepósito"geológico"(atmosferaoulitosfera);.inclusãodeseresvivos(vegetais,animaisemicrorganismos);.câmbiosquímicos;.movimentodoelementoquímicodesde
  178. 178. omeiofísicoatéosorganismoseseuretornoaeste.Osciclosbiogeoquímicospodemdividir-seemdoistiposbásicos:.ciclos(denutrientes)gasosos,cujodepósitooureservatóriogeológicoéaatmosfera.Exem-plos:ciclodocarbono,dooxigênioedonitrogênio.Sãociclosrelativamenterápidosefecha-dos,ondenãoexistequasenenhumaperdadeelementosnutrientesduranteoprocesso
  179. 179. dere-circulação;
  180. 180. 28-IntroduçãoàsCiênciasdoAmbienteparaEngenharia.ciclos(denutrientes)sedimentares,têmcomoreservatóriogeológicoasrochassedimenta-res.Exemplo:ociclodofósforoedoenxofre.Estessãoconsideradoscicloslentos,postoqueosdepósitossedimentaressãopoucoacessíveisaosorganismos,umavezque,paraqueose-lementoscheguematéeles,asrochasdevemserintemperizadase,
  181. 181. posteriormente,transporta-dasaosolo.Ainterferênciadohomemnosciclosbiogeoquímicosdá-sebasicamentepelautilizaçãodoar,daáguaoudosolocomosumidourodeseusdespejos.Muitassubstânciassãotóxicas,atacamosis-temarespiratóriodeplantaseanimais,causamdanosaostecidosdasfolhas,destroemosmicror-ganismosdossolos,alteramastrocasgasosas,contribuindoparainibirodesenvolvimentodavi-
  182. 182. danessesambientes.Ohomemtambémcontribuiparatornaroprocessoacíclico,quando,porexemplo,extraietratarochasfosfatadas,produzindofertilizantesfosfatadosquesãousadosnaagricultura.Posteriormente,estesatingemoscorposdágua,concorrendoparaoprocessodeeu-troficação,provocandosériosdesequilíbriosnaságuas.6.1.CICLODOCARBONOOcarbonoéoprincipalconstituintedequalquermatériaorgânica,sendoportanto
  183. 183. essencialàvi-danaTerra.Encontra-sedisponívelnoaratmosféricooudissolvidonaságuas,naformadegáscarbônico.OCO2entranacomposiçãodoaratmosféricocomapenas0,03%.Entretanto,estaquantidadeésuficienteparamantertodaavidanaTerra,umavezquesemantémemcontínuareciclagem,atravésdoseuciclo,conformeesquematizadonafigura6.1.Inicialmente,oCO2é
  184. 184. fixadoporvegetais,algasebactériasnafotossíntese,formandocarboidratoseliberandooxigê-nio.OscarboidratossãodegradadospelarespiraçãoeocarbonoédevolvidoaomeionaformadeCO2.UmafraçãodoCO2doarcombina-secomachuvaformandoácidocarbônico(H2CO3).Nosolo,estepassaabicarbonato(HCO3-)e,posteriormente,acarbonato(CO3=).Estereagecomosácidosexistentesno
  185. 185. solo,liberandoCO2paraaatmosfera.Figura6.1:Ciclodocarbono(SILVA,T.B.eOLIVEIRA,W.B.1992)
  186. 186. 1aParte-EcologiaGeral-29Algumasvezes,ociclodocarbonoéinterrompidoeoretornodomesmoàatmosferapodelevarmilhõesdeanos.Éocasodoscompostosdecarbonoquenãoforamatacadospelosdecomposito-resepermanecemarmazenadosnosubsolosobaformadecarvãofóssilepetróleo,ounasrochasformadasporconchaseesqueletosde
  187. 187. animais.Aqueimadoscombustíveisfósseisdevolveocarbonoaociclo,naformadeCO,CO2ediversoshidrocarbonetos.ReaçõesposterioreslevamoCOaCO2eoshidrocarbonetosaCO2eH2O.Aqueimada,odesmatamentoeaqueimadecombustíveisfósseissãoatividadesqueinterferemdiretamentenociclodoCO2.Porém,maioratençãodeveserdadaàságuas,pois80%
  188. 188. daprodu-çãofotossintéticavemdasalgasmarinhasedeáguadoce.Apoluiçãodaságuas,comdestruiçãodofitoplâncton,podedesequilibrartodoociclodocarbono.6.2.CICLODOOXIGÊNIOOmaiorreservatóriodeoxigênioéoaratmosférico,doqualconstituicercade20%.Estápresen-tetantonomundoorgânicocomonoinorgânico.Neste,entranaconstituiçãodosminerais
  189. 189. edasrochas.Nomundoorgânico,éessencialàvida,umavezqueentranacomposiçãodostecidosvivoseéimprescindívelparaarespiração.Éatravésdarespiraçãodevegetais,animaisemicror-ganismosqueooxigênioéretiradodaatmosferaedevolvidonaformadegáscarbônico(CO2)eágua.Mesmoosorganismosanaeróbiosparticipamdociclo,umavezqueretiramo
  190. 190. oxigêniodamatériaorgânicadevolvendo-oaomeionaformadeCO2.Águaegáscarbônico,pelaaçãodosautótrofos,sãoretiradosdoambienteedevolvidosnaformadecarboidratos(alimento)eoxigê-nio,atravésdafotossíntese.Noar,tantoaH2OcomooCO2entramnosseusrespectivoscicloseamboscontémoxigênio,quefazpartedociclototal.Dessemodo,pode-senotarque
  191. 191. ociclodooxigênioestáintimamenterelacionadocomosciclosdocarbonoedaágua.Ofatormaisrecentequeafetaociclodooxigênionabiosferaeobalançodeoxigênionaterra,éoprópriohomem.Alémdeinalaroxigênioedeexalardióxidodecarbono,ohomemcontribuiparadiminuironíveldeoxigênioeaumentaro
  192. 192. dedióxidodecarbonopelaqueimadecombustí-veis,odesmatamentoepavimentaçãodeterrasanteriormenteverdes.6.3.CICLODONITROGÊNIOOnitrogênioéimportantepelasuaparticipaçãofundamentalnacomposiçãodasproteínas,asquais,porexemplo,representamaproximadamente16%docorpohumano.ON2encontra-sedisponívelnoaratmosfériconaproporçãode79%mas,apesardessaabundância,sãopoucososorganismosqueconseguem
  193. 193. fixá-lo:nossolos,éfixadopelasbactériasdogêneroRhizobiumeNitrobacterquevivememmutualismocomplantasleguminosas,e,naságuas,pelasalgasazuisdogêneroNostoc.Alémdafixaçãobiológica,podeocorrerfixaçãoatmosféricaeindustrial,quandoonitrogênioétransformadoemnitratoouácidonítrico,queficanoambienteàdisposi-çãodosvegetais.Estesabsorvemonitrogêniofixado,transformando-oem
  194. 194. proteínas;apassagemparaosanimaisinicia-secomosherbívoros.Plantaseanimaismortos,juntamentecomasexcreções,sãotransformados,pelosorganismosdaputrefação(bactériasefungos),emamônia(NH3)numprocessodenominadoamonificação.AamôniaéutilizadapelasbactériasNitrosomonasqueaoxidam,produzindonitrito(NO2-)eesteé
  195. 195. 30-IntroduçãoàsCiênciasdoAmbienteparaEngenhariatransformadoemnitrato(NO3-)pelasbactériasNitrobacter.Apósanitrificação,dissolve-senaságuasoupermanecenossolos,deondeéabsorvidopelasplantasousofredesnitrificaçãopora-çãodebactérias,voltandoaoaratmosférico(Figura6.2).Figura6.2:Ciclodonitrogênio(SILVA,T.B.eOLIVEIRA,W.B.1992).
  196. 196. Onitrogêniofixadoquenãoéabsorvidopelosvegetais,podesertransportadoparaosmares,in-doconstituirsedimentosprofundosnosoceanos,podendosairdecirculaçãopormilhõesdeanos,sóvoltandoaociclopelaserupçõesvulcânicas.Nãofosseaatividadevulcânicaemdeterminadosambientes,talvezocorressemproblemasdevidosàfaltadeproteínasparaaalimentaçãohumana.6.4.CICLODA
  197. 197. ÁGUAAáguarepresentaoconstituinteinorgânicomaisabundantenamatériaviva.Ohomempossui65%doseupesoconstituídodeáguaealgunsanimaischegamaserformadosde99%dessecomposto.Ociclodaáguaconsistebasicamentenaevaporaçãodaáguadascamadaslíquidassu-perficiaisdosolo,porefeitodaaçãodosraiossolares.Seguindo-seaformaçãodenuvensesua
  198. 198. condensaçãoeprecipitaçãosobaformadechuva,granizoouneve.Umaparceladaáguaqueseprecipitasobreosoloinfiltra-se,promovendoasuarehidrataçãoeorecarregamentodasreservasfreáticas.Umaoutraparcela,escoasuperficialmenteformandooscórregos,rioselagos.Apro-porção,deáguadeescoamentosuperficialemrelaçãoàinfiltraçãoéinfluenciadafortementepelaausênciaoupresençadecobertura
  199. 199. vegetal,umavezqueestaconstituibarreiraaorolamentolivre,alémdetornarosolomaisporoso.Aparceladeáguaqueseprecipitasobreahidrosferaparticipadociclocurtoeaquecaisobrealitosferacompõeociclolongo.Osorganismosterrestrespodemobteráguaemváriospontosdesteciclo.Asplantasaretiramdosolo,enquantoquea
  200. 200. maioriadosanimaisaingere.Poroutrolado,vegetaiseanimaisdevolvemáguaparaaatmosfera:osvegetaisprincipalmentepelasfolhas;osanimais,atravésdapeleepe-lossistemasrespiratório,digestivoeurinário.
  201. 201. 1aParte-EcologiaGeral-31Avegetaçãoexerce,porsuavez,funçãoimportantecomrelaçãoàdevoluçãodaáguadeinfiltra-çãoatravésdaevapotranspiração,acelerandomuitoosprocessosdesimplesevaporação.Consi-derando-seaproporçãoquerepresentaosomatóriodasuperfíciedasfolhasemrelaçãoàsuperfí-ciedosolo,éfácilavaliar-seopapelaceleradordesempenhadopelavegetaçãoem
  202. 202. relaçãoàtransferênciadeumidadedosoloparaaatmosfera.Alémdisso,osistemaradiculardeárvoresearbustos,podendoatingirdezenasdemetrosdeprofundidade,constituiummecanismodealtaeficiênciaemrelaçãoaessetransporte,permitindoamovimentaçãorápidadeenormesvolumesdeágua.Daíaimportânciafundamentaldacoberturavegetal,comrelaçãoàmanutençãodaumi-dadeatmosférica,regularidadedaschuvas
  203. 203. eoutrosfatoreseco-metereológicos.Todososciclosbiogeoquímicosrelacionam-seintimamentecomociclodaáguaeofluxoener-géticoatravésdabiosfera.Deumaformaoudeoutra,aáguaconstituiomeioprincipalparaacirculaçãodenutrientes.Ocalorsolarquedeterminaaformaçãodecorrentesatmosféricas,per-mitindoaprecipitaçãoeevaporaçãonociclodaágua,proporcionatambém
  204. 204. aenergiaparaqueosorganismosvivos,principalmenteosvegetais,possammanteremmovimentoosciclosdosnutri-entes.Estesúltimos,requeremofluxodaáguaparamanterem-se.6.5.EXERCÍCIODEFIXAÇÃO61.Conceitueciclobiogeoquímicoeenumereassuasprincipaiscaracterísticas.2.Comoohomeminterferenosciclosbiogeoquímicos?3.AconcentraçãodeCO2atmosféricoémaisbaixaao
  205. 205. meiodiaemaisaltaànoite.Usandoociclodocarbono,expliquecomoistoépossível.4.Comoaqueimadecombustíveisfósseispodeinfluenciarociclodocarbono?5.Aságuasdeprofundidadesãoricasemnutrientes.O“ProjetoCaboFrio“,noRiodeJaneiro,temcomoumdeseusobjetivosbombearáguadeprofundidadeparaasuperfície.Combasenos
  206. 206. ciclosbiogeoquímicos,expliquedequemodoissopoderiaserbenéficoparaapopulaçãodepescadoresdaregião.6.Aáguaqueseusadiaadiapodeeventualmenteirparaooceano.Descrevaocaminhodessaáguadentrodoseuciclo,enumerandosuasetapas.7.Expliquecomoacoberturavegetalpodeinfluenciarnociclodaágua.
  207. 207. 32-IntroduçãoàsCiênciasdoAmbienteparaEngenharia7.DISTRIBUIÇÃODOSECOSSISTEMASAAsváriasregiõesdoplanetapossuemcaracterísticaspróprias,desenvolvendo-senelafloraefaunatípicas,sejamterrestresouaquáticas,constituindoecossistemas.Aformamaisco-mumdeestudarosecossistemaséatravésdaidentificaçãodeformaçõesvegetais,associando-seaestasosanimais,comoumaunidadebiótica.Cadacombinação
  208. 208. distintadeplantaseanimais,formandoumacomunidadeclímax,échamadabioma.Abiosferaéconstituídadedoistiposdebiomas:osaquáticoseosterrestres.7.1.BIOMASAQUÁTICOSOsbiomasaquáticospodemserdeáguadoceoudeáguasalgada.Osecossistemasdeáguasal-gada,outalássicos(mareseoceanos),têmcomoprincipaiscaracterísticas:tamanho(“70%dasuperfície),salinidade(“35
  209. 209. gramas/litro),marés,correntes,temperatura(-2oCa32oC),nutrientesminerais,profundidadeeluminosidade.Osecossistemasdeáguadoce,oulímnicos(rios,ria-chos,lagos,lagoas,represas),têmcomoprincipaiscaracterísticas:temperatura,turbidez,tensãosuperficial,movimentosdaságuas,gases(O2eCO2)esaismineraisdissolvidos(nutrientes).Es-tespodemserdivididosemdoisgrupos:ecossistemaslênticosoudeáguaparada,comooslagos,aslagoas,
  210. 210. asrepresaseospântanos;ecossistemaslóticosoudeáguaemmovimento,comoasnascentes,oscórregos,osriachoseosrios.Noquadro7.1,listam-sealgumasclassificaçõesdeinteresseparaoestudodosecossistemasaquáticos.Quadro7.1:Classificaçõesinerentesaosecossistemasaquáticos.Classificaçãobaseadanaquantidadedenutrientes:Eutróficos“Apresentamáguasricasemnutrientesmineraisecom
  211. 211. altaprodutivida-de.Mesotróficos“Águasqueapresentamvaloresintermediáriosentreeutróficoeoligotró-fico.Oligotróficos“Apresentamáguaspobresemnutrientesmineraisecombaixaprodutivi-dade.Divisãodoecossistemabaseadanatemperatura:Epilímnio“Camadasuperiordoslagos,ondeaáguaémaisquenteecirculante,ricaemoxigênio.Termoclino“Camadaintermediária,caracterizadaporumarápidavariação
  212. 212. natempe-raturaenooxigêniocomoaumentodaprofundidade.Hipolímnio“Camadainferiordoslagos,ondeaáguaémaisfriaenãocirculante,po-breemoxigênio.
  213. 213. 1aParte-EcologiaGeral-33Divisãodoecossistemabaseadanaquantidadedeluzsolar:Eufótica“Zonailuminadadoecossistema,ondeaprodutividadeprimáriaéintensa.Disfótica“Zonafracamenteiluminada.Afótica“Zonatotalmenteobscura,ondeéausenteavidavegetal,predominandoafaunadecarnívoros.Classificaçãodosorganismosaquáticos:Plânctons“Organismosflutuantes,
  214. 214. quesedeixamtransportarpelascorrentes.Divi-dem-seem:fitoplâncton(algasunicelulares)ezooplâncton(pequenosa-nimais).Néctons•Organismosquevivememplenaágua,quesãocapazesdesedeslocarativamentecontraascorrentes(peixes,tartarugas).Bêntons•Organismosquevivemfixosnofundo,sobreoutrosorganismosouden-trodolododofundo(vermes).7.2.BIOMASTERRESTRESOsbiomasterrestres

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