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Ciências do Ambiente - Cap 1.2 - Ecologia
- 1. Universidade Estadual doMaranhão Engenharia de Produção Ciências do Ambiente Conceitos Básicos Ecologia Me. Elon Vieira Lima São Luis – Agosto de 2014
- 2. 2 Leis de Conservação Introdução •A vida, como conhecemos, requer basicamente matéria e energia. • Matéria é algo que ocupa lugar no espaço. • Energia é a capacidade de realizar trabalho. – Quanto maior for essa capacidade, melhor será a qualidade da energia. • Em qualquer sistema natural, matéria e energia são conservadas, ou seja, nem se criam nem se destróem. • Entretanto, a qualidade de energia se degrada de maneiras mais nobres (maior qualidade) para menos nobres (menor qualidade)
- 3. 3 Leis de Conservação Leida conservação de massa • Lei de Lavoisier. • Não existe processo 100% eficiente. Em qualquer sistema, físico ou químico, nunca se cria nem se elimina matéria; apenas é possível transformá-la de uma forma em outra. • Tudo se realiza com a matéria que é proveniente do próprio planeta. • Há geração de resíduos em todas as atividades dos seres vivos, mas que podem ser reincorporados ao meio ciclos biogeoquímicos. • Desequilíbrio: geração de resíduos maior do que a capacidade de reciclagem do meio.
- 4. 4 Leis de Conservação 1ªlei da termodinâmica • Análogo à lei de conservação de massa. – A energia pode se transformar de uma forma em outra, mas não pode ser criada nem destruída. • Energia cinética • Energia potencial • A energia necessária para a sobrevivência dos seres vivos chega através de diversas transformações. – A energia luminosa é absorvida pelos vegetais fotossintetizantes e transformada em energia potencial (moléculas complexas). – Na respiração, essas moléculas são quebradas, liberando energia a ser utilizada nas funções vitais.
- 5. 5 Leis de Conservação 2ªlei da termodinâmica • Todo processo de transformação de energia se dá a partir de uma maneira mais nobre para uma menos nobre. • Quanto mais trabalho conseguir realizar com uma mesma quantidade de energia, mais nobre será este tipo de energia. • Embora a quantidade de energia seja preservada, a qualidade é sempre degradada. • Não há reciclagem completa de energia. • Conseqüências – Todo corpo com forma ordenada necessita de energia de alta qualidade para manter sua entropia baixa. – Ambiental: tendência da globalização da poluição.
- 6. 6 Ecologia Conceito • Etimologia dapalavra – O termo eco deriva do grego oikos e significa casa. – O termo logia deriva do grego logos e denomina estudo. – Pode ser definido como o “estudo da casa”. • É a ciência que estuda as interações entre os organismos e seu ambiente, ou seja, é o estudo científico da distribuição e abundância dos seres vivos e das interações que determinam a sua distribuição. • As interações podem ser entre seres vivos e/ou com o meio ambiente.
- 7. 7 Ecossistema Definições e estrutura •Espécies É o conjunto de indivíduos semelhantes (estruturalmente, funcionalmente e bioquimicamente) que se reproduzem naturalmente, originando descendentes férteis. • Populações É o conjunto de indivíduos de mesma espécie que vive numa mesma área e num determinado período. Espécie População
- 8. 8 Ecossistema Definições e estrutura •Comunidade ou biocenose É o conjunto de populações de diversas espécies que habita uma mesma região num determinado período. • Biótipo Fatores abióticos encontrados no meio físico (ambiente) que fornece condições necessárias à sobrevivência dos seres vivos luz, temperatura, umidade, salinidade, etc. Comunidade
- 9. 9 Ecossistema Definições e estrutura •Ecossistema união dos conjuntos biótipo e biocenose. – É a unidade básica no estudo da ecologia. – Em um ecossistema, o conjunto de seres vivos interage entre si e com o meio natural de maneira equilibrada, pela reciclagem de matéria e pelo uso eficiente de energia solar.
- 10. 10 Ecossistema Definições e estrutura •Ecossistema – Compõe-se de elementos abióticos, ou seja, matéria inorgânica ou sem vida (como água, ar e solo) e elementos bióticos, os seres vivos. – Homeostase Todo ecossistema procura um estado de equilíbrio dinâmico por meio de mecanismos de autocontrole e auto-regulação, os quais entram em ação assim que ocorre uma mudança. – No caso de modificações artificiais impostas pelo homem, por serem relativamente violentas e continuadas, o mecanismo não consegue absorver essas mudanças e ocorre o impacto ecológico do meio. • Biomassa Quantidade total de matéria viva em um ecossistema.
- 11. 11 Ecossistema Definições e estrutura •Habitat: É o lugar específico onde uma espécie pode ser encontrada "ENDEREÇO" dentro do ecossistema. – Ele determina as condições de sobrevivência e reprodução do grupo. – O habitat não é exclusivo de uma única espécie encontrar diversas espécies ocupando o mesmo habitat comunidades. – Exemplos: Uma planta pode ser o habitat de um inseto, o leão pode ser encontrado nas savanas africanas, etc.
- 12. 12 Ecossistema Definições e estrutura •Nicho ecológico É o papel que o organismo desempenha no ecossistema "PROFISSÃO" do organismo no ecossistema. • O nicho informa às custas de que se alimenta, a quem serve de alimento, como se reproduz, etc. • O nicho descreve como uma espécie usa os recursos do ambiente (como utiliza a energia circulante, o que come, onde, como e que momento do dia o faz), como ela é afetada por fatores físicos (a que horas do dia ou da noite, ou em que estação do ano tem maior atividade ou se reproduz) e por outras espécies e como sua existência afeta outros organismos que vivem no mesmo habitat (se são predadores ou presas).
- 13. 13 Ecossistema Definições e estrutura •Exemplo de nicho: – Nas savanas africanas, capim, zebras, leões e abutres ocupam o mesmo habitat, mas têm nichos ecológicos distintos. O capim produz a matéria orgânica que serve de alimento às zebras, que são comidas por leões. Os restos são aproveitados por abutres. NICHO ECOLÓGICO= RATO COME, REPRODUZ, CAÇA CAÇADO NO LOCAL.
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- 16. 16 Ecossistema Reciclagem de matériae fluxo de energia • A energia que os seres vivos necessitam para viver provém da alimentação. • Autótrofos seres capazes de sintetizar seu próprio alimento, ou seja, auto-suficientes produzem matéria orgânica através de inorgânica. – Quimiossintetizantes oxidação sulfo, ferro e nitrobactérias. – Fotossintetizantes utilizam o sol como energia vegetais clorofilados e algas. • Heterótrofos seres incapazes de sintetizar seu alimento e que, para obtenção de energia, utilizam-se do alimento sintetizado pelos autótrofos. – Herbívoros, carnívoros, onívoros, sapróvoros. – Decompositores Degradam matéria orgânica em matéria inorgânica fungos e bactérias
- 17. 17 Ecossistema Reciclagem de matériae fluxo de energia • Toda energia utilizada na Terra tem como fonte as radiações recebidas do sol. • Emite energia em forma de ondas eletromagnéticas. • Essa radiação tem um espectro de comprimento de onda que abrange desde valores pequenos (raios X e gama) até valores elevados (ondas de rádio). • Aproximadamente 99% da energia total encontra-se na região do visível.
- 18. 18 Ecossistema Reciclagem de matériae fluxo de energia
- 19. 19 Ecossistema Reciclagem de matériae fluxo de energia • Toda a vida na Terra depende da energia proveniente do Sol • A distribuição das diversas formas de vida é consequência da variação da incidência e da intensidade da energia solar. • Essa variação de incidência é o principal fator que gera as diferenças climáticas entre as diversas regiões do mundo. – Divisões das estações do ano; – Existência de regiões quentes e frias áreas de baixa e alta pressões deslocamento da umidade (chuva). • A energia solar absorvida pelas plantas é transformada em biomassa e será utilizada no metabolismo dos seres vivos.
- 20. 20 Ecossistema Cadeias alimentares • Éo caminho seguido pela energia no ecossistema. • É formada por: – Produtores plantas, fitoplâncton e bactérias; – Consumidores herbívoros, carnívoros, etc.; – Decompositores fungos e bactérias • É uma seqüência linear de seres que se nutrem uns dos outros. • Seta indica sentido da nutrição.
- 21. 21 Ecossistema Cadeias alimentares • Aposição de cada um na cadeia alimentar é denominada de NÍVEL TRÓFICO (produtor= 1º NT). • Fluxo de energia é unidirecional e a matéria é cíclica.
- 22. 22 Ecossistema Cadeias alimentares • Podemser divididas em dois tipos: – cadeias que começam pelos vegetais vivos e passam pelos herbívoros e carnívoros;
- 23. 23 Ecossistema Cadeias alimentares • Podemser divididas em dois tipos: – cadeias que se iniciam pelos detritos vegetais e animais e passam pelos decompositores (detritívoros).
- 24. 24 Ecossistema Cadeias alimentares • Cadeiasalimentares não podem ser vistas como sequências isoladas, mas sim fortemente interligadas, formando redes ou teias alimentares. • Rede alimentar Conjunto de cadeias alimentares que um determinado animal participa.
- 25. 25 Ecossistema Cadeias alimentares • Teiaalimentar Conjunto de redes alimentares.
- 26. 26 Ecossistema Cadeias alimentares • Estudode caso: – Problema: Muitas espécies são introduzidas em um ambiente sem que haja uma avaliação dos riscos associados a essa prática. Isso tem acontecido em uma escala com peixes pelo mundo. A truta arco-íris já foi introduzida em 82 países, uma espécie de tilápia, em 66 países e a carga comum, em 59 países (Ciência Hoje, 1996). – Questão: Quais são as possíveis consequências da introdução dos peixes exóticos em rios e lagoas?
- 27. 27 Ecossistema Cadeias alimentares • Segundoa 2ª lei da termodinâmica, à medida que se avança na cadeia alimentar, há uma redução na qualidade de energia disponível aos próximos organismos da cadeia. • À medida que a energia caminha, vai se tornando menos utilizável. • Para ser energética: no máximo 3 ou 4 Níveis tróficos.
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- 29. 29 Conceitos Básicos Bioma • Conjuntode ecossistemas terrestres, com fauna, flora e clima próprios. – Ex: uma floresta pluvial, uma savana ou um deserto. – É uma área com dimensões de até mais de 1.000.000 km2. – Características: •Uniformidade de um macroclima definido, •Uma determinada fitofisionomia ou formação vegetal, •Uma fauna e outros organismos vivos associados, •Condições ambientais parecidas: como a altitude, o solo, alagamentos, o fogo, a salinidade, entre outros.
- 30. 30 Conceitos Básicos Bioma • Grandesecossistemas distribuídos na superfície terrestre: •ecossistemas terrestres; •ecossistemas aquáticos (plânctons, bentos, néctons); •ecossistemas de água doce (lênticos, lóticos); •rios, lagos, oceanos, estuários; •trundas; •floresta de coníferas, temperadas de folhas caducas, tropicais; •campos; e •desertos.
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- 34. 34 Conceitos Básicos Biodiversidade • Éa variedade total de vida na Terra. – Inclui todos os genes, espécies, e ecossistemas, e os processos ecológicos.
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- 36. 36 Conceitos Básicos Fatores abióticos:Atmosfera • É uma camada fina, gasosa, presa à Terra pela força da gravidade.
- 37. 37 Conceitos Básicos Fatores abióticos:Atmosfera • Composição: – 99,9% da atmosfera é constituída por apenas três gases; – Os demais gases são: Dióxido de Carbono (CO2) (0,003%) e H2, Cr, Xe, O3, Me, Vapor d’água (0 –4%); – Material particulado: Orgânico (polens e microorganismos); Inorgânico (partículas de areia e fuligem)
- 38. 38 Conceitos Básicos Fatores abióticos:Atmosfera • Funções: • Proteger os organismos da exposição a níveis arriscados de radiação ultravioleta •Camada de ozônio
- 39. 39 Conceitos Básicos Fatores abióticos:Atmosfera • Funções: • Camada de ozônio
- 40. 40 Conceitos Básicos Fatores abióticos:Atmosfera • Funções: • Contém os gases necessários para os processos vitais de respiração celular e fotossíntese; • Fornece a água necessária para a vida.
- 41. 41 Conceitos Básicos Fatores abióticos:Atmosfera • Funções: • Mantém a temperatura média da Terra em 15 ºC. •Efeito Estufa
- 42. 42 Conceitos Básicos Fatores abióticos:Atmosfera • Funções: •Efeito Estufa
- 43. 43 Conceitos Básicos Fatores abióticos:Atmosfera • Funções: •Efeito Estufa
- 44. 44 Conceitos Básicos Fatores abióticos:Litosfera • É a camada sólida externa da Terra. • A parte interna do globo terrestre é composta por diversas camadas, com diferentes materiais. • É formada por uma grande variedade de rochas e a sua superfície está geralmente coberta por uma camada de solo e depósitos de sedimentos.
- 45. 45 Conceitos Básicos Fatores abióticos:Litosfera • Solo: É o principal suporte para a vida e o bem-estar, constituindo-se em um recurso natural vital e limitado, embora facilmente destrutível. • O solo é um corpo vivo, de grande complexidade e dinâmico. • Tem como componentes principais à fase sólida (matéria mineral e matéria orgânica), e a água e o ar (componente "não sólida“). • Funções: Substrato essencial para a vida Elemento de fixação e nutrição vegetal Produção de alimentos Obras de engenharia Maior reservatório natural de água doce Elemento de armazenamento de combustíveis fósseis
- 46. 46 Conceitos Básicos Fatores abióticos:Hidrosfera • São os oceanos, mares, lagos e rios que cobrem, aproximadamente, 3/4 de sua superfície.
- 47. 47 Conceitos Básicos Fatores abióticos:Hidrosfera • São os oceanos, mares, lagos e rios que cobrem, aproximadamente, 3/4 de sua superfície.
- 48. 48 Conceitos Básicos Fatores abióticos:Hidrosfera • A distribuição dos recursos hídricos pelo planeta também não é homogênea. Em muitos pontos do planeta já há escassez.
- 49. 49 Conceitos Básicos Fatores abióticos:Hidrosfera • É o principal componente dos organismos vivos. • Os seres vivos apresentam características específicas conforme a umidade e a ocorrência de água em seu habitat. Propriedade Efeitos e significância Maior calor de evaporação que qualquer outro material Determina a transferência de calor e de moléculas de água entre a atmosfera e os corpos d’água Maior calor latente de fusão que qualquer outro líquido, exceto amônia A temperatura estabiliza no ponto de fusão da água Maior capacidade calorífica que qualquer outro líquido, exceto amônia Estabilização das temperaturas dos organismos e regiões geográficas
- 50. 50 Conceitos Básicos Fatores abióticos:Hidrosfera Propriedade Efeitos e significância Excelente solvente Transporte de nutrientes e poluentes, tornando os processos biológicos possíveis em um meio aquoso. Maior constante dielétrica que qualquer outro líquido comum Alta solubilidade de substâncias inorgânicas e sua ionização em solução Maior tensão superficial que qualquer outro líquido comum Fator controlador na fisiologia; governa os fenômenos de gota e superfície Transparente à luz visível e de frações de longos comprimentos de onda de luz ultravioleta Incolor, permitindo que a luz necessária para a fotossíntese alcance consideráveis profundidades nos corpos hídricos Densidade máxima como um líquido em 4º C O gelo flutua; circulação vertical restrita em corpos hídricos estratificados
- 51. 51 Conceitos Básicos Biosfera • Éo espaço onde toda vida seja ela animal ou vegetal é encontrada – É o conjunto de todos os ecossistemas do nosso planeta. – Inclui a superfície da Terra, os rios, os lagos, mares e oceanos e parte da atmosfera.
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- 53. 53 Ciclos Biogeoquímicos Introdução • Areciclagem da matéria é de suma importância, uma vez que os recursos na Terra são finitos e a vida depende do equilíbrio natural desse ciclo. • Nutriente elemento essencial disponível aos produtores, em forma iônica ou molecular. – Macronutrientes maior que 0,2% p.o.s. •Carbono (C), Hidrogênio (H), Oxigênio (O), Nitrogênio (N), o fósforo (P), Enxofre (S), Cloro (Cl), Potássio (K), Sódio (Na), Cálcio (Ca), Magnésio (Mg) e Ferro (Fe). – Micronutrientes menor que 0,2% p.o.s. •Alumínio (Al), Boro (B), Cromo (Cr), Zinco (Zn), Molibdênio (Mo), Vanádio (V) e Cobalto (Co).
- 54. 54 Ciclos Biogeoquímicos Introdução • Oselementos químicos essenciais à vida (em torno de 40) participam dessa trajetória desde o meio inanimado, passando pelos organismos vivos e retornando ao meio original ciclos biogeoquímicos. – Bio organismos vivos interagem – Geo meio terrestre é a fonte dos elementos – Químicos ciclos de elementos químicos. • Tipos de ciclos – Hidrológico água – Sedimentares enxofre e fósforo litosfera – Gasosos carbono e nitrogênio atmosfera
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- 58. 58 Ciclos Biogeoquímicos Ciclo daágua • Processos: – Detenção parte da precipitação fica retina na vegetação, depressões do terreno e construção – Escoamento superficial água doce que escoa sobre o solo, fluindo para locais de altitudes inferiores, até atingir um corpo d’água. – Infiltração – Escoamento subterrâneo constituído por parte da água infiltrada na camada superior do solo. – Evapotranspiração – Evaporação – Precipitação água que cai sobre o solo ou sobre um corpo d’água
- 59. 59 Ciclos Biogeoquímicos Ciclo docarbono • O carbono é o principal constituinte da matéria orgânica, participando em 49% do peso orgânico seco. • As plantas utilizam o CO2 e o vapor de água da atmosfera para, na presença de luz solar, sintetizar compostos orgânicos Fotossíntese • A energia armazenada nas moléculas orgânicas é liberada no processo inverso ao da fotossíntese. • Há uma quebra das moléculas para a liberação de energia para as atividades vitais Respiração
- 60. 60 Ciclos Biogeoquímicos Ciclo docarbono • Há uma interação entre os reservatórios aquático e atmosférico. • Decomposição da matéria orgânica, formando metano (CH4). • Reservatórios de carbono: petróleo e gás natura; carvão vegetal.
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