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Aula II - 2015 - Cursinho Ação Direta

ECOLOGIA

“Por ecologia entendemos a totalidade da ciência das relações do organismo com o meio

ambiente, compreendendo, no sentido amplo, todas as condições de existência.” Ernst Haeckel

Quando imaginamos um ambiente de floresta, por exemplo, quais seres vivos nos ocorrem?

Árvores, arbustos, musgos, fungos, insetos e animais maiores, uns se alimentando dos outros. No meio

disso tudo ainda existem os microrganismos, seres muito pequenos que se alimentam de matéria

orgânica, como folhas e frutos que caem no chão, decompondo-a e a transformando em matéria

inorgânica, como os sais minerais. Os sais e a água serão importantes para as plantas, por exemplo, que

fazem fotossíntese para sobreviver e servem de alimentos para muitos animais.

Pensando nisso podemos observar que existem relações entre todos os seres vivos e deles com o

ambiente e suas condições específicas, como a temperatura, a disponibilidade de água e de luz, o tipo de

solo, a altitude, etc. Esses fatores ambientais, por serem parte das relações entre os seres, são

determinantes no desenvolvimento deles, baixa temperatura e luminosidade por exemplo, limitam o

desenvolvimento de plantas maiores em ambientes polares, afetando a vida dos animais que ali vivem.

Mas os seres vivos também interferem no ambiente, as raízes das árvores, por exemplo, impedem

a erosão causada pela chuva. Portanto, existe um equilíbrio entre os seres vivos e o ambiente, para que

sua sobrevivência esteja garantida e os recursos naturais sejam preservados, a isso chamamos de

equilíbrio ecológico.

Alguns conceitos básicos são importantes para entendermos as interações entre os seres vivos e

deles com o ambiente em que vivem:

● organismo: é um ser vivo formado por um conjunto de órgãos e sistemas. Exemplo: um lobo

guará.

● população: é um conjunto de organismos da mesma espécie que ocupam uma região. Exemplo:

população de araucárias, população de araras azuis.

● comunidade: é o conjunto de todos os organismos, de várias espécies, em uma determinada área,

ou seja, é o conjunto de várias populações. Exemplo: comunidade do Pantanal (antas, jacarés-do-

pantanal, palmeiras).

● ecossistema: é o conjunto da comunidade com o meio ambiente, é a unidade ecológica básica.

Exemplo: floresta Amazônica.

● biosfera: é o conjunto de todos os ecossistemas da Terra

A figura a seguir ilustra os conceitos citados anteriormente:

FIGURA 1: Esquema dos níveis de organização em Ecologia.

Sendo o ecossistema a unidade básica, nos aprofundaremos mais nele. Todo ecossistema é

formado por componentes bióticos e abióticos. Os bióticos são todos os seres vivos de uma área, e os

abióticos são os fatores físicos e químicos do ambiente que atuam sobre os seres. Na imagem a seguir,

quais são os fatores abióticos?

FIGURA 3. Esquema de um ecossistema.

Componentes bióticos

Todos os seres vivos precisam se alimentar para sobreviver, mas eles não se alimentam da mesma

forma, alguns conseguem produzir seu alimento a partir de substâncias inorgânicas, como os minerais

presentes no ambiente, e estes são chamados de produtores (ou autótrofos). Porém, para a produção do

alimento é necessária uma fonte de energia que inicie a síntese, quando essa fonte é a luz solar, os

produtores são chamados de fotossintetizantes (plantas) e quando a energia vem de substâncias químicas

oxidadas eles são quimiossintetizantes (algumas bactérias).

Existem outros seres vivos, como nós, que não são capazes de produzir seu próprio alimento, e por

isso, se nutrem dos seres produtores ou de outros consumidores (ou heterótrofos). Recebem então

diferentes denominações, de acordo com o tipo de alimento de que se nutrem: podem ser carnívoros

(carne), herbívoros (plantas), onívoros (plantas de animais), insetívoros (insetos), detritívoros (detritos

orgânicos), etc.

FIGURA 4. Esquema de uma cadeia alimentar.

Além disso, os consumidores também podem estar em diferentes níveis tróficos: podem ser

primários (como o coelho da figura anterior, que se alimenta diretamente de um produtor); secundários

(como a cobra da figura anterior, que alimenta-se do consumidor primário), e assim por diante. No entanto,

lembre-se: o gavião na cadeia alimentar da figura anterior é o consumidor terciário porque está se

alimentando da cobra (consumidor secundário), mas caso o gavião alimente-se do coelho (consumidor

primário) o gavião passa a ser o consumidor secundário.

Aproveitando essa figura, atente para o sentido das flechas: o sentido da flecha não indica quem

se alimenta de quem, pois se assim fosse a flecha sairia do coelho e iria para a planta, por exemplo. O

sentido da flecha indica o fluxo de energia em uma cadeia alimentar, assim, a energia passa do sol para

a planta, da planta para o coelho e assim por diante, essa “matéria viva” acumulada em cada nível trófico

se chama biomassa. Note também que a cadeia alimentar representada é linear, mas existem as teias

alimentares como a figura a seguir. Como exercício, tente identificar ao menos um produtor, um

consumidor primário, secundário e terciário

.

FIGURA 5. Esquema de uma teia alimentar

Há um grupo de consumidores que se alimentam de organismos mortos ou de restos de

organismos vivos (fezes, pêlos, penas), e que são geralmente microscópicos, chamados de

decompositores. São bactérias e fungos que decompõem a matéria orgânica, transformando-a em

matéria inorgânica que será utilizada pelos seres produtores. Essa matéria é composta principalmente por

sais de nitrogênio, fósforo e potássio, os chamados macronutrientes minerais, essenciais para o

desenvolvimento da planta. Os decompositores são essenciais para a vida na Terra, pois garantem a

transformação da matéria morta em nutrientes fundamentais para as plantas, que servem de alimento para

os animais.

A figura a seguir apresenta as possíveis relações entre os seres vivos.

Matéria orgânica: restos de animais e de plantas.

Composta principalmente por carbono, junto a

outros elementos como hidrogênio, oxigênio,

nitrogênio, etc.

Matéria inorgânica: principalmente sais minerais,

não possuem carbono em sua composição. A água

também é inorgânica, pois sua é formada por 2

átomos de hidrogênio e 1 de oxigênio (H2O).

FIGURA 6. Esquema das relações ecológicas entre espécies

Componentes abióticos

Alguns outros fatores atuam sobre os seres vivos de um ecossistema, podendo determinar o

desenvolvimento e a distribuição destes no ambiente: a temperatura, a água e a luz.

A temperatura está relacionada com a atividade das enzimas, que ativam e regulam o

metabolismo celular (como veremos mais adiante). A influência da temperatura nos seres vivos cria uma

faixa de 0 a 50 ºC para que a vida ocorra normalmente, mas muitos seres ultrapassam estes limites, se

adaptando aos ambientes em que vivem. A hibernação em esquilos é um exemplo de adaptação ao frio

extremo.

A água é um dos componentes mais importantes, por ser indispensável para a vida: transporta

substâncias dentro do corpo dos seres vivos; é fundamental para diversas reações de síntese e ajuda na

manutenção da temperatura do corpo através da evaporação. Assim, para um ecossistema existir e ser

compatível com a vida, deve haver disponibilidade de água.

Relembrando a cadeia alimentar, os seres produtores dependem da energia da luz para realizar

fotossíntese e assim transformar os minerais em matéria orgânica, portanto, a luz é outro fator importante

para o ecossistema. Além de ser fundamental para as plantas (e consequentemente para todos os seres

que se alimentam delas), a luminosidade também é importante para os seres dependentes da visão, e é

determinante na distribuição dos seres principalmente nos ambientes aquáticos, pois só penetra na água

até determinada profundidade.

Ciclos Biogeoquímicos

Dentro de um ecossistema, há alguns elementos químicos fundamentais a vida, que existem devido

a um ciclo de consumo e produção. Nesses ciclos biogeoquímicos um elemento, como o carbono, sofre

reações químicas e se transforma em compostos diferentes, como o dióxido de carbono (CO2), o monóxido

de carbono (CO) e a glicose (C2H12O6). Os principais ciclos são do carbono e do nitrogênio. As figuras a

seguir indicam os elementos e processos pelos quais esses elementos químicos passam num

ecossistema.

FIGURA 6. Lado esquerdo: Ciclo do Carbono. Lado direito: Efeito Estufa

No ciclo do carbono a liberação de CO2 é realizada tanto pelos animais e pela decomposição de

restos orgânicos, quanto por ações antrópicas, como na combustão que ocorre nas indústrias e pelos

automóveis. Os dois repositórios de carbono na natureza são a atmosfera e a crosta terrestre. Nós, seres

humanos, nos alimentamos de carbono, somos constituídos de carbono e também liberamos carbono na

atmosfera. A liberação de CO2 também contribui para o aumento do Efeito Estufa, relacionado com a

Camada de Ozônio (O3), como mostra a parte direita da Figura anterior (vamos estudar o Efeito Estufa

mais adiante). Apesar do efeito estufa ser um fenômeno natural, quando lançamos mais e mais desses

gases da atmosfera ele se agrava. Olhando para o ciclo do carbono anterior, veja quantas flechas indicam

a liberação de CO2 e quantas flechas indicam a fixação do carbono em compostos de carbono, como a

glicose (reação que ocorre na fotossíntese). Por isso há o desequilíbrio ecológico: o aumento do CO2 na

atmosfera não é acompanhado do aumento no número de plantas, pelo contrário, cada vez mais esse

número diminui, por isso perde o equilíbrio. Nesse sentido, você consegue indicar ao menos um efeito

desse desequilíbrio para o planeta, para os animais e as plantas?

Vamos estudar também o ciclo do nitrogênio, na figura a seguir

FIGURA 7. Esquema do ciclo do Nitrogênio

O nitrogênio é um elemento essencial a vida também, principalmente por fazer parte das proteínas,

elementos constituintes do nosso corpo. A atmosfera é a principal fonte de nitrogênio, pois 78% dela é

composta por nitrogênio atmosférico (N2). Na figura posterior, do ciclo de nitrogênio, podemos ver que há

vários compostos de nitrogênio, tal como o monóxido de nitrogênio ou óxido nítrico (NO), a amônia (NH3),

o nitrito (NO2-) e o nitrato (NO3

-). No solo, principalmente as bactérias fazem essas transformações: há

bactérias as bactérias fixadoras de nitrogênio que pegam o N do solo e incorporam nas raízes das plantas,

há também as bactérias desnitrificantes que liberam N na atmosfera e as bactérias decompositoras que

decompões os materiais orgânicos liberando para o solo a amônia (alguns fungos também tem essa

função). As plantas leguminosas, tal como o feijão, fixam o N atmosférico para a planta, assimilando-o nas

proteínas.

Desequilíbrios ambientais

Há duas formas principais de desequilíbrio ambiental: o causado pela ação da natureza e o

causado pela ação do ser humano. Erupções vulcânicas, terremotos, tsunamis e algumas enchentes e

incêndios por exemplo, ocorrem de maneira natural, independentemente da presença de humanos. Um

exemplo de erupção vulcânica devastadora foi na ilha de Krakatoa, na Indonésia, que ocorreu no final do

século XIX, matando mais de 30 mil pessoas e causando mudanças no planeta todo por vários meses,

como a diminuição da temperatura global. Apesar de chocantes, estes desastres ocorrem em frequência

muito menor que os causados pelas mãos do Homem, que gera desequilíbrios em diversos ecossistemas,

envolvendo outros seres, solo, água e ar.

O problema mais conhecido decorrente da intervenção humana na natureza é a poluição, apesar

dela poder ser causada por qualquer fator que a desfigure ou que prejudique o desenvolvimento dos seres

vivos. Os detritos causadores da poluição, chamados poluentes, causam mudanças físicas, químicas ou

biológicas no ambiente, pois são inseridos nestas áreas em excesso.

As principais formas de poluição do ar, da água e do solo são por:

1. monóxido de carbono (CO): gás inodoro e incolor, produzido pela queima de combustível

orgânico (gasolina, álcool, diesel). Como praticamente todos os veículos motorizados dependem

destes combustíveis, o CO é o principal poluente nas zonas urbanas, podendo causar tonturas,

diminuição da visão e fraqueza muscular quando inalado em grandes quantidades.

2. dióxido de carbono (CO2): também chamado de gás carbônico, é produzido pela queima de

carbono fossilizado (petróleo, carvão). É essencial para a fotossíntese das plantas, que como já

vimos, é fundamental para a existência de todos os animais na Terra. Porém, está ocorrendo um

excesso na emissão deste gás, que pode aumentar o efeito estufa. E o que é esse fenômeno?

FIGURA 8. Esquema do Efeito Estufa.

3. óxidos de nitrogênio (NOx): gases produzidos por motores de automóveis e aviões e pelo

uso excessivo de fertilizantes nitrogenados na agricultura. Estes óxidos contribuem para a

destruição da camada de ozônio, responsável por filtrar raios ultravioletas emitidos pelo Sol que

atingem a Terra.

4. dióxido de enxofre (SO2): gás presente na atmosfera, produzido por atividade vulcânica,

decomposição de matéria orgânica e queima de carvão e petróleo. Quando em excesso pode levar

muitas plantas à morte ou prejudicar seu desenvolvimento, como os musgos, que são os primeiros

a serem exterminados, sendo assim considerados indicadores biológicos da poluição por esse gás.

Nos humanos pode causar irritação nos olhos, no nariz, na garganta e na pele. Quando o dióxido

de enxofre chega à atmosfera se transforma em ácido sulfúrico que, junto com o ácido nítrico, é um

dos componentes das chamadas chuvas ácidas.

FIGURA 9. Esquema da Chuva Ácida.

5. eutrofização: ocorre quando a água de rios, lagos ou mares é supernutrida, além do necessário,

normalmente por adição de esgotos, resíduos industriais ou fertilizantes, mas também pode ocorrer de

maneira natural. A consequência pode ser o superdesenvolvimento de decompositores, que consomem

muito oxigênio, deixando os outros seres vivos sem a quantidade necessária, ou ainda a proliferação de

algas, as chamadas florações, em que se forma uma cobertura que impede a entrada de luz na água.

6. agrotóxicos: são produtos químicos usados na agricultura para combater seres que prejudicam plantas

e animais de criação. Podem combater fungos, insetos, ervas daninhas, vermes, etc. O uso excessivo de

agrotóxicos pode causar envenamento de alimentos, cujas substâncias tóxicas podem se acumular ao

longo da cadeia alimentar, diminuição da biodiversidade em dado ecossistema ou ainda desequilíbros em

ecossistemas próximos, pois pode ser levado pelo vento ou pela chuva.

Há ainda alguns outros poluentes que causam desequilíbrios, como a radioatividade, gerada por

explosões atômicas e detritos das usinas nucleares, e que pode alterar o desenvolvimentos das células do

sangue, levando por exemplo ao desenvolvimento de um câncer. O mercúrio, chamado de metal pesado,

também se acumula no corpo do indivíduo, e pode afetar visão, tato, audição, e quando atinge o feto, pode

causar anormalidades.

Agora, se pensarmos mais nos animais e plantas, quais são as situações que nos ocorrem?

Animais marinhos enroscados em lixo ou sujos de petróleo e queimadas devastadoras são bem comuns, e

resultam em desequilíbrios gigantescos nos ecossistemas. Estima-se que no Brasil, por exemplo,

ocorreram 70% mais queimadas em 2014 que em 2013, sendo a grande maioria delas causada pelo

Homem. As razões variam desde limpeza de pastos, preparo de plantios e desmatamentos até balões de

São João. Segundo o Inpe (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais), as queimadas destroem a fauna e

a flora nativas, causam empobrecimento do solo e reduzem a penetração de água no subsolo, além de

gerar poluição atmosférica com prejuízos à saúde de milhões de pessoas.

Falando em desequilíbrios ambientais, vamos estudar um pouco sobre como podem ser esses

ambientes na sua forma original. Lembra-se do conceito de biosfera? Pois bem, essas grandes paisagens

vivas da biosfera podem ser diferenciadas principalmente (mas não somente) pelo tipo de vegetação e a

esses tipos diferentes de vegetação dá-se o nome de biomas. Então, os biomas representam os

ecossistemas terrestres, mas alguns ecólogos incluem também os ecossistemas aquáticos.

FIGURA 10. Tabela com as características Físicas e Biológicas dos principais Biomas da Terra.

(Temp: temperatura)

Agora, um desafio pra você! Encontre em livros ou na internet um mapa da distribuição dos biomas

da Terra e identifique os principais Biomas citados na figura anterior. Assim, você também vai

compreender que fontes de informação diferentes dão nomes um pouco diferentes, ou especificam mais ou

manos os biomas. Por exemplo, algumas fontes nomeiam a Floresta Tropical como Floresta Pluvial

Tropical. No Brasil nós temos a floresta citada anteriormente, Savanas e um pouco de Campo e Desertos.

Os biomas brasileiros mudam um pouco dos mundiais, pois considera-se apenas o país para

diferenciar as regiões dentro dele. No mundial os biomas são mais amplos e genéricos se comparados

aos dos países. A seguir a figura mostra isso: os biomas brasileiros.

FIGURA 11. Mapa com os Biomas brasileiros

Olhando o mapa da distribuição mundial de biomas (encontrado em livros e internet), você

consegue identificar os biomas mundiais presentes no Brasil e relacioná-los com os brasileiros. A mata

Atlântica, por exemplo, é uma floresta, certo? Mas de que tipo: temperada ou tropical? Você consegue

justificar porque escolheu essa alternativa?

É importante ressaltar que essa é a distribuição original, mas que com o desmatamento, há

grandes faixas sem mata e que tornariam o mapa anterior “menos pintado de verde” no bioma Amazônia.

Procure dar ula olhada nos mapas do desmatamento no Brasil e refletir sobre a perda de diversidade de

flora e fauna ocasionada por esses danos. Falamos dos biomas terrestres, mas também temos os

aquáticos que de distinguem principalmente em ecossistemas de água doce e os marinhos. É importante

reconhecer em cada um desses biomas, exemplos de fauna, flora e características biogeoquímicas!

DICA: Esse material contem os tópicos que consideramos importantes para se preparar para o vestibular,

no que diz respeito a ecologia, seguindo as orientações do edital do vestibular da UFPR. No entanto,

apresentamos e discutimos as questões de forma breve e simplista. Sugerimos que o estudo desse

material seja acompanhado de outras fontes, tais como livros didáticos e páginas confiáveis na internet, tal

como: <http://ecologia.ib.usp.br/lepac/conservacao/ensino/> ou

<http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Ecologia/> Você também pode aproveitar para resolver mais

questões de vestibular, seja pela internet, seja pelos livros. Convidamos você para acessar o edital do

vestibular da UFPR para verificar que tópicos são importantes nos seus estudos. Caso haja dúvidas, você

pode entrar em contato com as professoras. Bons estudos!