Aula 03 – Ecossistema, populações e comunidades

Ciências do Ambiente

Universidade Federal do Paraná Engenharia Civil

1

Profª Heloise G. Knapik

Objetivos da Aula:

Revisão de conceitos

Estrutura e Função dos

Ecossistemas

Dinâmica Populacional

Fluxo de Energia e Matéria

Atmosfera

Hidrosfera Litosfera

Biosfera

Ecossistema

Comunidades bióticas

Fatores abióticos

Área

Fluxo de energia

Estrutura trófica

Diversidade biológica

Ciclagem de materiais entre as partes vivas e não vivas.

Ecossistema -Exemplos

• Terrestres: florestas, desertos, campos, Mata Atlântica

• Aquáticos: Oceano antártico, rios tropicais, lagos

Ecossistemas naturais:

• Reservatórios, lagoas de estabilização, plantações

Ecossistemas artificiais (criados pelo homem):

Ecossistema

Nível de organização

(e não como uma unidade delimitada espacialmente)

São dotados de autorregulação e capazes de resistir, até um certo limite, às modificações do meio e de densidades populacionais

Por quê estudar o meio ambiente e os efeitos bióticos é relevante??

Quais os efeitos em humanos (p. ex., doenças infecciosas)?

Quais os impactos no ambiente (p. ex., introdução de novas espécies)?

Quais os impactos causados por humanos (p. ex., extinção de espécies)?

Qual os mecanismos de recuperação (p. ex., decomposição de produtos tóxicos)?

Como utilizar no tratamento de ar, água e solo contaminados?

Autótrofos • são os produtores – possuem a capacidade

de produzir o seu próprio alimento via fotossíntese ou quimiossíntese

Heterótrofos

• são os consumidores - seres incapazes de produzir o seu próprio alimento – buscam energia se alimentando de outros seres vivos (cadeia alimentar)

Autótrofos fotossintetizantes

• Transformam energia luminosa e CO2 em energia química (Todas as plantas e algumas algas)

Autótrofos quimiossintetizantes

• Convertem compostos inorgânicos, CO2 e água em energia química (bactérias)

• Fotossíntese:

• Respiração

Estrutura e Função dos Ecossistemas

O amadurecimento dos ecossistemas é

acompanhado por aumento em biomassa e em número de espécies

O sistema maduro caracteriza-se por maior

estabilidade em comparação com o

imaturo.

Biomas

São grandes regiões que apresentam características

distintas, que propicia o desenvolvimento de espécies adaptadas às

condições locais

Os biomas distribuem-se na

superfície terrestre, basicamente, em

função da latitude

A distribuição, além de outros fatores, é devida à variação do clima (temperatura e

precipitação).

Biomas aquáticos

Água doce

Concentração de sais < 0,5 g/L

Lóticos: rios, nascentes e corredeiras

Lênticos: lagos e pântanos

Água salgada

Concentração de sais > 0,5 g/L

Oceanos: concentração de sais de 35 g/L

Estuários: concentração de sais entre 0,5

e 35 g/L

Biomas aquáticos

Salinidade:

Fator condicionante na distribuição dos seres aquáticos (equilíbrio osmótico com o meio)

Plânctons Bentos Néctons

Três categorias de seres aquáticos: função do seu modo de vida

Biomas terrestres

Tundra Florestas de

coníferas

Florestas

temperadas

Florestas

tropicais

Campos Desertos

Biomas

Fatores limitantes:

Biomas terrestres:

• Água

Biomas aquáticos:

• Luz

• Oxigênio

Organismos:

Biomas terrestres:

• Maior biomassa vegetal

• Esqueletos mais rígidos

Biomas aquáticos:

• Maiores cadeias alimentares

Dinâmica Populacional

Fatores Limitantes

Limite máximo de tolerância

Limite mínimo de tolerância

Baixa

Baixa

Alta

Alta Média

Ótimo

Organismos ausentes

Organismos ausentes

Organismos em abundância

Processo natural de evolução, com diversificação das

espécies e a estabilização.

Sucessão Ecológica

À medida que se avança na sucessão ecológica, diminui-se a produtividade líquida do sistema.

Interações populacionais

Tipo de interação População

Natureza geral da interação 1 2

Neutralismo 0 0 Nenhuma pop. afeta a outra

Competição: tipo interferência direta - - Inibição direta de cada espécie pela outra

Competição: tipo utilização de recursos

- - Inibição indireta quando o recurso comum está limitado

Alelopatia - 0 Pop 1 inibida / Pop 2 não afetada

Parasitismo + - Pop 1 (parasita) geralmente menor que a 2 (hospedeira)

Predação (incluindo herbivoria) + - Pop 1 (predador) geralmente menor que a 2 (presa)

Comensalismo + 0 Pop 1 (comensal) é beneficiada, enquanto a 2 (hospedeiro) não é afetada

Protocooperação + + Interação não obrigatória favorável às duas pops.

Mutualismo + + Interação obrigatória favorável às duas pops.

Estudo de caso: os lobos de Yellowstone

Estudo de caso: os lobos de Yellowstone

Estudo de caso: os lobos de Yellowstone

Para saber mais: https://www.youtube.com/watch?v=nW5ztScNCYk

Fluxo de Energia

Fluxo de Matéria

Cadeia alimentar:

• Caminho seguido pela energia no ecossistema, desde os vegetais fotossintetizantes, até os consumidores e decompositores.

Cadeia Alimentar

Nível Trófico:

• É o nível alimentar segundo a ordem de fluxo de energia, no qual ocorrem processos de transporte de energia e de matéria de um organismos a outro.

Cadeia Alimentar

Cadeia Alimentar

Produtores Consumidores

Primários (herbívoros)

Consumidores Secundários (carnívoros)

Consumidores Terciários

(carnívoros superiores)

Decompositores e detritívoros

Perda na forma de calor

Esquema de cadeia alimentar: transferência de energia entre os níveis tróficos e a perda na forma de calor. Os decompositores e os detritívoros atuam em todos os níveis tróficos, na matéria morta ou excretada.

Cadeia Alimentar → Teia Alimentar

2ª Lei da Termodinâmica: perda de energia de um nível trófico ao seguinte

Perda energética:

De 60 a 98% da energia é “perdida” entre um nível e

outro

Eficiência ecológica:

% restante é transferida na forma de biomassa ao nível

trófico seguinte

Fluxo de Energia

O fluxo de energia é unidirecional e diminui gradativamente de um nível trófico para outro

Energia assimilada pode ser utilizada para:

Respiração Produção primária

Crescimento Armazena-

mento Excreção

Produtividade Primária

Taxa de conversão da energia solar em substâncias orgânicas pelos organismos fotossintetizantes por unidade

de área e/ou tempo.

Unidades de energia: J/m².dia Unidade de matéria: kg/ha.ano

Produtividade Primária

• É a fixação total de energia, através da fotossíntese, na forma de biomassa (quantidade de matéria viva que existe em um ecossistema)

Produtividade primária bruta (PPB):

• Biomassa disponível para o nível trófico seguinte (parte da PPB é utilizada na respiração e demais funções básicas do organismo)

Produtividade primária líquida (PPL):

Produtividade Primária

Unidades de energia: J/m².dia Unidade de matéria: kg/ha.ano

PPL = PPB-R

PPL

PPB

Produtor

Fotossíntese

Respiração

R

Produtividade primária bruta

Produtividade

primária líquida

Produtividade Primária Líquida (PPL)

Variação da PPL em diferentes ecossistemas:

• Diferenças nas taxas de insolação

• Temperatura

• Quantidade de chuvas

• Disponibilidade de luz

• Disponibilidade de nutrientes

Variação da PPL em um mesmo ecossistema:

• Idade dos indivíduos

• Estação do ano

Produtividade Primária Líquida (PPL)

Variação da produtividade primária líquida em função dos ecossistemas

Ambiente Terrestre Produtividade primária (gC/m².ano)

Deserto 0-370

Campos 72-438

Savana temperada 68-785

Floresta temperada mista 231-1066

Floresta temperada decídua 81-978

Florsta temperada perene 322-1001

Floresta tropical decídua 323-1398

Floresta tropical perene 170-3150

Produtividade Primária Líquida (PPL)

Variação da produtividade primária líquida em função dos ecossistemas

Ambiente Aquático Produção primária fitoplanctônica (mgC/m³.h)

Rio Amazonas e tributários 1 - 20

Estuário de Cananéia (zona costeira) 54-206

Baía das Pedras (Pantanal) 0-4530

Produtividade

Produtividade primária

Produtividade secundária

Produtividade terciária

Produtividade

Biomassa: Massa de organismos por área (ton/ha ou J/m²)

Produtividade Produção de biomassa por unidade de área e tempo (ton/ha.ano ou J/m².ano)

Bruta – Taxa total de produção

Líquida – Parcela disponível para o nível trófico seguinte

Primária Organismos produtores – taxa de conversão de energia solar através da fotossíntese em biomassa

Secundária Organismos consumidores (primários) – quantidade de matéria orgânica produzida pelos herbívoros

Fluxo de Energia

Plantas: gastam de 15 a 70% da energia que produzem para sua própria manutenção

Animais: são mais ativos (locomoção) e gastam de 85 a 90% da energia assimilada para sua

manutenção

O fluxo de energia é unidirecional e diminui gradativamente de um nível trófico para outro

O que ocorre quando um poluente entra na cadeia alimentar no nível dos produtores?

O mesmo pode ser degradado pelos processos naturais ou metabólicos

Ou, sua concentração irá aumentar à medida que se avança na cadeia alimentar

Bioconcentração:

Absorção direta de um composto químico por um

organismo.

Bioacumulação:

Acumulação de compostos químicos tanto pela

exposição à água contaminada

(bioconcentração) quanto por ingestão no próximo

nível trófico.

Ocorre em função de três fatores:

É necessário um grande número de elementos do nível trófico anterior para alimentar um determinado elemento do nível

trófico seguinte

Poluentes recalcitrantes ou de difícil degradação

Poluente lipossolúvel (organismos com alto conteúdo lipídico (gordura) tendem a ter um maior fator de bioacumulação)

Bioacumulação (amplificação ou magnificação biológica):

Bioacumulação (amplificação ou magnificação biológica):

Exemplos de poluentes:

• Pesticidas (DDT)

• Compostos orgânicos (PCB’s – bifelina policlorada)

• Metais pesados – mercúrio, arsênio, chumbo e cádmio

Exemplo de caso:

• Desastre de Minamata (Japão): consumo de peixes contaminados com mercúrio

Bioacumulação (amplificação ou magnificação biológica):

Bioacumulação (amplificação ou magnificação biológica):

Qual a implicação do fenômeno da amplificação biológica nos dias atuais?

Diferentes produtos – sabemos como eles degradam no meio ambiente? Como são absorvidos ou assimilados?

Como identificar, remover ou estabilizar esses produtos?

1. Forma mineral para orgânica

2. Dos seres autótrofos para os heterótrofos

3. Dos autótrofos ou heterótrofos para os decompositores

4. Da forma orgânica para a mineral

Apresentação de Seminário

• Grupo de 4 a 5 alunos (máximo de 10 grupos) – Repassar os nomes dos alunos de cada grupo na próxima aula

• Escolher um Bioma por grupo (diferente!) • Apresentação de 10 minutos (presença de todos os

integrantes do grupo)

• Objetivos: apresentar as principais características, importância, propriedades, localização e % relativos, fragilidades, fatores limitantes, exemplos de diversidade biológica, etc.

• Os temas apresentados serão potenciais conteúdos da primeira avaliação.