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Aula 2:Ecossistemas
Aquáticos e terrestresNatureza Cibernética dos ecossistemas
Classificação segundo a fonte de energia
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Ecossistemas: exemplos
Estrato autotrófico:de plantas ou organismos que contem clorofila,Onde predominam a fixação da energia luminosa, utilização de substâncias orgânicas simples em substâncias mais complexas
Estrato heterotrófico:i.e. seres incapazes de sintetizar seu próprio alimento,Utilizam-se do alimento sintetizado pelos autótrofos. Aqui também estão presentesos decompositores.
Cerrado
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Alterações nos ecossistemas terrestresDesmatamentos e queimadas
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Ecossistema lacustre (Fonte: Fundamentos de Liminologia, Esteves, F. A )
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Fitoplâncton
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Fitoplâncton
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Zooplancton
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Pirâmide ou rede alimentar de ecossistemas aquáticos
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Comparação de densidade e biomassa dos organismos em ecossistemas aquáticos e terrestres de
produtividade moderada comparável
Componente
ecológico
Lago de águas abertas
Conjunto,
N0/m2, P.seco (g/m2)
Prado ou campo abandonado
Conjunto,
N0/m2, P.seco (g/m2)
Produtores Algas fitoplanctônicas,
108-1010, 5,0
Angiospermas, herbáceas (gramíneas),
102-103, 500,0
Consumidores na camada autotrófica
Crustáceos e rotíferos zooplanctônicos, 105-107, 0,5
Insetos e aranhas, 102-103, 1,0
Consumidores na camada heterotrófica
Insetos, moluscos e crustáceos,
105-106, 4,0
Artrópodos, anelídeos e nematodos do solo, 105-106, 4,0
Grandes consumidores móveis
Peixes, 0,1- 0,5, 15,0 Aves e mamíferos, 0,01-0,03, 0,3- 15
Microrganismos consumidores (saprófagos)
Bactérias e fungos, 1013-1014, 1- 10,0
Bactérias e fungos, 1014-1015, 10- 100,0
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Estudo dos ecossistemas• Abordagem holística: mede-se as entradas e saídas
de energia, as propriedades coletivas e emergentes do todo são avaliadas;
• Abordagem reducionista: as partes principais são estudadas primeiro, para depois serem integradas num sistema inteiro
• Experiências nos ecossistemas a partir de perturbações (“ ecologia do estresse”);
• Modelos computacionais (manipulação de modelos para ver como se altera o comportamento das partes e o resultado do todo).
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O controle biológico do ambiente geoquímico
• Os organismos individuais não somente se adaptam ao ambiente físico, mas, através da sua ação conjunta nos ecossistemas, também adaptam o ambiente geoquímico segundo as suas necessidades biológicas.
• Desta forma, as comunidades de organismos e os seus ambientes de entrada e saída desenvolvem-se em conjunto, como os ecossistemas.
• A química da atmosfera e o ambiente físico fortemente tamponado da terra (são completamente diferentes das condições de outros planetas) o que levou à formulação da hipótese Gaia.
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A hipótese Gaia (Lovelock, 1979)
• “ os organismos principalmente os microrganismos, evoluíram junto com o ambiente físico, formando um sistema complexo de controle, o qual mantém favoráveis à vida as condições da Terra” .
• “ A atmosfera da Terra com o seu conteúdo singular rico em O2, e pobre em CO2, e as condições moderadas de temperatura e pH na superfície da Terra não podem ser explicadas sem as atividades críticas de tamponamento das formas primitivas de vida e a continuada atividade coordenada das plantas e microrganismos, que reduzem as flutuações de fatores físicos que ocorreriam na ausência de sistemas vivos bem organizados.”
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Comparação de condições atmosféricas e de temperatura (segundo Lovelock, 1979)
Marte Vênus Terra sem vida
Terra real
Atmosfera
gás carbônico
Nitrogênio
Oxigênio
95%
2,7%
0,13%
98%
1,9%
Traços
98%
1,9%
Traços
0,03%
79%
21%
Temperatura
Superficial 0 C
- 53 477 290 + -50 13
Cianobactérias (foram os primeiros seres fotossintetizantes) e,as responsáveis pela produção do O2 transformando a atmosferada terra primitiva de anaeróbia para aeróbia.
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A natureza Cibernética e a estabilidade dos ecossistemas
• Os ecossistemas são ricos em redes de informação, que compreendem fluxos de comunicação físicos e químicos que interligam todas as partes e governam ou regulam (controlam) o sistema como um todo;
• A redundância, mais de uma espécie tendo capacidade de realizar uma dada função, também aumenta a estabilidade.
• O grau de estabilidade varia, dependendo do rigor do ambiente externo além da eficiência dos controles internos. (Resistência e elasticidade)
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Dois mecanismos contrastantes para a manutenção da estabilidade num ecossistema
(Odum, 1988)
1
2
A-Retroalimentação negativa
1A
1B
1C
B-Redundânciaem componentesfuncionais
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Mecanismos de controle em ecossistemas
• Incluem os subsistemas microbianos que regulam o armazenamento e a liberação de nutrientes;
• Mecanismos de comportamento (hospedeiro parasita);
• Os subsistemas predador e presa que regulam a densidade populacional
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Nasonia vitropennis (vespa parasita) x Musca domestica (mosca doméstica)
O parasita não pode eliminar o hospedeiro, pois a vida deleDepende do primeiro. Portanto, existe uma adaptação e Co-evolução entre ambos
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Resistência e Elasticidade
• A estabilidade de resistência indica a capacidade de um ecossistema resistir a perturbações e manter intactos sua estrutura e seu funcionamento (ex, uma floresta de Pinheiros da Califórnia é bastante resistente ao fogo, mas se queimar, recuperar-se-á muito lentamente ou nunca).
• A estabilidade de elasticidade indica a capacidade de se recuperar quando o sistema é desequilibrado por uma perturbação (ex, uma vegetação que pega fogo com frequência (pouca resistência), mas se recupera rápido (excelente elasticidade).
• Em geral, ecossistemas em ambientes físicos benignos exibem maior resistência e menor elasticidade, ocorrendo o contrário em ambientes físicos incertos.
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Estabilidade de resistência e de elasticidade
ET=estabilidade total
Tempo para se recuperar Indica a estabilidade relativa
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Classificação dos Ecossistemas
• Ecossistemas naturais – Biomas (pesquisar em grupo e apresentar os diferentes biomas)
• Agroecossistemas
• Ecossistemas urbanos
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Biomas Terrestres
Tundra: ártica e Alpina
Florestas boreais de coníferas
Florestas temperadas decíduas
Campos temperados de gramíneas
Campos e Savanas tropicais
Chaparral: regiões de chuvas no inverno e secas no verão
Deserto: herbáceo e arbustivo
Floresta tropical semiperenifólia: chuva e seca pronunciadas
Floresta tropical úmida perenifólia
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Ecossistemas marinhos
Oceano aberto (pelágico)
Águas da plataforma continental (águas costeiras)
Regiões de ressurgência (áreas férteis de alta produtividade pesqueira)
Estuários (baías litorâneas, estreitos, desembocaduras de rios, salgadios,etc)
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Ecossistemas dulcícolas
Lêntico (águas paradas): lagos, tanques, etc.
Lótico (águas correntes): rios, riachos, etc.
Terras úmidas: brejos e florestas de pântanos
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Mapa do Brasil com os principais biomas brasileiros
Trabalho sobre os diferentes Tipos de biomas mundiais e o bioma de MG. Estão ameaçados Poluição ou outro problema ambiental ?
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Apresentações 30/09 e 07/010/09
• Pesquisar sobre os biomas: grupo de 4 a 5 pessoas (8 grupos). Cada um fica com um bioma, principalmente os biomas brasileiros.
• Destacar as fontes de energia, estado de conservação (ou graus de poluição), organismos presentes e suas relações (cadeia alimentar exemplo daquele ecossistema); como o turismo é explorado naquele ecossistema ou bioma.
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Classificação dos Ecossistemas(baseada na fonte de Energia)
• 1. Ecossistemas naturais que dependem da energia solar, sem outros subsídios;
• 2.EN que dependem da energia solar, com subsídios de outras fontes naturais de energia;
• 3.Ecossistemas que dependem da energia solar, com subsídios antropogênicos;
• 4.Sistemas urbano-industriais (ecossistema incompleto ou heterotrófico), movidos a combustível (combustíveis fósseis ou orgânicos, ou nucleares são as fontes de energia).
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Ecossistemas Agrícolas
• Dependem de energia auxiliar de regiões distantes e possuem uma saída que causa impacto sobre elas, da mesma forma que as cidades. Não obstante, possuem um componente autotrófico, como parte integral.
• Diferem dos ecossistemas naturais de 3 formas: (1) a energia auxiliar aumenta a entrada de energia solar está sob o controle do homem;
• (2) a diversidade de organismos está muito reduzida, para maximizar a produção (monocultura);
• (3) as plantas e animais dominantes sofrem a seleção artificial e não a seleção natural.
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Ecossistemas heterotróficos
Scanear pag 46 do Odum
Natural- recife de ostras
Cidade industrializada- alto influxo de E e saída de resíduos (tóxicos)
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Exemplos de ecossistemas segundo a fonte e nível de energia
Fluxo energético anual (Kcal/m2)
Oceanos abertos, florestas de altitude (Ecossistema natural)
1.000-10.000 (2.000)
Estuário de marés, algumas florestas úmidas (Ecossistema natural com subsídios naturais)
10.000-40.000 (20.000)
Agricultura, aquacultura(EN com subsídios antropogênicos)
10.000-40.000 (20.000)
Cidades, bairros residenciais, zonas industriais
100.000-3.000.000
(2.000.000)