níveis de organização
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Níveis de organizaçãoTRANSCRIPT
A Ciências da Biologia e
Ecologia A biologia e a ecologia estudam a vida.
Os biólogos e ecólogos tentem entender: – A origem da
diversidade da vida.
– Como os organismos realizam os processos básicos da vida.
– Como os organismos são capazes de habitar ambientes distintos.
A Biologia e Ecologia são
multidimensionais Célula Tecido Órgão
Sistema de Órgãos Organismo População
Comunidade Ecossistema
Esse arranjo é um exemplo de qual dimensão?
Níveis de Organização
Quais campos de biologia estão em
cada extremo?
Bioquímica e Biofísica
Complexidade e Organização
Hierárquica
Novas características podem aparecer em qualquer nível de organização – propriedades emergentes. As propriedades emergentes dependem das características dos níveis hierárquicos inferiores – em parte. – O desenvolvimento da fala precisa da
audição. – Mas, várias idiomas diferentes evoluíram.
Os níveis da hierarquia da vida
A vida ocorre em níveis: Do átomo até a molécula até a célula até os tecidos até aos
–órgãos até o organismo…
Os níveis da hierarquia da vida
… e do organismo
até a população até a comunidade até o ecossistema até a biosfera. A ecologia lida com esses níveis, do
organismo até a biosfera.
Figure 5.7
Escalas da Organização Ecológica
Organismo
População
Comunidade
Ecossistema Biosfera
Níveis de Organização
sub-organismo
organismo inteiro
população
comunidade
ecossistema
paisagem
Níveis ecológicos numa recife de corais
Organismo População Comunidade Ecossistema
HIERARQUIA DOS NÍVEIS DE ORGANIZAÇÃO
Níveis de organização
Níveis de Organização
sub-organismo
organismo inteiro
população
comunidade
ecossistema
paisagem
Sistema de órgãos: ramo com brotas, pecíolos, folhas
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Órgão: uma folha
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pecíolo
Tecidos: epiderme, mesófilos, xilema, floema
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epiderme janela, lente
Mesófila paliçada fotossíntese
xilema water and mineral intake
floema Exportação de açúcares e ácidos
aminos
mesófila esponjosa Esfriamento evaporativo (fotossínteses)
epiderme Regula perda de água e troca de gases
Célula: a mesófila protoplasma
http://www.botany.wisc.edu/images/mesophyll-protoplast_lg.jpg
Membrana celular importação/ exportação
cloroplasto fotossíntese
citosol Fermentação
vacúolo Processamento de tóxicos
núcleo transcrição replicação
Organelles:
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reticulo endoplasmático
transporte interno
núcleo transcrição, replicação
mitocôndria respiração
granulo de zimogênio
armazen enzimas e proteínas
DNA
Macromolecular: DNA
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Açúcar ribosa (verde branco)
fosfato (amarelo vermelho)
Bases nitrogenadas (azul verde branco vermelho)
Níveis de organização
Organismo – nível mais simples de organização
Biosfera Organismo
(peixe)
População
Comunidade
Ecologia de Organismos De que se trata essa área da ecologia? Lida com as maneiras morfológicas, fisiológicas e de comportamento pelas quais os organismos enfrentem os desafios do ambiente. A distribuição geográfica dos organismos é freqüentemente limitada pelas condições abióticas que podem tolerar.
Ecologia de Organismos
– Trata das adaptações evolutivos que permitam organismos individuais enfrentar os desafios do ambiente abiótico
Ecologia de Organismos – Estuda como a estrutura, fisiologia, e
(para os animais) comportamento de um organismo enfrentam os desafios do ambiente
Ecologia de organismos. Como as baleias selecionam as áreas de berçários?
Organismos (=Indivíduos)
Os organismos são classificados em espécies. espécies: grupos de organismos que se assemelhem, e nos casos dos organismos que reproduzem sexualmente e podem potencialmente cruzar. Estimativas de 5 a 100 milhões de espécies, a maior parte são insetos e micro-organismos; mas somente 1.8 milhões tem nomes; cada espécie e o resultado de uma historia evolutiva longa. Espécies silvestres ou nativas: população que existe no seu habitat natural. Espécies domesticadas ou introduzidas: população introduzida pela ação do Homem (= espécies não nativas).
Organismo: uma árvore
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Por que essa árvore é
muito diferente de
aqueles indivíduos
de uma população?
Indivíduos Vegetais
“Individuo” – plantas distintivamente separadas (unitárias) ou interconectadas entre indivíduos relacionados geneticamente (modulares)
Indivíduos Vegetais
Genets – indivíduos geneticamente distintos
Ramets – indivíduos fisiologicamente independentes mas não formam indivíduos geneticamente distintas
Indivíduos e Ecologia
Ecologia ao Nível do Indivíduo
“O estudo de sistemas ecológicas da
perspectiva de que os sistemas originam de indivíduos únicos e independentes e as interações dos indivíduos com outros e com seu ambiente.”
Grimm e Railsback 2005, Individual-based Modeling and Ecology.
Enfoque no nível de aptidão
Escala e Ecologia a Nível do
Indivíduo
Unidade é o ‘Individuo’
Como lidar com indivíduos com o sensoriamento remoto?
Ajuste da escala do sensor com a escala do indivíduo escala espacial
escala temporal
escala característica
Níveis de Organização
sub-organismo
organismo inteiro
população – indivíduos da mesma espécie
comunidade
ecossistema
paisagem
Níveis de organização
População – uma espécie que vive num lugar em um tempo definido
Ecologia de Populações – Se preocupa com as populações, ou grupos de
indivíduos da mesma espécie que vivem na mesma área
– Enfoca principalmente os fatores que afeita a densidade e crescimento populacional
Ecologia de Populações O que é uma população?
Grupo de indivíduos da mesma espécie que vivem na mesma área geográfica num tempo específico.
Do que esse ramo de ecologia se preocupa?
Os fatores que afeita quantos indivíduos (tamanho populacional) vivem numa área num tempo específico.
Uma população de árvores--OK somente se há UMA espécie?
Níveis de Organização
sub-organismo
organismo inteiro
população
comunidade – espécies múltiplas que se interagem (elementos bióticos)
ecossistema
paisagem
Hierarquia das Interações
• Foco nas interações entre as espécies que afeita a estrutura e organização de comunidades
• predação, competição, simbiose
Ecologia de Comunidades
Comunidade – Todas as populações de espécies diferentes que vivem numa localidade específica.
Muito complexo
Pode conter 100s a 1000s de espécies que interagem.
Ecologia de Comunidades
– Se preocupa com comunidades, assembléias de populações de espécies diferentes
– Enfoca nas interações entre as espécies afeita a estrutura e organização da comunidade
Comunidade florestal?
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Vivemos num mundo espacialmente heterogêneo. Precisamos conhecer melhor as inter-relações entre os sistemas ecológicos que podem proporcionar uma base de uma regulação mais eficiente das externalidades ambientais no contínuo de tempo e espaço
O que é a ecologia de paisagens?
O padrão espacial tem ligação aos processos ecológicos – Turner, Forman e Godron
Uma paisagem tem – Estrutura
Mancha, corredor, mosaico Tamanho, forma, configuração espacial
– Função Dinâmica populacional, ciclagem de nutrientes, competição, sucessão, processos físicos
– mudança Mudança antropogenica Mudança natural
Níveis de Organização
sub-organismo
organismo inteiro
população
comunidade
ecossistema – atributos bióticos e abióticos
paisagem
Ecossistema
Hierarquia das Interações
• Todos os fatores abióticos e comunidade numa área • Enfoque no fluxo de energia e o ciclagem de nutrientes
Ecologia de Ecossistemas
Ecologia dos Ecossistemas
– Se preocupa com os ecossistemas que incluem todos os fatores abióticos em adição das comunidades das espécies numa área
– Enfoca o fluxo de energia e o ciclagem dos químicos entre os vários fatores bióticos e abióticos
Ecossistema =
Biótopo (fatores abióticos)
+ Biocenose (seres vivos)
Ecossistemas
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Ecossistema florestal: uma comunidade de árvores
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O que são os diferentes cores e formas?
O que não vemos a essa distância?
Componentes do Ecossistema
Substâncias Abióticas;
Componentes Bióticos:
Organismos Produtores (autótrofos);
Organismos Consumidores (heterótrofos);
- Grandes Consumidores
- Decompositores
Jogadores Chaves nos Ecossistemas
Autótrofos/ produtores: fabricam sua própria comida via fotossíntese (plantas) ou quimossintese (bactéria em trincheiras termais usam H2S e CO2)
Heterótrofos/ consumidores: não podem fabricar sua própria comida e se alimentam de outros organismos ou seus restos.
– Ex: herbívoros, carnívoros, decompositores, etc.
Fluxo de Energia e Ciclagem de Nutrientes
A vida na Terra depende do fluxo unidirecional de energia de alta qualidade do Sol e o ciclagem de elementos cruciais
Fluxo de Energia A fonte principal de energia na maioria dos ecossistemas é o Sol
Ecossistemas
A energia é transferida do SOL a todos os organismos
Produtores Primários
Consumidores
Decompositores
A energia é PERDIDA com cada transição
Ecossistemas
Fluxo de Energia nos Ecossistemas
A ENERGIA FLUI DE PRODUTORES PARA DECOMPOSITORES Þ
UNIDIRECIONAL
Produtividade Primaria Bruta
Pirâmides Ecológicas
Representam o fluxo de energia num ecossistema. Tipicamente cada nível trófico tem uma quantidade de Biomassa (peso seco de matéria orgânica) Eficiência ecológica- quantidade de energia usável transferida como biomassa. Usualmente 10% a cada transferência. As cadeias e redes tróficos contem somente 4 a 5 níveis tróficos, porque resta pouca energia para sustentar os consumidores de topo
Pirâmide de Energia
Na natureza, a eficiência ecológica varia de 5% a 20% da energia disponível entre níveis tróficos sucessivos (95% a 80% de perda). Uma eficiência de 10% é uma regra geral.
Outra Pirâmide de Energia
Pirâmide anual do fluxo de energia (quilocalorias por metro quadrado por ano) para um ecossistema aquático de Silver Springs, FL.
Note: Mais indivíduos podem ser sustentados nos níveis tróficos inferiores porque menos energia é perdida.
Pirâmides de Biomassa
Cadeias Tróficas As cadeias tróficas são caminhos simples de alimentos que envolvem uma seqüência de organismos, cada um que serve de comida para ao próximo
Redes Tróficas
As redes tróficas são cadeias tróficas múltiplas que se inter-ligam. Muito mais complexas do que as cadeias tróficas.
Redes Tróficas Um arranjo complexo da filiação de espécies num ecossistema e suas interações
Ecossistemas
CROW
PRIMEIRO
NÍVEL TRÓFICO
Produtores
Primários
NÍVEIS
TRÓFICOS
SUPERIORES
Arranjo complexo
de carnívoros,
onívoros e outros
consumidores.
Muitos se
alimentam em
mais de um
nível trófico de
forma continua,
sazonalmente,
ou quando se
apresenta a
oportunidade
SEGUNDO
NÌVEL
TRÒFICO
Consumidores
Primários
(herbívoros)
Fluxo de Energia nos Ecossistemas
A ENERGIA DECRESCE A CADA NÍVEL TRÓFICO
POR ISSO:
AS CADEIAS ALIMENTARES SÃO NORMALMENTE COMPOSTA DE POUCOS NÍVEIS TRÓFICOS
Fluxo de Energia nos Ecossistemas
Pirâmide de Números
Pirâmide de números representa o numero de indivíduos em cada nível trófico.
1 coruja
25 ratos
2000 gramíneas
As Redes Tróficas podem ser perturbadas
Desastres naturais Entradas externas – Pesticidas, Poluição
Ecossistema
Equilíbrio Ecológico
Desequilíbrio Ecológico
Comunidade
População
O que é a ecologia da paisagem?
– Efeitos da geografia física sobre as populações
– Efeitos das populações sobre os aspetos geográficos
– Meta-populações
– Outras populações organizadas espacialmente
– Outros processos ecológicos e evolutivos organizados espacialmente
O que é a ecologia da paisagem: Uma pesquisa com membros de USIALE
Ciência aplicada
geo
gra
fia
bio
log
ia
Ciência básica
A
Ciência básica Ciência aplicada
Descritiva
Expe
riment
al e
Meca
nist
a
Níveis de organização
Ecossistema – Grande ou pequeno como definido
arbitrariamente
Biosfera – Superfície da Terra
– Composta de várias ecossistemas
Biosfera
Conjunto de todas as partes da terra onde é possível, pelo menos algumas espécies de
organismos, viver permanentemente, alimentar-se e reproduzir-se.
Hierarquia das Interações
• Biosfera – ecossistema global • Soma de todos os ecossistemas
• Nível mais complexo da ecologia
• Estenda vários quilômetros na atmosfera e ~1500 metros sob a superfície
• Relativamente independente com exceção do requisito da energia solar e perda de calor a atmosfera
Litosfera Hidrosfera Atmosfera
Biosfera
Bioma
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Biomas
Água – Marinha
– Doce
Escalas da Organização Ecológica
Organismo
População
Comunidade
Ecossistema Biosfera
E. O. Wilson, 2002
A totalidade da vida, conhecida como a biosfera por cientistas e da criação por teólogos, é uma membrana de organismos envolta da Terra de forma tão fina que não pode ser vista do espaço, mas ainda tão complexa internamente que a maioria das espécies que compõem a biosfera ainda são desconhecidas.
Ecosfera
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O que é a massa branca no topo?
Qual estação ocorre Amazônia?
O que são as irregularidades brancas?
Onde fica o equador?