Recursos

Recurso – substância ou fator consumido por organismo e que sustenta taxas de crescimento populacional proporcionais à sua disponibilidade.

Recurso Consumido diminuição da quantidade. Competição.

Consumidor usa o recurso para sua manutenção.

Redução ou aumento da disponibilidade de recursos afeta processos biológicos.

Água, luz, nutrientes, espaço, tocas, parceiros.

Recursos Renováveis – presas – nascimento supre a demanda dos predadores.

Recursos Não Renováveis não se regeneram – espaço – uma vez ocupado torna-se indisponível.

Radiação

Luz – fonte de energia dos produtores espectro de comprimentos de onda.

Luz visível – pequena parte do espectro adequada à fotossíntese.

400nm (violeta) -700nm (vermelha) fotossinteticamente ativa.

Luz refletida, transmitida ou absorvida.

Radiação varia no tempo e nos espaço.

Variações diárias e sazonais.

Excesso de luz – fotoinibição.

Distribuição desigual da luz em ambientes – perda de intensidade e de qualidade.

Locais completamente expostos à luz tem insolação de cerca de 500 w/ m2.

Maioria das plantas de áreas abertas tem ponto de compensação entre 1 e 2 w/ m2 e ponto de saturação entre 30 e 40w/m2.

Plantas de interior de florestas tem pontos bem abaixo.

Plantas de sombra e plantas de sol.

Utilização mais eficiente da radiação em intensidades diferentes.

Podemos ter folhas de sol e sombra dentro da mesma planta – arranjo tridimensional da copa.

Árvores - intolerantes a sombra e intolerantes.

Atmosfera transparente para a parte visível do espectro.

O3 – absorve comprimentos de onda menores

Água e CO2 absorvem comprimentos maiores.

Água absorve ou espalha a luz 10m – 50%100m – 93%

Absorve comp. longos e espalha comp. curtos.

Verde – maiores profundidades.

Fitoplancton e plantas flutuantes também sombreiam vegetais em maiores profundidades.

Variação da capacidade fotossintética de vegetais aquáticos – diferentes pigmentos com ótimos de absorção em comprimentos de onda distintos.

-Algas superfície

-Algas de

profundidade

Taxas de fotossíntese variam de acordo com a quantidade de luz disponível.

A resposta fotossintética das plantas ao aumento da radiação luminosa tem dois pontos importantes, que irão variar de acordo com a espécie.

O primeiro é o ponto à partir do qual a fixação de energia compensa a respiração – ponto de compensação.

O segundo é o ponto a partir do qual não há mais aumento da fotossíntese com aumento da luminosidade – ponto de saturação.

Maioria das plantas primeiro passo da fotossíntese é a conversão do CO2 em fosfoglicerato (3PG), um composto de 3 carbonos – fotossíntese C3 ocorre no mesofilo das folhas – ciclo de Calvin-Benson.

CO2 + RuBP – 2 3PG1 carbono 5 carbonos 3 carbonos

A enzima responsável pela assimilação, a carboxilase RuBP- baixa afinidade com o CO2, para aumentar a eficiência - grandes quantidades da enzima (até 30% do peso seco do tecido seco foliar).

A enzima também catalisa a reação reversa em altas concentrações de O2, especialmente em temperaturas elevadas.

Fotossíntese autolimitante a medida em que os níveis de CO2 caem.

Para resolver o problema as plantas podem manter estômatos abertos, porém isto leva a perda de água.

Solução: Elevar a concentração de CO2 e reduzir de O2 no próprio tecido foliar.

Algumas plantas de climas quentes usam um passo inicial diferente na assimilação do CO2 e separam espacialmente o ciclo de Calvin-Benson.

Fotossíntese C4 pois resulta em um composto inicial de 4 carbonos

Reação catalisada pela carboxilase PEP, que tem alta afinidade pelo CO2.

A assimilação ocorre no mesofilo, mas a fotossíntese e o ciclo de Calvin-Benson ocorre nas células especializadas que circunda os veios das folhas – células da bainha.

Algumas plantas de ambientes com alto stress hídrico usam mesmas vias das plantas C4, porém separam a assimilação do CO2 e o ciclo de Calvin-Benson entre dia e noite.

Durante a noite as plantas abrem estômatos e assimilam CO2 na forma de ácido málico e OAA de 4 carbonos armazenando-os em altas concentrações em vacúolos nos tecidos foliares – metabolismo do ácido crassuláceo ou CAM.

De dia os estômatos se fecham e os ácidos orgânicos são reciclados para liberar o CO2 para o ciclo de Calvin-Benson.

Assimilação de CO2 e regeneração de PEP mediadas por enzimas diferentes, com temperaturas ótimas diferentes.

“Forrageamento” de água

Disponibilidade relacionada a estrutura física dos solos. Moléculas de água se atraem e também são atraídas pelas partículas do solo – atração capilar – retenção de água no solo.

Água: disponibilidade relacionada a estrutura física dos solos. Moléculas de água se atraem e também são atraídas pelas partículas do solo – atração capilar – retenção de água no solo.

Solos – areia (>0,05mm), silte (0,002 a 0,05mm) e argila (<0,002).

partículas menores retém mais água por volume de solo – mais partículas, maior superfície de partículas.

Raízes assimilam água ligada mais fracamente às partículas do solo. Mais próximo às superfícies das partículas dos solos maior a força de aderência – potencial de água do solo ou potencial mátrico. Potencial mátrico - máximo na superfície da partícula e decresce com a distância.

Por convenção a água se move no sentido do menor potencial (maior capacidade de extrai água).

A distancia de 0,005mm o potencial mátrico é de cerca de -0,1atm.

A água retida por um potencial menor é drenada para fora do solo por gravidade – águas subterrâneas.

A quantidade de água retida por potenciais mais negativos que -0,1 atm é chamada de capacidade de campo.

Conforme o solo seca, a água que fica está retida por uma força cada vez maior.

Solos com potenciais da ordem de –100 atm são muito secos.

Maioria das plantas consegue extrair água de solos com -15 atm

mais negativos as plantas murcham – ponto de murchamento do solo.

Plantas obtêm água do solo pelo potencial osmótico.

Água se move de ambiente com menor concentração para o de maior concentração de soluto - osmose.

Força pela qual uma solução atrai água por osmose – potencial osmótico, também pode ser expresso como uma pressão.

Nas plantas, as membranas impedem a passagem de alguns carboidratos e proteínas, transportam ativamente íons para dentro da célula contra ao gradiente de difusão - manter altas as concentrações de soluto.

O potencial osmótico depende da concentração de solutos, e não de sua massa, assim uma massa de um soluto pequeno gera um potencial maior do que uma a mesma massa de um soluto maior.

A concentração de um molar cria um potencial osmótico de -21 atm, assim, o potencial osmótico da células dos pelos radiculares de uma planta com ponto de murchamento de -15 atm é equivalente ao potencial osmótico de uma solução de cerca de 0,7 molar.

Plantas de desertos e ambientes salinos podem ter potenciais de até – 60 atm, pela concentração de aminoácidos, carboidratos ou ácidos orgânicos.

Plantas conduzem água das raízes às folhas através dos elementos do xilema – restos ocos de células conectados como tubos.

Para fluir contra a gravidade e resistência dos elementos de vaso, os potencias das raízes às folhas devem ser mais cada vez mais negativos.

http://www.colegiosaofrancisco.com.br/alfa/modelo-fisico-de-munch/imagens/modelo-fisico-de-munch-8.jpg

Folhas geram potencial negativo quando a água se evapora da superfície das células foliares.

O ar seco a 20ºC tem potencial de -1332 atm. A transpiração gera um gradiente do ar até o solo.

O potencial produzido nas folhas levou a teoria da tensão-coesão¸

Força para mover a água dos elementos do xilema gerada quando a água se move nos tecidos vasculares da folhas até as células para substituir as moleculas perdidas por evaporação.

potencial de -20 a -50atm e é transmitida por todo o caminho por tensão superficial.

Retirada de água cria zonas de esgotamento do recurso.Gradientes de potencial entre os poros do solo – fluxo de água em direção a planta.

Porém, maior diferença de potencial maior a resistência ao fluxo até a raiz.

Água vinda pela superfície não se distribui uniformemente.

Pode haver diferenças grandes no potencial ao longo do perfil do solo

Desertos – camadas superficiais com a capacidade de campo e partes profundas abaixo do ponto de murchamento – espécies com mecanismos de dormência para proteção contra chuvas insuficientes.

Estabelecimento do sistema radicular – resposta a eventos futuros.

Ambientes com apenas chuvas ocasionais solos secos – raízes profundas pouco ganho.

Raízes profundas são vantajosas no caso de reservatórios profundos abastecidos em períodos de maior pluviosidade.

Nutrientes minerais

Obtenção no solo.

Macronutrientes – N, P, S, K, Ca, Mg, Fe.Elementos traço – Mn, Zn, Cu, B, Mo.

Cada um com forma de absorção e suprimento particulares.

Disponibilidade e difusão afetam as plantas.

Uso diferenciado nos tecidos.

Estratégia de crescimento também determina eficiência de exploração dos recursos.

Sistemas radiculares podem se adaptar a situação ambiental e reagir à disponibilidade e competição.

Crescimento – alongamento da raiz (exploração/prospecção) e depois produção de raízes laterais (utilização).Forma de ramificação diminui competição.

Crescimento encontra heterogeneidade – resposta com ramificação livre em zonas ricas e restrita em zonas de escassez.

Disponibilidade de água tem interação com nutrientes.Zonas secas – sem crescimento – sem utilização de recursos.

Escassez de nutriente – diminui o crescimento e capacidade da planta de encontrar novas fontes de água ou nutrientes – Interação entre nutrientes.

Nitratos se movem mais livremente e podem ser transportados de grandes distâncias.Zonas de esgotamento no caso de nitratos podem ser amplas, possibilitando sobreposição entre raízes vizinhas – competição pode ocorrer entre raízes de uma mesma planta.

Quanto maior a mobilidade, o recurso será melhor se explorado por raízes amplas (diminuindo sobreposição).

Quanto menos livremente a água se movimenta pelo solo – mais reduzidas as zonas de esgotamento - exploração intensiva.Disponibilidade e interação entre nutrientes e solo determinam coeficientes de difusão – influencia as zonas de esgotamento.

Plantas com sistemas radiculares diferentes podem explorar de forma diferenciada o solo, esgotando recursos e tolerando concentrações diferentes dos elementos.

Heterótrofos – consomem outros seres vivos.Predadores consomem seres ou parte de seres vivos – matam presas.

Pastejo – partes da planta.

Consumidores podem ser especialistas ou generalistas. Padrão de uso do recurso depende, dentre outros, da qualidade do mesmo e do tempo de vida do predador.

Especialização – aumento da eficiência no uso do recurso. Pode criar dependência.

Plantas e animais são bem distintos em relação ao conteúdo nutricional.

Células vegetais com parede celular contendo celulose, lignina e outros materiais estruturais. Conteúdo elevado de C em relação ao N. 40:1Em animais, fungos e bactérias 10:1. Gordura e proteinas.

Casca – células mortas com suberina e lignina.Maior concentração de N – meristemas das gemas.Sementes – ricas em óleos e amido.Frutos – açúcar

Grandes diferenças – epecialização dos herbívoros nas partes das plantas.

Apesar das diferenças nas dietas – animais diferem pouco no seu conteúdo nutricional. Carnívoros não tem problemas com a digestibilidade. Diferenças nas soluções para encontrar, capturar e manejar presas.

Herbívoros devem diminuir relação alta entre C e N. Resíduos ricos em C.

C – pode estimular ou limitar a atividade decompositora e assim o crescimento das plantas.

Utilização da energia possível para seres com capacidade de mobilizar celulose e ligninas.Maioria dos seres incapaz.

Procariotos e protozoários simbiontes.

Se parede não é digerida – sem acesso ao material da célula – mastigação, cozimento, moagem.

Decomposição do tecido vegetal por procariotos – retiram N e outros nutrientes do entorno. Corpo dos procariotos digerido e assimilado com maior rapidez - animais detritívoros preferem detrito vegetal já colonizado por microorganismos.

Defesas contra a predação - físicas, químicas, comportamentais e morfológicas.

Defesa – exerce pressão sobre o predador – superação da defesa. Pode levar a especialização.Defesa leva a aumento no gasto de energia para consumo.Defesas físicas – espinhos, cascas de sementes

Defesas químicas – metabólitos secundários. Glucosnatos, alcalóides, terpenóides, etc.Custo para produção.

Ação contra ampla gama de herbívoros – menos contra os especializados. CoevoluçãoDefesas quantitativas – redutores de digestão – taninos – ampla gama de herbívoros – difícil de ser superada.Defesas qualitativas – tóxicas.

Toxicidade – resposta específica dos herbívoros – especialização.

Plantas de vida curta – recurso imprevisível. Investem menos na defesa.

Vida longa aparentes para muitos herbívoros – defesa generalizada.

Herbívoros – generalistas e especialistas.G – bom desempenho contra substâncias não sujeitas a coevolução. Especialistas bom desempenho contra defesas específicas.

Plantas podem variar concentração de defesas dentro do mesmo indivíduo e em resposta a herbivoria.Partes mais importantes – defesas produzidas o tempo todo.Menos importantes – produção em resposta ao dano.

Animais – mais opções de defesa, incluindo compostos químicos.Herbívoros podem utilizar compostos das plantas.

Cripsia

Aposematismo – animais com defesas químicas se tornam chamativos – predador aprende.

Mimetismo batesiano – imitação de espécie com defesa.

Mimetismo mülleriano – conjunto de animais com defesa exibindo padrões semelhantes.

Recursos essenciais – insubstituíveis.Ex: macronutrientes para as plantas

Recursos substituíveis. Ex zebras e gnus (na migração) e herbívoros residentes para leões.Complementares – necessidade de consumo de um item diminui com a presença do outro. Arroz e feijão.Antagônicos – necessidade de consumo aumenta na presença do outro.Inibição – excesso é prejudicial