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Universidade Federal do Esp Santo - UFESUniversidade Federal do Esp Santo - UFES

Curso de Especialização em Gestão Ambiental

Módulo: Fundamentos de Ecologia

Prof. Servio Tulio Cassini

Dep. Engenharia Ambiental CT-UFES

[email protected]


Tópicos

• Conceitos Basicos – Ecossistemas, cadeias alimentares e energia

• Ecologia de ambientes: água e solo• Sustentabilidade• Ciclo do Carbono • Ciclo do Nitrogênio• Ciclos do Fósforo e Enxofre• Avaliação


ECOLOGIA

• OYKOS = CASA

• LOGOS = ESTUDO

• ESTUDO DO AMBIENTE COMO UM TODO ( FISICO, QUIMICO E BIOLÓGICO) E SUAS INTERAÇÕES


Ecologia: O estudo das inter-relações entre os organismos e seus

ambientes.

Energia

Seres vivos

Meio Abiótic

o

Biomassa

Populações

Comunidades

Biocenoses

Habitat

Nicho

Água

Rochas

Itemperismo

Minerais

Nutrientes

Matéria Organica

“Resíduos”

Energia Luminosa

Energia Química


ECOSSISTEMA

• Unidade de Estudo Ecológico

• INTERAÇÃO de aspectos fisico, químico e biológico de uma área;

• EXTENSÃO: variável

• Por exemplo: um aquário, uma ilha, uma floresta, ou seja, depende da amplitude de suas análises.


ECOSSISTEMA

• Exemplo: Ecossistema Costeiro:

• A Região Costeira, pode ser considerada como um grande ecossistema, bem como suas subdivisões: estuários, ilhas, manguezais, restingas, dunas, praias, falésias, costões rochosos e recifes de corais


Ecologia – Conceitos básicos

• Ecossistema

• Habitat e Nicho

• Biomassa, Energia,

• Poluição

• Bioacumulação

• Bioatenuação


Ecologia: O estudo das inter-relações entre os organismos e seus

ambientes.

Energia

Seres vivos

Meio Abiótic

o

Biomassa

Populações

Comunidades

Biocenoses

Habitat

Nicho

Biomassa

Populações

Comunidades

Biocenoses

Habitat

Nicho

Água

Rochas

Itemperismo

Minerais

Nutrientes

Matéria Organica

“Resíduos”

Água

Rochas

Itemperismo

Minerais

Nutrientes

Matéria Organica

“Resíduos”

Energia Luminosa

Energia Química

Energia Luminosa

Energia Química


Características de um Ecossistema.

Unidade básica do estudo da Ecologia

•Dimensões variadas•ambientes aquáticos e terrestres•Interação: (Seres Vivos * Meio Abiótico) + Energia•Biodiversidade e Biocenoses•Produção Primária e cadeias tróficas•Estabilidade e Sustentabilidade•Homeostase e auto-regulação (Reciclagem e Reuso)


Características de um Ecossistema (Resumo):

1. Energia

2. Biomassa (biocenoses) – espécies – biodiversidade comunidades - populações

3. Cadeia Alimentar – Bioconcentraçao

4. Poluição4. Poluição: qualquer fator ou combinação físico - químico e biológico que rompe o equilibrio do ecossistema ou parte dele. (“Efeito Dose” --> humano)

5. Bioatenuaçao ou Biorremediaçao


Energia: definições básicas • Energia: É a capacidade de realizar trabalho. Esta capacidade pode-se

manifestar sob várias formas: radiação eletromagnética, energia potencial ou incorporada, energia cinética, energia química (dos alimentos) e calor.

• 1ª Lei da Termodinâmica: (Conservação da energia) A energia pode ser transformada de um tipo em outro, mas não pode ser criada nem destruída. Exemplos destas transformações: luz em calor, energia potencial em cinética.

• 2ª Lei da Termodinâmica: (Lei da Entropia) Nenhum processo que implique numa transformação energética ocorrerá espontaneamente, a menos que haja uma degradação de energia de uma forma concentrada numa forma mais dispersa (ou desorganizada). Assim sendo, nenhuma transformação de energia é 100% eficiente. A entropia é uma medida de energia não disponível, que resulta das transformações energéticas. Sua variação é sempre positiva em qualquer transformação


Energia nos organismos vivos

• Os organismos vivos possuem uma característica termodinâmica essencial: eles conseguem criar e manter um alto grau de ordem interna, ou uma condição de baixa entropia, que é obtido através de processos biológicos contínuos e eficientes de dissipação energética.


O ambiente energético da biosfera

• A luz solar que atinge o topo da biosfera iluminada terrestre chega a uma taxa constante, a chamada constante solar (1.94 cal/cm2.min). Um máximo de 67% da constante solar (~ 1.34 cal/cm².min) pode atingir a superfície terrestre.

• A radiação solar sofre consideráveis modificações qualitativas e quantitativas ao atravessar a atmosfera terrestre. Tais modificações são influenciadas por vários fatores dentre eles a topografia, a latitude, o clima bem como composição gasosa da atmosfera. A água e o gás carbônico absorvem ativamente a radiação na faixa do infra-vermelho.


Ecossistema: histórico

Charles Elton (década de 1920): “as relações de alimentação ligam os organismos numa entidade funcional única, a comunidade biológica.”

A. G. Tansley (década de 1930): “visualizou as partes físicas e biológicas da natureza juntas, unificadas pela dependência dos animais e das plantas da sua vizinhança física e da sua contribuição à manutenção do mundo físico. A isto denominou de ecossistema.

Raymond Lindeman (1942): definiu níveis tróficos e visualizou uma pirâmide de energia.


Ecossistema: definições

Eugene P. Odum (1953): retratou os ecossistemas como diagramas de fluxo de energia.

Hoje em dia, uma definição de ecossistema muito usada em Ecologia seria a seguinte: qualquer unidade que inclua a totalidade dos organismos (comunidades) de uma área determinada, que atuam em reciprocidade com o meio físico de modo que uma corrente de energia conduza a uma estrutura trófica, a uma diversidade biótica e a ciclos biogeoquímicos (Odum, 1977).


Ecossistema: aspectos estruturais

• substâncias inorgânicas (particuladas, dissolvidas) • substâncias orgânicas (particuladas e dissolvidas) • clima • substrato físico (sólido, líquido e gasoso) • componentes bióticos • produtores • consumidores • predadores • desintegradores • regeneradores


Ecossistema: aspectos funcionais

• fluxo de energia • cadeias de alimentos • diversidade (tempo e espaço) • ciclos de nutrientes • sucessão e evolução • controle (cibernética)


Ecologia trófica • O estudo das interações tróficas é essencial para o

entendimento do que se passa dentro de um ecossistema. Este tipo de estudo demonstra de modo inequívoco o grau de inter-relações existente entre os organismos e aponta os principais elementos na manutenção da estrutura do ecossistema.

• Uma das formas mais tradicionais de se estudar a ecologia trófica está na identificação das rotas alimentares dentro dos ecossistemas.

• a) cadeias alimentares;• b) teias tróficas;• c) pirâmides energéticas e• d) matrizes tróficas.


O ECOSSISTEMA DE MANGUEZAL

• Diferença entre Manguezal e Mangue• O termo manguezal é utilizado para descrever uma

variedade de comunidades costeiras tropicais dominadas por espécies vegetais, arbóreas ou arbustivas que conseguem crescer em solos com alto teor de sal.

• O termo "mangue" origina-se do vocábulo Malaio, "manggimanggi" e do inglês mangrove, servindo para descrever as espécies vegetais que vivem no manguezal.

•


Importância dos Manguezais

• equilíbrio ecológico, sendo um berçário favorável para o desenvolvimento de muitas espécies de animais e plantas. É muito valioso o estudo do manguezal, principalmente para a preservação deste meio..

• Produtos vegetais, piscicultura, carcinocolheita,• Turismo Como se pode notar o manguezal tem muito a oferecer porém, o

seu potencial deve ser utilizado de maneira racional, de forma sustentada, atendendo às suas necessidades de recomposição como período de desovas (defeso), perfloração das espécies vegetais, entre outras...


Spartina brasiliensis (gramínea) 2- Usnea barbata (barba-de-velho) 3- líquen incrustante 4- Rhizophora mangle (mangue-vervelho ou bravo) 5- Avicenia schaueriana (mangue-seriba ou seriúba) 6- Laguncularia racemosa (mangue-branco) 7- Hibiscus tiliaceus (hibisco ou algodãonzinho-da-praia) 8- Acrosticum aureum (samambaia do mangue) 9- Ardea cocoi (garça-cinzenta) 10- Ardea alba (garça-branca-grande)11- Eudocimus ruber (guará) 12- Aramides mangle (saracura-do-mangue) 13- Cardisoma guanhumi (guaiamu) 14- Ucides cordatus (caranguejo-uçá) 15- Goniopsis cruentata (maria-mulata ou aratu) 16- Callinectes sp. (siri-azul) 17- Uca uruguayensis (chama-maré) 18- ninho de termita (cupinzeiro) 19- Crassostrea rhizophora (ostra-do-mangue)


As variadas dimensões de (os) Ecossistemas


Unidade básica do estudo da Ecologia

Dimensões variadas

ambientes aquáticos e terrestres

Interação: (Seres Vivos * Meio Abiótico) + Energia

Biodiversidade e Biocenoses

Produção Primária e cadeias tróficas

Estabilidade e Sustentabilidade

Homeostase e auto-regulação

Conceito de Ecossistema.


Componentes de um Ecossistema (Resumo):

1. Energia –

2. Biomassa (biocenoses) – Produtores – Consumidores

espécies – biodiversidade comunidades – populações -

3. Meio Ambiente

• Interações (Cadeia alimentar)

• Homeostase e auto-regulação x Poluição


POLUIÇAO

• PoluiçãoPoluição: qualquer fator ou combinação físico - químico e biológico que rompe o equilibrio do ecossistema ou parte dele.

• (“Efeito Dose” --> Fator Antropogênico ou humano)

• Exemplos: Esgotos, CO2 , pesticidas,


Habitat e Nicho

HabitatHabitat – local (físico) onde se encontra uma determinada espécie.

NichoNicho é o conjunto de características que definem uma espécie em um determinado habitat. (Profissão da espécie. Ex. cobra encontrada em reiões montanhosas; nicho: predadora de ratos que ocupam o mesmo habitat.


Energia:

Fonte principal : Energia solar

Fonte alternativa: Oxidação química de compostos inorgânicos

Autótrofos x Heterótrofos:

• Autotrofos: utilização de energia luminosa ou química para fixação do CO2 formadores de matéria orgânica

• Heterótrofos: Consumidores de materia orgânica (carbono fixado) - consumidores ----> decompositores


Energia e fluxo de Matéria Orgânica

C0C022C0C022 BiomassaBiomassa

Níveis tróficos

Níveis tróficos

Níveis tróficosMatéria

Orgânica (C-org)

Minerais

EnergiaEnergia

1. Fotossíntese e Quimiossintese

2. Cadeia Alimentar

3. Decomposição

4. Respiração/Mineralização Aeróbia

5. Respiraçao anaeróbia (Metanogênse)11 22

33

44

44CH4

CH4 5


Biodiversidade.

Deve incluir Toda a variedade de organismos, desde as variedades que ocorrem dentro de uma mesma espécie até as variedades existentes entre táxons superiores.

Considera-se, também, a variedade e sub-gradações de ecossistemas, a qual abrange tanto as comunidades de organismos em um ou mais habitats quanto as condições físicas sob as quais eles vivem.


Biomas.

Grandes ecossistemas determinados, principalmente, pelo Clima (função latitude), e que se caracterizam por apresentar uma vegetação clímax típica.

Ex . Biomas terrestres: Tundra -Taiga - Floresta Caducifólia - Floresta Tropical - Campos - Desertos

Biomas Brasileiros: cerrado, caatinga, floresta amazonica, floresta (mata atlantica), pantanal,

As regiões onde dois biomas se encontram ou apresentam gradação mútua são denominadas ecótonos

Biota. Todos os organismos de determinada região.

Biotecnologia. Alta tecnologia aplicada aos processos biológicos

Biomassa. Refere-se ao peso total (geralmente o peso seco) de determinado grupo de organismos de uma área específica, como as aves de determinado trecho de mata ou as algas de uma lagoa ou mesmo todos os organismos do ecossistema.


Grandes

Biomas


Os grandes Biomas Brasileiros:

Situação Pré colonização e Pós Industrial:

Impactos ambientais previstos de 1500 --> 2001 e as propostas de Reservas Legais.


Cadeia alimentar

Produção Primária

Ambientes Aquaticos: Bactérias, Cianobactérias e Algas

Ambientes Terrestes: Plantas

Consumidores

Ordens (cadeias e interações)

Decompositores e Detritívoros

Matéria orgânica – ciclo.

Bioacumulação, Bioamplificação ou Biomagnificação

Compostos inorgânicos: Ex. metais pesados

Compostos Orgânicos: Ex. pesticidas (Agrotóxicos) inseticidas, larvicidas (Acúmulo em tecidos adiposos)


Produção Primária

Ecossistema Clima Produtividade Kcal/m2/ano

Deserto 400 Oceano 800 (Lam 10 m) Lago Temperado 800 Lago poluído Temperado 2400 Florestas decíduas Temperado 4800 Coníferas Temperado 11200 Tropical Pluvial Tropical 20000

Agrícolas Anual Temperado 8800 Perene Temperado 12000 Anual Tropical 12000 Perene Tropical 30000

Pantanos Pantano Temperado 17100 Pantano Tropical 30000


Fig. 2. Seasonal average and interannual differences in biospheric NPP(g C m2 month21) estimated with SeaWiFS data and the integratedCASA-VGPM model (9). Average NPP for (A) the La Ninã Austral summer of December 1998 to February 1999 and (B) the La NinãBoreal summer of June to August 1999. (A and B) White, ice cover during (A) January and (B) July; tan, near-zero NPP for terrestrial regions not permanently covered by ice. (C) Transition from El Ninõ to La Ninã conditions resulted in substantial regional changes in NPP, as illustrated by interannual differences in Austral summer NPP (i.e., average NPP for December 1998 to February 1999 minus average NPP for December 1997 to February 1998). (D) Changes in NPP between two La Ninã Boreal summers (1999 minus 1998). (C and D) Red, increase in NPP; blue, decrease in NPP; white, no substantial interannual change in NPP.


Ecossistemas Marinhos:

Regiões Litorâneas (Costeiras), Nerítica, Pelágica, Abissal,

Plancton, Necton, Benton (Bentos)

Nutrientes - Correntes

Eutrofização

Florescências de algas e cianobactérias

Regiões Costeiras:

estuários, ilhas, manguezais, restingas, dunas, praias, falésias, costões rochosos e recifes de corais

NERÍTICO "Zona de água do mar que cobre a plataforma continental" (Odum, 1972)."Região nerítica é aquela que se estende desde a zona intertidal até a isóbata de 200 metros (...) Sedimentação nerítica é o material relativamente grosseiro, terrígeno, que se acumula junto à costa" (Guerra, 1978).PELÁGICO pelagic, pélagique, pelágico"Termo que se utiliza, de modo geral, para incluir o plâncton, o nécton e o nêuston; ou o conjunto da vida em alto-mar" (Odum, 1972)."Depósito marinho, formado em grandes profundidades oceânicas e, conseqüentemente, a grande distância das bordas continentais; esses depósitos são constituídos de argilas finas e carapaças de organismos que foram transportadas pelas correntes marinhas (Guerra, 1978)."Diz-se dos organismos próprios do alto-mar, que não se encontram fixados ao fundo e que possuem meios próprios de locomoção que lhes permitam realizar deslocações voluntárias" (Carvalho, 1981).


Ecossistemas de Água Doce (Limnícos)

• Lóticos (Correntes) x lenticos ( Circulação mínima)

• Bacias hidrográficas (Solo – vegetação – rios – lagos – estuários )

• Perfís –

• Produtividade Primária –

•Oligotróficos

•Mesotróficos

•Eutróficos


Impactos Ambientais de ações Antrópicas - Exemplos

1. Acumulo de DDT e metais pesados na cadeia alimentar

2. Eutrofização de corpos receptores

3. Contaminação de lençóis freaticos

4. Agrotóxicos

5. Ecossistemas costeiros : Metais pesados em sedimentos

6. Amazônia: Desmatamento e garimpos

7. Pantanal: Projetos Agropecuários sem sustentabilidade


Alguns dados sobre os Impactos Ambientais na Amazonia Legal


A seca é fogo

Pesquisa na Amazônia demonstra quetrês estiagens seguidas podem causar

danos irrecuperáveis à floresta

A seca é fogo

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Stuliocasini ©2002


Reflexão

“As atividades humanas (principalmente engenharia) são lineares e a natureza opera em ciclos. Será esta uma das razoes do conflito progresso x meio ambiente?

A chave de todo o processo pode estar em uma mudança conceitual de modo a permitir uma verdadeira produção centrada no conceito de sustentabilidade”

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