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