ciências do ambiente - cap 1.2 - ecologia
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Universidade Estadual do Maranhão
Engenharia de Produção
Ciências do Ambiente
Conceitos Básicos
Ecologia
Me. Elon Vieira Lima
São Luis – Agosto de 2014
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Leis de Conservação Introdução • A vida, como conhecemos, requer basicamente
matéria e energia.
• Matéria é algo que ocupa lugar no espaço.
• Energia é a capacidade de realizar trabalho.
– Quanto maior for essa capacidade, melhor será a qualidade da energia.
• Em qualquer sistema natural, matéria e energia são conservadas, ou seja, nem se criam nem se destróem.
• Entretanto, a qualidade de energia se degrada de maneiras mais nobres (maior qualidade) para menos nobres (menor qualidade)
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Leis de Conservação Lei da conservação de massa • Lei de Lavoisier.
• Não existe processo 100% eficiente. Em qualquer sistema, físico ou químico, nunca se cria nem se elimina matéria; apenas é possível transformá-la de uma forma em outra.
• Tudo se realiza com a matéria que é proveniente do próprio planeta.
• Há geração de resíduos em todas as atividades dos seres vivos, mas que podem ser reincorporados ao meio ciclos biogeoquímicos.
• Desequilíbrio: geração de resíduos maior do que a capacidade de reciclagem do meio.
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Leis de Conservação 1ª lei da termodinâmica • Análogo à lei de conservação de massa.
– A energia pode se transformar de uma forma em outra, mas não pode ser criada nem destruída.
• Energia cinética
• Energia potencial
• A energia necessária para a sobrevivência dos seres vivos chega através de diversas transformações.
– A energia luminosa é absorvida pelos vegetais fotossintetizantes e transformada em energia potencial (moléculas complexas).
– Na respiração, essas moléculas são quebradas, liberando energia a ser utilizada nas funções vitais.
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Leis de Conservação 2ª lei da termodinâmica • Todo processo de transformação de energia se dá a
partir de uma maneira mais nobre para uma menos nobre.
• Quanto mais trabalho conseguir realizar com uma mesma quantidade de energia, mais nobre será este tipo de energia.
• Embora a quantidade de energia seja preservada, a qualidade é sempre degradada.
• Não há reciclagem completa de energia.
• Conseqüências
– Todo corpo com forma ordenada necessita de energia de alta qualidade para manter sua entropia baixa.
– Ambiental: tendência da globalização da poluição.
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Ecologia Conceito
• Etimologia da palavra
– O termo eco deriva do grego oikos e significa casa.
– O termo logia deriva do grego logos e denomina estudo.
– Pode ser definido como o “estudo da casa”.
• É a ciência que estuda as interações entre os organismos e seu ambiente, ou seja, é o estudo científico da distribuição e abundância dos seres vivos e das interações que determinam a sua distribuição.
• As interações podem ser entre seres vivos e/ou com o meio ambiente.
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Ecossistema Definições e estrutura • Espécies É o conjunto de indivíduos semelhantes
(estruturalmente, funcionalmente e bioquimicamente) que se reproduzem naturalmente, originando descendentes férteis.
• Populações É o conjunto de indivíduos de mesma
espécie que vive numa mesma área e num determinado período.
Espécie
População
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Ecossistema Definições e estrutura • Comunidade ou biocenose É o conjunto de
populações de diversas espécies que habita uma
mesma região num determinado período.
• Biótipo Fatores abióticos encontrados no meio
físico (ambiente) que fornece condições necessárias à sobrevivência dos seres vivos luz, temperatura,
umidade, salinidade, etc.
Comunidade
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Ecossistema Definições e estrutura • Ecossistema união dos
conjuntos biótipo e biocenose.
– É a unidade básica no estudo da ecologia.
– Em um ecossistema, o conjunto de seres vivos interage entre si e com o meio natural de maneira equilibrada, pela reciclagem de matéria e pelo uso eficiente de energia solar.
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Ecossistema Definições e estrutura • Ecossistema
– Compõe-se de elementos abióticos, ou seja, matéria inorgânica ou sem vida (como água, ar e solo) e elementos bióticos, os seres vivos.
– Homeostase Todo ecossistema procura um estado de
equilíbrio dinâmico por meio de mecanismos de autocontrole e auto-regulação, os quais entram em ação assim que ocorre uma mudança.
– No caso de modificações artificiais impostas pelo homem, por serem relativamente violentas e continuadas, o mecanismo não consegue absorver essas mudanças e ocorre o impacto ecológico do meio.
• Biomassa Quantidade total de matéria viva em um
ecossistema.
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Ecossistema Definições e estrutura • Habitat: É o lugar específico onde uma espécie pode
ser encontrada "ENDEREÇO" dentro do
ecossistema.
– Ele determina as condições de sobrevivência e reprodução do grupo.
– O habitat não é exclusivo de uma única espécie
encontrar diversas espécies ocupando o mesmo habitat comunidades.
– Exemplos: Uma planta pode ser o habitat de um inseto, o leão pode ser encontrado nas savanas africanas, etc.
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Ecossistema Definições e estrutura • Nicho ecológico É o papel que o organismo
desempenha no ecossistema "PROFISSÃO" do
organismo no ecossistema.
• O nicho informa às custas de que se alimenta, a quem serve de alimento, como se reproduz, etc.
• O nicho descreve como uma espécie usa os recursos do ambiente (como utiliza a energia circulante, o que come, onde, como e que momento do dia o faz), como ela é afetada por fatores físicos (a que horas do dia ou da noite, ou em que estação do ano tem maior atividade ou se reproduz) e por outras espécies e como sua existência afeta outros organismos que vivem no mesmo habitat (se são predadores ou presas).
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Ecossistema Definições e estrutura • Exemplo de nicho:
– Nas savanas africanas, capim, zebras, leões e abutres ocupam o mesmo habitat, mas têm nichos ecológicos distintos. O capim produz a matéria orgânica que serve de alimento às zebras, que são comidas por leões. Os restos são aproveitados por abutres.
NICHO ECOLÓGICO= RATO
COME, REPRODUZ, CAÇA
CAÇADO NO LOCAL.
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Ecossistema Definições e estrutura
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Ecossistema Definições e estrutura
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Ecossistema Reciclagem de matéria e fluxo de energia • A energia que os seres vivos necessitam para viver
provém da alimentação.
• Autótrofos seres capazes de sintetizar seu próprio alimento, ou seja, auto-suficientes produzem matéria orgânica através de inorgânica.
– Quimiossintetizantes oxidação sulfo, ferro e nitrobactérias.
– Fotossintetizantes utilizam o sol como energia vegetais clorofilados e algas.
• Heterótrofos seres incapazes de sintetizar seu alimento e que, para obtenção de energia, utilizam-se do alimento sintetizado pelos autótrofos.
– Herbívoros, carnívoros, onívoros, sapróvoros.
– Decompositores Degradam matéria orgânica em matéria inorgânica fungos e bactérias
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Ecossistema Reciclagem de matéria e fluxo de energia • Toda energia utilizada na Terra tem como fonte as
radiações recebidas do sol.
• Emite energia em forma de ondas eletromagnéticas.
• Essa radiação tem um espectro de comprimento de onda que abrange desde valores pequenos (raios X e gama) até valores elevados (ondas de rádio).
• Aproximadamente 99% da energia total encontra-se na região do visível.
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Ecossistema Reciclagem de matéria e fluxo de energia
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Ecossistema Reciclagem de matéria e fluxo de energia • Toda a vida na Terra depende da energia proveniente do
Sol
• A distribuição das diversas formas de vida é consequência da variação da incidência e da intensidade da energia solar.
• Essa variação de incidência é o principal fator que gera as diferenças climáticas entre as diversas regiões do mundo.
– Divisões das estações do ano;
– Existência de regiões quentes e frias áreas de baixa e alta pressões deslocamento da umidade (chuva).
• A energia solar absorvida pelas plantas é transformada em biomassa e será utilizada no metabolismo dos seres vivos.
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Ecossistema Cadeias alimentares • É o caminho seguido pela energia no ecossistema.
• É formada por:
– Produtores plantas, fitoplâncton e bactérias;
– Consumidores herbívoros, carnívoros, etc.;
– Decompositores fungos e bactérias
• É uma seqüência linear de seres que se nutrem uns dos outros.
• Seta indica sentido da nutrição.
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Ecossistema Cadeias alimentares • A posição de cada um na cadeia alimentar é
denominada de NÍVEL TRÓFICO (produtor= 1º NT).
• Fluxo de energia é unidirecional e a matéria é cíclica.
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Ecossistema Cadeias alimentares • Podem ser divididas em dois tipos:
– cadeias que começam pelos vegetais vivos e passam pelos herbívoros e carnívoros;
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Ecossistema Cadeias alimentares • Podem ser divididas em dois tipos:
– cadeias que se iniciam pelos detritos vegetais e animais e passam pelos decompositores (detritívoros).
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Ecossistema Cadeias alimentares • Cadeias alimentares não podem ser vistas como
sequências isoladas, mas sim fortemente interligadas, formando redes ou teias alimentares.
• Rede alimentar Conjunto de cadeias alimentares
que um determinado animal participa.
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Ecossistema Cadeias alimentares • Teia alimentar Conjunto de redes alimentares.
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Ecossistema Cadeias alimentares • Estudo de caso:
– Problema:
Muitas espécies são introduzidas em um ambiente sem que haja uma avaliação dos riscos associados a essa prática. Isso tem acontecido em uma escala com peixes pelo mundo. A truta arco-íris já foi introduzida em 82 países, uma espécie de tilápia, em 66 países e a carga comum, em 59 países (Ciência Hoje, 1996).
– Questão:
Quais são as possíveis consequências da introdução dos peixes exóticos em rios e lagoas?
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Ecossistema Cadeias alimentares
• Segundo a 2ª lei da termodinâmica, à medida que se avança na cadeia alimentar, há uma redução na qualidade de energia disponível aos próximos organismos da cadeia.
• À medida que a energia caminha, vai se tornando menos utilizável.
• Para ser energética: no máximo 3 ou 4 Níveis tróficos.
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Ecossistema Cadeias alimentares
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Conceitos Básicos Bioma • Conjunto de ecossistemas terrestres, com fauna, flora
e clima próprios.
– Ex: uma floresta pluvial, uma savana ou um deserto.
– É uma área com dimensões de até mais de 1.000.000 km2.
– Características:
•Uniformidade de um macroclima definido,
•Uma determinada fitofisionomia ou formação vegetal,
•Uma fauna e outros organismos vivos associados,
•Condições ambientais parecidas: como a altitude, o solo, alagamentos, o fogo, a salinidade, entre outros.
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Conceitos Básicos Bioma • Grandes ecossistemas distribuídos na superfície
terrestre:
•ecossistemas terrestres;
•ecossistemas aquáticos (plânctons, bentos, néctons);
•ecossistemas de água doce (lênticos, lóticos);
•rios, lagos, oceanos, estuários;
•trundas;
•floresta de coníferas, temperadas de folhas caducas, tropicais;
•campos; e
•desertos.
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Conceitos Básicos Bioma
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Conceitos Básicos Bioma
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Conceitos Básicos Bioma
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Conceitos Básicos Biodiversidade • É a variedade total de vida na Terra.
– Inclui todos os genes, espécies, e ecossistemas, e os processos ecológicos.
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Conceitos Básicos Biodiversidade
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Conceitos Básicos Fatores abióticos: Atmosfera • É uma camada fina, gasosa, presa à Terra pela força
da gravidade.
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Conceitos Básicos Fatores abióticos: Atmosfera • Composição:
– 99,9% da atmosfera é constituída por apenas três gases;
– Os demais gases são: Dióxido de Carbono (CO2) (0,003%) e H2, Cr, Xe, O3, Me, Vapor d’água (0 –4%);
– Material particulado: Orgânico (polens e microorganismos); Inorgânico (partículas de areia e fuligem)
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Conceitos Básicos Fatores abióticos: Atmosfera • Funções:
• Proteger os organismos da exposição a níveis arriscados de radiação ultravioleta •Camada de ozônio
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Conceitos Básicos Fatores abióticos: Atmosfera • Funções:
• Camada de ozônio
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Conceitos Básicos Fatores abióticos: Atmosfera • Funções:
• Contém os gases necessários para os processos vitais de respiração celular e fotossíntese;
• Fornece a água necessária para a vida.
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Conceitos Básicos Fatores abióticos: Atmosfera • Funções:
• Mantém a temperatura média da Terra em 15 ºC. •Efeito Estufa
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Conceitos Básicos Fatores abióticos: Atmosfera • Funções:
•Efeito Estufa
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Conceitos Básicos Fatores abióticos: Atmosfera • Funções:
•Efeito Estufa
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Conceitos Básicos Fatores abióticos: Litosfera • É a camada sólida
externa da Terra.
• A parte interna do globo terrestre é composta por diversas camadas, com diferentes materiais.
• É formada por uma grande variedade de rochas e a sua superfície está geralmente coberta por uma camada de solo e depósitos de sedimentos.
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Conceitos Básicos Fatores abióticos: Litosfera • Solo: É o principal suporte para a vida e o bem-estar,
constituindo-se em um recurso natural vital e limitado, embora facilmente destrutível.
• O solo é um corpo vivo, de grande complexidade e dinâmico.
• Tem como componentes principais à fase sólida (matéria mineral e matéria orgânica), e a água e o ar (componente "não sólida“).
• Funções: Substrato essencial para a vida Elemento de fixação e nutrição vegetal Produção de alimentos Obras de engenharia Maior reservatório natural de água doce Elemento de armazenamento de combustíveis fósseis
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Conceitos Básicos Fatores abióticos: Hidrosfera • São os oceanos, mares, lagos e rios que cobrem,
aproximadamente, 3/4 de sua superfície.
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Conceitos Básicos Fatores abióticos: Hidrosfera • São os oceanos, mares, lagos e rios que cobrem,
aproximadamente, 3/4 de sua superfície.
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Conceitos Básicos Fatores abióticos: Hidrosfera • A distribuição dos recursos hídricos pelo planeta
também não é homogênea. Em muitos pontos do planeta já há escassez.
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Conceitos Básicos Fatores abióticos: Hidrosfera • É o principal componente dos organismos vivos.
• Os seres vivos apresentam características específicas conforme a umidade e a ocorrência de água em seu habitat.
Propriedade Efeitos e significância
Maior calor de
evaporação que
qualquer outro material
Determina a transferência de
calor e de moléculas de água
entre a atmosfera e os corpos
d’água
Maior calor latente de
fusão que qualquer
outro líquido, exceto
amônia
A temperatura estabiliza no
ponto de fusão da água
Maior capacidade calorífica que qualquer
outro líquido, exceto
amônia
Estabilização das temperaturas dos organismos e regiões
geográficas
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Conceitos Básicos Fatores abióticos: Hidrosfera
Propriedade Efeitos e significância
Excelente solvente Transporte de nutrientes e
poluentes, tornando os
processos biológicos possíveis
em um meio aquoso.
Maior constante
dielétrica que qualquer
outro líquido comum
Alta solubilidade de substâncias
inorgânicas e sua ionização em
solução
Maior tensão superficial
que qualquer outro líquido comum
Fator controlador na fisiologia;
governa os fenômenos de gota e superfície
Transparente à luz
visível e de frações de
longos comprimentos de
onda de luz ultravioleta
Incolor, permitindo que a luz
necessária para a fotossíntese
alcance consideráveis
profundidades nos corpos
hídricos
Densidade máxima como
um líquido em 4º C
O gelo flutua; circulação vertical
restrita em corpos hídricos
estratificados
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Conceitos Básicos Biosfera • É o espaço onde toda vida seja ela animal ou vegetal é
encontrada
– É o conjunto de todos os ecossistemas do nosso planeta.
– Inclui a superfície da Terra, os rios, os lagos, mares e oceanos e parte da atmosfera.
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Ciclos Biogeoquímicos Introdução
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Ciclos Biogeoquímicos Introdução • A reciclagem da matéria é de suma importância, uma
vez que os recursos na Terra são finitos e a vida depende do equilíbrio natural desse ciclo.
• Nutriente elemento essencial disponível aos
produtores, em forma iônica ou molecular.
– Macronutrientes maior que 0,2% p.o.s.
•Carbono (C), Hidrogênio (H), Oxigênio (O), Nitrogênio (N), o fósforo (P), Enxofre (S), Cloro (Cl), Potássio (K), Sódio (Na), Cálcio (Ca), Magnésio (Mg) e Ferro (Fe).
– Micronutrientes menor que 0,2% p.o.s.
•Alumínio (Al), Boro (B), Cromo (Cr), Zinco (Zn), Molibdênio (Mo), Vanádio (V) e Cobalto (Co).
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Ciclos Biogeoquímicos Introdução • Os elementos químicos essenciais à vida (em torno de
40) participam dessa trajetória desde o meio inanimado, passando pelos organismos vivos e retornando ao meio original ciclos
biogeoquímicos.
– Bio organismos vivos interagem
– Geo meio terrestre é a fonte dos elementos
– Químicos ciclos de elementos químicos.
• Tipos de ciclos
– Hidrológico água
– Sedimentares enxofre e fósforo litosfera
– Gasosos carbono e nitrogênio atmosfera
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Ciclos Biogeoquímicos Ciclo da água
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Ciclos Biogeoquímicos Ciclo da água
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Ciclos Biogeoquímicos Ciclo da água
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Ciclos Biogeoquímicos Ciclo da água • Processos:
– Detenção parte da precipitação fica retina na
vegetação, depressões do terreno e construção
– Escoamento superficial água doce que escoa
sobre o solo, fluindo para locais de altitudes inferiores, até atingir um corpo d’água.
– Infiltração
– Escoamento subterrâneo constituído por parte da
água infiltrada na camada superior do solo.
– Evapotranspiração
– Evaporação
– Precipitação água que cai sobre o solo ou sobre
um corpo d’água
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Ciclos Biogeoquímicos Ciclo do carbono • O carbono é o principal constituinte da matéria
orgânica, participando em 49% do peso orgânico seco.
• As plantas utilizam o CO2 e o vapor de água da atmosfera para, na presença de luz solar, sintetizar compostos orgânicos Fotossíntese
• A energia armazenada nas moléculas orgânicas é liberada no processo inverso ao da fotossíntese.
• Há uma quebra das moléculas para a liberação de energia para as atividades vitais Respiração
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Ciclos Biogeoquímicos Ciclo do carbono • Há uma interação entre os reservatórios aquático e
atmosférico.
• Decomposição da matéria orgânica, formando metano (CH4).
• Reservatórios de carbono: petróleo e gás natura; carvão vegetal.
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Ciclos Biogeoquímicos Ciclo do carbono
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Ciclos Biogeoquímicos Ciclo do carbono
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