Ecologia parte 01

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ECOLOGIA: Introdução

Relação dos seres vivos entre si e destes com o meio em que vivem.

Objetivos: analisar o equilíbrio da natureza; analisar as situações de desequilíbrio ambiental; indicar as possibilidades capazes de preservar e restaurar o meio ambiente.

Pode ser:

Ecobiose- estuda as relações dos seres vivos com o meio

Alelobiose- relações dos seres vivos entre si.

Hierarquia crescente dos níveis ecológicos de organização:

População: indivíduos de uma mesma espécie, que vivem juntos em um mesmo intervalo de tempo.

Comunidade (biocenose, componetes bióticos ou biota): conjunto de populações ou indivíduos de espécies diferentes que vivem em uma mesma área geográfica no mesmo intervalo de tempo.

*biótopo: fatores abióticos quantificados ou especificados da região

3. Ecossistema: unidade ecológica funcional básica; componentes bióticos e abióticos interagindo São autossuficientes e autossustentáveis em termo de matéria (alimento), mas não em energia (geralmente vem do sol); área onde há fluxo de energia e ciclo/ciclagem de matéria (hora orgânica e hora inorgânica)

4. Biosfera: conjunto de todos os ecossistemas da terra.

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ECOLOGIA: Estudo das comunidades

Os componentes bióticos (biota/biocenose) de um ecossistema são divididos em

Produtor ( P ): Autótrofos; Ocupam o primeiro nível trófico; Capazes de transformar a energia física (Luz) em química, armazenando-a nas moléculas orgânicas (matéria orgânica, biomassa ou alimentos)

*processos autotróficos de assimilação/anabolismo (produção):

1. Fotossíntese: energia luminosa + substâncias inorgânicas (CO2 e água) nas algas, cianobactérias e vegetais resultam em matéria orgânica (Glicose + O2)

2.Quimiossintese: Energia química + substâncias inorgânicas m bactérias resultando em matéria orgânica sem luz, cloroplasto ou clorofila; É a oxidação do elétron, energia vem dele.

*Nos ecossistemas aquáticos os produtores são populações autotróficas que compõem o Plâncton, ou seja, o Plâncton fotossintetizante ou o Fitoplâncton - pulmão do mundo; produz mais O2 do que floresta - composto por microalgas e bactérias.

*Nível Trófico ou alimentar: Organismos de um ecossistema com o mesmo tipo de nutrição.

-Primeiro nível: Produtor; Autotrófos; Transforma matéria inorgânica em orgânica (por fotossíntese ou quimiossíntese); Algas, Vegetais e Bactérias.

-Segundo nível: Consumidor primário; Herbívoro

-Terceiro nível: Consumidor secundário; Carnívoro inferior.

-Quarto nível: Consumidor terciário; Grandes predadores; Carnívoro superior; Provavelmente topo de cadeia.

-Último nível trófico (não necessariamente o quinto): Decompositor; Transforma matéria orgânica em inorgânica por decomposição; Bactérias e fungos.

*A energia química produzida pelos produtores é utilizada pelos próprios no seu metabolismo. Uma parte dessa energia é gasta e perdida nesse metabolismo e a outra parte fica armazenada ou retida nos tecidos dele e disponível para o nível trófico seguinte.

Essas transferências de energia em um ecossistema seguem as leis da termodinâmica: "A energia não pode ser criada e nem destruída, ela é transformada" e "A cada transformação de uma modalidade de energia em outra, parte dessa energia é liberada/perdida em forma de calor

2. Consumidor ( C ): Heterotrófos; Podem ser: Primários C1 (herbívoros), Secundários C2, Terciários C3, Quaternários C4.

*Animais onívoros: consomem alimento de origem vegetal e de origem animal; Ex: o homem.

3. Decompositor ( D ): Também chamados de saprófagos, sapróvoros ou saprobiontes; São consumidores especiais que desagregam ou degradam a matéria orgânica morta (Adubo, necromassa, húmus, folhiço, serrapilheira) e transformam-na em compostos inorgânicos (como sais minerais, gás carbônico e amônia) que serão reutilizados pelos produtores; São os fungos e bactérias.

* A decomposição pode ser aeróbia: matéria orgânica morta + O2 -> CO2 + H2O+ Produtos instáveis ( H2S, NH3, CH4,...)

anaeróbia: matéria orgânica morta -> CO2 + H2O+Produtos instáveis

A maioria prefere a aeróbica pois a respiração produz bem mais ATP que a fermentação

* Detritívos ou necrófagos: animais que se alimentam de organismos mortos ou de matéria orgânica parcialmente em decomposição (detritos, serrapilheira, folhiço ou adubo). Seus excrementos são depositados ao solo na forma de subprodutos (Húmus), facilitando a ação dos decompositores; Aumentam a superfície de contato: acelera a decomposição. Ex: minhocas, roedores, insetos, urubu, hiena.; Há também os fragmentadores, que dividem em partes maiores, como as formigas.

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ECOLOGIA: A Cadeia Alimentar

É a sequência linear em que um ser vivo serve de alimento para o outro.

Os componentes da cadeia são os: Produtores (Algas, Plantas, Bactérias e fitoplânctons); Consumidores (Digestão intracorporal; Carnívoros, Herbívoros e Onívoros); Decompositores (Digestão extracorporal; Bactérias e fungos)

*Topo de cadeia: existem em menor quantidade

Na cadeia alimentar o fluxo de energia é Unidirecional e Decrescente.

A matéria, que contém a energia, é reciclada por meio dos ciclos da matéria ou ciclos biogeoquímicos.

Nos ecossistemas, os decompositores são o último elo dessa transferência de energia.

Na natureza as relações alimentares não são simples assim; Há várias cadeias que se cruzam, formando uma complexa rede ou teia alimentar, onde um animal pode ocupar vários níveis tróficos, o que não ocorre na cadeia.

Fenômeno da ressurgência: Afloramento de águas frias das profundezas oceânicas trazem muitos nutrientes (como nitratos e fosfatos) facilitando o crescimento e a produtividade de organismos produtores marinhos e, assim, o de consumidores, o que torna a região propícia à pesca marinha.

Aumenta compostos inorgânicos -> aumenta fitoplânctons (P) -> aumenta C1,C2,C3,....

Cascata trófica: alterações na estrutura da comunidade podem ter efeitos diretos ou indiretos sobre todas as populações que compõem um ecossistema. Especialmente quando ocorre a remoção ou introdução de uma nova espécie, essa é a segunda maior causa da diminuição da biodiversidade; Predador > Presa em quantidade: DESEQUILÍBRIO.

Habitat: Lugar ou ambiente em que vive determinada espécie ou comunidade; Determina as condições de sobrevivência e reprodução de cada espécie; É o endereço; onde a espécie é encontrada.

Nicho ecológico: Modo de vida (hábito) único e particular de cada espécie no ecossistema. Inclui os recursos (alimento, água e gases), as condições (altitude, luminosidade, temperatura, PH) e as interações (parasitismo, predação, etc) que permitem a sobrevivência da espécie em seu habitat; Profissão; Papel ecológico que a espécie desempenha no ecossistema.

Ex: Leão- habitat: Terrestre; Savana africana e nicho ecológico: Predador

Princípio de Gause: Duas ou mais espécies podem ter o mesmo habitat, mas NUNCA o mesmo nicho (Isso gera competição)

Equivalência ecológica: Espécies que possuem nichos ecológicos semelhantes, porém vivem em regiões geográficas distintas.

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ECOLOGIA: Energia nos ecossistemas

Metabolismo: conjunto de reações químicas celulares responsáveis pelo acúmulo e liberação de energia para os processos vitais dos seres vivos (metabolismo energético); Pode ser dividido em:

- Anabolismo (Reações químicas anabólica, endoenergéticas ou endergônicas): Resultam na concentração de energia em moléculas orgânicas (alimentos); Síntese de glicose; Fotossíntese ou quimiossíntese.

-Catabolismo (Reações químicas catabólicas, exoenergéticas ou exergônicas): Resultam na liberação da energia contida nas moléculas orgânicas, acumulando-a em moléculas de ATP; Quebra de glicose; Fermentação e respiração aeróbia.

C6H12O6 + 6O2 <=> 6CO2 + 6H20 (Direta: catabolismo e indireta: anabolismo)

Fonte primária de energia para ecossistemas: Sol/ Luz/ Energia física

Processo primário de obtenção de energia (realizado pelos produtores): fotossíntese/ Anabolismo

Processo secundário de obtenção de energia (realizado pelos produtores e consumidores): Catabolismo/ Respiração

Produtividade nos Ecossistemas:

Refere-se a quantidade de matéria orgânica produzida (energia química) pelos organismos de um certo nível trófico, em uma determinada área, em um certo intervalo de tempo.

Produtividade Primária Bruta (PPB): quantidade de matéria orgânica (e consequentemente de energia) sintetizada pelos produtores de certa região, em determinado intervalo de tempo.

*Fatores abióticos que interferem na fotossíntese e, por consequência, na Produtividade Primária dos ecossistemas: Luz, CO2, Água, Temperatura, Sais minerais. (Em relação a floresta amazônica, a caatinga do NE recebe quase que a mesma quantidade de luz, porém a escassez de água responde pela menor PPB no bioma nordestino.)

Produtividade Primária Líquida (PPL): Parte da PPB é usada na respiração celular dos produtores, a outra parte é liberada e perdida em forma de calor. O que resta (matéria não utilizada na respiração) é incorporada aos tecidos dos autótrofos, estando disponível para os níveis tróficos seguintes, constituindo a Produtividade Primária Líquida, ou seja, o saldo disponível para o consumidor primário.

Produtividade Secundária Líquida (PSL): Energia armazenada no segundo nível trófico resultante da equação: PPL - R = PSL (R= consumo, gastos, perdas; vem de respiração) ; É a quantidade de matéria orgânica armazenada no corpo (biomassa) de um herbívoro em determinado tempo.

A energia armazenada no terceiro nível é a produtividade terciária líquida (PTL) e assim sucessivamente.

*IMAGEM PRODUTIVIDADE

Produtividade e biomassa

Biomassa: massa de organismos por unidade de área

Produtividade: Produção de biomassa por unidade de área e tempo.

Pirâmides ecológicas:

Transferências de matéria e energia nos ecossistemas podem ser representadas de forma gráfica. Como há perda de matéria e energia em cada nível trófico, as representações adquirem a forma de Pirâmides. Onde, em geral a base é ocupada pelo produtor(se vier sem legenda é assim)

Não costumam representar o nível dos decompositores.

-Tipos de pirâmides:

Pirâmide de energia: representa a energia acumulada na matéria orgânica de todos os componentes de cada nível trófico por unidade de área ou volume e de tempo. Como leva em consideração o tempo, pode ser interpretada como a pirâmide de produtividade do ecossistema.

Nunca é invertida.

Alguns ecologistas consideram que, de modo geral, cada nível trófico recebe apenas 10% da energia que o nível anterior recebeu.

*imagem pirâmide energia

2. Pirâmide de Biomassa: quantidade de matéria orgânica (biomassa) presente no corpo dos seres vivos de um determinado nível trófico sem considerar o fator tempo.

Nos ecossistemas terrestres a biomassa dos produtores é maior que a dos herbívoros C1, que é maior que a dos carnívoros C2. Logo, a pirâmide é direta, ou seja, com o ápice voltado para cima.

Nos ecossistemas aquáticos a pirâmide é invertida entre os produtores e C1, pois os produtores (fitoplânctons) são pequenos e rapidamente devorados pelos C1 (zooplânctons).

*Fitoplâncton: comunidade aquática microscópica autótrofa ou produtora (bactérias, algas); Vive menos (vantagens: sobra O2 que eles não vão consumir e água transparente), mais energia (P), menor biomassa (rapidamente devorados, mas não desaparece por sua reprodução assexuada) , maior número.

Zooplâncton: Comunidade aquática microscópica heterótrofa ou consumidora (larvas de animais, microcrustáceos, protozoários, bactérias, vermes); Vive mais, menos energia (C1), Maior biomassa, menor número.

Se ficar uma pirâmide como a terrestre, ocorre a maré vermelha.

IMAGEM PIRÂMIDES

3.Pirâmide dos Números: indica o número de indivíduos em cada nível trófico. Iguala organismos sem considerar tamanho e sem representar a quantidade de matéria orgânica neles existentes.

Pode ser:

Direta: o número de indivíduos diminui da base para o ápice (o tamanho do organismo aumenta)- ex: 100 pés de milho, 15 coelhos e 3 cobras

Invertida: o número de indivíduos aumenta da base para o ápice (o tamanho de organismo diminui); Envolve relação de parasitismo. Ex: 1 árvore, 10 macacos, 1000 piolhos.

Mista: sem configuração; Ex: 1 árvore, 300 insetos, 10 aranhas.

*imagem

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ECOLOGIA: Ciclos Biogeoquímicos

Ciclos Biogeoquímicos ou ciclo da matéria nos ecossistemas

Biogeoquímica é a ciência que estuda a troca de materiais entre os componentes bióticos e abióticos da geosfera.

Ciclo da Água:

-Ciclo curto ou Pequeno Ciclo da Água: ciclo das chuvas (evaporação, condensação, precipitação) -> abiótico; ciclo hidrológico.

-Ciclo longo ou Grande Ciclo da Água: seres vivos participam; A água entra no corpo dos seres vivos pela ingestão de água e de alimentos (animais) e pela seiva bruta (vegetais) e retorna ao meio pela transpiração, respiração, decomposição e/ou excreção.

*Hidrelétricas: Confinamento de água (destrói área verde/ fauna e flora); Impacto em manguezais (berçários); Redução da Biodiversidade (extinção); Produção de gases estufa (animais e vegetais mortos submersos em decomposição -> CH4); Impactos Sociais (desloca famílias e destrói cidades); Utilizar recurso natural renovável não significa que hidroelétricas não causam impactos ambientais!

Ciclo do Carbono:

-É a passagem de átomos do Carbono presentes nas moléculas de CO2 para moléculas que constituem as substâncias orgânicas dos seres vivos (Glicídios, Aminoácidos, Lipídios, etc) e vice-versa.

-Co2 atmosférico entra por fotossíntese na matéria orgânica vegetal (biomassa) e pode: 1- sair por respiração ou 2-ir pela cadeia alimentar à matéria orgânica animal(biomassa), nessa pode 1-sair por respiração ou 2-ir pela morte de animais e vegetais ao resto orgânico de animais e vegetais (necromassa, adubo, folhiço, serrapilheira), que pode 1-sair por decomposição ou 2-não sofrer decomposição e virar combustível fóssil, onde o destino é voltar a atmosfera por combustão (polui).

-Fonte de carbono inorgânico: CO2

-Processo de assimilação, absorção ou captação do CO2: fotossíntese ou quimiossíntese.

-Processo de desassimilação, restituição ou devolução do CO2: Decomposição, respiração ou combustão.

-Gases do efeito estufa: CO2 (Combustão de combustíveis, queimada-vegetal), CH4 (lixão, rebanho agropecuária), N2O (queima combustível), PFC

Ciclo do Oxigênio:

-É a passagem de átomos do oxigênio de compostos inorgânicos do ambiente para substâncias orgânicas dos seres vivos e vice-versa.

-O oxigênio é utilizado pelos seres vivos na forma e CO2, O2 e H2O.

-Fonte inorgânica ou principal reservatório: Atmosfera.

-Processo de liberação de O2 para a atmosfera: fotossíntese (fotólise da água na fase clara ou fotoquímica)

-CO2 entra por fotossíntese virando O2, que sai por respiração ou combustão (virando CO2) ou por decomposição (vira CO2 OU CH4)

Ciclo do Nitrogênio ou Azoto:

-É a passagem de átomos de nitrogênio de substâncias inorgânicas do meio físico para moléculas orgânicas constituintes dos seres vivos e vice-versa.

*Átomos de Nitrogênio fazem parte de: aminoácidos e ácidos nucleicos.

*Poucos organismos conseguem assimilar o N na sua forma molecular (N2), por isso dependem de bactérias e cianobactérias fixadoras de N capazes de incorporá-lo Às suas moléculas orgânicas.

*A maioria das plantas obtém N na forma de íons amônio ( NH4+) e íons nitrato (NO3-)

-O ciclo do nitrogênio envolve 4 etapas importantes:

Bio-fixação/fixação: Realizada por bactérias e cianobactérias que vivem livres no solo ou na água e por bactérias que vivem em mutualismo nas raízes de leguminosas formando associações denominadas bacteriorrizas. Ex: bactéria Rhizobium, que possuem a enzima Nitrogenase capaz de promover a fixação do N gasoso.

Nitrificação: processo químico-biológico de formação de nitrito e nitrato no solo pela ação conjunta de bactérias autótrofas quimiossintetizantes nitrificantes capazes de converter amônia em nitrato e em nitrito. Ocorre em duas etapas: -Etapa 01: Nitrosação: a amônia do solo não é absorvida pelas plantas, logo, é oxidada em nitrito por bactérias chamadas nitrosas, que utilizam a energia liberada na oxidação para produzir compostos orgânicos por quimiossíntese. -Etapa 02: Nitratação: Nitritos formados pelas nitrosas são transformados em nitratos no solo. Essa oxidação libera energia para as bactérias autótrofas quimiossintéticas chamadas nítricas O nitrato pode ser absorvido e utilizado pelas plantas.

Decomposição/ Amonização: A matéria orgânica presente no corpo de plantas e animais mortos, bem como as excretas nitrogenadas (amônia, ureia e acido úrico) sofrem a ação dos decompositores, que devolvem ao solo o nitrogênio na forma de amônia (NH3).

Desnitrificação: Uma parte do nitrato liberado da nitrificação pode ser utilizado pelas plantas, outra parte pode ser aproveitada por bactérias anaeróbias desnitrificantes, que conseguem retirar o oxigênio do nitrato para usar na quebra da glicose (respiração anaeróbia), liberando o nitrogênio para atmosfera.

*resumo das bactérias:

1. Fixadoras: Absorvem o N2 atmosférico e transformam em Amônia (NH3); Ex: Rhizobium

2. Nitrificantes: autótrofas que por quimiossíntese oxidam a amônia e vira nitrito (NO2-) e depois vira nitrato (NO3-), esse assimilável pelas plantas. Ex: Nitrosas: Nitrosomonas e Nitrosococcus e Nitrica: Nitrobactéria

3.Decompositoras: Restos mortais e excreções sofrem decomposição liberando amônia no meio; Por bactérias e fungos.

4. Desnitrificantes: Bactérias que degradam anaerobicamente compostos nitrogenados como nitrato e amônia liberando gás nitrogÊneio para atmosfera; Ex: Pseudomonas.

*Adubação verde: maneira natural de aumentar a quantidade de N no solo; cultivo de leguminosas que abrigam em suas raízes bactérias fixadoras, podem ser plantadas junto com outras plantas (plantações consorciadas) ou alternando o plantio entre leguminosas e não leguminosas (rotação de culturas); importante pois diminui o uso de fertilizantes (excesso provoca maré vermelha)

Ciclo do Fósforo:

-Não envolve a atmosfera;

-Presente nos nucleotídeos, no ATP (armazena energia), na membrana (formando-a; fosfolipídeo).

-Plantas obtêm fósforo do ambiente ao absorver fosfatos dissolvidos na água e no solo(seiva bruta); Animais obtêm fosfato na água e no alimento.

-É devolvido ao solo ou a água por decomposição de matéria orgânica. Parte dele é levado pelas chuvas para lagos e mares, onde acaba incorporando às rochas, que se desgastam com o tempo e liberam-o para o meio.

Ciclo do Cálcio:

-Participa de várias estruturas dos seres vivos (ossos, conchas, paredes celulares das células vegetais, cascas calcárias de ovos, etc.) e também atua em alguns processos fisiológicos (ex: contração muscular e coagulação do sangue nos vertebrados)

-Não envolve atmosfera.

-A chuva ácida com H2CO3 ao cair nas rochas, há a liberação de Cálcio (ocorre lixiviação). Esse cálcio vai ao oceano, onde encontra com os animais, que depois de mortos sofrem sedimentação levando cálcio ao solo. No solo, o Cálcio entra nos vegetais pela seiva bruta e é depois consumido por animais. Decompositores agem sobre animais e vegetais mortos, levando cálcio para o solo.

* Qual elemento químico é mais abundante no ser vivo:

Em número: H

Em massa molecular: O

Em importância: C