Apostila do 3ºAno - 2ºBimestre

Aula 1 - Grupos Funcionais e sua interação nos ecossistemas

A Ecologia 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. Essas interações podem ser entre seres vivos e/ou com o meio ambiente.
Usando conceitos de cadeias alimentares, ciclos de alimentos e o tamanho desses alimentos foram criados os Grupos funcionais, que foram divididos em 3 de acordo com as relações ecológicas.

1)Autotróficos ou Produtores: São o primeiro componente de uma cadeia alimentar, pois são os únicos capazes de captar energia de fontes inorgânicas, utilizando-as para a síntese de matéria orgânica. Constituem o primeiro nível trófico de qualquer cadeia alimentar. São as plantas ou cianobactérias que são capazes de realizar fotossíntese. Esses seres são responsáveis pela purificação do ar, pois assimilam CO2 e liberam O2.

2)Heterotróficos ou Consumidores: Utilizam a energia originalmente captada pelos produtores e armazenada nas moléculas orgânicas produzidas por estes. São os animais, os quais pode ser consumidos primários (Herbívoros) constituem o segundo nível trófico, ou consumidores secundários e terciários (Carnívoros e Onívoros) constituem o terceiro e quarto nível trófico.

3)Detritivos ou Decompositores: Ao morrerem, produtores e consumidores dos diversos níveis tróficos servem de alimento a bactérias e fungos. Estes seres decompõem a matéria orgânica de partes mortas, resíduos e excreções de outros seres para obter nutrientes e energia e assim restauram os nutrientes do ambiente. É fundamental para os ecossistemas, porque através dela são liberados os elementos necessários para a nutrição das plantas, sem eles, as plantas não conseguem se estabelecer nem prosperar. Os produtores consumirão os nutrientes, completando o ciclo biogeoquímico, podemos então dizer que a decomposição "fecha" o ciclo material dentro dos ecossistemas, disponibilizando para os produtores primários os principais elementos que estes necessitam para fazer fotossíntese.

Aula 2 – Biomas Brasileiros

Primeiramente temos que compreender os níveis de organização:
Genes < Células < Tecidos < Órgãos < Sistemas < Indivíduo < Espécies População < Comunidades < Ecossistemas < Biosfera
Bioma não é ecossistema.
Ecossistema - Sistema integrado e auto-funcionante que consiste em interações dos elementos bióticos (vivos, ex: planta, animal, bactéria) e abióticos (nunca viveu, influenciam os seres vivos ex: temperatura, pressão, luz, solo) e cujas dimensões podem variar consideravelmente. São exemplos de ecossistema uma floresta, um rio, um lago ou um jardim.
Bioma - Conjunto de vida (vegetal e animal) definida pelo agrupamento de tipos de vegetação contíguos e identificáveis em escala regional, com condições geoclimáticas similares e história compartilhada de mudanças, resultando em uma diversidade biológica própria, sem se importar com as interações.
O Brasil abriga seis biomas:
1)Amazônia: A floresta amazônica é a maior e mais diversa floresta tropical do planeta, abrigando mais de um terço das espécies existentes no mundo. Lá está localizado a maior bacia hidrográfica do mundo, a bacia amazônica.
A Amazônia é dividida em dois tipos de relevo: as várzeas que se estendem ao longo dos rios e estão sempre inundadas e as florestas de terra firme, que cobrem a maior parte da floresta.
2)Mata Atlântica: A Mata Atlântica já cobriu cerca de 15% do território nacional. Hoje, restam apenas cerca de 7% da cobertura original da Mata. Por isso, é a floresta tropical mais ameaçada do mundo. Este bioma se formou sobre uma extensa cadeia de montanhas que acompanha quase todo o litoral brasileiro.
3)Cerrado: Se caracteriza por diversas fisionomias. Estas formações variam desde o cerradão, que se assemelha a uma floresta, no entanto mais seca, passando pelo cerrado mais comum no Brasil central, com árvores baixas e esparsas, até o campo cerrado, campo sujo e campo limpo com uma progressiva redução da densidade arbórea. Ali, ainda encontram-se as florestas de galeria que seguem os cursos dos rios. Apesar de possuir uma aparência árida e ter solo pobre apresenta uma rica biodiversidade.
4)Caatinga: Vegetação sem folhas que predomina durante o verão. Apesar de raso e conter uma grande quantidade de pedras, o solo é razoavelmente fértil. No entanto, as secas prolongadas que às vezes podem durar mais de um ano e o da maioria dos rios serem sazonais, com exceção do rio São Francisco, a agricultura na região só se torna viável com a construção de açudes e irrigação do solo. Grande diversidade biológica.
5)Pantanal: É conhecido como a maior área alagável do planeta, podendo ficar com 80% da sua área submersa. Grande biodiversidade, com 1.647 espécies de plantas e mais de 1.000 espécies de vertebrados superiores. O local se tornou um refúgio para muitas espécies de animais que se tornaram extintas em outros biomas.
6)Pampa: Clima temperado que ocorre no sul do Brasil. Dominados por gramíneas que variam entre 10 e 50 cm de altura e o solo é naturalmente fértil. Com isso, a agricultura rapidamente se expandiu nesta região, causando a desertificação do solo.

Aula 3 – Biomas do nosso Planeta (Parte1)

1)Floresta Tropical: Próximas do equador, entre os trópicos de Câncer (30oN) e Capricórnio. No Brasil correspondem à floresta amazônica e à Mata Atlântica. Abriga mais da metade das espécies de plantas e animais do planeta. Maior produtividade biológica da Terra, resultado da alta radiação solar, com temperaturas que variam entre 18 e 30° C, e do alto índice pluviométrico. Mantêm uma temperatura praticamente invariável ao longo do ano, com pouca distinção entre verão e inverno. Nestas florestas há uma grande queda de folhas formando a serrapilheira, a qual é rapidamente decomposta por espécies decompositoras, fazendo que os nutrientes sejam rapidamente liberados no solo e absorvidos, o que ameniza o processo de lixiviação que pode levar os nutrientes para locais no solo inacessíveis para as plantas, fazendo com que o solo seja pobre em nutrientes.
2)Savanas: As savanas ou campos tropicais localizam-se em regiões quentes da América do Sul, África e Austrália e a precipitação varia de 1.000 a 1.500 mm por ano. A vegetação que é herbácea, geralmente baixa, com algumas árvores e arbustos espaçados entre si. A fauna das savanas, principalmente de grandes herbívoros e carnívoros, não é superada por nenhum bioma do mundo. As estações são marcadas por abundância de alimentos durante o período chuvoso e escassez de alimento no período seco,
3)Florestas temperadas: É um bioma encontrado nas regiões situadas entre os pólos e os trópicos As árvores dominantes são as que perdem suas folhas (decídua) durante o outono. Por este motivo, também recebem o nome de floresta decídua caducifólia. O clima é temperado com médias anuais moderadas e caracteriza-se pela ocorrência de quatro estações bem definidas.
Os solos são geralmente abundantes em matéria orgânica, com uma grande riqueza de ervas que crescem durante a primavera enquanto as árvores ainda estão sem folhas. Diversos animais fazem parte deste bioma como ursos, raposas e veados. No entanto, grande parte dos animais migra no outono-inverno e os que permanecem possuem adaptações que lhes permitem sobreviver em baixas temperaturas, como os que hibernam ou os que armazenam comida, como os esquilos, para ser usada durante o inverno. Estas florestas são, geralmente, dominadas por poucas espécies de plantas como são os casos de florestas de carvalho (Quercus) e de castanheiras (Castanea) da América do norte.
Aula 4 – Biomas do nosso Planeta (Parte2)

4)Campos Temperados: A agropecuária se confunde e muda a paisagem dos campos temperados. Os campos temperados ocorrem em todos os continentes, como as pradarias da América do Norte e os pampas da América do sul. Esses biomas possuem precipitação anual de 250 a 750 mm e os verões são muito mais quentes que os invernos, com nítida diferença nas estações podendo sofrer secas sazonais. A vegetação predominante é herbácea, geralmente baixa. As populações de invertebrados como os gafanhotos são em geral muito grandes e sua biomassa pode ser maior que os vertebrados pastejadores como o bisão e o antílope da América do Norte. De todos os biomas esse é o mais utilizado e transformado por ações humanas, muitos dos alimentos são produzidos nestes biomas, como plantações de arroz e milho e criação de bovinos para leite e corte.
5)Desertos: Regiões que recebem anualmente menos de 250 mm de chuva por ano. A reduzida precipitação deve-se a sua localização em áreas de alta pressão, onde se originam os ventos, o que impede a chegada de umidade nessas regiões, ou em áreas atrás de altas cadeias montanhosas ou em altitudes muito elevadas, e mesmo quando ocorrem em regiões que recebem uma maior precipitação, esta é distribuída de forma muito desigual. Nos desertos, o clima é geralmente quente, mas existem desertos frios como nas montanhas do Tibet na Ásia. Devido às grandes temperaturas nos desertos quentes as chuvas raras, fortes e de pequena duração não se infiltram no solo, evaporando rapidamente. Ocorre uma grande oscilação de temperatura variando em até 30° C entre a manhã e a noite.
Os desertos têm pouca vida animal e vegetal.
6)Tundra: é encontrada na região do Círculo Polar Ártico. É característica do seu clima possuir apenas duas estações; um inverno longo e frio, com noites contínuas e um verão curto com temperaturas amenas. Solo com pouca profundidade e encharcado durante o verão, devido à precipitação, o que possibilita o crescimento da vegetação, que é formada principalmente por gramíneas, plantas lenhosas anãs e liquens.
7)Taiga: Constitui um cinturão abaixo do Círculo Polar Ártico e da Tundra. Possui duas estações bem distintas com o predomínio do inverno sobre o verão. O solo se congela durante o inverno, mas ao contrário do que ocorre na Tundra, no verão ele descongela totalmente. A forma vegetal dominante é formada por árvores de conífera, que possuem folhas adaptadas à falta de água, com pequena área e em forma de acículas (agulhas).
8)Chaparral: como é conhecido na região do mediterrâneo, distribuem-se em regiões com clima temperado ameno, como a Califórnia, México, litoral do mar Mediterrâneo, Chile e Costa Meridional da Austrália. Estas áreas se caracterizam por possuir o inverno chuvoso e o verão seco. A vegetação consiste desde arbustos até árvores de pequeno e médio porte. Suas folhas são duras, grossas e permanecem sempre verdes.
9)Caatinga: se distribui por grandes áreas na America do Sul, no sudoeste africano e em algumas partes do sudoeste asiático. Possui condições de umidade intermediárias entre o deserto e a savana, sendo a distribuição da precipitação irregular e moderada. A vegetação pode ser formada por herbáceas até árvores de 12 metros de altura, cobrindo densas áreas ou espalhadas e agrupadas. Essas plantas são latifoliadas com folhas pequenas ou ausentes que caem durante o período seco. A perda das folhas da vegetação da Caatinga é estratégica. Sem folhas, as plantas reduzem a superfície de evaporação quando falta água. Em períodos longos de estiagem a paisagem pode parecer de semi-desertos. Contudo, com o inicio da chuva as árvores voltam a se cobrir de folhas e pequenas plantas cobrem o solo.
10)Montanhas: grande diversidade de condições físicas, com isso em uma dada montanha podem existir um mosaico biomas subdivididos em muitas zonas. Como as serras geralmente não são contínuas podem ocorrer isolamentos entre comunidades.

Aula 5 - Fluxo Energético (Parte 1)

Os Fenômenos Biológicos são todos os eventos observados nos seres vivos, quaisquer transformações biológicas inerentes à vida, que podem ser analisadas por cientistas, e quando consideradas normais dizemos que seguem um padrão ex: respiração celular, crescimento de pelos, a morte. O princípio da auto-organização nos explica que um organismo vivo, mesmo interagindo e sofrendo influências do meio ambiente, organiza-se de acordo com determinações internas, e não externas. A organização não vem de fora, mas de dentro.
Fluxo de energia: é a uma análise quantitativa de energia que flui em determinada cadeia alimentar. Parte da energia da presa não é assimilada pelo predador, que corresponde ao material não digerível, que será disponibilizado para os decompositores.
São vários os fatores que propiciam a diminuição do fluxo de energia, através de cada nível trófico, conforme o nível trófico aumenta. A eficiência da transferência de energia entre níveis tróficos também é reduzida devido a táticas de fuga da presa, ou de defesas químicas das plantas. Cada organismo consome boa parte de sua energia disponível em suas próprias atividades metabólicas, reduzindo a quantidade de energia disponível para os níveis tróficos superiores. Outra parte da energia de um sistema é simplesmente dissipada na forma de calor.
A pirâmide de energia consiste em representar graficamente as taxas de fluxo energético entre vários níveis tróficos. Ela sempre possui uma base maior, que representa os seres autótrofos e a cada nível para cima, fica mais estreita, pois representa um ser heterótrofo distinto da cadeia alimentar. E quando mais próximo do topo menos energia estará disponível, logo será necessário comer mais.

Aula 6 – Fluxo Energético (Parte 2)

A Luz solar é o espectro total da radiação eletromagnética fornecida pelo Sol. Da energia solar que alcança a terra, menos de 1% é capturada pelas células das plantas e outros organismos fotossintetizantes e convertida por elas em energia que movimenta quase todos os processos da vida. Os sistemas convertem a energia de uma forma em outra, alterando a energia radiante do sol em energia química, elétrica e mecânica, utilizadas pelos organismos vivos.
Na Terra, quase todas as fontes de energia conhecidas e utilizadas pelos homens foram ou são derivadas do Sol. O carvão, o petróleo, e o gás natural conhecidos como combustíveis fósseis, são produtos da captação e armazenamento da luz solar em plantas, algas e animais pré-históricos, que existiram a milhões de anos atrás.
As florestas e culturas agrícolas existentes hoje (como a cana de açúcar), chamadas de biomassas, são também produtos do processo de fotossíntese.
Todas as coisas vivas precisam alimentar-se de energia para crescer, mover e reproduzir. Os organismos fotossintetizantes são especializados em capturar a energia liberada pelo sol á medida que ele se queima. Eles usam essa energia para organizar moléculas pequenas e simples (água e dióxido de carbono) em moléculas maiores, mais complexas (açúcares).
Nesse processo, a energia luminosa é armazenada como energia química nas ligações dos açúcares e de outras moléculas. As células vivas - incluindo fotossintetizantes - podem converter essa energia armazenada em movimento, eletricidade, luz e, ao mudar a energia de um tipo de ligação química a outra em formas mais úteis de energia química. Em cada transformação, a energia é perdida para o meio como calor. Mas antes que a energia capturada do sol seja completamente dissipada, os organismos usam-na para criar e manter a organização complexa de estruturas e atividades que conhecemos na vida.

Aula 7 – Cadeias e Teias Alimentares

Cadeias Alimentares: são seqüência de eventos consecutivos de relações de alimentação de um grupo de organismos por outros, formando níveis tróficos, que englobam:
-produtores (primeiro nível trófico)
-consumidores herbívoros (segundo nível trófico)
-consumidores carnívoros (terceiro nível trófico em diante)
-decompositores (são organismos que se alimentam de matéria morta e excrementos, assim são provenientes de todos os outros níveis tróficos)
Ex: Ecossistema aquático:
alga peixe herbívoro peixe carnívoro ave aquática bactérias e fungos
(produtor) (cons. prim.) (cons. secund.) (cons. terc) (decompositores)
Ecossistema terrestre:
árvore gafanhoto ave lince bactérias e fungos
(produtor) (cons. prim.) (cons. secund.) (cons. terc) (decompositores)
A lógica da cadeia alimentar é a transferência de energia dos produtores para os consumidores, a energia, é parcialmente consumida em cada nível trófico, logo o fluxo de energia é unidirecional e decrescente.
Já o da matéria é cíclico e contínuo, pois a matéria circula dos produtores para os consumidores e regressa ao solo, sob a forma de matéria mineral (por ação dos decompositores), ficando assim novamente disponível para os produtores.
Teias alimentares: são várias cadeias alimentares relacionadas entre si. Elas representam de forma mais fiel o que ocorre, de fato, na natureza.

Aula 8 - Pirâmides Ecológicas

Apresentam, em sua base, os produtores (tais como as plantas) e seguem em uma seqüência de vários níveis tróficos (tais como os herbívoros que comem as plantas, sucedido pelos carnívoros que comem herbívoros, seguidos pelos carnívoros que comem carnívoros, e assim por diante). O nível mais alto é o topo da cadeia alimentar.
As pirâmides ecológicas podem ser de três tipos:
1) Pirâmide de números: mostra a quantidade de indivíduos em cada nível trófico da cadeia alimentar proporcionalmente à quantidade necessária para a dieta de cada um desses. Ex: cerca de 10.000 camarões de água doce são necessários para o sustento de 1.000 alburnetes que, por sua vez, alimentam 100 percas que, finalmente, servirão de alimento para uma águia-pescadora. Além disso, há casos em que o organismo produtor possui um grande porte, neste caso, admita-se uma árvore que nutri uma quantia considerável de seres herbívoros. Neste caso, a pirâmide de números, embora não tenha o formato de pirâmide, pois a base é menor, é denominada de pirâmide inversa.
2) Pirâmide de biomassa: Mostra a relação entre biomassa e nível trófico através da quantificação do total de biomassa presente em cada nível trófico de uma comunidade ecológica em um determinado período de tempo. A unidade-padrão de uma pirâmide de biomassa é g/m2 (grama por metro quadrado) ou kcal/m2 (calorias por metro quadrado).
A pirâmide de biomassa pode ser invertida. Ex: em um ecossistema de lagoa, o peso seco total do fitoplâncton, principais produtores, em qualquer ponto será menor do que a massa dos heterótrofos, como peixes e insetos. Isto porque o fitoplâncton se reproduz muito rapidamente, mas apresenta um tempo de vida individual muito mais curto.
3) Pirâmide de energia: Mostra, para cada nível trófico, a produção de biomassa ou quantidade de energia acumulada, em uma determinada área ou volume. Esta pirâmide mostra o fluxo de energia através da cadeia alimentar. A unidade-padrão de uma pirâmide de energia é g/m2 ano (grama por metro quadrado por ano) ou kcal/m2 ano (calorias por metro quadrado por ano).
•Admita-se que aproximadamente de 10% da energia disponível em um nível trófico seja utilizado pelo nível trófico seguinte.
•A quantidade de energia disponível para os organismos vivos reduz de um nível para outro, a partir dos produtores.
•A energia absorvida pelos produtores retorna para o ambiente como energia térmica, não podendo ser utilizada pelos organismos vivos.