Ecologia

Ecologia
Tiago Vianna
O que é Ecologia?
 É a parte da Biologia que estuda as relações dos seres
vivos entre si e com o ambiente.
Conceitos Básicos








Espécie
População
Comunidade
Fatores Abióticos
Ecossistema
Biosfera
Hábitat
Nicho Ecológico
Níveis de
Organização







Célula
Indivíduo
Espécie
População
Comunidade
Ecossistema
Biosfera
Espécie
Conceito:
Indivíduos morfologicamente semelhantes que são
capazes de se cruzar e gerar descendentes férteis.
População
 Indivíduo da mesma espécie presentes em uma
mesma área.
 Ex.: população humana na Praça 7.
Comunidade
 Indivíduos de diferentes espécies presentes em uma
área.
 Ex.: animais presentes em num jardim
Fatores Abióticos
 São elementos presentes na natureza que não
possuem ou possuíram vida.
 Ex.: luz, umidade, temperatura, água, pedras, etc.
Ecossistema
 Relação que ocorre entre a comunidade e os fatores
abióticos.
 Podem ser pequenos (cavidade bucal) ou enormes
(floresta amazônica).
Biosfera
 O maior ecossistema da Terra, parte vida do planeta.
Habitat
 “Endereço” do indivíduo.
 Local onde sempre podemos encontrar certa espécie.
 Ex.:
Lombriga  intestino de crianças.
Escorpião  locais desertos e cheios de pedras
Nicho Ecológico
 Papel que o indivíduo desempenha na natureza.
 “Profissão” do indivíduo.
Estudo do ecossistema
 Por meio das relações alimentares
 Estudo do fluxo de energia
 Estudo do ciclo de matéria
 Estudo da posição relativa dos organismos
Níveis Tróficos
 Grupo de todos os seres
vivos que apresentam o
mesmo tipo de nutrição.
http://www.colegiosaofrancisco.com.br
Níveis Tróficos
 Produtores
 Consumidores:
Primário
Secundário
Terciário
Quaternário
 Decompositores
http://www.herbario.com.br/cie/ecol/eco_te3.jpg
Cadeia e Teia alimentar
Modo de representação das relações
alimentares entre os seres vivos
Cadeia alimentar
capim
boi
homem
Encadeamento de organismo – unidirecional!
Teia alimentar
Teia alimentar
Conjunto de teias.
Multidirecional
Um organismo pode alocar-se em mais de um nível
Fluxo de Energia no Ecossistema
Fluxo unidirecional
Origem no Sol
Importância dos produtores
- Energia luminosa
energia química
Ciclo da Matéria no Ecossistema
Ciclo !!!
Importância dos produtores e
dos decompositores:
orgânica
inorgânica
http://www.mesologia.hpg.ig.com.
br
Pirâmides
 Formas de representar quantitativamente as relações
alimentares.
 Esquema gráfico da transferência de matéria e energia nos
ecossistemas.
 Perda de matéria e energia em cada nível trófico, na forma
de CALOR.
 Tipos: Números, Biomassa e Energia.
Sol
CALOR
Energia
Solar
Produtores
CALOR
Energia Química
Consumidores Primários
CALOR
Energia Química
Há perda de energia !!
Consumidores
Secundários
Energia Química
CALOR
Decompositores
Pirâmide de energia
Cada barra representa a
energia retida no
nível trófico durante
um certo período de
tempo.
Nunca é invertida
Pirâmide de biomassa
Cada barra expressa a quantidade de biomassa
presente naquele nível.
Inverte nos ecossistemas aquáticos devido à
alta produtividade do fitoplâncton.
Pirâmide de número
Cada barra representa o número de indivíduos.
Invertida nos casos de parasitismo ou pragas.
1 criança
4,5 bezerros
2.107 pés de alfafa
Por que os decompositores normalmente não
aparecem nas pirâmides?
Os decompositores são organismos que apresentam
uma posição ambígua, de fechamento do ciclo.
Relacionam-se com todos os níveis.
Relações Ecológicas
 Os seres vivos de diferentes espécies, além de
interagirem com o meio abiótico em que vivem, também
se interagem com os outros seres vivos presentes num
mesmo local.
 Essa interação entre os seres vivos é chamada de relação
ecológica.
Relações Harmônicas
 Harmônicas intra-específicas:
 Colônia
 Sociedade
 Harmônicas interespecíficas:
 Protocooperação
 Mutualismo
 Comensalismo (típico, inquilinismo e epifitismo)
Colônia (+,+)
 Associações entre indivíduos da mesma espécie que
formam um conjunto funcional integrado, onde todos
os indivíduos estão unidos anatomicamente.
 Ex: algas, bactérias, caravelas.
COLÔNIA
Relações harmônicas intra-específicas indivíduos ligados fisicamente entre si corais,
esponjas, bactérias, etc.
Zoantídeo - Palythoa, Abrolhos - Ba
Caravelas - Physalia
Foto: Léo Dutra
http://www.cpgg.ufba.br/~asn/recifes.htm em 03/03/05
-Colônia
Sociedade (+,+)
 Grupos de organismos de mesma espécie onde pode-ser
observar nítida divisão de trabalho.
 Os indivíduos são unidos anatomicamente e apresentam
diferenças morfológicas nítidas.
 Ex.: formigas, abelhas, vespas, cupins
RELAÇÕES ECOLÓGICAS
SOCIEDADE
São agrupamentos de indivíduos da mesma espécie que
têm plena capacidade de vida isolada mas preferem viver
na coletividade. Os indivíduos de uma sociedade têm
independência física uns dos outros.
Insetos sociais:Abelhas, cupins e formigas.
COLÔNIA
Agrupamento de indivíduos da mesma espécie que
revelam profundo grau de interdependência e se
mostram ligados uns aos outros, sendo-lhes
impossível a vida quando isolados do conjuntos,
podendo ou não ocorrer divisão do trabalho.
Mutualismo (+,+)
 Traz benefícios para ambas as espécies.
 É uma relação obrigatória, caso os indivíduos sejam
separados, ambos morrem.
 Ex.: liquens, micorrizas, ruminantes e bactérias que
degradam celulose.
RELAÇÕES ECOLÓGICAS HARMÔNICAS
Mutualismo (+,+)
Traz benefícios para ambas as espécies.
É uma relação obrigatória, caso os indivíduos sejam separados,
ambos morrem.
Ex: Líquens, micorrizas, tubo digestivo de ruminantes,
bactérias e raízes de leguminosas, protozoários e Cupins.
Protocooperação (+,+)
Traz benefícios para ambas as espécies.
É uma relação não obrigatória.
Ex: Caranguejo-eremita, pássaro-palito e
crocodilo, anu e gado, insetos polinizadores.
Comensalismo (+,0)
 Apenas um dos indivíduos se beneficia e o outro nem se
prejudica, nem se beneficia.
 O comensalismo é dividido em:
 Comensalismo típico  quando uma espécie se alimenta
dos restos alimentares deixados por um individuo de
outra espécie.
 Ex.: leão e hiena
Comensalismo (+,0)
 Inquilinismo (epifitismo): quando uma espécie usa outra
como moradia.
 Ex.: bromélias, orquídeas e “plantas suporte”.
 Forésia: quando uma espécie usa outra como meio de
transporte.
 Ex.: rêmora e tubarão.
RELAÇÕES ECOLÓGICAS HARMÔNICAS
Inquilinismo
Associação em que apenas uma espécie
(inquilino) se beneficia, procurando
abrigo ou suporte no corpo de outra
espécie (hospedeiro), sem prejudicá-lo.
Ex: Pepino-do-mar
As epífitas são plantas que crescem
sobre outras plantas sem parasitá-las,
usando-as apenas como suporte.
Ex.: as orquídeas e as bromélias.
Comensalismo
É uma associação em que uma das
espécies — a comensal — é
beneficiada, sem causar benefício ou
prejuízo ao outro (não-comensal).
Ex:Tubarão e rêmora
Relações Desarmônicas
 Desarmônicas intra-específicas:
 Competição intra-específica
 Canibalismo
 Harmônicas interespecíficas:
 Competição interespecífica
 Predatismo
 Parasitismo
 Amensalismo
Competição intra-específica
 Indivíduos de mesma espécie precisam dos mesmos
recursos (água, alimento, território, acasalamento) do
meio. Isso gera uma competição intra-específica.
Competição Interespecífica
 Indivíduos de espécies diferentes precisam dos
mesmos recursos (água, alimento, território) do meio.
Isso gera uma competição interespecífica.
 Ex.: duas espécies de pássaros que usem o mesmo
tipo de local para fazer seus ninhos competem no
aspecto reprodutivo.
Canibalismo (+,-)
 Quando um indivíduo de uma espécie mata e se
alimenta de um individuo da mesma espécie.
 Ex.: viúva negra.
Amensalismo (+,-)
 Os indivíduos de uma espécie eliminam para o meio
substancias que prejudicam o crescimento ou a
reprodução de outras espécies do habitat.
 Ex.: alguns fungos eliminam substancias (antibióticos)
que matam bactérias. O eucalipto libera pelas raízes
substancias que impedem a germinação de sementes ao
redor.
AMENSALISMO
 algas protistas (pirrófitas) de cor avermelhada e
produtoras de substâncias altamente tóxicas
apresentam intensa proliferação, formando
enormes manchas vermelhas no oceano. Com isso,
a concentração dessas substâncias tóxicas
aumenta, provocando “maré vermelha”.
"Maré vermelha" composta
por Noctiluca sp. (foto: Peter
Franks;
www.redtide.whoi.edu/hab/rt
photos/rtphotos.html). Em
03/03/04
RELAÇÕES ECOLÓGICAS DESARMÔNICAS
PARASITISMO
O parasitismo é caracterizado pela espécie que se
instala no corpo de outra, dela retirando matéria
para a sua nutrição e causando-lhe, em
conseqüência, danos cuja gravidade pode ser
muito variável, desde pequenos distúrbios até a
própria morte do indivíduo parasitado.
Relação Hospedeiro/Parasita.
PREDATISMO
O predatismo é o ato de um animal
capturar outro para alimentar-se. O
predador e a presa pertencem a
espécies diferentes. Os predadores são
geralmente maiores e menos
numerosos que suas presas, sendo
exemplificados pelos animais
carnívoros.
Relação Presa/Predador.
Predatismo (+,-)
 Quando um indivíduo de uma espécie mata e se alimenta
de um individuo de outra espécie.
 Predador  quem mata para se alimentar
 Presa  que morre
 Ex.: leão e veado.
Parasitismo (+,-)
 Quando um indivíduo de uma espécie se alimenta de um
individuo de outra espécie sem mata-lo (pelo menos
essa não é sua intenção, uma vez que se o hospedeiro
morre o parasita geralmente morre também.
 Parasita  quem se alimenta
 Hospedeiro  quem serve de alimento
Parasitismo (+,-)
 Ectoparasitas  vivem na superfície externa do corpo
do hospedeiro.
 Ex.: piolhos, carrapatos.
 Endoparasitas  vivem no interior do hospedeiro.
 Ex.: lombriga, solitária
parasitas
 HOLOPARASITAS
HEMIPARASITAS
Fotos de autoria de Ramon Junior e Renato Andrade, extraído de
http://www.nucleodeaprendizagem.com.br/botanica2.htm em 05/03
RELAÇÕES ECOLÓGICAS DESARMÔNICAS
AMENSALISMO (antibiose)
Relação na qual uma espécie bloqueia o
crescimento ou a reprodução de outra espécie,
denominada amensal, através da liberação de
substâncias tóxicas. É a relação em que um dos
seres é prejudicado sem que disso resulte
benefícios para o outro.
Ex: maré vermelha, antibióticos, etc.
Prejuízo para a espécie inibida, com ou sem
benefício para a espécie inibidora.
COMPETIÇÃO
Prejuízo para ambas as espécies.
Princípio de Gause
(Princípio da exclusão competitiva)
O Princípio de Gause diz respeito ao processo
de competição inter-específica que acontece
quando duas espécies diferentes habitam um
mesmo ambiente e têm nichos muito
semelhantes. Assim duas espécies não podem
ocupar um mesmo nicho por muito tempo,
uma delas irá sempre prevalecer, pois é mais
adaptada àquele habitat.
•
P rin c íp io
d e G a u se
Espécies separadas
Espécies
juntas
ESTRATÉGIAS DE DISFARCE
 Mimetismo – imitar outros seres vivos, obtendo
vantagens com essa semelhança
Nem todos os animais miméticos
procuram se esconder. Assumindo a cor
ou aparência de animais perigosos.
CAMUFLAGEM -
envolve a semelhança de cor ou de
forma entre o ser vivo e o ambiente
 Do mesmo modo que o camaleão, ele pode
mudar de cor e seu olhos saltados podem
mover-se independentemente um do outro.
Dinâmica de Populações
Dinâmica de Populações
População: qualquer grupo de organismos de mesma espécie (ou
outros grupos denro dos quais os indivíduos podem intercambiar a
informação genética).
Dinâmica de comunidades e populações
Incluir as dimensões
espaço e tempo
nas relações entre
os seres vivos e o ambiente.
Dinâmica de populações
Relembrar conceito: população
Tópicos para caracterizar uma população parâmetros
A População - parâmetros
1) Tamanho populacional
2) Densidade
3) Taxa de crescimento
4) Taxa de mortalidade
5) Taxa de natalidade
6) Distribuição etária (pirâmide de idade)
7) Fecundidade
8) Potencial biótico (crescimento exponencial)
9) Curva de crescimento
Densidade
 Tamanho da população em relação a alguma unidade
de espaço.
 Número de indivíduos ou biomassa da população, por
unidade de área ou de volume.
Dinâmica de populações
mortalidade
natalidade
Densidade
populacional
imigração
emigração
Exemplos de como expressar
densidades populacionais
 200 árvores por hectare
 5 milhões de diatomáceas por m3 de água
 200 kg de peixes por hectare de superfície aquática
Métodos de avaliação da densidade
de populações
 Censo total
 Amostragem por "quadrados"
 Marcação e recaptura
A População - parâmetros
1) Tamanho populacional
2) Densidade
3) Taxas de crescimento – TEMPO!!
a) Número de novos indivíduos que
aparecem num determinado tempo.
4) Taxa de mortalidade
5) Taxa de natalidade
6) Distribuição etária (pirâmide de idade)
7) Fecundidade
8) Potencial biótico (crescimento
exponencial)
9) Curva de crescimento
A População - parâmetros
1) Tamanho populacional
2) Densidade
3) Taxas de crescimento
4) Taxa de mortalidade
a) Número de mortos num determinado
tempo.
5) Taxa de natalidade
6) Distribuição etária (pirâmide de idade)
7) Fecundidade
8) Potencial biótico (crescimento
exponencial)
9) Curva de crescimento
Mortalidade
 Morte de indivíduos em um população
 Equivalente à taxa de óbitos na demografia humana
Natalidade
 Capacidade de uma população aumentar.
 Taxa de natalidade = taxa de nascimento (demografia).
 Engloba a produção de novos indivíduos seja qual for o
processo: nascimento, eclosão, germinação ou divisão.
Taxas de natalidade
 Bruta: divisão entre o
número de novos
indivíduos em 1 ano e
a metade do tempo
n = 50
A População - parâmetros
1) Tamanho populacional
2) Densidade
3) Taxas de crescimento
4) Taxa de mortalidade
5) Taxa de natalidade
6) Distribuição etária
(pirâmide de idade)
7) Fecundidade
8) Potencial biótico (crescimento exponencial)
Potencial reprodutivo da espécie.
Se uma população não apresenta limitações ambientais
Ela tende a crescer exponencialmente.
1 gera 2 que gera 4 que gera 8 que gera 16....
9) Curva de crescimento
A População - parâmetros
1) Tamanho populacional
2) Densidade
3) Taxas de crescimento
4) Taxa de mortalidade
5) Taxa de natalidade
6) Distribuição etária
(pirâmide de idade)
7) Fecundidade
8) Potencial biótico
(crescimento
exponencial)
9) Curva de crescimento
Crescimento observado.
Sempre aquém do potencial, devido as limitações ambientais.
Resistência do meio
Conjunto de fatores ambientais que limitam o crescimento
populacional.
Exemplos:
competição (inter e) intra-específicas.
alimento
espaço
poluição – excretas.
Resistência do meio
a)
b)
Crescimento das Populações
DAJOZ, 1983
Oscilação Cíclica
ODUM, 1988
Outros exemplos
 Flora intestinal
 Controle biológico
 Extinção de espécies
 ....
Atributos básicos (características) de
uma população





Densidade
Crescimento populacional
Natalidade/Mortalidade
Dispersão
Distribuição etária
Crescimento Populacional
 Taxa de crescimento bruto (por período)
 Taxa de crescimento relativo (pela população inicial
PAULINO, 1989
Curvas de Sobrevivência
DAJOZ, 1983
Curvas de Sobrevivência
 Curva altamente convexa (quando a mortalidade populacional é
baixa até próximo do final da duração da vida).
 Curva altamente côncava (quando a mortalidade é alta durante
os estágios iniciais da vida).
 Reta diagonal (quando o coeficiente de mortalidade permanece
constante durante toda a duração da vida
Distribuição etária
 Três idades ecológicas: pré-reprodutiva, reprodutiva e
pós-reprodutiva
 Três tipos de pirâmide de idades: base larga, tipo médio
e base estreita
Pirâmide de idades
ODUM, 1988
Flutuações das Populações
 Mudanças sazonais
 Flutuaçoes anuais/cíclicas
 fatores extrínsecos (temperatura e precipitação)
 fatores intrínsecos (disponibilidade de alimentos ou
energia, doenças)
Sucessão e climax
SUCESSÃO ECOLÓGICA
- É a seqüência de mudanças pelas quais uma
comunidade passa ao longo do tempo.
- Durante esse processo, comunidades mais simples
vão sendo gradualmente substituídas por comunidades
mais complexas até que estabeleça um equilíbrio entre
comunidade e ambiente - Comunidade Clímax.
- Uma sucessão ecológica passa por três fases:
• Ecese: comunidade pioneira
• Sere: comunidade intermediária
• Clímax: comunidade estabilizadora
 Comunidade Pioneira (Ecese): são os primeiros organismos a se instalarem no
ambiente: líquens, musgos, gramíneas e insetos.
 Comunidade Intermediária (Série): representadas por vegetação arbustiva e
herbácea. Nessa atapa ocorrem profundas alterações no ambiente e na diversidade
das espécies.
 Comunidade Clímax: Nessa fase, a comunidade atinge a estabilidade, com elevado
número de espécies e de nichos ecológicos e apresenta grande biomassa.
ecese
série
clímax
Ocorre ao longo de uma sucessão ecológica:
• Aumento da produtividade bruta
• Aumento do consumo
• Diminuição da produtividade líquida
• Aumento da biomassa
• Aumento da diversidade de espécies
• extinção de algumas espécies e surgimento de outras
PRODUTIVIDADE
• Produtividade Bruta (PB): total de matéria orgânica, produzida pela comunidade,
através da fotossíntese
• Produtividade Líquida (PL): representa o saldo obtido, da relação entre a produção
(fotossíntese) e o consumo (respiração) de uma comunidade.
PL = PB - R
Etapas
PB
PL
Biomassa
Biodiversidade
Ecese
Pequena
Elevada
Pequena
Pequena
Sere
Aumenta
gradativamente
Diminui
gradativamente
Aumenta
gradativamente
Aumenta
gradativamente
Clímax
Elevada
Pequena
Elevada
Elevada
Biomas Terrestres
Biomas
Conjunto de ecossistemas
terrestres com vegetação
característica e fisionomia
típica, onde predomina um
certo tipo de clima.
Nuno Correia 08/09
98
Cada Bioma apresenta um clima característico especialmente no
que diz respeito a factores como a temperatura e a
pluviosidade.
Nuno Correia 08/09
99
Biomas Terrestres
Nuno Correia 08/09
101
Tundra
 Situa-se nas regiões
próximas ao pólo
Árctico, no norte do
Canadá, da Europa e
da Ásia.
Nuno Correia 08/09
102
 Nesses locais, a neve cobre o
solo durante quase todo o
ano, excepto nos três meses
de verão, quando a
temperatura chega, no
máximo, a 10 °C.
 No verão, apenas uma fina
camada superficial do solo
descongela-se;
 poucos centímetros abaixo
da superfície, o solo
permanece congelado,
impedindo a drenagem da
água do degelo, o que leva à
formação de vastos
pântanos.
Nuno Correia 08/09
103
Tundra ártica
Taiga (Florestas de Coníferas)
 O bioma denominado
taiga situa-se
principalmente no
hemisfério norte, ao sul
da tundra árctica, onde o
clima é frio, com
invernos quase tão
rigorosos quanto os da
tundra, embora a
estação quente seja um
pouco mais longa e
amena.
Nuno Correia 08/09
105
A taiga é conhecida
também como floresta
de coníferas, pois é
constituída basicamente
por árvores desse grupo
de gimnospérmicas,
como os pinheiros e
abetos, além de
apresentar musgos e
líquenes.
Nuno Correia 08/09
106
Floresta temperada caducifólia
É típico de certas
regiões da Europa e da
América do Norte,
onde o clima é
temperado e as quatro
estações do ano são
bem delimitadas.
Nuno Correia 08/09
107
Na floresta temperada
predominam árvores
que perdem as folhas
no fim do Outono e as
readquirem na
primavera — daí
serem chamadas
plantas decíduas (do
latim deciduus, que
cai) ou caducifólias
(do latim caducos, que
cai).
Nuno Correia 08/09
108
A perda das folhas é
uma adaptação ao
inverno rigoroso, pois
permite reduzir a
actividade metabólica
da planta, necessária
para suportar as
baixas temperaturas.
Nuno Correia 08/09
109
Rain Forest - Costa Rica
Floresta Tropical
O bioma denominado
floresta tropical, também
chamado de floresta pluvial
tropical, localiza-se em
regiões de clima quente e
com alto índice
pluviométrico, ou seja, na
faixa equatorial da Terra.
Há florestas tropicais no
norte da América do Sul
(Bacia Amazónica), na
América Central, na África,
na Austrália e na Ásia.
Nuno Correia 08/09
111
A vegetação da floresta
tropical é exuberante e
com árvores de grande
porte, cujas folhas não
caem;
Essas plantas têm, em
geral, folhas largas e
delicadas, denominadas
latifoliadas (do latim
latus, largo, amplo, e
folia, folha).
Nuno Correia 08/09
112
Savana
É encontrado na
África, na Ásia,
na Austrália e
nas Américas.
Nuno Correia 08/09
113
O bioma do tipo
savana caracterizase por apresentar
arbustos e árvores
de pequeno porte,
além de gramíneas.
Nuno Correia 08/09
114
Pradaria
Esse bioma é
encontrado em
regiões com
períodos
marcados de
seca, como certas
áreas da América
do Norte e da
América do Sul
Nuno Correia 08/09
115
O bioma denominado
pradaria, ou campo,
apresenta
vegetação
constituída
predominantemente
por gramíneas.
Nuno Correia 08/09
Os pampas gaúchos, são
um tipo de pradaria.
116
Campos
Deserto
O bioma
denominado
deserto localiza-se
em regiões de
pouca humidade
Nuno Correia 08/09
118
Deserto
A sua vegetação é
constituída por
gramíneas e por
pequenos arbustos,
ocupando apenas os
locais em que a pouca
água existente pode se
acumular (fendas do
solo ou debaixo das
rochas).
Nuno Correia 08/09
120
Chaparral
Localizado em regiões
junto ao mar, os
chaparrais são
constituídos por
florestas e matagais
de folha persistente.
Neste bioma, o
Inverno é suave e o
verão quente e seco.
Nuno Correia 08/09
121
Nuno Correia 08/09
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