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Gestão Ambiental
Profa. Lígia Rodrigues Morales
Conceitos Básicos de Ecologia e os
Ciclos Biogeoquímicos
Objetivos
9 Conhecer as principais estruturas de um ecossistema,
assim como a importância de sua dinâmica para a
estabilidade da Biosfera e para a conservação
ambiental.
9 Entender o processo básico de ciclagem de
elementos químicos essenciais para a vida que ocorre
na natureza;
Objetivos:
Entender, em cada ciclo, as interrelações
entre biosfera, hidrosfera, litosfera e atmosfera;
9 Entender o processo básico de ciclagem da água
e do carbono;
9 Compreender o efeito da interferência humana
nesses ciclos.
Ecossistema
O Ecossistema é a unidade básica no estudo da
ecologia
Num ecossistema, o conjunto dos seres vivos
interage entre si e com o meio natural de maneira
equilibrada, através da ciclagem da matéria e do uso
eficiente da energia solar
Ecossistema
Logo, um ecossistema é sempre constituído por um fator
biótico e outro abiótico.
-Fator Biótico: representado pelos seres vivos e que
também pode ser chamado de biocenose ou biota. Ex:
fungos, animais, plantas, protozoários, bactérias, vírus.
- Fator Abiótico: também chamado de biótopo, é
representado por todos os elementos necessários para
as atividades dos seres vivos, como a água, o solo, as
rochas, a temperatura, a luz, os minerais, umidade,
vento, pH, etc.
Fatores Bióticos
Fatores Abióticos
Exemplos de Ecossistemas
O habitat é o local ocupado pela espécie e é onde ela
encontra tudo que necessita para sua sobrevivência. O
habitat é chamado de “endereço” da espécie.
Já nicho ecológico é a função que uma espécie
desempenha no ambiente e suas relações com as
demais espécies; é a descrição do seu modo de vida:
como este ser vivo faz seu ninho, de quê se alimenta,
se tem hábito noturno ou diurno, se é decompositor, se
é produtor, como atrai seu parceiro, sua taxa de
metabolismo e crescimento, etc.
Espécies que ocupam ou desempenham nichos
semelhantes, em regiões distintas, são denominadas
de equivalentes ecológicos.
Uma característica fundamental dos ecossistemas é a
homeostase, ou seja, é o estado de equilíbrio
dinâmico por meio de mecanismos de autocontrole e
auto-regulação, os quais entram em ação assim que
ocorre qualquer mudança.
A população é o conjunto de organismos da mesma
espécie, que ocupam uma determinada área na mesma
unidade de tempo. Em um ecossistema, encontramos a
comunidade, que é denominada como o conjunto de
todas as populações presentes numa determinada
região.
Unindo todas as comunidades e seus respectivos
ecossistemas de todo o planeta, temos a Biosfera ou
Ecosfera, que é definida como porção da Terra que
contém vida.
Biosfera
Ecossistema
Comunidade
População
Indivíduo
Porém, quando estas mudanças são profundas e por
longo tempo, causadas pela ação do homem, o meio
não consegue absorver essas mudanças, surgindo
então um desequilíbrio ou impacto ecológico.
Resiliência é o termo usado para designar a
capacidade que um ecossistema tem de se
recuperar após sofrer um desequilíbrio.
Uma cadeia alimentar, representa o fluxo contínuo
de energia e matéria entre os seres vivos em um
ecossistema.
Numa cadeia alimentar encontramos seres :
9 Produtores;
9 Consumidores;
9 Decompositores.
Cadeia Alimentar
capim
gavião
produtor
grilo
consumidor
primário
consumidor
quaternário
sapo
consumidor
secundário
cobra
consumidor
terciário
Quando ocorrem várias cadeias
alimentares se entrelaçando, chamamos
de teia alimentar.
Um certo elo da cadeia transfere para o elo seguinte
apenas cerca de 10% da energia útil que recebeu.
Ou seja, a energia apresenta um fluxo decrescente
ao longo da cadeia alimentar.
Quanto mais distante o nível trófico estiver dos
produtores, menor será a disponibilidade de energia que
este recebeu.
Podemos representar uma cadeia alimentar na forma de
Pirâmides Tróficas. Nelas pode-se visualizar a
quantidade de energia, de matéria orgânica ou de
indivíduos disponíveis em cada nível trófico.
Pirâmides de Número,
Biomassa e Energia
Amplificação Biológica ocorre quando há um
aumento de concentração de poluentes ao longo da
cadeia alimentar. Isso ocorre porque:
9 é necessário um grande número de elementos do
nível trófico anterior para alimentar um determinado
elemento do nível trófico seguinte;
9 o poluente considerado é recalcitrante ou de difícil
degradação;
9 o poluente é lipossolúvel e biocumulativo.
Amplificação Biológica
DDT
cobra
consumidor terciário
sapo
consumidor secundário
besouro
consumidor primário
capim
produtor
Intervalo
Os Ciclos Biogeoquímicos
Antoine-Laurent de Lavoisier considerado o criador da
química moderna, ficou célebre por seu enunciado do
princípio da conservação da matéria:
“Na natureza nada se cria, nada se perde, tudo se
transforma.”
Qualquer componente de um ecossistema
pertence a uma das quatro grandes divisões:
9 biosfera,
9 litosfera,
9 hidrosfera e
9 atmosfera.
A litosfera é composta pela camada sólida
mais externa do planeta, constituída por rochas e solo,
pode ser também chamada de crosta terrestre.
A atmosfera é a camada de gases que envolve o
planeta .
A hidrosfera é composta por toda água livre do
planeta, compreendendo todos os rios, lagos, lagoas,
mares, águas subterrâneas, águas glaciais, lençóis
de gelo e vapor de água.
A biosfera compreende toda a parte viva do planeta.
Todas estas divisões estão intimamente relacionadas
entre si.
Um ciclo biogeoquímico corresponde ao ciclo completo
de um elemento químico, através da atmosfera,
hidrosfera, litosfera e biosfera.
É isso que diz cada parte da palavra biogeoquímico:
bio, porque envolve a vida;
geoquímico, pois está diretamente relacionado com a
composição química da Terra e na troca entre suas
divisões.
Atmosfera
respiração e
outras emissões
gasosas
precipitação e outras
entradas
Comunidades
terrestres
biótico
tomada
incorporação
Solo
intemperismo
respiração &
outras emissões
gasosas
Comunidades
Aquáticas
incorporação
biótico
sedimentação tomada
Sedimentos
Oceânicos
Rochas
Soerguimento geológico
Para compreender melhor, consideremos as perguntas:
1.De onde vêm os nutrientes que o ecossistema utiliza?
2.O que acontece com os nutrientes dentro do
ecossistema?
3.O que acontece com os nutrientes quando eles deixam o
ecossistema?
4.Quando os nutrientes ciclam através do ecossistema,
como eles voltam?
5.Qual a velocidade de troca de nutrientes entre os
diferentes compartimentos?
Os ciclos podem ser classificados em dois tipos
básicos:
9 Reservatório gasoso, com ciclagem mais rápida
(hidrosfera ou atmosfera);
9 Reservatório sedimentar, com ciclagem mais lenta
(litosfera ou crosta terrestre)
Dos 92 elementos químicos conhecidos na natureza,
cerca de 40 são essenciais para a manutenção da
vida.
Os elementos são classificados como:
9macronutrientes – encontrados em maior quantidade
na matéria viva: o carbono, hidrogênio, nitrogênio,
oxigênio, fósforo, enxofre, cálcio, sódio, magnésio e
potássio, que juntos correspondem a 95% da matéria
viva.
9micronutrientes – encontrados em maior
quantidade na matéria viva: ferro, manganês, cobre,
zinco, boro, silício, molibdênio, cloro, vanádio, cobalto,
selênio, cromo, níquel, flúor, iodo e estanho.
Todos estes elementos são continuamente reciclados
na natureza, embora se conheça em detalhes apenas
alguns ciclos.
Ciclo da Água
Componente mais abundante da matéria viva, a
água é necessariamente reciclada, para garantir a
vida no planeta.
Existe uma imensa quantidade de água na superfície
terrestre : cerca de cinco quatrilhões de toneladas,
sendo o oceano o seu maior reservatório.
Os principais processos envolvidos no ciclo da água
são : Precipitação, Evaporação e Transpiração e
todos envolvem o calor do sol.
O vapor de água na atmosfera do planeta,
que forma as nuvens, por exemplo, é essencial para a
manutenção da vida na Terra.
Isso porque, em conjunto com outros gases, como
dióxido de carbono, metano, óxido nitroso e ozônio, a
água também é responsável pelo efeito estufa, hoje
lembrado apenas como vilão do aquecimento global.
A radiação solar que chega ao solo é absorvida e, em
seguida, emitida novamente na forma de radiação
infravermelha.
Essa radiação se perderia no espaço se não fosse
pela presença das nuvens, em conjunto com estes
outros gases, que absorvem e reemitem de volta a
radiação infravermelha (o calor) para a superfície da
Terra.
Efeito Estufa
Intervalo
O problema atual com o efeito estufa é que está
ocorrendo um aumento da emissão de gases. Esses
gases estão absorvendo calor além do necessário
para manter a temperatura da Terra e permitir a
existência das todas formas de vida que conhecemos.
Dentre os exemplos de gases emitidos estão o
dióxido de carbono - proveniente da queima de
combustíveis fósseis - e o metano, liberado pela
decomposição de lixo e pelo gado e outros animais
que criamos.
Efeito Estufa
Uma conseqüência direta do aquecimento global será o
derretimento das calotas polares e do gelo das
montanhas, liberando para os rios e oceanos a água
presa no segundo maior compartimento;
Outra conseqüência é a alteração do ciclo da água, das
correntes oceânicas e conseqüentemente do clima da
Terra como um todo.
Ciclo do Carbono
O elemento químico carbono é o quarto elemento
mais abundante na Terra e é um dos constituintes
básicos da vida. Ele existe em todas as substâncias
orgânicas: desde o DNA, carboidratos, proteínas,
gorduras, até os combustíveis fósseis.
Seu ciclo é dividido em duas fases:
9 o ciclo biológico, que é relativamente rápido,
com renovação do carbono atmosférico a cada 20
anos e
9 o ciclo geológico, extremamente lento, com
tempo de renovação contado em milhões de anos.
O ciclo biológico do Carbono envolve principalmente
os processos de fotossíntese e respiração.
A fotossíntese usa a energia solar para, a partir de
dióxido de carbono, sintetizar oxigênio e açúcares,
como a glicose, substância altamente energética.
Os animais, as plantas e os fungos utilizam os
açúcares, assim produzidos, como fonte de energia,
liberando parte da energia presa nestas ligações
através da respiração celular.
Fotossíntese
clorofila
clorofila
6CO2 + 12H2O
gás
Carbônico
água
C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
luz
glicose
gás
oxigênio
água
Respiração Celular
C6H12O6 + 6O2
glicose
gás
oxigênio
6CO2 + 6H2O + Energia
gás
carbônico
água
(38 ATPs)
A decomposição, que representa
a respiração de microrganismos como bactérias e
fungos, também devolve dióxido de carbono à
atmosfera.
O ciclo geológico do carbono tem como seu maior
reservatório a litosfera. Encontra-se armazenado em
rochas calcárias, em sua maioria, mas também em
combustíveis fósseis.
O dióxido de carbono, presente na atmosfera,
combina-se com a água formando ácido carbônico
(H2CO3). Este ácido reage com o cálcio preso nas
rochas e acaba formando carbonato de cálcio
(CaCO3).
Este carbonato de cálcio dissolvido na água, acaba
chegando aos oceanos e pode ser capturado pelos
organismos para a construção de envoltórios e
conchas ou depositar-se no fundo do oceano.
A maioria dos organismos que capturam este
carbonato é microscópica, mas esses
microorganismos são tão abundantes que
podem ser vistos em imagens de satélites.
litoral da Inglaterra numa
foto de satélite, onde a
parte mais clara
corresponde os
microorganismos
Emiliania huxleyii
Com a morte destes bilhões de microorganismos,
seus envoltórios se depositam no fundo dos oceanos.
Após milhares de anos, podem formar rochas
sedimentares calcárias.
Em milhões de anos também, essas rochas calcárias
podem se mover para camadas mais profundas, com
altas pressões e temperaturas, transformando-se em
magma e liberando CO2 através de erupções
vulcânicas.
O carbono preso no petróleo, carvão e gás natural
também estava dentro desta escala geológica do ciclo
do carbono, com liberação ocorrendo naturalmente
em milhões de anos,
Há cerca de 200 anos, passamos a usá-los como
combustíveis e a liberar para a
atmosfera um estoque de dióxido de carbono,
resultante da queima desses combustíveis, que não
estaria disponível de outra forma.
Os incêndios naturais e provocados, assim como a
decomposição de biomassa morta, são outros
elementos do ciclo rápido e que também adicionam
CO2 para a atmosfera.
Boa semana!
Profa. Lígia Rodrigues Morales
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