Universidade Federal do Esp Santo

Curso de Especialização em
Gestão Ambiental
Módulo: Fundamentos de Ecologia
Prof. Servio Tulio Cassini
Dep. Engenharia Ambiental CT-UFES
[email protected]
Universidade Federal do Esp Santo - UFES
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Tópicos
• Conceitos Basicos – Ecossistemas,
cadeias alimentares e energia
• Ecologia de ambientes: água e solo
• Sustentabilidade
• Ciclo do Carbono
• Ciclo do Nitrogênio
• Ciclos do Fósforo e Enxofre
• Avaliação
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ECOLOGIA
• OYKOS = CASA
• LOGOS = ESTUDO
• ESTUDO DO AMBIENTE COMO UM
TODO ( FISICO, QUIMICO E
BIOLÓGICO) E SUAS INTERAÇÕES
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Ecologia: O estudo das inter-relações
entre os organismos e seus ambientes.
Energia Luminosa
Energia Química
Água
Energia
Rochas
Itemperismo
Minerais
Nutrientes
Matéria
Organica
“Resíduos”
Biomassa
Meio
Abiótico
Seres
vivos
Populações
Comunidades
Biocenoses
Habitat
Nicho
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ECOSSISTEMA
• Unidade de Estudo Ecológico
• INTERAÇÃO de aspectos fisico,
químico e biológico de uma área;
• EXTENSÃO: variável
• Por exemplo: um aquário, uma ilha,
uma floresta, ou seja, depende da
amplitude de suas análises.
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ECOSSISTEMA
• Exemplo: Ecossistema Costeiro:
• A Região Costeira, pode ser
considerada como um grande
ecossistema, bem como suas
subdivisões: estuários, ilhas,
manguezais, restingas, dunas, praias,
falésias, costões rochosos e recifes de
corais
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Ecologia – Conceitos básicos
•
•
•
•
•
•
Ecossistema
Habitat e Nicho
Biomassa, Energia,
Poluição
Bioacumulação
Bioatenuação
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Ecologia: O estudo das inter-relações
entre os organismos e seus ambientes.
Energia Luminosa
Energia Química
Energia
Água
Rochas
Biomassa
Itemperismo
Minerais
Meio
Abiótico
Seres
vivos
Populações
Comunidades
Nutrientes
Biocenoses
Matéria
Organica
Habitat
“Resíduos”
Nicho
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Características de um Ecossistema.
Unidade básica do estudo da
Ecologia
•Dimensões variadas
•ambientes aquáticos e terrestres
•Interação: (Seres Vivos * Meio
Abiótico) + Energia
•Biodiversidade e Biocenoses
•Produção Primária e cadeias
tróficas
•Estabilidade e Sustentabilidade
•Homeostase e auto-regulação
(Reciclagem e Reuso)
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Características de um Ecossistema (Resumo):
1. Energia
2. Biomassa (biocenoses) – espécies – biodiversidade
comunidades - populações
3. Cadeia Alimentar – Bioconcentraçao
4. Poluição: qualquer fator ou combinação físico químico e biológico que rompe o equilibrio do
ecossistema ou parte dele. (“Efeito Dose” -->
humano)
5. Bioatenuaçao ou Biorremediaçao
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Energia: definições básicas
• Energia: É a capacidade de realizar trabalho. Esta capacidade
pode-se manifestar sob várias formas: radiação
eletromagnética, energia potencial ou incorporada, energia
cinética, energia química (dos alimentos) e calor.
• 1ª Lei da Termodinâmica: (Conservação da energia) A energia
pode ser transformada de um tipo em outro, mas não pode ser
criada nem destruída. Exemplos destas transformações: luz em
calor, energia potencial em cinética.
• 2ª Lei da Termodinâmica: (Lei da Entropia) Nenhum processo
que implique numa transformação energética ocorrerá
espontaneamente, a menos que haja uma degradação de
energia de uma forma concentrada numa forma mais dispersa
(ou desorganizada). Assim sendo, nenhuma transformação de
energia é 100% eficiente. A entropia é uma medida de energia
não disponível, que resulta das transformações energéticas.
Sua variação é sempre positiva
em qualquer
transformação
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Energia nos organismos
vivos
• Os organismos vivos
possuem uma
característica
termodinâmica
essencial: eles
conseguem criar e
manter um alto grau de
ordem interna, ou uma
condição de baixa
entropia, que é obtido
através de processos
biológicos contínuos e
eficientes de dissipação
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energética.
O ambiente energético da
biosfera
• A luz solar que atinge o topo da biosfera iluminada
terrestre chega a uma taxa constante, a chamada
constante solar (1.94 cal/cm2.min). Um máximo de
67% da constante solar (~ 1.34 cal/cm².min) pode
atingir a superfície terrestre.
• A radiação solar sofre consideráveis modificações
qualitativas e quantitativas ao atravessar a atmosfera
terrestre. Tais modificações são influenciadas por
vários fatores dentre eles a topografia, a latitude, o
clima bem como composição gasosa da atmosfera. A
água e o gás carbônico absorvem ativamente a
radiação na faixa do infra-vermelho.
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Ecossistema: histórico
Charles Elton (década de 1920): “as relações de
alimentação ligam os organismos numa entidade
funcional única, a comunidade biológica.”
A. G. Tansley (década de 1930): “visualizou as
partes físicas e biológicas da natureza juntas,
unificadas pela dependência dos animais e das
plantas da sua vizinhança física e da sua contribuição
à manutenção do mundo físico. A isto denominou de
ecossistema.
Raymond Lindeman (1942): definiu níveis tróficos
e visualizou uma pirâmide de energia.
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Ecossistema: definições
Eugene P. Odum (1953): retratou os
ecossistemas como diagramas de fluxo de
energia.
Hoje em dia, uma definição de ecossistema
muito usada em Ecologia seria a seguinte:
qualquer unidade que inclua a totalidade dos
organismos (comunidades) de uma área
determinada, que atuam em reciprocidade com o
meio físico de modo que uma corrente de
energia conduza a uma estrutura trófica, a uma
diversidade biótica e a ciclos biogeoquímicos
(Odum, 1977).
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Ecossistema: aspectos
estruturais
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
substâncias inorgânicas (particuladas, dissolvidas)
substâncias orgânicas (particuladas e dissolvidas)
clima
substrato físico (sólido, líquido e gasoso)
componentes bióticos
produtores
consumidores
predadores
desintegradores
regeneradores
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Ecossistema: aspectos
funcionais
•
•
•
•
•
•
fluxo de energia
cadeias de alimentos
diversidade (tempo e espaço)
ciclos de nutrientes
sucessão e evolução
controle (cibernética)
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Ecologia trófica
• O estudo das interações tróficas é essencial para o
entendimento do que se passa dentro de um
ecossistema. Este tipo de estudo demonstra de
modo inequívoco o grau de inter-relações existente
entre os organismos e aponta os principais
elementos na manutenção da estrutura do
ecossistema.
• Uma das formas mais tradicionais de se estudar a
ecologia trófica está na identificação das rotas
alimentares dentro dos ecossistemas.
• a) cadeias alimentares;
• b) teias tróficas;
• c) pirâmides energéticas e
• d) matrizes tróficas.
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O ECOSSISTEMA DE MANGUEZAL
• Diferença entre Manguezal e Mangue
• O termo manguezal é utilizado para descrever uma
variedade de comunidades costeiras tropicais
dominadas por espécies vegetais, arbóreas ou
arbustivas que conseguem crescer em solos com
alto teor de sal.
• O termo "mangue" origina-se do vocábulo Malaio,
"manggimanggi" e do inglês mangrove, servindo
para descrever as espécies vegetais que vivem no
manguezal.
•
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Importância dos Manguezais
• equilíbrio ecológico, sendo um berçário favorável para o
desenvolvimento de muitas espécies de animais e plantas. É
muito valioso o estudo do manguezal, principalmente para a
preservação deste meio..
• Produtos vegetais, piscicultura, carcinocolheita,
• Turismo
Como se pode notar o manguezal tem muito a oferecer porém, o
seu potencial deve ser utilizado de maneira racional, de forma
sustentada, atendendo às suas necessidades de recomposição
como período de desovas (defeso), perfloração das espécies
vegetais, entre outras...
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Spartina brasiliensis (gramínea)
2- Usnea barbata (barba-de-velho)
3- líquen incrustante
4- Rhizophora mangle (mangue-vervelho ou bravo)
5- Avicenia schaueriana (mangue-seriba ou seriúba)
6- Laguncularia racemosa (mangue-branco)
7- Hibiscus tiliaceus (hibisco ou algodãonzinho-da-praia)
8- Acrosticum aureum (samambaia do mangue)
9- Ardea cocoi (garça-cinzenta)
10- Ardea alba (garça-branca-grande)11- Eudocimus ruber (guará)
12- Aramides mangle (saracura-do-mangue)
13- Cardisoma guanhumi (guaiamu)
14- Ucides cordatus (caranguejo-uçá)
15- Goniopsis cruentata (maria-mulata ou aratu)
16- Callinectes sp. (siri-azul)
17- Uca uruguayensis (chama-maré)
18- ninho de termita (cupinzeiro)
19- Crassostrea rhizophora (ostra-do-mangue)
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As variadas dimensões de (os)
Ecossistemas
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Conceito de Ecossistema.
Unidade básica do estudo da Ecologia

Dimensões variadas

ambientes aquáticos e terrestres

Interação: (Seres Vivos * Meio Abiótico) + Energia

Biodiversidade e Biocenoses

Produção Primária e cadeias tróficas

Estabilidade e Sustentabilidade

Homeostase e auto-regulação
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Componentes de um Ecossistema (Resumo):
1. Energia –
2. Biomassa (biocenoses) – Produtores – Consumidores
espécies – biodiversidade comunidades – populações -
3. Meio Ambiente
• Interações (Cadeia alimentar)
• Homeostase e auto-regulação x Poluição
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POLUIÇAO
• Poluição: qualquer fator ou combinação
físico - químico e biológico que rompe o
equilibrio do ecossistema ou parte dele.
• (“Efeito Dose” --> Fator Antropogênico
ou humano)
• Exemplos: Esgotos, CO2 , pesticidas,
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Habitat e Nicho
Habitat – local (físico) onde se encontra uma determinada
espécie.
Nicho é o conjunto de características que definem uma
espécie em um determinado habitat. (Profissão da espécie.
Ex. cobra encontrada em reiões montanhosas; nicho:
predadora de ratos que ocupam o mesmo habitat.
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Energia:
Fonte principal : Energia solar
Fonte alternativa: Oxidação química de compostos inorgânicos
Autótrofos x Heterótrofos:
• Autotrofos: utilização de energia luminosa ou química para
fixação do CO2  formadores de matéria orgânica
• Heterótrofos: Consumidores de materia orgânica (carbono
fixado) - consumidores ----> decompositores
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Energia e fluxo de Matéria Orgânica
1. Fotossíntese e Quimiossintese
2. Cadeia Alimentar
Energia
3. Decomposição
C02
Biomassa
2
1
4. Respiração/Mineralização Aeróbia
5. Respiraçao anaeróbia (Metanogênse)
Níveis tróficos
Níveis tróficos
3
Níveis tróficos
Matéria
Orgânica
(C-org)
4
CH4
5
Minerais
4
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Biodiversidade.
Deve incluir Toda a variedade de organismos, desde as
variedades que ocorrem dentro de uma mesma espécie até as
variedades existentes entre táxons superiores.
Considera-se, também, a variedade e sub-gradações de
ecossistemas, a qual abrange tanto as comunidades de
organismos em um ou mais habitats quanto as condições físicas
sob as quais eles vivem.
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Biomas.
Grandes ecossistemas determinados, principalmente, pelo Clima
(função latitude), e que se caracterizam por apresentar uma
vegetação clímax típica.
Ex . Biomas terrestres: Tundra -Taiga - Floresta Caducifólia Floresta Tropical - Campos - Desertos
Biomas Brasileiros: cerrado, caatinga, floresta amazonica,
floresta (mata atlantica), pantanal,
As regiões onde dois biomas se encontram ou apresentam gradação
mútua são denominadas ecótonos
Biota. Todos os organismos de determinada região.
Biotecnologia. Alta tecnologia aplicada aos processos biológicos
Biomassa. Refere-se ao peso total (geralmente o peso seco) de determinado
grupo de organismos de uma área específica, como as aves de determinado
trecho de mata ou as algas de uma lagoa ou mesmo todos os organismos do
ecossistema.
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Grandes
Biomas
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Os grandes Biomas
Brasileiros:
Situação Pré colonização e
Pós Industrial:
Impactos ambientais
previstos de 1500 --> 2001 e
as propostas de Reservas
Legais.
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Cadeia alimentar
Produção Primária
Ambientes Aquaticos: Bactérias, Cianobactérias e Algas
Ambientes Terrestes: Plantas
Consumidores
Ordens (cadeias e interações)
Decompositores e Detritívoros
Matéria orgânica – ciclo.
Bioacumulação, Bioamplificação ou Biomagnificação
Compostos inorgânicos: Ex. metais pesados
Compostos Orgânicos: Ex. pesticidas (Agrotóxicos) inseticidas,
larvicidas (Acúmulo em tecidos adiposos)
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Produção Primária
Ecossistema
Deserto
Oceano
Lago
Lago poluído
Florestas decíduas
Coníferas
Tropical Pluvial
Anual
Perene
Anual
Perene
Pantano
Pantano
Clima
Temperado
Temperado
Temperado
Temperado
Tropical
Agrícolas
Temperado
Temperado
Tropical
Tropical
Pantanos
Temperado
Tropical
Produtividade
Kcal/m2/ano
400
800 (Lam 10 m)
800
2400
4800
11200
20000
8800
12000
12000
30000
17100
30000
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Fig. 2. Seasonal average and interannual differences in biospheric NPP(g C m2 month21) estimated with SeaWiFS data and
the integratedCASA-VGPM model (9). Average NPP for (A) the La Nin˜a Austral summer of December 1998 to February
1999 and (B) the La Nin˜aBoreal summer of June to August 1999. (A and B) White, ice cover during (A) January and (B)
July; tan, near-zero NPP for terrestrial regions not permanently covered by ice. (C) Transition from El Nin˜o to La Nin˜a
conditions resulted in substantial regional changes in NPP, as illustrated by interannual differences in Austral summer NPP
(i.e., average NPP for December 1998 to February 1999 minus average NPP for December 1997 to February 1998). (D)
Changes in NPP between two La Nin˜a Boreal summers (1999 minus 1998). (C and D) Red, increase in NPP; blue, decrease
in NPP; white, no substantial interannual change in NPP. Universidade Federal do Esp Santo - UFES
Ecossistemas Marinhos:
Regiões Litorâneas (Costeiras), Nerítica, Pelágica, Abissal,
Plancton, Necton, Benton (Bentos)
Nutrientes -
Correntes

Eutrofização

Florescências de algas e cianobactérias
Regiões Costeiras:
estuários, ilhas, manguezais, restingas, dunas,
praias, falésias, costões rochosos e recifes de corais
NERÍTICO "Zona de água do mar que cobre a plataforma continental" (Odum, 1972).
"Região nerítica é aquela que se estende desde a zona intertidal até a isóbata de 200 metros (...) Sedimentação nerítica é o material relativamente
grosseiro, terrígeno, que se acumula junto à costa" (Guerra, 1978).
PELÁGICO pelagic, pélagique, pelágico"Termo que se utiliza, de modo geral, para incluir o plâncton, o nécton e o nêuston; ou o conjunto da
vida em alto-mar" (Odum, 1972).
"Depósito marinho, formado em grandes profundidades oceânicas e, conseqüentemente, a grande distância das bordas continentais; esses
depósitos são constituídos de argilas finas e carapaças de organismos que foram transportadas pelas correntes marinhas (Guerra, 1978).
"Diz-se dos organismos próprios do alto-mar, que não se encontram fixados ao fundo e que possuem meios próprios de locomoção que lhes
permitam realizar deslocações voluntárias" (Carvalho, 1981).
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Ecossistemas de Água Doce (Limnícos)
•
Lóticos (Correntes) x lenticos ( Circulação mínima)
•
Bacias hidrográficas (Solo – vegetação – rios – lagos – estuários )
•
Perfís –
•
Produtividade Primária –
•Oligotróficos
•Mesotróficos
•Eutróficos
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Impactos Ambientais de ações Antrópicas - Exemplos
1. Acumulo de DDT e metais pesados na cadeia alimentar
2. Eutrofização de corpos receptores
3. Contaminação de lençóis freaticos
4. Agrotóxicos
5. Ecossistemas costeiros : Metais pesados em sedimentos
6. Amazônia: Desmatamento e garimpos
7. Pantanal: Projetos Agropecuários sem sustentabilidade
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Alguns dados sobre os
Impactos Ambientais na
Amazonia Legal
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A seca é fogo
Pesquisa na Amazônia demonstra que
três estiagens seguidas podem causar
danos irrecuperáveis à floresta
Stuliocasini ©2002
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Reflexão
“As atividades humanas (principalmente
engenharia) são lineares e a natureza opera
em ciclos. Será esta uma das razoes do
conflito progresso x meio ambiente?
A chave de todo o processo pode estar em
uma mudança conceitual de modo a
permitir uma verdadeira produção
centrada no conceito de sustentabilidade”
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