As características mais importantes de ecossistemas terrestres

Aber, J.D. & Melillo, J. 1991. Terrestrial Ecosystems. Saunders College Publishing.
Capítulo 1. Desenvolvimento de conceitos no estudo de ecossistemas
Porque estudar ecossistemas?
Ecossistema: “Um ecossistema é a soma de todas as partes biológicas e não-biológicas de uma área,
que interagem causando o crescimento e decomposição das plantas, a formação dos solos ou
sedimentos e as modificações na química da água.”
Os balanços de água, massa, energia e de substâncias químicas constituem o metabolismo das
unidades de paisagem.
O estudo de ecossistemas
 É o estudo do movimento de energia e materiais (incluindo água, nutrientes, poluentes e
substâncias químicas) dentro de, e entre, ecossistemas.
 É uma ciência fundamentalmente interdisciplinar.
O desenvolvimento de conceitos referentes a ecossistemas
Origem da palavra ecossistema:
Tansley (1935) inventou a palavra “ecossistema”, para dar menos ênfase ao estudo de organismos e
mais ênfase aos processes que estes efetuem e, também, às interações entre componentes bióticos e
abióticos.
Como estudar ecossistemas?
Lindeman (1942) sugeriu que energia (formas, fluxos e estoques) seria o denominador comum que
permite estudar as inter-relações entre os componentes de ecossistemas, ou entre ecossistemas.
Classificou os organismos em níveis tróficos: produtores, consumidores e decompositores. Ele
organizou os ecossistemas aquáticos de acordo com este conceito.
Ovington (1962) acrescentou água e nutrientes como outras duas moedas de troca dos ecossistemas
terrestres, especialmente das florestas comerciais, onde elas determinam a produção de madeira.
Depois destes dois pioneiros, os movimentos de energia, de água e de nutrientes têm sido os principais
alvos de estudos de ecossistemas.
A delimitação dos ecossistemas
As delimitações dos ecossistemas são muito flexíveis: depende da extensão dos fluxos em estudo.
Para fluxos de poluentes como o DDT, utilizado em lavouras e encontrado nos pingüins da Antártida,
todo o globo terrestre é caracterizado como ecossistema em estudo. Mas os fluxos de gases podem
também ser estudados em uma única folha encerrada em uma pequena câmara experimental.
A maioria dos estudos delimitam o ecossistema como bacia hidrográfica (“watershed”) ou como área
homogênea (“stand”).
Bacia hidrográfica: facilita estudos de importação e exportação de água e nutrientes via chuva e
escoamento superficial, e suas alterações com diferentes tratamentos de manejo. Exemplo: Hubbard
Brook.
“Stand”: Uma área suficientemente homogênea -- na sua vegetação, solos, topografia, microclima e
história de perturbação -- para ser tratada como uma unidade. Utilizado obrigatoriamente em climas
mais secos, onde a falta de córregos torna inútil o conceito de bacia hidrográfica para medição de
fluxos de água e nutrientes.
Os componentes de ecossistemas terrestres (Figura 1.4)
São componentes funcionais, válidos para descrever a organização de ecossistemas muito diferentes na
sua aparência externa.
Com base nas fontes de energia - três componentes:
 Organismos autotróficos: vegetação verde.
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
Organismos heterotróficos (também chamados produtores secundários ou consumidores):
animais que ingerem tecido vivo.
 Organismos saprotróficos: se alimentam de matéria orgânica morta derivada dos outros
componentes, principalmente os autotróficos. Inclui os decompositores.
Em geral, mais material vegetal (e energia) é consumido por organismos saprotróficos do que por
heterotróficos.
Com base nos estoques e fluxos de carbono (energia) - cinco componentes:
Consumidores, vegetação, decompositores (três categorias acima) +
 liteira e
 matéria orgânica do solo (liteira antiga).
Com base nos estoques e fluxos de C, de nutrientes e de água: - nove componentes
Os cinco componentes acima, +
 solução aquosa do solo,
 minerais primários e secundários,
 nutrientes em estado trocável, e
 nutrientes fixados em complexos (“sorbed”)
Capítulo 2. Estrutura de Ecossistemas Terrestres
Descreve as diferenças estruturais (e de processos) entre biomas (= tipos de vegetação) da superfície
terrestre. O principal determinante é o clima. Os parâmetros climáticos são temperatura e o balanço
entre precipitação e evaporação (incluindo transpiração).
As características mais importantes de ecossistemas terrestres
(Veja Figura 2.1 a ) . Observe que não há bioma frio com muita chuva.
Principais tipos de vegetação (veja Fig 2.2). De baixo para cima, diminui a temperatura média anual.
Da esquerda para direita, aumenta a pluviosidade.
deserto; tundra,
floresta boreal,
pradaria temperada, flor. decídua temperada, flor. chuvosa temperada
arbustal temperado, floresta de coníferas temperada
pradarias tropicais, floresta sazonal tropical, floresta chuvosa tropical
arbustal tropical,
Cada tipo de vegetação acima pode ser caracterizado por:
altura total
profundidade das raízes finas
biomassa total acima do solo
NPP: Produtividade primária líquida anual (acima do solo): peso seco de todo novo material
vegetal produzido em um ano
N: uso anual de nitrogênio pela vegetação produzida em um ano: calculado medindo o teor de
N em cada compartimento da vegetação, multiplicado pela biomassa seca de cada
compartimento
AET: Evapotranspiração real, por ano: soma de evaporação e transpiração
PET: Evapotranspiração potencial, por ano: se é muito maior que AET, significa que a água é
limitante durante uma parte do ano.
Certos tipos de solo são encontrados, geralmente, sob um determinado tipo de vegetação. Os solos
são descritos pelos seus horizontes. Os horizontes são:
O: Acúmulo superficial de matéria orgânica, parcialmente decomposta;
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A: Mistura de solo mineral e matéria orgânica, pouco lixiviado devido às reposições de
nutrientes derivados da matéria orgânica;
E: Horizonte de solo mineral lixiviado (substitui o horizonte A em solos tropicais úmidos,
onde atinge grande profundidade (4 a 7 m em Manaus);
B: Horizonte de solo mineral com deposição das substâncias lixiviadas dos horizontes
superiores;
C: rocha ou sedimento mãe, pouco alterado.
Quatro processos de lixiviação nos horizontes E/A; deposição no horizonte B:
Podzolização: lixiviação de Fe Al e de matéria orgânica solúvel, deixando areia branca (SiO2);
normalmente ocorre em clima frio (ou sob efeito de ácidos orgânicos lavados da liteira
tropical); forma podzóis.
Laterização: inverso da podzolização; Si dissolvido mais facilmente que Fe, Al ou argilas:
resultam Latossolos. Ocorre em climas quentes e úmidos, especialmente alguns metros
abaixo da zona de acidólise em solo amazônico.
Melanização/“lessivage” em clima temperado e solo de granulometria fina: melanização do
horizonte A resultante de acúmulo e mistura de matéria orgânica; lixiviação (“lessivage”)
das argilas do horizonte B.
Calcificação/salinização: em climas secos, sais solúveis acumulam no horizonte B. Por isso,
solos de regiões semi-áridas tropicais geralmente são mais férteis que solos de regiões
úmidas tropicais.
Os principais tipos de vegetação e de solo da Terra
Floresta tropical chuvosa: AET = PET, NPP alta, requer muito N, sobra água, a taxa de decomposição
> NPP, portanto não há acumulo de liteira ou matéria orgânica no horizonte. A. Associada com:
Oxissolos: ocorre lixiviação ou laterização do horizonte E, que se torna enriquecido em Al, Fe e
argilas, horiz. E muito profundo em solos antigos;
Floresta tropical estacional (cerradão; florestas subtropicais): AET < PET, portanto há seca durante
parte do ano, o que diminui NPP, produção de liteira e ciclo de N;
Associada com: Ultissolos: menos lixiviação, solos um pouco mais ricos que oxissolos; mas a
laterização do horizonte E ainda domina.
Savana e “floresta espinhenta” (caatinga) tropicais: AET < PET; raízes profundas; NPP baixa; forte
seca sazonal; queimadas periódicas e herbivoria são fatores perturbadores que afetam a composição
florística e a fisionomia.
Associadas com: Aridissolos (calcificação ou salinização) ou Molissolos (melanização) : lixiviação
reduzida; profunda penetração de raízes resulta em horizonte A profundo; porosidade alta e fácil
penetração de água.
Uma seqüência semelhante de tipos de vegetação pode ser descrita para o gradiente de pluviosidade
nos climas temperados: floresta chuvosa temperada (coníferas no norte, Alerce e Notofagus no Chile)
 floresta temperada decídua (ou de coníferas)  pradaria ou arbustal temperados  deserto
temperado. Na floresta temperada chuvosa, as temperaturas mais amenas reduzem a NPP, o ciclo de N
e as taxas de decomposição de liteira, em relação à floresta tropical chuvosa. As coníferas exigem
menos N, sua liteira é empobrecida em N, o que reduz ainda mais a atividade de decompositores,
formando horizonte O espesso. Os ácidos orgânicos dissolvem a matéria orgânica, Al e Fe, formando
horizontes E de areia branca. A matéria orgânica, Al e Fe precipitam no horizonte B. Este é um
Podzol.
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Florestas temperadas em ambientes sazonais (AET quase = PET). São ou coníferas ou decíduas.
Geralmente as coníferas se desenvolvem onde o verão é seco e o inverno ameno, enquanto florestas
decíduas se desenvolvem onde o verão é úmido e o inverno muito frio. Podzóis também se formam
nos solos de florestas temperadas em ambientes sazonais, sob cobertura de coníferas. As coníferas são
associadas com podzóis e as florestas decíduas com alfissolo. O alfissolo tem horizonte A (não E)
devido à fácil decomposição das folhas de árvores decíduas, que fornecem na sua liteira maiores teores
de N para os microorganismos; também há maior produção de liteira (m2/ ano) em relação às coníferas.
Pradarias e arbustais temperados: AET <<PET; NPP baixo (e igual nos dois), ciclagem de N
reduzida; pradaria ocorre onde o inverno é frio e o verão úmido; arbustal em climas mediterrâneos
(inverno morno e úmido, verão seco); fogo e herbivoria intensa podem transformar arbustal em
pradaria; há grande diferença nos solos entre pradaria e arbustal temperado:
Molissolo: horizonte A bem desenvolvido e profundo; associado com pradaria, que tem maior
porcentagem da NPP produzida abaixo do solo e em maiores profundidades.
Aridissolo: calcificação e salinização predominam; associado com arbustais.
Floresta boreal: AET = PET?; sobra água apesar da pouca chuva, pois as taxas de evapotranspiração
são reduzidas pela baixa temperatura; dominância de coníferas, portanto pouca produção de liteira
(NPP baixo); a liteira é pobre em N, o que inibe decomposição. Horizonte O bem desenvolvido,
horizonte E em formação pelo processo de podzolização, mas ainda incipiente pela idade jovem do
solo desde a última glaciação. O solo é denominado entissolo ou inceptissolo, por ser de formação
incipiente.
OBS: Os entissolos e inceptissolos também são encontrados em qualquer parte do mundo sobre
derrames de lava, depósitos aluviais novos, deslizamentos, etc.
Tundra: AET = PET?; subsolo permanentemente congelado, ou solo raso sobre pedra; solo superficial
encharcado no verão, reduzindo a ação microbiana; grande acúmulo de matéria orgânica. Associado
com: Histossolo: este também ocorre em qualquer parte do mundo onde solos encharcados inibem a
decomposição da matéria orgânica: ex: charcos de buriti na Amazônia.
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