Biologia Fascículo 11 André Eterovic Índice Ecologia II Sucessão ecológica ............................................................................................................................1 Impactos ambientais ..........................................................................................................................4 Biomas ..............................................................................................................................................6 Exercícios ...........................................................................................................................................9 Gabarito ..........................................................................................................................................12 Ecologia II Sucessão ecológica É o processo de substituição gradual e ordenada de uma comunidade por outra ao longo do tempo até atingir uma comunidade estável (comunidade clímax). Tipos de sucessão ecológica a. Sucessão Primária: Ocorre em um ambiente nunca habitado, pois as condições são muito desfavoráveis ao estabelecimento da maioria dos seres vivos. Ex.: dunas de areia, rocha nua. b. Sucessão Secundária: Ocorre em um ambiente já habitado anteriormente, mas em que, por algum motivo, todos ou alguns seres vivos foram eliminados. Ex.: floresta destruída. Estágios da sucessão ecológica Os primeiros organismos a se instalarem em um ambiente são chamados pioneiros. Estes são capazes de sobreviver em condições adversas, como intenso calor e luz, pouca água e solo geralmente inconsistente. Ao longo do tempo, as espécies pioneiras vão tornando o ambiente propício para o estabelecimento de outras espécies porque: a) a decomposição das espécies pioneiras vai tornando o solo mais rico em matéria orgânica; b) quanto mais matéria orgânica no solo, maior a retenção de água; c) solo com mais água e matéria orgânica se torna mais compacto para estabelecimento de plantas maiores; d) a sombra da vegetação reduz as variações bruscas de temperatura. Cada comunidade que se estabelece ao longo do tempo é denominada série (ou sere). A última série de uma sucessão é chamada de comunidade clímax, que é uma comunidade estável e auto-sustentável para aquele tipo de ambiente. Não é necessariamente uma floresta. Pode ser um cerrado, caatinga, manguezal, etc., dependendo das condições climáticas e de altitude daquele local. Um detalhe importante é que a sucessão ecológica das plantas é acompanhada pela sucessão ecológica dos animais, pois cada espécie de planta está associada a um grupo de animais (herbívoros, polinizadores, dispersores de sementes, etc.) Sucessão em uma rocha nua: exemplo de sucessão primária Os organismos pioneiros são os líquens que produzem ácidos para degradar a superfície da rocha. Esta decomposição, somada à morte dos líquens ao longo do tempo, permite o aparecimento de outros “vegetais” (musgos, algas). Estes, por sua vez, facilitam o aparecimento de plantas maiores, até que seja atingida a comunidade clímax. 1 rocha exposta bactérias, fungos líquens, musgos rocha gramíneas e arbustos mata e floresta solo Sucessão em uma floresta destruída: exemplo de uma sucessão secundária Um trecho de floresta é destruído e o local é abandonado por certo tempo. Em primeiro lugar, o terreno é ocupado por capim e outras ervas pioneiras, pois só as sementes destas plantas conseguem germinar neste solo quente e pobre em nutrientes. Com a sombra causada por estas plantas, os arbustos já conseguem sobreviver. Depois de muitos anos, a sombra dos arbustos começa a prejudicar as ervas e o ambiente fica propício para a germinação de árvores. O capim e outras ervas pioneiras acabam desaparecendo, enquanto as árvores acabam por dominar os arbustos. Agora a floresta formada é a comunidade clímax. Equilíbrio ecológico Ao longo da sucessão ecológica, as condições ambientais para o estabelecimento e sobrevivência dos seres vivos vão se tornando cada vez melhores. Assim, a biodiversidade (variedade de seres vivos) e número de seres vivos vão aumentando ao longo das séries. Conseqüentemente, aumenta o número de relações simbióticas. Uma comunidade clímax pode demorar até milhares de anos para ser estabelecida. Qualquer alteração feita pelo homem nessa comunidade certamente alterará o equilíbrio conquistado ao longo de toda a sucessão ecológica. Ciclos Biogeoquímicos Após a morte dos organismos, a matéria que os compõe é degradada pelos decompositores e os elementos químicos retornam ao ambiente onde serão reaproveitados por outros seres vivos. Fica claro, portanto, que os elementos químicos circulam entre os organismos e o ambiente, ao contrário da energia que tem um só sentido na cadeia alimentar. O ciclos biogeoquímicos (ou ciclos dos elementos químicos) representam os caminhos percorridos pelos elementos químicos no ecossistema. Os principais estão representados a seguir: 2 Ciclo da água neve H2O atmosfera transpiração e respiração respiração chuva evaporação do solo oceano águas subterrâneas Ciclo do carbono Ciclo do oxigênio O2 atmosférico CO2 atmosférico combustão gás carbônico da atmosfera difusão luz plâncton carvão morte e excreção gás e petróleo combustíveis e fósseis animais fixação em óxidos morte algas do mar 3 Ciclo do nitrogênio N2 atmosférico bactérias fixadoras de nitrogênio bactérias desnitrificantes proteínas vegetais animais nitrato no solo e na água composto nitrogenados bactérias nitrificantes (NO2 NO3) bactérias nitrosificantes decomposição amônia Impactos ambientais Poluição e Poluente Poluição é a presença de determinadas substâncias estranhas (ou excesso de substâncias não estranhas) em um ambiente que prejudicam a vida dos seres que aí vivem. Poluente é a substância que causa a poluição. Quase todos os poluentes são produtos de atividade humana, como agricultura (inseticidas), construção (partículas em suspensão), transporte (monóxido de carbono), indústria (dióxido de enxofre) e resíduos biológicos (fezes e urina). A seguir, algumas conseqüências da poluição para o meio ambiente: Inversão Térmica Normalmente as camadas inferiores do ar (onde ficam acumulados os poluentes) são mais quentes que as camadas superiores. Como o ar quente é menos denso ele sobe “carregando” os poluentes consigo e o ar frio desce (o vento também ajuda a dissipar os poluente do ar). Porém, no inverno, geralmente aparece uma camada de ar quente entre as camadas de ar frio, impedindo a dispersão dos poluentes que ficam “aprisionados” na superfície. Este fenômeno, muito comum em grandes cidades, é conhecido como inversão térmica. 4 Efeito Estufa Efeito estufa é o aumento gradual da temperatura da Terra devido à alta concentração na atmosfera de CO2 (pela queima de combustíveis na indústria) e CH4 (pela decomposição de matéria orgânica). A radiação solar que atravessa a atmosfera e chega ao solo normalmente é reirradiada na forma de raios infravermelhos. Porém, as camadas de CO2 e de CH4 absorvem estes raios e os devolvem para a superfície da Terra, o que aumenta sua temperatura. Alguns cientistas estimam que dentro de 50 anos a temperatura da Terra aumentará 4º C, o que provocaria o degelo nas regiões polares e, conseqüentemente, a elevação do nível do mar, com a inundação de cidades litorâneas; tempestades nas regiões tropicais; clima mais seco e quente em regiões antes mais frias, provocando morte de muitos animais e plantas adaptados àqueles ambientes frios. No entanto, outros cientistas afirmam que até o momento não existem dados que provem efetivamente que o efeito estufa esteja realmente ocorrendo. Diminuição da camada de ozônio (O3) Na atmosfera existe uma camada de gás ozônio que tem como função proteger a Terra da radiação ultravioleta, nociva aos seres vivos. Funciona, portanto, como um “filtro solar”. Porém, nos últimos 10 anos foram observados dois buracos nesta camada, um em cada pólo do planeta , o que já tem provocado câncer de pele em algumas pessoas, cegueira em peixes e morte de algas. Uma das causas dessa diminuição da camada de ozônio pode ser a grande quantidade de gas CFC liberado na atmosfera, impedindo a formação de ozônio. Este gas CFC é usado na indústria de eletrônicos, sistemas de refrigeração e eliminado em aerossóis (“sprays”). Poluentes nas águas Eutroficação da água: Isto ocorre devido ao aumento da quantidade de esgotos em rios, lagos e mares. A maior quantidade de matéria orgânica na água causa o aumento de bactérias aeróbicas, que se alimentam desta matéria orgânica usando o oxigênio da água. Isso causa a morte de peixes, plantas e outros seres vivos. Marés vermelhas: Ocorre quando a eutroficação da água causa grande proliferação de dinoflagelados, que também usam o oxigênio da água, além de eliminarem substâncias tóxicas, matando principalmente peixes. O nome “maré vermelha” é dado pela cor avermelhada que a água adquire devido à presença destes dinoflagelados. Resíduos industriais e agrícolas: São poluentes tóxicos, como detergente, amônia, ácido sulfúrico, fertilizantes sintéticos e agrotóxicos que são lançados nos rios, causando a morte de muitos organismos e impedindo a utilização de sua água. Mercúrio: Metal lançado nos rios pelos garimpeiros para a separação do ouro. Causa a morte de muitos organismos e pode envenenar peixes que, se consumidos pelo homem, causam sérios danos ao seu sistema nervoso. Inseticidas Apesar de ser um dos inseticidas mais usados na lavoura, o DDT é muito tóxico e tem a capacidade de se concentrar nos organismos, passando de um nível trófico para outro. Como cada organismo de um nível trófico superior come geralmente vários indivíduos do nível trófico inferior, o DDT tende a ser mais concentrado nos níveis superiores. Atualmente, têm-se procurado alternativas, como a proibição do uso de produtos tóxicos, uso de inseticidas naturais e uso de controle biológico (em que uma determinada espécie de predador pode ser usada para combater uma praga). 5 Queimadas Empregadas na limpeza de terrenos (para plantio, pastagem ou moradia), no combate à vegetação invasora ou pragas (ex.: carrapato) ou ainda para facilitar o corte de árvores, com a retirada de ervas e arbustos. Têm como consequências: 1. redução da cobertura vegetal e, portanto, de populações autótrofas; 2. exposição do solo, facilitando erosão e lixiviação, levando a seu empobrecimento; 3. exportação de nutrientes com a fumaça; 4. extermínio de detritívoros e microorganismos do solo; 5. redução da macrofauna; 6. liberação de gases de enxofre e nitrogênio, além do dióxido de carbono, que contribuiriam para a chuva ácida; 7. reversão a estágios iniciais da sucessão ecológica. Mudanças climáticas globais a. ENSO (El Niño-Southern Oscillation) Corrente marítima quente que, geralmente, se desenvolve a partir da costa do Equador, em períodos que variam de 2 a 10 anos. Tal evento implica na redução da produtividade primária na costa oeste da América do Sul (e, conseqüentemente, na pesca), onde ocorre uma elevação do nível do mar que se estende para os pólos. Secas na Austrália e na Califórnia estão relacionadas ao fenômeno. b. Meteorito e extinções no fim do Cretáceo A presença de irídio em sedimentos datados de 65 milhões de anos é uma evidência de que pode ter havido a queda de um meteorito de 10 km de diâmetro no Golfo do México. A idade desses depósitos coincide com o período de extinção de grandes grupos de organismos da Terra, entre eles, os dinossauros. O impacto teria: 1. escurecido a atmosfera, limitando a fotossíntese; 2. provocado queimadas gigantescas; 3. originado óxido nitroso e, portanto, intensa chuva ácida ou 4. intenso efeito estufa. Biomas São comunidades em clímax sucessional, com aspecto homogêneo e submetidas a condições climáticas similares em toda sua extensão. O estado de clímax depende da latitude, altitude, temperaturas médias e extremas, relevo, chuvas e solo. Principais biomas terrestres 6 a. Tundra Ocorre no Circulo Ártico. A camada superficial do solo descongela nos três meses do verão, faltando água para a vegetação (líquens e musgos) no restante do ano. Animais residentes têm adaptações para o frio e espécies migratórias aparecem no período mais quente. b. Taiga Florestas de coníferas do hemisfério norte, ao sul da tundra, sob intensa exploração de madeira. Estação quente mais longa e amena. Animais e vegetais podem apresentar dormência no inverno. c. Florestas temperadas Na América do Norte e Europa, apresentam quatro estações definidas, com consequências diretas sobre flora (perda de folhas sazonal) e fauna (hibernação, pelagens de verão e inverno). d. Florestas tropicais Ocorrem entre trópicos, em regiões de clima quente e altos índices pluviométricos na América do Sul e Central, África, Ásia e Austrália. Vegetação distribuída em estratos (herbáceo, arbustivo e arbóreo), abrigando grande diversidade de espécies animais e de interações entre si e com a flora. e. Chaparral Formações arbustivas do Sul da Europa, Norte da África, Califórnia e Chile, regiões de clima mediterrâneo (inverno úmido e verão seco). f. Campos Formações abertas (predomínio do estrato herbáceo) de regiões temperadas (estepe russa e pradaria norte-americana) e tropicais (savana africana e cerrado brasileiro). Chuvas concentradas numa estação, com risco de queimadas no período seco. g. Desertos Localizados em regiões quentes (Saara, Austrália) ou frias (Gobi), mas com umidade do ar irrisória e chuvas raras. Plantas e animais com adaptações à falta d’água. Biomas aquáticos Os organismos aquáticos podem ser divididos em três grupos de acordo com seu modo de vida. Os bentos ocorrem junto ao fundo, fixos (ex.: algas, corais) ou com capacidade de deslocamento (ex.: caranguejo). Nécton é o grupo formado por organismos que nadam ativamente na massa líquida (ex.: peixes). O plâncton reúne seres não fotossintetizantes (zooplâncton) e seres fotossintetizantes (fitoplâncton, principais produtores desse ambiente) que, por serem pequenos (ex.: protozoários) ou não apresentarem estruturas de locomoção eficientes (ex.: medusa, algas microscópicas), são levados pelas correntes. A fotossíntese ocorre nas camadas mais superficiais (zona fótica), enquanto que áreas mais profundas e que não recebem luz (zona afótica) são abastecidas pela matéria orgânica dos estratos superiores. a. Águas continentais Incluem ambientes lóticos, com água em movimento e baixa produtividade de plâncton (corredeiras e rios de planalto) e lênticos, com menor deslocamento de água e maior atividade de autótrofos (lagos e rios de planície). b. Ambiente marinho Recobrindo mais de ¾ da superfície do planeta, os oceanos apresentam entre si uma continuidade geográfica que não tem correspondência com as condições fisico-químicas ou com as comunidades de diferentes regiões. Diferenças na temperatura e salinidade levam à ocorrência de fauna e flora particulares. Regiões costeiras apresentam maior produtividade e diversidade de espécies, por receberem nutrientes do ambiente terrestre. 7 Biomas brasileiros a. Floresta amazônica (Hiléia) Recobre a bacia do Rio Amazonas e afluentes (região Norte e Centro-oeste). Tem pluviosidade superior a 1800 mm/ano e temperatura acima de 25oC. O dossel (conjunto de copas das árvores mais altas) atinge 50 m. Um dos biomas de maior riqueza de espécies no planeta. b. Floresta costeira (Mata Atlântica) Estende-se ao longo do litoral (do RN ao RS), ocupando planícies e elevações que bloqueiam as massas de ar oceânicas e provocam chuvas contínuas. O dossel supera 35 m, com grande estratificação da vegetação e conseqüente diversidade de fauna e flora. c. Floresta de araucárias Distribuindo-se na Região Sul (clima subtropical, mais frio), assemelha-se à Mata Atlântica em estrutura, mas com predomínio do pinheiro-do-paraná (Araucaria angustifolia). d. Cerrado No Planalto Central, essa denominação é empregada para formações abertas (campos) e florestas densas (cerradão), incluindo paisagens onde os componentes herbáceo, arbustivo e arbóreo se equilibram (cerrado propriamente dito). Matas ciliares (ou de galeria) acompanham o curso dos rios. Tais fisionomias estão submetidas a altas temperaturas diurnas e chuvas concentradas no verão, sobre um solo pobre em nutrientes. No inverno, há escassez de água e risco de queimadas, contra as quais fauna e flora apresentam adaptações especiais. Atualmente, é a região agrícola de crescimento mais significativo do país. e. Caatinga Vegetação predominantemente arbustiva do interior do Nordeste. Ocorre sobre solo rico em nutrientes, mas com restrição de água no período de seca, quando a maioria das plantas perdem as folhas. A alternância entre uma paisagem de aspecto árido e uma vegetação verde e florida é tipica desse bioma. 8 f. Mata de cocais Formação florestal do Nordeste (MA, PI, RN), dominada pela palmeira babaçu (Orbignya martiana), importante produtora de óleo. g. Pantanal Localizado na depressão do Rio Paraguai, tem alagamento sazonal em virtude das chuvas intensas nas elevações vizinhas e da pequena declividade da região. Terrenos ligeiramente altos e livres das inundações apresentam formações florestais (capões), enquanto que as formações campestres (utilizadas como pastagem para o gado) revestem as planícies. Matas ciliares acompanham os cursos d’água. Após a cheia, a água retorna lentamente aos rios, originando lagoas (baías) que concentram peixes e atraem grande diversidade de aves. h. Campos gaúchos (Pampas) Formações abertas (predomínio de herbáceas) muito homogêneas que ocorrem na região Sul (clima subtropical). i. Manguezal Floresta de baixa diversidade arbórea situada ao longo de estuários (desembocadura de rios) das regiões tropicais. Na interface terra-água salobra, é submetida ao alagamento diário pela maré. Recebe matéria orgânica das áreas vizinhas, cuja decomposição enriquece o solo e a água com nutrientes minerais. O plâncton, em grande abundância e diversidade, é a base da cadeia alimentar local. Exercícios 01. (FUVEST-SP) A figura a seguir é um esquema simplificado do ciclo do carbono na Natureza. Nesse esquema: a. I representa os seres vivos em geral e II somente os produtores. b. I representa os consumidores e II os decompositores. c. I representa os seres vivos em geral e II apenas os consumidores. d. I representa os produtores e II os decompositores. e. I representa os consumidores e II os seres vivos em geral. 02. (PUC-SP) No ciclo do nitrogênio abaixo esquematizado, as etapas de nitrificação, fixação e desnitrificação estão, respectivamente, indicadas por: 9 a. III, I e II. b. I, II e III. c. I, III e II. d. II, III e I. e. II, I e III. 03. (CESCEM) Os processos abaixo numerados fazem parte do ciclo do nitrogênio: I. fixação do nitrogênio do ar. II. devolução de nitrogênio para o ar. III. transformação de compostos orgânicos nitrogenados em amônia. IV. transformação de amônia em nitritos e nitratos. As bactérias são capazes de realizar: a. apenas os processos I e II. b. apenas os processos III e IV. c. apenas os processos I, II e III. d. apenas os processos I, III e IV. e. os processos I, II, III e IV. 04. (PUC-SP) Analise o quadro abaixo: I II III Seres que se agrupam de modo cooperativo Seres da mesma espécie que formam uma unidade anátomo-fisiológica Troca mútua de favores, sem interdependência abelhas corais paguro-anêmona As relações entre os organismos analisados são: a. b. c. d. e. I sociedade colônia sociedade colônia sociedade II colônia sociedade colônia sociedade colônia III comensalismo mutualismo cooperação comensalismo inquilinismo 05. (COMBIMED) Existe um vegetal, o cipó-chumbo, de cor amarelada, desprovido de clorofila, que se desenvolve sobre outras plantas. A respeito desse vegetal, podemos dizer que: a. é uma planta parasita, cujas raízes sugadoras retiram o líquido que circula nos vasos lenhosos. b. é uma planta parasita, cujas raízes sugadoras retiram o líquido que circula nos vasos liberianos. c. é uma planta epífita, como as orquídeas, que usa outras plantas como base de apoio. d. é uma planta que não respira nem realiza a fotossíntese, porque utiliza para viver todos os processos metabólicos da planta que está parasitando. e. é um vegetal que, como os cogumelos, se alimenta das matérias orgânicas que encontra na casca das plantas em que se apóia. 06. (UF-MG) Todas as afirmativas abaixo contêm um conceito correto de parasitismo, exceto: a. Parasitismo é uma associação obrigatória em que há dependência metabólica do parasita com relação ao hospedeiro. b. Parasitas são geralmente menores que seus hospedeiros e dependem deles para seu desenvolvimento e hábitat. 10 c. A morte ou danificação do hospedeiro é desvantajosa para o parasita. d. Espécies parasitas têm um potencial reprodutivo mais baixo que o do hospedeiro. e. Certos parasitas requerem um ou mais hospedeiros adicionais para completar seu desenvolvimento. 07. (PUC-SP) Em uma determinada região tropical, rios e lagoas foram poluídos por agentes químicos que provocaram morte à quase totalidade de peixes. Por outro lado, foi notório o aumento de certas populações de larvas de mosquitos. Meses depois, constatou-se elevação na incidência de malária entre os índios que habitavam a região. Em relação ao fato acima descrito, foram aventadas três hipóteses: I. Com a morte de seus predadores naturais, os mosquitos proliferaram naquele ambiente. II. Os agentes químicos induziram o desenvolvimento de resistência em algumas linhagens de mosquito. III. O aumento das populações de mosquitos proporcionou um aumento na taxa de reprodução do plasmódio. Pode-se considerar: a. I, II e III viáveis. b. apenas I e III viáveis. c. apenas II e III viáveis. d. apenas I viável. e. apenas II viável. 08. Em um determinado ambiente, existem corujas que se alimentam de ratos silvestres. Estes, por sua vez, se alimentam de vegetação rasteira. O gráfico a seguir representa a variação do tamanho das três populações, num intervalo de tempo. Qual das alternativas abaixo pode explicar melhor as variações ocorridas no gráfico? a. Os ratos silvestres abandonaram o ambiente porque o alimento era deficiente. b. As corujas mataram todos os ratos silvestres, procuraram outro ambiente e a vegetação proliferou livre. c. A vegetação aumentou rapidamente e o ambiente não ficou propício aos ratos e corujas, que abandonaram o lugar. d. Uma peste dizimou os ratos silvestres e com o tempo as corujas procuraram outro ambiente. e. Nenhuma das conclusões pode explicar as variações ocorridas. 09. Sobre o controle populacional foram feitas as seguintes afirmativas: I. A resistência ambiental representa o elemento mais importante dentre os mecanismos intrínsecos de controle da densidade populacional. II. O índice de mortalidade pode ser aumentado se a competição intra-específica ultrapassar certos limites de tolerância. III. O predatismo é um fator extrínseco controlador da expansão demográfica. 11 Assinale: a. se apenas I estiver correta. b. se apenas I e II estiverem corretas. c. se apenas I e III estiverem corretas. d. se apenas II e III estiverem corretas. e. se todas estiverem corretas. 10. (C. Chagas) As médias anuais de temperatura e precipitação de três localidades brasileiras são: Localidade Temperatura Precipitação I II III 26,7ºC 27,8ºC 18,0ºC 1 750 mm 550 mm 1 060 mm Estes dados permitem supor que as localidades I, II e III abriguem, respectivamente, comunidades de: a. floresta, pampa e caatinga. b. floresta, caatinga e pampa. c. caatinga, floresta e pampa. d. pampa, caatinga e floresta. e. pampa, floresta e caatinga. Gabarito 01. Alternativa a. Todos os seres vivos convertem glicose em CO2 durante a respiração. A via contrária é realizada apenas durante a atividade dos autótrofos. 02. Alternativa a. Nitrificação é a conversão em nitrato de outros compostos nitrogenados, fixação é a conversão de gás nitrogênio em sais disponíveis para as plantas e desnitrificação é a via oposta à da fixação. 03. Alternativa e. do solo. Todas as transformações de compostos nitrogenados podem ser realizadas por bactérias 04. Alternativa c. Numa sociedade ocorre divisão de tarefas entre indivíduos de mesma espécie. Na colônia há continuidade física e interdependência metabólica de indivíduos de mesma espécie. A cooperação resulta em benefícios para as duas espécies envolvidas. 05. Alternativa b. O cipó-chumbo, obtém seiva elaborada (glicose) do floema (líber) de seus hospedeiros. 12 06. Alternativa d. O potencial reprodutivo elevado dessas espécies leva, inclusive, à forma particular da pirâmide de números de parasitas. 07. Alternativa a. O aparecimento de linhagens resistentes pode ocorrer num meio submetido ao uso contínuo de poluentes. Considerar para o termo induzir o sentido de originar, assumindo que mudanças no meio levam a mudanças direcionadas nos organismos, seria dar ao fenômeno uma interpretação lamarquista. 08. Alternativas d e b. O crescimento da vegetação C ocorreu em virtude da redução da população do rato-herbívoro B. Esta pode ter sido provocada tanto por um aumento na predação pela coruja A quanto pela ocorrência de uma peste. 09. Alternativas d. A resistência ambiental é um mecanismo extrínseco de controle populacional que não está diretamente relacionada à capacidade biológica de reprodução da espécie. 10. Alternativas b. Floresta - temperatura e pluviosidade elevadas; caatinga - temperatura elevada, pluviosidade baixa; pampas - temperatura baixa, pluviosidade moderada. 13