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1a Parte
ECOLOGIA GERAL
1. INTRODUÇÃO À ECOLOGIA
N
o século XIX, o biólogo e naturalista alemão Ernest Haeckel (1866) partindo da observação de que “o conhecimento biológico nunca é completo quando o organismo é estudado
isoladamente”, deu um novo rumo à História Natural - hoje Biologia, criando uma nova ciência a Ecologia.
O termo eco deriva do grego oikos que significa lugar onde se vive, casa, ambiente, e logos é
estudo, ciência, tratado. No sentido literal, Ecologia seria o estudo dos seres vivos em sua casa,
no seu ambiente, ou ainda, a ciência que estuda as relações dos seres vivos com o meio ambiente. Numa concepção mais moderna, a ciência que estuda a estrutura e funcionamento da Natureza, considerando que a humanidade é uma parte dela (Odum, 1972).
Com a criação da ciência Ecologia, surgiram os termos ecólogo e ecologista. Este identifica os
militantes de organizações em defesa do meio ambiente, enquanto que ecólogo é o profissional pesquisador, cientista, que tem formação e trabalha no campo da ecologia.
Em princípio, a Ecologia considerava as espécies individualmente (ecologia da araucária, ecologia do peixe-boi...), o que deu origem a auto-ecologia. Hoje, a auto-ecologia é a parte da ecologia que estuda as respostas das espécies aos fatores ambientais, em função de suas fisiologias e
respectivas adaptações. Posteriormente, os ecólogos perceberam a importância das relações entre
as diversas espécies, surgindo assim a sinecologia, passando esta a ser a parte da ecologia que
estuda as interações entre as diferentes espécies que ocupam um mesmo ambiente, como estas se
interrelacionam e de que maneira interagem com o meio ambiente.
1.1. MEIO AMBIENTE
Para a ciência ecológica, o meio ambiente é o conjunto de condições físicas (luz, temperatura,
pressão...), químicas (salinidade, oxigênio dissolvido...) e biológicas (relações com outros seres
vivos) que cercam o ser vivo, resultando num conjunto de limitações e de possibilidades para
uma dada espécie: o meio ambiente é tudo que nos cerca.
Sempre heterogêneo, o meio ambiente segue variando de um local para outro, dando origem a
agrupamentos de seres vivos diferentes. Tais agrupamentos - comunidades - interferem na composição do meio e são beneficiados ou prejudicados com essas transformações. O meio ambiente
assim evolui, para melhor ou para pior, conforme a espécie considerada. Num lago que recebe
adubo, proveniente de projetos agrícolas na vizinhança, se for considerada a população de algas,
2 - Introdução às Ciências do Ambiente para Engenharia
esta vai ser favorecida, aumentando as suas possibilidades de desenvolvimento, pela maior oferta
de nitratos e fosfatos; porém, se forem considerados os peixes, estes têm suas possibilidades de
desenvolvimento limitadas pela redução do oxigênio, ocasionada pela grande proliferação de algas, e como resultado morrem asfixiados. O meio ambiente melhorou para as algas e piorou para
as populações de peixes.
O meio ambiente está sempre mudando e evoluindo. O clima, os seres vivos e as próprias atividades humanas modificam o ambiente e são influenciadas por essas modificações, gerando novas
alterações. Esta é a essência da evolução. Alguns seres vivos são incapazes de adquirir os recursos que necessitam e se extinguem. Outros desenvolvem constantemente melhores formas de adaptação aos problemas do ambiente mutante. Diz-se que estes evoluíram. Podemos dizer então
que o meio ambiente é ‘seletivo’ na medida que certas características dão aos seus possuidores
certa vantagem na sobrevivência e procriação. Diz-se que os indivíduos melhor adaptados ao
ambiente mutante ‘foram selecionados’, por meio da seleção natural.
No século passado a poluição nas cidades inglesas fez com que a seleção natural atuasse em uma
espécie de mariposas. No início da industrialização a maioria das mariposas salpicadas era clara
com manchas escuras, confundindo-se com as cascas das árvores e escondendo-se de seus predadores. Quando a fuligem das fábricas escureceu as árvores e a paisagem urbana de um modo geral, as mariposas claras ficaram mais visíveis aos pássaros. Alguns anos depois as mariposas escuras tornaram-se mais comuns nas cidades e as claras salpicadas prevaleciam nos campos, menos poluídos. Tal fenômeno de seleção natural ficou conhecido como melanismo industrial.
A seleção nem sempre é natural. O homem aprendeu a utilizar a mutação para produzir organismos que atendam a algum propósito útil ou desejável, criando o processo de seleção artificial. Os
organismos assim obtidos, sobrevivem no ambiente sob a proteção humana. Um exemplo típico
é a galinha doméstica, seu ancestral das selvas africanas é extremamente astuto e bota cerca de
uma dúzia de ovos por ano. Algumas galinhas domésticas botam uma dúzia de ovos por mês,
são extremamente dóceis, perderam a astúcia e, se fossem devolvidas ao seu ambiente natural,
seriam extintas.
O meio ambiente é sempre o conjunto de possibilidades físicas, químicas e biológicas para cada
indivíduo - espécie - de uma comunidade. Neste sentido, a espécie Homo sapiens, entre milhões
de espécies da Terra, tem sido o foco de toda atenção da ciência ecológica, dada a sua capacidade
de transformar as condições ambientais, em nome da qualidade de vida humana.
1.2. HÁBITAT E NICHO ECOLÓGICO
O meio ambiente é o palco onde se desenrola todo o estudo da ecologia. Neste, segundo Odum
(1972), cada espécie considerada tem um ‘endereço’- hábitat, e desenvolve uma ‘profissão’ nicho ecológico.
O hábitat de um organismo é o local onde ele vive; ou ainda, é o ambiente que oferece um conjunto de condições favoráveis ao desenvolvimento de suas necessidades básicas - nutrição, proteção e reprodução. O nicho ecológico é o papel de uma espécie numa comunidade - como ela faz
para satisfazer as suas necessidades. As algas, por exemplo, têm o seu hábitat na água superficial
de um lago (zona iluminada), e parte do seu nicho ecológico é a produção de matéria orgânica,
através da fotossíntese, a qual serve de alimento para sua população e para alguns animais.
1a Parte - Ecologia Geral - 3
Teoricamente, o hábitat seria aquele ambiente em que as condições ambientais atingem o ponto
ótimo e uma espécie consegue reproduzir em toda a sua plenitude, ou seja, consegue desenvolver
o seu potencial biótico. Porém, a reprodução sem oposição não pode manter-se por muito tempo
em um ambiente de recursos limitados. Desse modo, o ambiente se encarrega de controlar o crescimento da população através da resistência ambiental, o que pode fazer com que a população
retorne ao ponto de partida.
A resistência ambiental compreende todos os fatores - fome, enfermidades, alterações climáticas, competição, etc. - que impedem o desenvolvimento do potencial biótico. O processo funciona do seguinte modo: quando a densidade populacional aumenta, aumenta também a resistência ambiental, que por sua vez origina uma diminuição da densidade populacional. A interação
entre o potencial biótico e a resistência ambiental resulta num aumento , ou numa diminuição, do
número total de organismos de uma população, ou seja, o seu crescimento populacional. O hábitat é então a região onde a resistência ambiental para a espécie é mínima, ou seja, onde ela encontra melhores possibilidades de sobrevivência.
1.3. NÍVEIS DE ORGANIZAÇÃO BIOLÓGICA
A melhor maneira de entender o campo de estudo da ecologia moderna é utilizando-se do conceito de níveis de organização dos seres vivos (Odum, 1972). Nestes, um arranjo hierárquico agrupa
os seres vivos partindo de sistemas biológicos simples – genes - para biossistemas cada vez mais
complexos – biosfera -, formando um todo unificado, conforme esquema abaixo.
GENES → CÉLULAS → TECIDO → ÓRGÃO → APARELHO → ORGANISMO →
→ POPULAÇÃO → COMUNIDADE → ECOSSISTEMA → BIOSFERA
A ecologia estuda fundamentalmente os quatro últimos níveis desta seqüência. Entendendo-se
por:
♦ população: conjunto de indivíduos de uma mesma espécie que ocupa uma determinada área;
♦ comunidade: conjunto de populações que interagem de forma organizada, vivendo numa
mesma área;
♦ ecossistemas: conjunto resultante da interação entre a comunidade e o ambiente inerte;
♦ biosfera ou ecosfera: sistema que inclui todos os organismos vivos da Terra, interagindo com
o ambiente físico, como um todo.
1.4. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO 1
1. Conceitue Ecologia. Qual a diferença entre ecólogo e ecologista ?
2. Defina hábitat e nicho ecológico. Cite exemplos.
3. O que é resistência ambiental ? Enumere alguns fatores de resistência ambiental para o homem.
4. Como ciência biológica, qual o campo de estudo da ecologia ?
4 - Introdução às Ciências do Ambiente para Engenharia
2. NOÇÕES DE BIOSFERA
A
biosfera é definida como sendo a região do planeta que contém todo o conjunto dos seres
vivos e na qual a vida é permanentemente possível. O termo ‘permanentemente possível’ é atrelado ao conceito de biosfera significando ‘ambiente capaz de satisfazer às necessidades
básicas dos seres vivos, de forma permanente’. Neste contexto, a biosfera não passa de uma delgada casquinha em torno do planeta, uma vez que as condições de vida vão diminuindo à medida
que nos afastamos da superfície, até que cessam a, aproximadamente, 7 km acima do nível do
mar e abaixo deste não ultrapassa a 6 km. No total a biosfera não vai além de 13 km de espessura.
Para satisfazer as necessidades dos seres vivos, são necessários, por um lado, a presença de água,
luz, calor e matéria para a síntese dos tecidos vivos e, por outro, ausência de condições prejudiciais à vida como substâncias tóxicas, radiações ionizantes e variações extremas de temperatura. A
biosfera apresenta todas essas condições: uma fonte externa de luz e calor - o sol; água que chega
a cobrir ¾ da superfície do planeta e substâncias minerais em contínua reciclagem nos seus vários ambientes. Apresenta ainda um escudo contra radiações ionizantes provenientes do sol - a
camada de ozônio - e grandes massas de água que se encarregam de manter a temperatura média
do planeta em torno dos 15oC, sem grandes variações.
Na realidade o termo correto para biosfera seria ecosfera (eco = oikos = casa), correspondendo
ao conjunto de biosfera, atmosfera, litosfera e hidrosfera. Porém popularizou-se o termo biosfera
que é usado no seu sentido funcional e não descritivo, ficando esta dividida em três regiões físicas distintas:
♦ litosfera - Camada superficial sólida da Terra, constituída de rochas e solos, acima do nível
das águas. Compreende ¼ da biosfera, apresenta variações de temperatura, umidade, luz, etc.
e possui enorme variedade de flora e de fauna;
♦ hidrosfera - Representada pelo ambiente líquido: rios, lagos e oceanos. Recobre ¾ da superfície total do planeta, apresenta condições climáticas bem mais constantes do que na litosfera,
salinidade variável (nos oceanos chega a 35 gramas/litro) e possui menor variedade de plantas
(20 para 1) e de animais (9 para 1) que a litosfera;
♦ atmosfera - Camada gasosa que circunda toda a superfície da Terra, envolvendo portanto, os
dois ambientes acima citados.
2.1. VIDA NA BIOSFERA
A história da Terra começou há 4,6 bilhões de anos e o início da vida remonta a aproximadamente 1,1 bilhão de anos depois - o ser vivo mais antigo conhecido, uma bactéria, formou-se há cerca
de 3,5 bilhões de anos. Nas eras posteriores, a vida foi se diversificando cada vez mais: o padrão
de evolução assemelha-se a uma árvore com uma espécie na ponta de cada ramo. De um tronco
único, os seres vivos evoluíram e formaram os reinos do mundo vivo: monera, protista, fungi,
vegetal e animal. Os primeiros exemplares do reino vegetal datam de cerca de 1,5 bilhões de
anos - estes foram para a terra firme há cerca de 420 milhões de anos. As esponjas, membros
1a Parte - Ecologia Geral - 5
mais simples do reino animal, datam de 570 milhões de anos. Os insetos surgiram há aproximadamente 250 milhões, os mamíferos há 175 milhões e o homem há 46 milhões de anos. Comparando com a idade da Terra, a espécie Homo sapiens está na sua infância, principalmente se considerarmos os seus impulsos destrutivos.
2.2. COMPLEXIDADE
A biosfera caracteriza-se por uma estrutura muito complexa. A sua composição é resultado de
fenômenos físicos associados à própria atividade biológica que aí se realiza há milhares de anos.
As atividades de nutrição e de respiração das plantas, dos animais e dos microrganismos, que habitam o solo e as águas, alteram quimicamente a composição do ar atmosférico, por consumirem
alguns gases que o compõem e produzirem outros; modificam a estrutura do solo, por cavarem
buracos e galerias ou por produzirem alterações químicas do meio; modificam, ainda, a composição da água em virtude das trocas de alimentos e compostos químicos que realizam no seu interior. Portando, desde a sua criação, a biosfera está em constante modificação pela ação dos próprios seres vivos, o que de certa forma a torna frágil, principalmente quando este ser vivo é o
homem.
2.2.1. HIPÓTESE DE GAIA
A melhor maneira de compreender a fragilidade da biosfera talvez seja através da Hipótese de
Gaia e do texto elaborado pelo Greenpeace que nos faz pensar sobre o comportamento da espécie
Homo sapiens.
O termo Gaia foi usado pela primeira vez no século XVII pelo médico inglês William Gilbert
referindo-se a ‘Mãe Terra’ e popularizado pelo norte-americano James Lovelock quando formulou a hipótese de Gaia: “a Terra seria um superorganismo, de certa forma frágil, mas com
capacidade de auto-recuperação”. Na Terra, como no metabolismo de um organismo vivo, cada parte influencia e depende de outras partes, ao perturbar uma só dessas partes da vida pode
afetar o todo. Mais recentemente, essa hipótese foi comungada por Jonathan Weiner, mas com
uma certa preocupação. Segundo Weiner “os agentes destrutivos hoje são artificiais e provocam
desgaste em quase todo o planeta, ao mesmo tempo. A constituição de Gaia seria tão vigorosa a
ponto de reparar naturalmente o desgaste e manter o planeta saudável? Poderá Gaia nos salvar?”1
“A Terra tem 4,6 bilhões de anos, se condensarmos esse espaço de tempo num conceito compreensível, poderíamos comparar a Terra a uma pessoa que neste momento estaria completando 46
anos. Nada sabemos dos 7 primeiros anos de vida dessa pessoa e mínimas são as informações
sobre o longo período de sua juventude e maturação.
Sabemos, no entanto, que foi aos 42 anos que a terra começou a florescer. Os dinossauros e os
grandes répteis surgiram há um ano, quando o planeta tinha 45 anos. Os mamíferos apareceram
há apenas oito meses e na semana passada os primeiros hominídeos aprenderam a caminhar
eretos.
1
Revista Ecologia e Desenvolvimento, no 59, 1996.
6 - Introdução às Ciências do Ambiente para Engenharia
No fim dessa semana a Terra ficou coberta com uma camada de gelo, mas abrigou em seu seio
as sementes da vida. O homem moderno tem apenas quatro horas de existência e faz uma hora
que descobriu a agricultura. A Revolução Industrial iniciou há um minuto. Durante esses sessenta segundos da imensidão do tempo geológico, o homem fez do paraíso um depósito de lixo.
Multiplicou-se como praga, causou a extinção de inúmeras espécies, saqueou o planeta para
obter combustíveis; armou-se até os dentes para travar, com suas armas nucleares inteligentes,
a última de todas as guerras, que destruirá definitivamente o único oásis da vida no sistema solar.
A evolução natural de 4,6 bilhões de anos seria anulada num segundo pela ação do animal inteligente que inventou o conhecer. Será esse o nosso destino ?”
Texto do Greenpeace.
2.3. A ENERGIA
A fonte de energia para a biosfera é o sol: além de iluminar e aquecer o planeta, fornece energia
para a síntese de alimento. A energia solar também é responsável pela distribuição e reciclagem
de elementos químicos, pois governa o clima e o tempo nos sistemas de distribuição de calor e
água na superfície do planeta. Dos 100% de energia solar enviada para a Terra, somente 47%
conseguem atingir a sua superfície, sendo 30% energia direta e 17% difusa (Figura 2.1). Dos
100% iniciais, menos de 1% é utilizado pelos vegetais na produção de alimento.
Figura 2.1: Distribuição da energia solar na terra. (FREIRE DIAS, G., 1992)
1a Parte - Ecologia Geral - 7
A energia solar que toca a superfície da terra é uma ação conjunta de espécies de radiações distintas. Do aspecto ecológico, somente as radiações infravermelhas, as visíveis e as ultravioletas
são bem conhecidas quanto aos seus efeitos. As radiações infravermelhas, apesar de serem absorvidas em grande parte pelo vapor d'água atmosférico, exercem poderosa influência sobre os
seres vivos, dando também origem a fenômenos meteorológicos, como o vento. As radiações
ultravioletas têm importância na formação da vitamina D, necessária aos seres vivos, mas por
outro lado, possuem grande poder mutágeno, estando relacionadas com a incidência de câncer de
pele. A grande maioria desses raios é absorvida pela camada de ozônio presente na atmosfera
terrestre. As radiações visíveis constituem a parte do espectro solar indispensável à vida: a luz
solar se relaciona fundamentalmente com a produção de alimentos.
Todos os processos energéticos da biosfera obedecem às duas leis da termodinâmica. A primeira
lei estabelece que “a energia do universo é constante” ou seja a energia não pode ser criada
nem destruída, apenas transformada. A segunda lei reza que “a entropia no universo tende ao
máximo” ou seja a cada transformação a energia passa de uma forma mais organizada e concentrada (energia de alta qualidade) a outra menos organizada e mais dispersa (energia de baixa qualidade - calor). As duas leis podem ser observadas no fluxo contínuo e num único sentido da energia solar na biosfera (Figura 2.2): a energia luminosa é captada pelas plantas e transformada
em energia química ou absorvida pela água, ar e solo e, posteriormente, em ambos os casos,
transformada em energia calorífica que é irradiada para o espaço. Neste contexto, a Terra é um
sistema aberto.
Energia Solar
(irradiada à Terra com luz solar)
Biosfera
Energia solar convertida em energia
química na matéria orgânica
(através da fotossíntese)
Energia química que se emprega para produzir
trabalho nas células do organismo
(através da respiração)
Energia Degradada
(irradiada para o espaço na forma de calor)
Figura 2.2: Fluxo de energia na biosfera.
2.4. OS RECURSOS NATURAIS
Ar, água, solo, minerais, flora e fauna, genericamente, são recursos naturais, isto é, são recursos
que a natureza coloca à disposição dos seres vivos, para que estes possam satisfazer às suas necessidades. A existência da biosfera está condicionada à disponibilidade desses recursos que podem der divididos em:
♦ renováveis - são aqueles recursos que naturalmente podem ser regenerados após o uso, como:
a água, o ar, a energia solar, a energia eólica, a madeira, as plantas produtoras de fibra, os ve-
8 - Introdução às Ciências do Ambiente para Engenharia
getais usados na alimentação, animais usados na alimentação e na confecção de agasalhos e os
nutrientes;
♦ não-renováveis - são aqueles que não podem ser naturalmente regenerados após o uso ou são
regenerados em tempos geológicos muito extensos. O calcário, a argila, a areia, o petróleo e o
carvão mineral são exemplos de recursos naturais não-renováveis.
Quando estes conceitos são aplicados no meio humano, o recurso natural será renovável ou não
dependendo da sua exploração e/ou capacidade de reposição. Assim, determinado recurso conceituado como renovável pode deixar de sê-lo, como é o caso da fauna que pode entrar em extinção quando explorada de forma incorreta ou quando o ambiente modificado não fornece condições para sua renovação. O peixe-boi, o tatu-canastra, o tamanduá-bandeira, a jaguatirica e a arara-azul, são exemplos de espécies brasileiras que se encontram ameaçadas de extinção, devido à
caça predatória associada a transformações no ambiente. A água também pode deixar de ser um
recurso renovável na região quando manejada de forma incorreta. Para evitar a extinção, exaustão ou perda de recursos naturais é fundamental o conhecimento ecológico, para que se possa estabelecer condições e limites de uso e exploração, bem como planos de manejo adequados à capacidade de suporte do ambiente e, por que não, da biosfera.
2.5. ATIVIDADES HUMANAS E DESEQUILÍBRIOS NA BIOSFERA
As atividades humanas contribuem para alterações dos requisitos de qualidade da biosfera. As
indústrias com suas chaminés e o uso dos veículos movidos a gasolina ou a óleo alteram a composição da atmosfera; os resíduos lançados pelos esgotos das fábricas e das casas alteram a composição da hidrosfera; a disposição inadequado do lixo, dos entulhos de construção, dos rejeitos
da mineração, dos inseticidas, dos adubos, etc., alteram a composição da litosfera.
Algumas dessas atividades humanas podem ser benéficas para a biosfera, melhorando as condições de vida ou de desenvolvimento, por exemplo: a adubação e a irrigação do solo, aumentando
nele a quantidade de elementos nutritivos e água necessários ao crescimento das plantas. Outras
porém são nocivas por causarem poluição, erosão. etc. Às vezes, uma atividade é benéfica em
uma determinada área e para outra torna-se nociva, como, por exemplo, a aplicação de inseticidas
para combater as pragas da lavoura, causando morte de insetos inofensivos e contaminando a água dos rios próximos. O perfeito equilíbrio entre todas essas atividades e o perfeito conhecimento das relações entre as espécies de animais e vegetais que habitam diferentes locais da biosfera,
torna-se assim indispensável para que se consiga manter as características do meio em que vivemos.
2.6. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO 2
1. Conceitue biosfera e ecosfera, com noções sobre sua amplitude e idade.
2. Comente sobre a importância da presença da luz, do calor e da água como elementos indispensáveis à vida na biosfera.
3. Explique porque do ponto de vista energético a biosfera ou ecosfera é um sistema aberto.
4. Elabore um quadro com cinco atividades humanas que contribuem para alterar a biosfera, relacionando-as com os benefícios esperados e os prejuízos observados.
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3. NECESSIDADES BÁSICAS DOS SERES VIVOS
A
existência da biosfera ou de vida de forma permanente, em um ambiente qualquer, só é
possível se este oferecer condições para que os seres vivos satisfaçam as suas necessidades básicas: nutrição, proteção e reprodução (Quadro 3.1). A nutrição garante matéria (alimento) rica em energia, para que os seres vivos possam proteger-se de seus inimigos e dos rigores do
tempo e, finalmente, reproduzir para garantir a continuidade das espécies.
Quadro 3.1: Necessidades básicas dos seres vivos.
Necessidade
• Nutrição
• Proteção
• Reprodução
Conceito
Tipos
Organismos
• Processos de obtenção de matéria e energia pelos seres
vivos.
• Autotrófica: os seres vivos
sintetizam seu próprio alimento, partindo de substâncias inorgânicas e de uma
fonte de energia.
• Heterotrófica: os seres
vivos, através de relações
com outros seres vivos, adquirem o alimento sintetizado.
• Crescimento quase ilimitado, espinhos, substâncias
urticantes, perda das folhas,
...
• Aspecto repulsivo, agressão, fuga, construção de
abrigos, elevada descendência, camuflagem, ...
• Assexuada: quando não há
mistura de genes, gerando
indivíduos geneticamente
idênticos ao que lhe deu
origem.
• Sexuada: ocorre mistura
de genes, gerando seres com
novas combinações genéticas.
• Vegetais clorofilados, algas e
algumas bactéririas.
• Mecanismos utilizados pelos seres vivos para se defenderem das intempéries e
dos seus inimigos naturais.
• Processos desenvolvidos pelos seres vivos para gerar descendentes e, consequentemente, dar continuidade às espécies.
• Animais, fungos, vírus, protozoários e o restante das bactérias.
• Vegetais.
• Animais.
• Bactérias e alguns protozoários.
• Maioria dos
seres vivos.
Boa parte da vida de um organismo é utilizada no processo de nutrição. Por isso, a relação alimentar constitui fator determinante da estrutura da comunidade. Para satisfazer ao processo nutricional, o ser vivo precisa de condições que lhe permitam produzir (autótrofo) ou utilizar (heterótrofo) os alimentos disponíveis, e o meio ambiente deve oferecê-las.
10 - Introdução às Ciências do Ambiente para Engenharia
No que diz respeito à proteção, a camuflagem é talvez o mais curioso mecanismo. Neste, o organismo envolvido adota a aparência transitória (mimetismo), ou permanente, de uma característica
do ambiente e consegue assim se proteger de seus inimigos naturais: borboletas com cores e forma de pétalas de flores, gafanhotos com aparência de folhas ou de ramos, lagartos com cores da
paisagem, etc. O fenômeno da camuflagem é de tal forma que chega a ser possível identificar,
pelo aspecto do organismo, o tipo de ambiente de onde o mesmo provém.
A reprodução, seja sexuada ou assexuada, depende de condições ambientais particulares, envolvendo vento, água, temperatura, presença de outros organismos (polinizadores ou não), disponibilidade de abrigo e de materiais para construção de ninhos, tocas, etc. O ambiente deve ser capaz de satisfazer às necessidades de cada espécie para que ela reproduza, povoe e a vida continue
existindo.
Como heterótrofo, o homem, na busca do alimento, desenvolve as mais variadas relações com o
ambiente, através da caça, pesca, agricultura, pecuária, piscicultura, desmatamento, etc. e, ao
contrário dos demais seres vivos, consome muito mais compostos orgânicos do que a quantidade
por ele utilizada como alimento. A maior parte da matéria consumida é usada na produção de
energia. Em nome do desenvolvimento, o homem vem interferindo na Natureza, eliminando ou
modificando o ambiente, de modo a inviabilizar a satisfação das necessidades básicas de seres
vivos, o que pode causar profundas modificações de caráter ecológico, com o desaparecimento
de espécies úteis e a superpopulação por espécies indesejáveis, com conseqüências para o próprio
homem.
3.1. PROCESSOS ENERGÉTICOS UTILIZADOS PELOS SERES VIVOS
Na biosfera, os seres vivos obtêm energia para satisfazer suas necessidade básicas através de cinco processos, divididos em dois grupos.
a) Processos que levam à formação de compostos orgânicos (alimento) ricos em energia, a partir
de CO2 e H2O:
♦ fotossíntese - quando a energia utilizada para a síntese do alimento provém da luz.
CO2 + H2O
Luz
Alimento + O2
♦ quimiossíntese - quando a energia utilizada para a síntese do alimento, provém da oxidação
de compostos inorgânicos.
Comp. Inorg. Reduzido + O2
Comp. Inorg. Oxidado
Energia Química
CO2 + H2O
Alimento
1a Parte - Ecologia Geral - 11
b) Processos que levam à liberação da energia contida nos alimentos:
♦ respiração aeróbia - quando o receptor final dos hidrogênios é o oxigênio.
Alimento + O2
CO2 + H2O + Energia
♦ respiração anaeróbia - quando o receptor dos hidrogênios é uma substância diferente do oxigênio (CO3-2, PO4-3, SO4-2 ).
Alimento + KNO3
CO2 + H2O + N2 + KOH + Energia
♦ fermentação: quando o receptor dos hidrogênios é uma substância orgânica subproduto da
reação em questão.
Alimento
C2H5OH + CO2 + Energia
Os organismos que realizam fotossíntese e quimiossíntese são portanto autótrofos. Tanto autótrofos como heterótrofos retiram energia dos alimentos através da respiração. Os seres vivos que
respiram aerobicamente são chamados aeróbios. Os que respiram anaerobiamente são denominados anaeróbios. Os seres que respiram tanto aeróbia como anaerobiamente, dependendo das
condições do ambiente, são chamados facultativos.
Os processos energéticos mais difundidos nas condições atuais da biosfera são: fotossíntese, respiração aeróbia e fermentação. Estes surgiram na Terra juntamente com os primeiros seres vivos.
Tudo indica que a seqüência de aparição destes processos na biosfera foi: fermentação (compostos orgânicos nos mares primitivos), fotossíntese (após introdução de CO2 pela fermentação) e
respiração aeróbia (após a introdução de O2 pela fotossíntese).
3.2. BIOSSÍNTESE E BIODEGRADAÇÃO
Em todo processo de nutrição autotrófica há síntese ou composição de compostos orgânicos e no
de respiração há degradação ou decomposição de compostos, que se caracteriza pela volta destes
aos seus constituintes originais - carbono, água e sais minerais; como ambos os processos são
biológicos, fala-se em biossíntese e biodegradação.
Na biosfera, a todo processo de biossíntese (foto e quimiossíntese) deve corresponder um processo de biodegradação (respiração aeróbia, anaeróbia e fermentação). Isso é quantitativamente verdadeiro, o que origina um equilíbrio entre esses dois processos naturais. A existência desse equilíbrio é condição fundamental à continuidade da vida, porque se por um lado a quantidade de energia disponível (solar) é inesgotável, por outro lado a quantidade de carbono e outros elementos constitutivos das moléculas orgânicas é limitada no ambiente habitado. Isto faz com que todos os elementos retirados do meio devam, mais cedo ou mais tarde, ser restituídos ao meio, através da biodegradação, para novas biossínteses. Este processo denomina-se reciclagem.
12 - Introdução às Ciências do Ambiente para Engenharia
Os vegetais e animais continuamente realizam biodegradação de compostos orgânicos, através da
respiração. Quando morrem, os compostos orgânicos que formam os seus corpos passam a ser
biodegradados, graças à ação de microrganismos que utilizam como alimento os cadáveres animais e restos de vegetais. Esses microrganismos constituem um grupo particular de heterótrofos
que recebem a denominação genérica de sapróvoros. Se não existisse a atividade desses seres,
todos os restos e detritos animais e vegetais permaneceriam intactos na biosfera, acumulando elementos essenciais à formação de novos seres vivos e o planeta seria um amontoado de lixo.
3.3. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO 3
1. Classifique os seres vivos quanto ao processo de nutrição.
2. Por que os seres vivos precisam se proteger ? Enumere cinco processos de proteção que você
conhece.
3. O que pode acontecer com os seres vivos de uma determinada região quando a mata nativa é
substituída por plantações exóticas ?
4. Identifique os processos energéticos utilizados pelos seres vivos.
5. Os primeiros seres vivos do planeta eram autótrofos ou heterótrofos ? Por que?
6. Levando em consideração a atmosfera primitiva (NH3, H2, CH4 e vapor d’água), explique
porque nem a fotossíntese e nem a respiração aeróbia tinham condições de ocorrer.
7. O que é reciclagem ? Faça uma lista de 5 produtos recicláveis que você usa diariamente.
8. Explique a importância da reciclagem para continuidade da biosfera.
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4. FATORES ECOLÓGICOS
E
ntende-se por fatores ecológicos o conjunto de fatores biológicos, ou bióticos, e físicos, ou
abióticos, de um determinado ambiente, que atuam sobre o desenvolvimento de uma comunidade. Tais fatores podem constituir elementos da resistência ambiental, diminuindo a sobrevivência dos seres vivos. Os fatores ecológicos bióticos compreendem as relações simbióticas
entre os seres vivos e os fatores ecológicos abióticos constituem as condições físicas do ambiente.
4.1. FATORES ECOLÓGICOS BIÓTICOS
Para satisfazer suas necessidades de alimentação, proteção, transporte e reprodução os seres vivos associam-se com outros seres vivos, de mesma espécie ou de espécie diferente, surgindo assim as relações ecológicas. Consideradas fatores ecológicos bióticos, as relações ecológicas
(Quadro 4.1) podem ser classificadas em:
♦
♦
♦
♦
intra-específica - relação que ocorre entre indivíduos de mesma espécie;
inter-específica - relação que ocorre entre indivíduos de espécies diferentes;
harmônica - relação em que nenhum dos organismos é prejudicado;
desarmônica - relação em que pelo menos um dos organismos é prejudicado.
Quadro 4.1: Relações entre os seres vivos.
Relações
Conceito
Exemplos
Observações
• Canibalismo
(intra-específica desarmônica)
• Um animal mata e devora outro
da sua espécie.
• Ocorre, dentre
outras populações,
nas de aranhas,
ratos, peixes, louva-a-deus,
• Competição
(intra e interespecífica desarmônica)
• Luta por alimento, posse de
território, da fêmea, etc.
• Todos os seres
vivos.
• Predatismo
(inter-específica desarmônica)
• Um animal mata outro de espécie diferente para
se alimentar.
• Mamífero carnívoro (predador) x
mamífero herbívoro (presa).
• Forésia
(inter-específica harmônica)
• Transporte de
um ser, seus ovos
ou sementes por
outro ser vivo.
• Pólen x insetos e
aves; sementes x
aves e mamíferos,
etc.
• Raro. Ocorre em superpopulações quando há falta
de alimento; em algumas
espécies é comum a fêmea
devorar o macho, após a
fecundação.
• Freqüente. Observa-se
sempre que há sobreposição
de nichos ecológicos. É um
fator de seleção natural e de
limitação da população.
• Freqüente. Fator de seleção natural e equilíbrio da
população de presas. Aplicado no Controle Biológico:
predador x praga.
• Polinização.
14 - Introdução às Ciências do Ambiente para Engenharia
• Mutualismo
(inter-específica harmônica)
• Parasitismo
(inter-específica desarmônica)
• Inquilinismo
(inter-específica harmônica)
• Troca de benefícios entre seres
vivos, com ou
sem interdependência.
• Um ser vive à
custa de outro,
prejudicando-o.
• Cupim x protozoários, algas x
fungos, plantas x
insetos, crocodilo
x ave-palito.
• Cipó-de-chumbo
x outros vegetais;
vermes x mamífero; vírus, bactérias,
fungos e protozoários x outros seres
vivos.
• Bromélia x árvore (suporte), fieráster x holoturóides (abrigo).
• Rêmora x tubarão, hiena x leão.
•Comensalismo
(inter-específica harmônica)
• Um organismo
usa outro como
suporte ou abrigo.
• Um ser come
restos da comida
de outro.
• Colônias
(intra-específica harmônica)
• Seres unidos
anatômica e/ou
fisiologicamente.
• Algas, protozoários, corais, cracas,
caravelas.
• Sociedade
(intra-específica harmônica)
• Indivíduos com
tendência à vida
gregária, trabalham para o desenvolvimento da
população.
• Uma espécie
inibidora produz
secreções (substâncias tóxicas)
eliminando a espécie amensal.
• Castores, gorilas,
homens,
peixes,
formigas, abelhas,
cupins.
• Amensalismo
(inter-específica desarmônica)
• Eucalipto x gramíneas, mandiocabrava x fungos,
fungos x bactérias,
algas x peixes
(Maré vermelha).
• Obrigatório (liquens), facultativo (mosca do berne).
• Freqüente. Fator de homeostase na população de presas. Aplicado no Controle
Biológico: parasita x praga.
Endoparasita (ameba) e ectoparasita (piolho).
• Epifitismo, epizoísmo,
endofitismo e endozoísmo.
• Também é aplicada a situações em que não está envolvido o alimento (tuim x
pica-pau).
• Os indivíduos podem ser
todos iguais (algas) ou diferentes com divisão de trabalho (caravelas).
• Comum no mundo dos
insetos, onde a divisão de
trabalho leva a formação de
castas.
• Esta relação é mais comum entre vegetais, fungos
e bactérias.
Determinadas relações têm importância vital para o equilíbrio ecológico dentro das comunidades.
Numa interação como o predatismo, o predador influi diretamente no controle da população da
presa, mantendo-a em níveis compatíveis com a quantidade de alimento disponível no local. Relações como predatismo e parasitismo são assim utilizadas para eliminação ou diminuição de espécies indesejáveis, num processo conhecido como Combate ou Controle Biológico. Este oferece duas vantagens sobre o combate através de substâncias químicas: não polui o ambiente e,
desde que adequadamente planejado, não causa desequilíbrios ecológicos. Muitas espécies parasitas são seletivas, vivem apenas em um hospedeiro ou em espécies aparentadas do seu hospedeiro. Neste sentido, o uso do parasitismo no controle biológico tem se mostrado mais eficiente do
que o predatismo.
1a Parte - Ecologia Geral - 15
Algumas relações existentes entre os seres vivos não se enquadram nos tipos citados, por não serem tão óbvias. Muitas espécies, para sobreviverem em um determinado ambiente, dependem
indiretamente da presença de outras. Como exemplo, podemos citar os mamíferos: as regiões
mais ricas do mundo em mamíferos, são aquelas que apresentam uma fauna diversificada de coprófagos (bosteiros), estes além de contribuírem para melhorar as pastagens, reduzem as infecções parasitárias dos mamíferos por enterrarem no solo os vermes parasitas.
4.2. FATORES ECOLÓGICOS ABIÓTICOS
Os fatores ecológicos abióticos estão representados pelas condições climáticas, edáficas e químicas, que determinam a composição física do ambiente. Os principais fatores ecológicos abióticos
nos ambientes terrestres são a luz, a temperatura e a água, enquanto que nos ambientes aquáticos
são a luz, a temperatura e a salinidade. Os principais fatores ecológicos abióticos encontram-se
listados no quadro 4.2.
Quadro 4.2: Fatores ecológicos abióticos.
Fator
Importância
Classificação
Temperatura
• Constitui fator determinante na distribuição dos seres vivos, influi no
metabolismo, no apetite, na fotossíntese, no desenvolvimento, na atividade Sexual e na fecundidade. As temperaturas mais favoráveis à vida estão
na faixa de 10 a 30oC. Para cada ser
vivo existe um preferendo térmico
(PT). Temperaturas fora do PT determinam migrações. Quando a temperatura diminui ou aumenta demasiadamente, alguns seres vivos entram
em estado de quiescência, fazendo
hibernação (morcego, urso) ou estivação (lagarto, rato-canguru), outros
migram.
• Homeotermos: organismos
que conseguem manter a temperatura corporal, apesar das
variações do meio (Aves e
Mamíferos).
• Essencial na produção de alimentos
(fotossíntese), nos processos ópticos,
na pigmentação da pele, regula os
ritmos biológicos diários e anuais,
regula a atividade motora de animais
(fotocinese), orienta o movimento dos
vegetais (heliotropismo). Alguns animais e vegetais produzem luz, processo chamado bioluminescência.
• Eurifotos: organismos que suportam grandes variações luminosas.
• Estenofotos: só conseguem
viver numa estreita faixa luminosa.
• Lucífilos: atraídos pela luz
(mariposas).
• Lucífobos: fogem da luz
(toupeira).
Luz
• Pecilotermos: a temperatura
corporal acompanha as variações do meio (peixes, répteis e
anfíbios).
16 - Introdução às Ciências do Ambiente para Engenharia
Água
Nutrientes
• Entra na composição das células de
todo ser vivo, está presente em todos
os processos metabólicos, é o solvente
universal; tem papel fundamental na
temperatura corporal dos homeotermos, na regulação do clima do planeta
e na distribuição dos seres vivos na
biosfera. As sementes têm em torno
de 3 a 5% de água, o homem 65%, o
recém-nascido 90% e as medusas
99%.
• Necessários para o crescimento e
reprodução dos seres vivos, são eles
os elementos químicos e sais dissolvidos. Seu suprimento na biosfera se
mantém mediante o movimento dentro dos ciclos biogeoquímicos. Podem
se tornar fator limitante por falta ou
por excesso no meio. Constituem,
juntamente com outras características
do solo (pH, textura, umidade), os
fatores edáficos.
• Hidrófilos ou hidrófitos: vegetais que só vivem em locais
onde haja muita água (vitóriarégia).
• Xerófilos ou xerófitos: vegetais adaptados a locais com
pouca água, áridos (cactos).
• Macronutriente: entra em
grande quantidade na composição dos tecidos vivos (Carbono,
Oxigênio, Hidrogênio, Nitrogênio).
• Micronutriente: necessário
em quantidades relativamente
pequenas (Manganês, Cobre,
Zinco, Magnésio).
4.3. FATORES LIMITANTES
Para cada um dos fatores ecológicos, os seres vivos têm limites de tolerância dentro dos quais
podem sobreviver. Assim, qualquer fator abiótico fora do extremo superior ou inferior, tende a
limitar a oportunidade de sobrevivência do organismo (Lei de Leidberg), e esse fator passa a ser
um fator limitante. O mesmo se aplica para os fatores bióticos quando estes passam a limitar o
desenvolvimento dos seres vivos. Os principais fatores limitantes abióticos são a temperatura
(clima), a água, a luz e os nutrientes; e os bióticos são a competição, o predatismo e o parasitismo.
Quanto mais ampla for a faixa de tolerância de um organismo a um dado fator, mais probabilidade ele tem de sobreviver às variações ambientais relacionadas a esse fator. Alguns animais têm
uma faixa de tolerância muito estreita: para os peixes, por exemplo, uma variação de poucos
graus na temperatura da água, pode eliminar a população inteira. Em termos gerais, quanto mais
ampla for a faixa de tolerância de um organismo aos fatores do meio, mais ampla será a sua distribuição geográfica. Mediante a tecnologia, o homem tem ampliado, artificialmente, sua faixa de
tolerância a muitos fatores, de modo que pode sobreviver em quase todas as regiões da biosfera e
fora dela (nave espacial).
1a Parte - Ecologia Geral - 17
4.4. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO 4
1. De que maneiras podem interagir os organismos de uma mesma espécie ?
2. Identifique e classifique as relações abaixo:
a) A penicilina, o primeiro antibiótico descoberto pelo homem, é uma substância produzida
por um fungo capaz de inibir o crescimento de microrganismos.
b) As abelhas, para produzirem o mel, utilizam o néctar das flores.
c) Em uma calçada, a lagartixa fica imóvel por alguns minutos e, subitamente, lança sua língua e captura um inseto.
d) O anum é freqüentemente encontrado nas costas do gado bovino, alimentando-se de carrapatos que infestam sua pele.
e) As orquídeas em uma floresta utilizam as árvores como suporte, para poderem ficar mais
próximas da fonte de luz.
3. As relações entre os seres vivos podem envolver ganho (+), perda (-) ou neutralidade e tolerância (0). Classifique as relações listadas no quadro 4.1 usando pares de sinais, como (+,+),
(+,-), (0,+), etc.
4. Qual a importância, para uma espécie, da competição entre seus indivíduos ?
5. Qual a importância do predatismo para a comunidade ?
6. O que é controle biológico ? É mais eficiente quando se usam parasitas ou predadores? Por
que?
7. Por que alguns seres vivos migram ?
8. Qual a diferença entre hibernação e estivação ?
9. Conceitue fator limitante. Dê exemplo de um fator limitante para o homem.
10. Qual a diferença entre fator limitante e resistência ambiental ?
18 - Introdução às Ciências do Ambiente para Engenharia
5. ECOSSISTEMAS
O
s vegetais, animais e microrganismos que vivem numa região e constituem uma comunidade biológica, estão ligados por uma intrincada rede de relações e influências, que inclui
o meio físico e a própria comunidade. Estes componentes físicos e biológicos, interdependentes,
formam uma unidade funcional básica de estudo da Ecologia, denominada ecossistema (Tansley,
1935). Um ecossistema pode ser definido como: “unidade funcional básica, composta de uma
biocenose - conjunto de seres vivos - e um biótopo - lugar que abriga uma biocenose”.
As dimensões dos ecossistemas são as mais variadas possíveis, pois convenientemente pode-se
escolher uma unidade maior ou menor para estudo. Ele pode ser constituído por uma floresta inteira (macro-ecossistema) ou por uma simples planta como a bromeliácea (micro-ecossistema),
ou ainda, um oceano ou um aquário.
5.1. COMPONENTES E ESTRUTURA
Há nos ecossistemas um enorme complexo de fenômenos e fatores que delimitam e definem a
sua composição: primeiramente, a composição física do meio (natureza do solo, luminosidade,
temperatura, etc.); depois, a composição química (sais minerais e compostos inorgânicos utilizados como nutrientes, ácidos, álcalis, oxigênio, gás carbônico, etc.); finalmente, a presença de seres vivos que podem ser predadores, comensais, parasitas, competidores, etc., e caracterizam-se
por uma interdependência não somente nas relações alimentares, mas também na reprodução e
proteção. Desse modo, pode-se dividir o ecossistema em dois conjuntos amplos de componentes:
os bióticos (vivos) e os abióticos (não vivos). O conjunto dos componentes bióticos compõe a
biocenose e dos componentes abióticos o biótopo.
Os componentes bióticos podem ser agrupados em três categorias funcionais: produtores, consumidores e decompositores. Os produtores são todos os organismos autótrofos, principalmente plantas verdes que realizam fotossíntese, e outros, em menor quantidade, que realizam quimiossíntese. Os consumidores dos ecossistemas são os heterótrofos, principalmente animais, que
se alimentam de outros seres vivos. Podem ser subdivididos em: (a) consumidor primário (herbívoro), que utiliza diretamente o vegetal - veado, gafanhoto, coelho e muitos peixes; (b) consumidor secundário (carnívoro), que obtém seu alimento de consumidores primários - leão, cachorro, cobra e espécies carnívoras de peixes; e, (c) consumidor misto (onívoro), que não faz
discriminação pronunciada em sua preferência alimentar entre produtores e outros consumidores
- esta categoria inclui o homem, o urso e alguns peixes. Os decompositores também são heterótrofos - bactérias e fungos sapróvoros -, porém se alimentam de materiais residuais (excreções,
cadáveres, etc.) transformando-os em substâncias inorgânicas simples utilizáveis pelos produtores. Não fosse o trabalho dos decompositores, o nosso planeta seria um amontoado de ‘lixo’.
A estrutura de um ecossistema pode ser exemplificada através de um Terrário: uma espécie de
jardim encerrado em uma caixa de vidro ou plástico transparente, que recebe luz solar e contém
uma camada de solo, pequenas plantas (produtores), pequenos insetos (consumidores primários)
-como pulgões - alimentando-se da seiva dessas plantas, insetos carnívoros (consumidores se-
1a Parte - Ecologia Geral - 19
cundários) - como joaninhas - comendo pulgões e, mesmo, um predador maior (consumidor terciário) - como a aranha ou louva-a-deus, capturando as joaninhas. Finalmente, o próprio solo
contendo bactérias e outros sapróvoros (decompositores), nutrindo-se de folhas mortas e outros
detritos de origem vegetal ou animal. Desse modo, mantém-se dentro do terrário, um fluxo de
energia e uma reciclagem de elementos químicos, de maneira a conservar, no seu interior, aproximadamente constantes as concentrações de gás carbônico, água, oxigênio, sais minerais e compostos orgânicos, não sendo necessário adicionar ou retirar, periodicamente, qualquer deles.
5.2. CARACTERÍSTICAS DOS ECOSSISTEMAS
No estudo dos ecossistemas distinguem-se quatro características básicas:
♦ continuidade - todos os ecossistemas do planeta estão interligados, formando um grande ecossistema - a biosfera;
♦ sistema aberto - sob o ponto de vista da termodinâmica, todos os ecossistemas são sistemas
abertos, que se mantêm através do fluxo contínuo de energia solar;
♦ homeostase - todo ecossistema é dotado de auto-regulação, o que o torna capaz de resistir às
mudanças e lhe confere um estado de equilíbrio dinâmico;
♦ sucessão ecológica - a maioria dos ecossistemas forma-se no curso de uma longa evolução,
conseqüência do processo de adaptação entre as espécies e o meio ambiente. Uma sucessão
ecológica pode levar dezenas a centenas de anos, até que a comunidade estabilize atingindo o
clímax. A sucessão pode ser primária ou secundária. A primeira ocorre em regiões nunca
antes habitadas, como numa crosta rochosa. A segunda ocorre em regiões antes habitadas mas
que, em função de fatores naturais ou artificiais, como enchentes, erupções vulcânicas, queimadas, projetos agrícolas, etc., romperam o clímax, retornando ao processo de sucessão. Na
figura 5.1, estão enumeradas as séries da sucessão de um bosque queimado até atingir novamente o clímax, num tempo de aproximadamente 350 anos.
Figura 5.1: Sucessão ecológica em um bosque queimado. (SUTTON, D. B. e HARMON, N. P., 1979)
5.3. EQUILÍBRIO NOS ECOSSISTEMAS
Todos os consumidores da biosfera obtêm energia e nutrientes para satisfazer as suas necessidades, comendo plantas (produtores), ou comendo outros animais (herbívoros) que comeram plantas, ou comendo animais (carnívoros) que comeram animais que comeram plantas, e assim por
diante. Dessa forma, embora os ecossistemas variem muito em proporção e em aparência, todos
têm uma mesma estrutura de funcionamento, apresentando um fluxo de energia e um ciclo de
matéria (Figura 5.2), da mesma forma que na biosfera.
20 - Introdução às Ciências do Ambiente para Engenharia
Sol
Calor
Calor
Produtores
Herbívoros
Calor
Carnívoros
Decompositores
Energia
Matéria
Materiais particulados e gasosos
dissolvidos na água,
no ar ou no solo.
Figura 5.2: Fluxo de energia e ciclo de matéria nos ecossistemas.
A estrutura de funcionamento, resultante do arranjo produtor-consumidor, denomina-se cadeia
alimentar. Uma cadeia alimentar é definida como sendo uma seqüência de seres vivos unidos
pelo alimento. Uma forma de representá-la é ligando o nome dos organismos com setas, as quais
indicam o caminho percorrido pela matéria nos ecossistemas. Esta representação classifica os
organismos de acordo com o nível trófico que ocupam (Quadro 5.1). Por definição o primeiro
nível trófico (NT) pertence ao produtor, com uma única exceção para as cadeias alimentares do
solo, que se iniciam com restos de vegetais e animais mortos. O último nível trófico , por sua
vez, é ocupado pelos decompositores. Estes compreendem miríades de organismos sapróvoros,
que estabelecem cadeias de decomposição sobre a matéria morta. Tais cadeias ocupam sempre o
último nível trófico das cadeias de predadores (predomina o predatismo) e parasitas (predomina
o parasitismo). Logo os decompositores quase nunca são representados nestas seqüências alimentares. Exemplos de cadeias alimentares:
♦ capim → gafanhotos → pássaros → raposas (Cadeia de Predadores)
♦ trigo → pulgão → protozoário (Cadeia de Parasitas)
♦ folhas → fungos → vermes (Cadeia de Decomposição)
Quadro 5.1: Classificação dos organismos num ecossistema.
Tipo de nutrição
Categoria funcional
Autotrófica
Heterotrófica
Produtor (vegetal)
Consumidor
• primário (herbívoro)
• secundário (carnívoro 1)
• terciário (carnívoro 2)
• misto (onívoro)
Decompositor
Heterotrófica
Nível trófico
1o
2o
3o
4o
o o o o
2 ,3 ,4 ,5
o o o o o
2 ,3 ,4 ,5 ,6
1a Parte - Ecologia Geral - 21
Num ecossistema, as relações de transferência de matéria e energia não são tão simples como nas
cadeias alimentares. Na realidade, estas entrelaçam-se, num delicado equilíbrio, constituindo
verdadeiras teias que unem entre si predadores e presas, parasitas e hospedeiros, formando estruturas mais complexas denominadas teias ou redes alimentares. Numa teia alimentar, um organismo pode ocupar diferentes níveis tróficos (Figura 5.3). Isso torna-se vantajoso para a comunidade, uma vez que um organismo passa a ter várias opções de alimento, fato que confere maior
estabilidade à estrutura e, consequentemente, ao ecossistema.
Figura 5.3: Teia alimentar de águas costeiras
(SUTTON, D. B. e HARMON, N. P., 1979)
5.4. PRODUTIVIDADE NOS ECOSSISTEMAS
A produtividade, ou produção, designa a quantidade de matéria orgânica produzida, ou de energia fixada pelos produtores, que é transferida para os consumidores ao longo das seqüências
alimentares, podendo ser expressa em unidades de massa ou de energia. Em termos de energia, as
calorias incorporadas em cada nível trófico denominam-se: produção primária ou PP (1oNT),
produção secundária ou PS (2oNT), produção terciária ou PT (3oNT), etc. Denomina-se produção primária bruta (PPB ou PB), a quantidade de energia fixada pelas plantas no processo de
fotossíntese. Parte dessa energia é dissipada no processo de respiração do autótrofo (Ra) e parte produção primária líquida (PPL ou PL) é incorporada à biomassa vegetal e transferida para os
consumidores. A cada nível trófico, parte da energia recebida é incorporada à biomassa e parte é
dissipada na forma de calor (2a lei da termodinâmica) ou perdida na matéria excretada. Tomando-se R como sendo o somatório da energia dissipada - energia calorífica - em todos os níveis
tróficos, a produtividade no ecossistema pode ser representada por PB = PL + R.
22 - Introdução às Ciências do Ambiente para Engenharia
A produtividade média nas cadeias alimentares é estimada em torno de 10%, ou seja, a cada nível
trófico são incorporados cerca de 10% da energia proveniente do nível trófico precedente (Lei de
Elton ou dos 10%). Assim, PS = 10%PL, PT = 10%PS, sucessivamente. Conseqüência da segunda lei da termodinâmica, quanto maior o nível trófico do organismo, menor a quantidade de
energia disponível. Tal fato limita o número de níveis de uma cadeia, e este é atingido quando os
organismos não obtêm energia suficiente para manterem-se vivos e reproduzirem-se. Por esta
razão, a maioria das cadeias apresentam quatro a cinco níveis tróficos. Consequentemente, quanto mais próximo da base de produção maior a disponibilidade de energia e, portanto, maior quantidade de organismos poderá ser mantida com a produção primária do ecossistema.
O estudo da produtividade é usado para identificar o estágio da sucessão ecológica em que se encontra o ecossistema. Com base na relação PB/R determina-se se a comunidade é clímax ou está
em sucessão ecológica. Na primeira, PL = 0, isto é, toda produção primária líquida de um certo
intervalo de tempo é consumida pela fauna em intervalo de tempo igual, logo PB/R = 1,0 ou ecossistema maduro. Na segunda, PL > 0, apenas parte da produção primária líquida é consumida, havendo portanto saldo de energia para manter novos consumidores, logo PB/R > 1,0 ou ecossistema sucessional. No quadro 5.2, estão resumidas algumas diferenças entre estes dois tipos de ecossistemas.
Quadro 5.2: Diferenças entre o ecossistema sucessional e maduro
Características
Diversidade biológica
Biomassa total
Número de relações
Teia alimentar
Relação produção/consumo
Estabilidade
Resistência aos distúrbios externos
Ecossistema Sucessional
Ecossistema
Maduro
Baixa
Pequena
Pequeno
Simples
Maior que um
Instável
Baixa
Alta
Grande
Grande
Complexa
Igual a um
Estável
Alta
A produtividade dos vários ecossistemas da biosfera não se distribui casualmente. Ela está limitada pelo clima, distribuição de nutrientes, luz e água. A figura 5.4 ilustra a distribuição da produção primária em vários ecossistemas.
5.5. PIRÂMIDES ECOLÓGICAS
A estrutura trófica de um ecossistema pode ser ilustrada graficamente por meio de pirâmides
ecológicas, nas quais o primeiro nível trófico, ou nível produtor, forma sempre a base e os níveis
sucessivos formam camadas até o ápice.
1a Parte - Ecologia Geral - 23
“A” - Desertos;
“B” - Pastagens, Lagos profundos, Bosques montanhosos;
“C” - Florestas tropicais, Lagos rasos, Pastagens úmidas, Agricultura irrigada;
“D” - Estuários, Recifes de corais;
“E” - Águas costeiras;
“F” - Mares profundos.
Figura 5.4: Produtividade primária bruta de vários ecossistemas,
em kcal/m2 ao ano. (SUTTON, D. B. e HARMON, N. P., 1979)
As pirâmides ecológicas podem ser de três tipos: números, biomassa e energia. A pirâmide de
números (Figura 5.5) dá uma idéia da distribuição quantitativa da biocenose, ou seja, quantos
organismos existem em cada nível trófico do ecossistema; também ilustra relações quantitativas
entre presa-predador e hospedeiro-parasita.
Raposas
Protozoário
Pássaros
Pulgão
Gafanhotos
Trigo
Capim
(b)
(a)
Figura 5.5: Pirâmides de números de predadores (a) e de parasitas (b).
A pirâmide de biomassa (Figura 5.6) representa o peso total dos indivíduos nos sucessivos níveis tróficos, expresso em peso seco total por unidade de área, por exemplo kg/m2. Tanto as pirâmides de números como as de biomassa podem apresentar o vértices invertidos, em virtude da
variação no tamanho dos indivíduos e da capacidade de renovação dos organismos menores (Figuras 5.5-b e 5.6-b).
Protozoários
Peixes
Pulgões
Trigo
Plâncton
(a)
(b)
Figura 5.6: Pirâmides de biomassa terrestre (a) e aquática (b).
24 - Introdução às Ciências do Ambiente para Engenharia
A pirâmide de energia (Figura 5.7) representa a distribuição de energia por nível trófico no ecossistema. Das três pirâmides, é a que dá melhor idéia do conjunto da natureza funcional das
biocenoses nos ecossistemas. Sua forma não é afetada pelas variações no tamanho e na intensidade metabólica dos organismos. Ela é sempre voltada para cima, uma vez que representa a produtividade energética nos ecossistemas. A quantidade de energia disponível em cada nível é expressa em Kcal/m2.ano.
Quarto NT
Carnívoros 2
Terceiro NT
Carnívoros 1
Segundo NT
Herbívoros
Primeiro NT
Produtores
Figura 5.7: Pirâmide de energia.
5.6. DESEQUILÍBRIOS NOS ECOSSISTEMAS
O equilíbrio dinâmico dos ecossistemas baseia-se na sua estrutura trófica, isto é, na forma como
a comunidade está organizada e se relaciona com o ambiente, para distribuição da matéria e energia. Assim sendo, alterações na composição da cadeia alimentar ou no ambiente físico podem
promover desequilíbrios ecológicos.
5.6.1. BLOQUEIO NA CADEIA ALIMENTAR
Uma forma comum de desequilíbrio, dá-se pela destruição de um dos elos da cadeia alimentar. A
destruição de um elo acarreta o desaparecimento total do elo seguinte, dependente do primeiro, e
a superpopulação do ambiente pelo elo anterior. A eliminação de cobras que atacam lavradores
no campo, causa aumento da população de ratos e redução do número de animais comedores de
cobras como a sariema. Na década de setenta, a caça predatória ao sapo-boi na zona rural de Pernambuco, incentivada pelo valor da pele para exportação, resultou na invasão da zona rural por
gafanhotos (grilos), forçando a migração das pessoas para as cidades.
A introdução de organismo estranho à cadeia alimentar pode também resultar em desequilíbrios
ecológicos, decorrente da inexistência do elo superior ou predador natural que controle a sua proliferação. Na Austrália, na década de trinta, a importação do coelho gerou sérios problemas, pois
o mesmo não encontrou, na fauna local, nenhum animal capaz de predá-lo e passou então a destruir as plantações. Atualmente, os australianos procuram reduzir a população de coelhos através
de viroses específicas desses animais. Ainda na Austrália, em 1935, foi introduzido o sapo-boi
(Bufo marinus) para controle biológico de um besouro que atacava os canaviais. A baixa resistência ambiental ao anfíbio, devido ao clima favorável e ausência de predador, resultou numa
praga, agravada pelo fato do sapo ser venenoso. Atualmente, pesquisa-se controle biológico da
espécie.
1a Parte - Ecologia Geral - 25
5.6.2. BIOMAGNIFICAÇÃO
Outra forma de gerar desequilíbrios é a interferência nas cadeias alimentares através do constante
lançamento, no ambiente, de subprodutos da indústria química ricos em metais pesados, como
chumbo e mercúrio, materiais radioativos e de moléculas sintéticas, como plásticos, detergentes e
pesticidas. Essas substâncias, por não serem biodegradáveis, aos poucos vão se acumulando no
ambiente. Algumas delas, quando ingeridas pelos seres vivos, tendem a concentrar-se ao longo
das cadeias alimentares e, consequentemente, os últimos níveis tróficos tornam-se os mais prejudicados. Esse fenômeno é conhecido como biomagnificação, ou magnificação trófica, e apresenta-se como resultado da absorção seletiva de uma substância pelos tecidos do organismo. Por
exemplo, a glândula tireóide separa seletivamente o iodo da corrente sangüínea. Desta maneira,
quando o iodo 131 (radioativo) está presente no sangue, é absorvido seletivamente pela glândula.
Da mesma forma, o estrôncio 90 e o césio 137 concentram-se nos ossos, os pesticidas organoclorados nas gorduras, etc.
Um dos primeiros estudos sobre esse fenômeno foi o do Lago Clear, na Califórnia, quando o uso
do TDE2 levou ao desaparecimento de aves como o mergulhão na região. Na figura 5.7, através
da pirâmide de biomassa, pode-se observar a concentração do TDE na cadeia alimentar. Neste
caso, a taxa de amplificação do tóxico da água para a ave chegou a 180.000 vezes. A taxa de
amplificação é a razão entre a concentração no último nível trófico da cadeia e a concentração no
ambiente, se este dado estiver disponível, ou a concentração no primeiro nível trófico.
Mergulhão (2.500)
Peixes carnívoros (22 a 221)
Peixes planctófagos (7 a 9)
Zooplâncton (3,0)
Fitoplâncton (0,5)
Inseticida transferido
por via alimentar
Água (0,014)
Figura 5.7: Pirâmide de biomassa do Lago Clear, na Califórnia (concentração de TDE em ppm).
(CHARBONNEAU, J. P. et al, 1979)
Deste fenômeno constata-se que os animais predadores e os superpredadores, situados no topo
das cadeias alimentares, são os mais ameaçados. O homem, pelo seu regime alimentar, é um superpredador, encontrando-se também ameaçado de intoxicações. Com base nesta constatação,
muitos países proíbem a produção e comercialização de pesticidas organoclorados, uso de metais
pesados como o mercúrio e controlam a exposição às radiações ionizantes.
Os desequilíbrios também podem ocorrer devido: (a) às alterações do ambiente que impeçam a
camuflagem de determinadas espécies, expondo-as ao seus inimigos, ou que estas encontrem na
nova paisagem alimento e abrigo; (b) ao uso de inseticidas que diminuem ou eliminam espécies
polinizadoras, levando ao desaparecimento de vegetais e, consequentemente, de animais; (c) ao
lançamento de esgotos, ricos em matéria orgânica, nos corpos d’água, favorecendo as bactérias
aeróbias em detrimento dos peixes, dentre outros.
2
Abreviatura usual do inseticida organoclorado tetraclorodifeniletano (C14H10Cl4)
26 - Introdução às Ciências do Ambiente para Engenharia
5.7. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO 5
1. Explique por que, apesar de terem a mesma estrutura de funcionamento, os ecossistemas diferem entre si.
2. Que posição ocupa o onívoro numa teia alimentar? Dê exemplo de uma teia incluindo duas
espécies onívoras que você conheça.
3. Descreva o que você observa na figura 5.1 deste capítulo. Qual a importância da sucessão ecológica para os ecossistemas.
4. Observe a cadeia alimentar: planta → larva de mosca de fruta → protozoário. Esquematize as pirâmides de números, energia e biomassa. De que tipo é essa cadeia ?
5. Qual a vantagem das teias alimentares para os ecossistemas?
6. Explique porque quanto mais próximo do produtor mais consumidores podem ser mantidos
num ecossistema.
8. Suponha que a produção primária líquida das plantas de uma região seja de 1.000 cal/m2.dia.
Considere agora uma área de 100 m2 nessa região.
a) Que energia pode ser transferida para os consumidores: PB ou PL ? Por que ?
b) Qual a produção líquida total dessa área ?
c) Se a população de herbívoros ingerir diariamente 100.000 cal, qual será a produção secundária ?
d) Poderia viver nessa região uma população de herbívoros que ingerisse diariamente
mais do que 100.000 cal ? Por que ?
9. A relação PB / R para três florestas distintas é: 3,0; 2,0 e 1,0.
a) Qual dessas três florestas já atingiu o clímax ? Por que ?
b) Quais podem manter novas populações de consumidores ?
c) Qual dessas comunidades está em estágio menos avançado da sucessão ecológica? Justifique sua resposta.
10. Parte de uma floresta foi queimada e transformada em pastagem. Usando adjetivos como
simples/complexo, pequeno/grande, etc., compare estes dois ecossistemas em termos de: biodiversidade, biomassa total, teia alimentar, relação produção/consumo e estabilidade.
11. Por que os ecossistemas sucessionais são mais susceptíveis às pragas ?
12. Observe a concentração de estrôncio 90 na cadeia alimentar de um lago (água - 1ppm):
plantas aquáticas (280 ppm) → peixes herbívoros (950 ppm) → perca (3.000 ppm)
(a) Que fenômeno se observa ?
(b) Descreva brevemente o fenômeno ?
(c) Qual a taxa de amplificação do estrôncio ?
1a Parte - Ecologia Geral - 27
6. CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
por ciclo biogeoquímico o movimento cíclico de elementos químicos entre o
E ntende-se
meio biológico e o ambiente geológico. Todos os 30 a 40 elementos necessários ao desenvolvimento dos seres vivos circulam na biosfera. No quadro 6.1, encontram-se relacionados os
elementos químicos mais presentes nos tecidos vivos, relacionando-os com a sua proporção na
crosta terrestre.
Quadro 6.1: Elementos químicos mais presentes nos seres vivos (% por pêso).
Elemento
Oxigênio
Carbono
Hidrogênio
Nitrogênio
Cálcio
Fósforo
Potássio
Enxofre
Sódio
Cloro
Magnésio
Ferro
Manganês
Silício
Símbolo
Homem
Crosta terrestre
Pé de milho
O
C
H
N
Ca
P
K
S
Na
Cl
Mg
Fe
Mn
Si
65,0
18,0
10,0
3,3
1,5
1,0
0,35
0,25
0,24
0,19
0,05
0,005
0,0003
traços
49,0
0,09
0,88
0,03
3,4
0,12
2,4
0,05
2,6
0,19
1,9
4,7
0,08
25
75,0
13,0
10,0
0,45
0,07
0,06
0,28
0,05
traços
0,04
0,06
0,03
0,01
0,36
Fonte: BIOLOGIA – BSCS: VersãoVerde, vol.1, 1979.
Para a ecologia, o fator mais importante de um ciclo biogeoquímico constitui-se no fato de que
os componentes bióticos e abióticos aparecem intimanente entrelaçados. Todos os ciclos biogeoquímicos incluem seres vivos; sem a vida, os ciclos biogeoquímicos cessariam e, sem eles, a vida
se extinguiria. As seguintes características podem ser observadas nos ciclos biogeoquímicos:
♦
♦
♦
♦
um depósito "geológico" (atmosfera ou litosfera);
inclusão de seres vivos (vegetais, animais e microrganismos);
câmbios químicos;
movimento do elemento químico desde o meio físico até os organismos e seu retorno a este.
Os ciclos biogeoquímicos podem dividir-se em dois tipos básicos:
♦ ciclos (de nutrientes) gasosos, cujo depósito ou reservatório geológico é a atmosfera. Exemplos: ciclo do carbono, do oxigênio e do nitrogênio. São ciclos relativamente rápidos e fechados, onde não existe quase nenhuma perda de elementos nutrientes durante o processo de recirculação;
28 - Introdução às Ciências do Ambiente para Engenharia
♦ ciclos (de nutrientes) sedimentares, têm como reservatório geológico as rochas sedimentares. Exemplo: o ciclo do fósforo e do enxofre. Estes são considerados ciclos lentos, posto que
os depósitos sedimentares são pouco acessíveis aos organismos, uma vez que, para que os elementos cheguem até eles, as rochas devem ser intemperizadas e, posteriormente, transportadas ao solo.
A interferência do homem nos ciclos biogeoquímicos dá-se basicamente pela utilização do ar, da
água ou do solo como sumidouro de seus despejos. Muitas substâncias são tóxicas, atacam o sistema respiratório de plantas e animais, causam danos aos tecidos das folhas, destroem os microrganismos dos solos, alteram as trocas gasosas, contribuindo para inibir o desenvolvimento da vida nesses ambientes. O homem também contribui para tornar o processo acíclico, quando, por
exemplo, extrai e trata rochas fosfatadas, produzindo fertilizantes fosfatados que são usados na
agricultura. Posteriormente, estes atingem os corpos d'água, concorrendo para o processo de eutroficação, provocando sérios desequilíbrios nas águas.
6.1. CICLO DO CARBONO
O carbono é o principal constituinte de qualquer matéria orgânica, sendo portanto essencial à vida na Terra. Encontra-se disponível no ar atmosférico ou dissolvido nas águas, na forma de gás
carbônico. O CO2 entra na composição do ar atmosférico com apenas 0,03%. Entretanto, esta
quantidade é suficiente para manter toda a vida na Terra, uma vez que se mantém em contínua
reciclagem, através do seu ciclo, conforme esquematizado na figura 6.1. Inicialmente, o CO2 é
fixado por vegetais, algas e bactérias na fotossíntese, formando carboidratos e liberando oxigênio. Os carboidratos são degradados pela respiração e o carbono é devolvido ao meio na forma de
CO2. Uma fração do CO2 do ar combina-se com a chuva formando ácido carbônico (H2CO3). No
solo, este passa a bicarbonato (HCO3-) e, posteriormente, a carbonato (CO3=). Este reage com os
ácidos existentes no solo, liberando CO2 para a atmosfera.
Figura 6.1: Ciclo do carbono (SILVA, T. B. e OLIVEIRA, W. B. 1992)
1a Parte - Ecologia Geral - 29
Algumas vezes, o ciclo do carbono é interrompido e o retorno do mesmo à atmosfera pode levar
milhões de anos. É o caso dos compostos de carbono que não foram atacados pelos decompositores e permanecem armazenados no subsolo sob a forma de carvão fóssil e petróleo, ou nas rochas
formadas por conchas e esqueletos de animais. A queima dos combustíveis fósseis devolve o
carbono ao ciclo, na forma de CO, CO2 e diversos hidrocarbonetos. Reações posteriores levam o
CO a CO2 e os hidrocarbonetos a CO2 e H2O.
A queimada, o desmatamento e a queima de combustíveis fósseis são atividades que interferem
diretamente no ciclo do CO2. Porém, maior atenção deve ser dada às águas, pois 80% da produção fotossintética vem das algas marinhas e de água doce. A poluição das águas, com destruição
do fitoplâncton, pode desequilibrar todo o ciclo do carbono.
6.2. CICLO DO OXIGÊNIO
O maior reservatório de oxigênio é o ar atmosférico, do qual constitui cerca de 20%. Está presente tanto no mundo orgânico como no inorgânico. Neste, entra na constituição dos minerais e das
rochas. No mundo orgânico, é essencial à vida, uma vez que entra na composição dos tecidos
vivos e é imprescindível para a respiração. É através da respiração de vegetais, animais e microrganismos que o oxigênio é retirado da atmosfera e devolvido na forma de gás carbônico (CO2) e
água. Mesmo os organismos anaeróbios participam do ciclo, uma vez que retiram o oxigênio da
matéria orgânica devolvendo-o ao meio na forma de CO2. Água e gás carbônico, pela ação dos
autótrofos, são retirados do ambiente e devolvidos na forma de carboidratos (alimento) e oxigênio, através da fotossíntese. No ar, tanto a H2O como o CO2 entram nos seus respectivos ciclos e
ambos contém oxigênio, que faz parte do ciclo total. Desse modo, pode-se notar que o ciclo do
oxigênio está intimamente relacionado com os ciclos do carbono e da água.
O fator mais recente que afeta o ciclo do oxigênio na biosfera e o balanço de oxigênio na terra, é
o próprio homem. Além de inalar oxigênio e de exalar dióxido de carbono, o homem contribui
para diminuir o nível de oxigênio e aumentar o de dióxido de carbono pela queima de combustíveis, o desmatamento e pavimentação de terras anteriormente verdes.
6.3. CICLO DO NITROGÊNIO
O nitrogênio é importante pela sua participação fundamental na composição das proteínas, as
quais, por exemplo, representam aproximadamente 16% do corpo humano. O N2 encontra-se
disponível no ar atmosférico na proporção de 79% mas, apesar dessa abundância, são poucos os
organismos que conseguem fixá-lo: nos solos, é fixado pelas bactérias do gênero Rhizobium e
Nitrobacter que vivem em mutualismo com plantas leguminosas, e, nas águas, pelas algas azuis
do gênero Nostoc. Além da fixação biológica, pode ocorrer fixação atmosférica e industrial,
quando o nitrogênio é transformado em nitrato ou ácido nítrico, que fica no ambiente à disposição dos vegetais. Estes absorvem o nitrogênio fixado, transformando-o em proteínas; a passagem
para os animais inicia-se com os herbívoros.
Plantas e animais mortos, juntamente com as excreções, são transformados, pelos organismos da
putrefação (bactérias e fungos), em amônia (NH3) num processo denominado amonificação. A
amônia é utilizada pelas bactérias Nitrosomonas que a oxidam, produzindo nitrito (NO2-) e este é
30 - Introdução às Ciências do Ambiente para Engenharia
transformado em nitrato (NO3-) pelas bactérias Nitrobacter. Após a nitrificação, dissolve-se nas
águas ou permanece nos solos, de onde é absorvido pelas plantas ou sofre desnitrificação por ação de bactérias, voltando ao ar atmosférico (Figura 6.2).
Figura 6.2: Ciclo do nitrogênio (SILVA, T. B. e OLIVEIRA, W. B. 1992).
O nitrogênio fixado que não é absorvido pelos vegetais, pode ser transportado para os mares, indo constituir sedimentos profundos nos oceanos, podendo sair de circulação por milhões de anos,
só voltando ao ciclo pelas erupções vulcânicas. Não fosse a atividade vulcânica em determinados
ambientes, talvez ocorressem problemas devidos à falta de proteínas para a alimentação humana.
6.4. CICLO DA ÁGUA
A água representa o constituinte inorgânico mais abundante na matéria viva. O homem possui
65% do seu peso constituído de água e alguns animais chegam a ser formados de 99% desse
composto. O ciclo da água consiste basicamente na evaporação da água das camadas líquidas superficiais do solo, por efeito da ação dos raios solares. Seguindo-se a formação de nuvens e sua
condensação e precipitação sob a forma de chuva, granizo ou neve. Uma parcela da água que se
precipita sobre o solo infiltra-se, promovendo a sua rehidratação e o recarregamento das reservas
freáticas. Uma outra parcela, escoa superficialmente formando os córregos, rios e lagos. A proporção, de água de escoamento superficial em relação à infiltração é influenciada fortemente pela
ausência ou presença de cobertura vegetal, uma vez que esta constitui barreira ao rolamento livre,
além de tornar o solo mais poroso. A parcela de água que se precipita sobre a hidrosfera participa
do ciclo curto e a que cai sobre a litosfera compõe o ciclo longo.
Os organismos terrestres podem obter água em vários pontos deste ciclo. As plantas a retiram do
solo, enquanto que a maioria dos animais a ingere. Por outro lado, vegetais e animais devolvem
água para a atmosfera: os vegetais principalmente pelas folhas; os animais, através da pele e pelos sistemas respiratório, digestivo e urinário.
1a Parte - Ecologia Geral - 31
A vegetação exerce, por sua vez, função importante com relação à devolução da água de infiltração através da evapotranspiração, acelerando muito os processos de simples evaporação. Considerando-se a proporção que representa o somatório da superfície das folhas em relação à superfície do solo, é fácil avaliar-se o papel acelerador desempenhado pela vegetação em relação à
transferência de umidade do solo para a atmosfera. Além disso, o sistema radicular de árvores e
arbustos, podendo atingir dezenas de metros de profundidade, constitui um mecanismo de alta
eficiência em relação a esse transporte, permitindo a movimentação rápida de enormes volumes
de água. Daí a importância fundamental da cobertura vegetal, com relação à manutenção da umidade atmosférica, regularidade das chuvas e outros fatores eco-metereológicos.
Todos os ciclos biogeoquímicos relacionam-se intimamente com o ciclo da água e o fluxo energético através da biosfera. De uma forma ou de outra, a água constitui o meio principal para a
circulação de nutrientes. O calor solar que determina a formação de correntes atmosféricas, permitindo a precipitação e evaporação no ciclo da água, proporciona também a energia para que os
organismos vivos, principalmente os vegetais, possam manter em movimento os ciclos dos nutrientes. Estes últimos, requerem o fluxo da água para manterem-se.
6.5. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO 6
1. Conceitue ciclo biogeoquímico e enumere as suas principais características.
2. Como o homem interfere nos ciclos biogeoquímicos ?
3. A concentração de CO2 atmosférico é mais baixa ao meio dia e mais alta à noite. Usando o
ciclo do carbono, explique como isto é possível.
4. Como a queima de combustíveis fósseis pode influenciar o ciclo do carbono ?
5. As águas de profundidade são ricas em nutrientes. O ‘Projeto Cabo Frio’, no Rio de Janeiro,
tem como um de seus objetivos bombear água de profundidade para a superfície. Com base
nos ciclos biogeoquímicos, explique de que modo isso poderia ser benéfico para a população
de pescadores da região.
6. A água que se usa dia a dia pode eventualmente ir para o oceano. Descreva o caminho dessa
água dentro do seu ciclo, enumerando suas etapas.
7. Explique como a cobertura vegetal pode influenciar no ciclo da água.
32 - Introdução às Ciências do Ambiente para Engenharia
7. DISTRIBUIÇÃO DOS ECOSSISTEMAS
A
s várias regiões do planeta possuem características próprias, desenvolvendo-se nela flora e
fauna típicas, sejam terrestres ou aquáticas, constituindo ecossistemas. A forma mais comum de estudar os ecossistemas é através da identificação de formações vegetais, associando-se
a estas os animais, como uma unidade biótica. Cada combinação distinta de plantas e animais,
formando uma comunidade clímax, é chamada bioma. A biosfera é constituída de dois tipos de
biomas: os aquáticos e os terrestres.
7.1. BIOMAS AQUÁTICOS
Os biomas aquáticos podem ser de água doce ou de água salgada. Os ecossistemas de água salgada, ou talássicos (mares e oceanos), têm como principais características: tamanho (≈70% da
superfície), salinidade (≈35 gramas/litro), marés, correntes, temperatura (-2oC a 32oC), nutrientes
minerais, profundidade e luminosidade. Os ecossistemas de água doce, ou límnicos (rios, riachos, lagos, lagoas, represas), têm como principais características: temperatura, turbidez, tensão
superficial, movimentos das águas, gases (O2 e CO2) e sais minerais dissolvidos (nutrientes). Estes podem ser divididos em dois grupos: ecossistemas lênticos ou de água parada, como os lagos,
as lagoas, as represas e os pântanos; ecossistemas lóticos ou de água em movimento, como as
nascentes, os córregos, os riachos e os rios. No quadro 7.1, listam-se algumas classificações de
interesse para o estudo dos ecossistemas aquáticos.
Quadro7.1: Classificações inerentes aos ecossistemas aquáticos.
Classificação baseada na quantidade de nutrientes:
Eutróficos
Mesotróficos
Oligotróficos
• Apresentam águas ricas em nutrientes minerais e com alta produtividade.
• Águas que apresentam valores intermediários entre eutrófico e oligotrófico.
• Apresentam águas pobres em nutrientes minerais e com baixa produtividade.
Divisão do ecossistema baseada na temperatura:
Epilímnio
Termoclino
Hipolímnio
• Camada superior dos lagos, onde a água é mais quente e circulante, rica
em oxigênio.
• Camada intermediária, caracterizada por uma rápida variação na temperatura e no oxigênio com o aumento da profundidade.
• Camada inferior dos lagos, onde a água é mais fria e não circulante, pobre em oxigênio.
1a Parte - Ecologia Geral - 33
Divisão do ecossistema baseada na quantidade de luz solar:
Eufótica
Disfótica
Afótica
• Zona iluminada do ecossistema, onde a produtividade primária é intensa.
• Zona fracamente iluminada.
• Zona totalmente obscura, onde é ausente a vida vegetal, predominando a
fauna de carnívoros.
Classificação dos organismos aquáticos:
Plânctons
Néctons
Bêntons
• Organismos flutuantes, que se deixam transportar pelas correntes. Dividem-se em: fitoplâncton (algas unicelulares) e zooplâncton (pequenos animais).
• Organismos que vivem em plena água, que são capazes de se deslocar
ativamente contra as correntes (peixes, tartarugas).
• Organismos que vivem fixos no fundo, sobre outros organismos ou dentro do lodo do fundo (vermes).
7.2. BIOMAS TERRESTRES
Os biomas terrestres têm o clima (temperatura e precipitação) e o solo como principais responsáveis pela sua formação. Representam aproximadamente 30% da biosfera e apresentam grandes
variações de temperatura, umidade, luz, pressão, etc. e grande variedade florística e faunística,
que dão origem aos mais variados tipos de ecossistemas: florestas, campos, montanhas, desertos,
mangues, praias, ilhas, solos e cavernas (Quadro 7.2). Com base nestes tipos de ecossistemas, na
biosfera podem ser identificados os seguintes biomas terrestres: tundra, taiga, floresta temperada,
floresta tropical, campos e desertos.
Quadro 7.2: Tipos e características de ecossistemas terrestres.
Tipo
Florestas
Campos
Montanhas
Características
• Apresenta vegetação contínua de árvores; temperatura mais ou menos
constante; grande umidade; pouca luz e poucos ventos; fauna diversificada
com adaptações como bico, garras, cauda longa; olfato e audição muito apurados.
• Sem árvores ou com árvores espaçadas; predomínio de gramíneas; baixa
umidade; temperatura variável (alta durante o dia e baixa à noite); muita luz
e muitos ventos; animais euritérmicos, miméticos, de hábitos noturnos; na
fauna guarás, tamanduás, emas, cobras, ratos, lagartos, cupins, formigas.
• Vegetação variável; menor teor de oxigênio; radiação solar mais intensa;
baixa temperatura; fauna pobre com animais fortemente pigmentados, contrastando muitas vezes com o branco da neve nos picos; a fauna de vicunha,
lhama, condor, cabrito-montês, águia.
34 - Introdução às Ciências do Ambiente para Engenharia
Desertos
Mangues
Praias
Ilhas
Solos
Cavernas
• Vegetação composta de ombrófitas e xerófitas; palmas e gramíneas nos
oásis; baixa umidade; chuvas irregulares com precipitações anuais abaixo de
250 mm; ventos fortes; grande intensidade luminosa; grandes variações de
temperatura; muito frio como o de Gobi, na Ásia, ou muito quente como o
Saara, na África; na fauna de desertos frios, encontra-se rena, urso-branco,
boi-almiscarado e pingüim; nos desertos quentes, camelo, cobra, lagarto,
gazela e rato.
• Regiões sujeitas à invasão do mar; solo lodoso; vegetação de halófitas e
hidrófitas; rica em crustáceos (caranguejo).
• Regiões de transição entre ecossistemas aquáticos e terrestres; salinidade
elevada nas praias de mar; vegetação pobre próxima do mar, porém mais
rica na restinga, com gramíneas, coqueiros, cajueiros, pitangueiras, cactos,
bromélias; fauna composta de caranguejos, pulgas-d’água, moluscos, baratinhas.
• Oceânicas: fauna e flora apresentam verdadeiro endemismo, devido ao
afas-tamento dos continentes;
• Continentais: flora e fauna semelhantes às dos continentes.
• Apresentam baixas flutuações de temperatura, luminosidade, evaporação,
ventos e umidade; ecossistemas típicos onde vivem bactérias, fungos, algas,
vermes, protozoários, anelídeos, formigas, cupins e roedores; uma colher de
chá de solo fértil pode conter 5 bilhões de bactérias, um milhão de protozoários e 200 mil algas e fungos.
• Ausência de luz e de ventos; alta umidade; temperatura constante; flora
paupérrima; fauna composta de animais despigmentados, olhos atrofiados
ou adaptados à visão noturna, com tato e audição muito aguçados: tatuzinhos, carrapatos, aranhas, escorpiões, morcegos, corujas e insetos.
7.3. BIOMAS BRASILEIROS
As principais zonas fitogeográficas (Figura 7.1) do país podem ser estudadas sob o prisma de unidades bióticas ou biomas, a saber: Cerrado, Caatinga, Pantanal, Floresta Atlântica, Mata
de Araucárias, Campos, Banhados, Cocais, Mangues, Restingas e Floresta Amazônica. As
dimensões continentais do país, associadas à grande variedade de fatores ecológicos combinados,
favorecem a essa diversidade de paisagens, que se apresentam nas várias regiões Norte, Nordeste,
Sul, etc. A descrição de cada bioma pode ser facilmente encontrada em livros sobre meio ambiente e ecologia. A seguir tem-se comentários sobre alguns desses biomas.
A Floresta Amazônica, maior floresta tropical do mundo, cobre quase metade do território brasileiro (área sete vezes maior que a da França). Tem suas maiores riquezas no seu sistema hídrico, por onde corre 1/5 de toda a água doce do planeta, e na sua biodiversidade. Estima-se que
20% de todas as espécies vivas do planeta convivam neste ecossistema, sendo 20 mil de vegetais
superiores, 1.700 de peixes, 300 de mamíferos, 1.300 de pássaros e dezenas de milhares de insetos, outros invertebrados e microrganismos. Berço de inúmeras civilizações indígenas - Yanomani, Tukano, Caiapó, Tikuna, Manaó, Guanavena, etc., muitas já extintas, é também fonte de matérias primas alimentícias, medicinais, florestais, energéticas e minerais. Boa parte destas riquezas ainda não foi catalogada, porém milhares de espécies desaparecem a cada ano em virtude da
devastação da floresta para exploração de ouro, cobre, ferro, manganês, cassiterita, bauxita, etc.,
implementação de grandes projetos agropecuários, usinas hidrelétricas, grandes indústrias (ferro
1a Parte - Ecologia Geral - 35
gusa, alumínio), construção de grandes rodovias (Transamazônica), caça e pesca predatórias. Durante muito tempo, atribuiu-se à Amazônia o papel de “pulmão do mundo”. Hoje, sabe-se que o
balanço de oxigênio na floresta é praticamente nulo. No entanto, acredita-se que tenha importante papel na estabilização do clima do planeta, como ‘condicionador de ar”. Neste contexto, a derrubada e queima da floresta pode contribuir para o aumento do ‘efeito estufa’.
Figura 7.1: Biomas Brasileiros.
Muito semelhante à Floresta Amazônica, a Floresta Atlântica cobria aproximadamente 12% do
território brasileiro. Hoje porém, está reduzida a menos de 10% de sua cobertura primitiva, apresentando-se em alguns Estados como manchas desprovidas de espécies arbóreas mais valiosas,
chamadas de matas catadas. Segundo os botânicos, este ecossistema apresenta a maior diversidade de vegetais do planeta, 150 espécies por hectare (as Florestas Temperadas apresentam 10
espécies por hectare). Considerado um dos mais importantes ecossistemas do planeta pela sua
biodiversidade, é também um dos mais ameaçados, devido às grandes concentrações urbanas,
atividade portuária, agroindústria de açúcar e álcool, papel e celulose, siderúrgicas, polos petroquímicos, transporte de combustíveis em oleodutos e gasodutos, expansão urbana desordenada
na faixa litorânea e mineração de granito, calcário e areia.
As Restingas como os Mangues, estendem-se por quase toda a costa brasileira. Os mangues são
ecossistemas de alta produtividade, criadouro e refúgio permanente e temporário de muitas espécies de peixes, crustáceos, moluscos e aves. Pela sua importância como berçário da vida marinha,
sem manguezais a vida dos oceanos estaria ameaçada. As restingas com suas variedades de vegetação, à medida que avança para o interior do continente, têm papel fundamental na fixação das
dunas. A presença humana através de especulação imobiliária, a extração da lenha para produção
do carvão, a construção de grandes vias costeiras, projetos agrícolas para produção de cana e abacaxi e extração de areia, têm contribuído para a degradação desse ecossistema. A localização
dos manguezais coincide com a área de maior interesse para a ocupação humana, causando a superexploração dos seus recursos naturais, alteração da rede de drenagem, poluição por derramamento de petróleo e sua conversão em áreas industriais e urbanas.
36 - Introdução às Ciências do Ambiente para Engenharia
Os Campos ou Pampas, característicos da região sul do país, pela sua constituição florística, são
ideais para o desenvolvimento da pecuária, tornando-se a região detentora do maior rebanho bovino do país. A atividade pecuária, aliada ao plantio de soja e trigo e à prática da queimada, tem
contribuído para a degradação desses ecossistemas.
Hoje restrita ao Estado do Paraná e Santa Catarina, a Mata de Araucárias, que forneceu madeira
para os mais diversos usos humanos, é, atualmente, um ecossistema praticamente extinto, substituído por plantações de eucaliptus e pinus, que oferecem madeira de qualidade inferior, mas de
corte mais rápido.
O Pantanal, característico pelas duas estações bem definidas - inverno e verão - e pela mistura
de floras, abriga a maior densidade faunística das Américas, representada por 650 espécies de
aves, 230 de peixes, 80 de mamíferos, 50 de répteis e, dentre os insetos, são mais de mil espécies
de borboletas já catalogadas. A atividade humana se faz presente no pantanal principalmente através das grandes fazendas de gado (pecuária extensiva), pesca predatória, caça do jacaré (coureiros), garimpo de ouro e pedras preciosas nos rios Paraguai e São Lourenço, turismo e migração desordenados e predatórios, manejo inadequado dos cerrados, resultando no assoreamento e
contaminação das águas pantaneiras.
Seca prolongando-se por nove meses ou mais, baixas precipitações médias anuais, predomínio de
plantas xerófitas e arbustos esbranquiçadas na seca (Caatinga = mata branca), são características
da Caatinga. Representa 11% do solo do país, cobrindo mais de 70% da região nordeste. O rio
São Francisco é o corpo d’água mais importante, tendo no seu vale a região mais produtiva desse
ecossistema. O uso humano desordenado da caatinga vem deixando suas marcas, muitas vezes
irreversíveis, como a desertificação. Suas ações se fazem presentes através dos grandes latifúndios, da prospecção e exploração da água subterrânea e de combustíveis fósseis, de siderúrgicas,
olarias e outras indústrias, formação de pastagens, grandes projetos de irrigação e drenagem mal
conduzidos e exploração da lenha como combustível.
Os Cerrados característicos da região central do país, cerca de 25% do território brasileiro, tem a
queimada natural como importante fator ecológico e quase todas as plantas têm adaptações para
se defender. Após o fogo, muitas espécies florescem e as folhas novas atraem herbívoros das regiões de vegetação seca, garantindo assim o seu desenvolvimento. A ocupação humana dos cerrados nos últimos quarenta anos, acelerou os processos de degradação pela implantação de grandes projetos agropecuários, expansão urbana desordenada, invasão de reservas indígenas, grandes
olarias, indústria de transformação (carvão, cimento), garimpo de ouro e pedras preciosas.
7.4. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO 7
1. Que são biomas ? Como se dividem os biomas da Terra ?
2. Quais as principais carcterísticas dos biomas talássicos ?
3. Explique porque a zona eufótica das águas é a que detém a maior produtividade. O mesmo
para águas eutróficas.
4. Classifique os organismos aquáticos quanto a sua distribuição nas águas.
5. Cite pelo menos três diferenças básicas entre um ecossistema de floresta e um deserto.
6. Enumere os principais biomas terrestres.
1a Parte - Ecologia Geral - 37
7. Desenhe o mapa do Brasil e localize os principais biomas brasileiros.
8. Explique como a queimada pode atuar como fator ecológico contribuindo para a conservação
dos cerrados.
9. Para cada um dos biomas brasileiros, identifique três atividades humanas que contribuem para
a sua degradação.
38 - Introdução às Ciências do Ambiente para Engenharia
8. ECOSSISTEMAS HUMANOS
A
s necessidades e desejos da população humana em expansão têm requerido um controle
ambiental intenso. Deste modo, a intervenção do homem tem criado ambientes completamente novos, que podem ser denominados Ecossistemas Humanos.
Estas áreas intensivamente controladas, especialmente as cidades, têm tido êxito em resguardar
os habitantes humanos dos rigores do mundo externo, a tal grau que algumas pessoas questionam
o fato destas áreas dependerem das propriedades de manutenção da vida dos ecossistemas naturais da terra. Mas, considerando-se os ecossistemas ou ambientes humanos, de pronto constatase que estes não existem isoladamente, e sim que dependem, como qualquer outro ecossistema,
de uma fonte externa de energia, dos diferentes ciclos e das complicadas inter-relações com os
ecossistemas naturais.
Do ponto de vista humano, a biosfera pode ser dividida em quatro classes gerais de ecossistemas:
♦ classe 1 - Ecossistemas Naturais Maduros: aparecem, mais ou menos, em seus estados naturais e, geralmente, não são empregados nem habitados pelo homem. Exemplo: as áreas silvestres, as montanhas e os oceanos;
♦ classe 2 - Ecossistemas Naturais Controlados: ecossistemas que o homem controla para uso
recreativo, estudo, pesquisa ou preservação de recursos naturais. Exemplo: os parques, reservas, as áreas de caça, as estações ecológicas, etc. (ver Unidades de Conservação do IBAMA );
♦ classe 3: Ecossistemas Produtivos ou Exportadores: ecossistemas que o homem emprega
para a produção de alimentos ou de outros recursos naturais. Exemplo: as granjas, os ranchos
de gado, as minas, etc. O homem cria estes ecossistemas com o objetivo de obter a máxima
produtividade da área, geralmente mediante o aumento de uma ou duas espécies de organismos. Sob esse ponto de vista, tais ecossistemas são eficientes, mas tornam-se ineficientes
quando analisados sob o ponto de vista da quantidade de energia gasta para irrigação, fertilização, controle de pragas e da simplificação dos mesmos que resulta na sua instabilidade;
♦ classe 4 - Ecossistemas Urbanos ou Importadores: ecossistemas nos quais o homem vive e
trabalha, exercendo um controle mais intensivo. Requer entradas constantes e produz saídas
contínuas. Exemplo: as áreas industrializadas, as cidades, os povoados, etc.
O homem começou a criar os ecossistemas urbanos, que chamou de cidades, quando descobriu
que a agricultura lhe permitia estabelecer áreas permanentes para viver e armazenar seus produtos, bem como era possível satisfazer suas necessidades tanto biológicas (de ar, água, energia,
alimento, abrigo e áreas para eliminar desperdícios), como culturais (de política, economia, tecnologia, transporte, comunicação, educação, atividades sociais e intelectuais e os sistemas de
proteção e segurança). Estima-se que aproximadamente 20% da população mundial vive em ecossistemas urbanos de mais de 100.000 habitantes.
À medida que aumenta o tamanho das cidades, cresce também a sua complexidade. O homem
tem desenvolvido sistemas muito complexos, elaborados para controlar a terra, a água e o fluxo
energético através deles. Mas, apesar de toda influência humana, as cidades ainda constituem ecossistemas e, como todos os ecossistemas, também são sistemas abertos. Para continuar existin-
1a Parte - Ecologia Geral - 39
do, devem receber do ambiente externo alimentos, combustíveis, materiais, ar e água. Posteriormente, estas entradas são controladas, transformadas, armazenadas e, finalmente, expelidas como
uma corrente na qual se incluem produtos de desperdícios, ar viciado, água impura e produtos
úteis da tecnologia, educação e cultura.
Mesmo com toda a tecnologia de controle, os ecossistemas urbanos têm se tornado fontes de aumento da instabilidade na biosfera. Algumas dessas razões tornam-se visíveis quando se analisa
o quadro 8.1.
Quadro 8.1: Comparação entre os ecossistemas naturais e urbanos.
Ecossistemas Naturais
Ecossistemas Urbanos
Energia
• São sustentados por fonte ilimitada de energia: radiação solar.
• Não acumulam energia em excesso.
• Nas cadeias alimentares, cerca de dez calorias de um organismo são necessárias para
produzir uma caloria de outro (10:1).
• Atualmente, sustentados por uma fonte
finita de energia: combustíveis fósseis.
• O consumo excessivo de combustíveis
fósseis libera muito calor para a biosfera e
altera a temperatura.
• Nas cadeias alimentares, são necessárias
cem calorias de combustível fóssil para produzir dez calorias de alimento, que produzem uma caloria no homem (100:1)
Evolução
• A evolução biológica adapta todos os organismos e o seu sistema de suporte aos
processos que sustentam a vida.
• A evolução cultural, atualmente, subordina
os organismos e os sistemas de suporte da
Terra aos processos que sustentam a tecnologia.
População
• Mantém os níveis de população dentro dos
limites estabelecidos pelos controles e balanços naturais, incluindo fatores como alimento, abrigo, doenças e presença de inimigos naturais.
• Permite que as populações cresçam mais
rapidamente que a capacidade de aumentar a
disponibilidade de alimentos e abrigo, e elimina inimigos naturais e doenças via biocidas e medicamentos.
Comunidade
• Apresenta uma grande diversidade de espécies que vive nos limites do local dos recursos naturais.
• Tende a ser mais regularmente dispersa no
ecossistema.
• Tende a excluir a maioria das espécies e é
sustentada por recursos provenientes de outras áreas .
• Tende a se concentrar em locais determinados pela proximidade de grandes corpos
d’água ou pela conveniência da rede de serviços. Em certos países 95% da população
habita em 5% da área.
Interação
• As comunidades são organizadas em torno
das interações de funções biológicas e processos. A maioria dos organismos interage
com uma grande variedade de outros organismos.
• As comunidades são organizadas, de modo
crescente, em torno de interações de funções
e processos tecnológicos.
40 - Introdução às Ciências do Ambiente para Engenharia
Equilíbrio
• São imediatamente governados por processos comuns, naturais, de controle e equilíbrio, incluindo a disponibilidade de luz,
alimentos, água, oxigênio, habitat e a presença ou ausência de inimigos naturais e
doenças.
• São governados por um conjunto de competições de controle cultural e equilíbrio,
inclusive de ideologia, costumes, religião,
leis, políticas e economias. Esse acordo considera um pouco, ou não considera, os requerimentos para a sustentação da vida, que
não seja a humana.
Fonte: FREIRE DIAS, G. (1992)
Na realidade, à medida que a população humana tem se desenvolvido, os ecossistemas das classes 2, 3 e 4 têm aumentado significativamente, em última instância às expensas da classe 1. É
necessário que exista um certo equilíbrio entre todas as classes, já que cada tipo é necessário ao
homem. São óbvias suas necessidades tanto de ecossistemas urbanos como produtivos (estes não
existem isolados). Usualmente, reconhece-se também sua necessidade de parques e outros ecossistemas naturais controlados. Mas, geralmente, compreende-se pouco a necessidade que tem o
homem de áreas silvestres, já que tradicionalmente as tem considerado como áreas não produtivas e, portanto, de pouco valor.
Os ecossistemas naturais maduros, não devem ser medidos em termos estritamente econômicos.
Seus efeitos de limpeza da atmosfera são só um exemplo de seu caráter benéfico para o homem.
Tais ecossistemas não só mantêm a si mesmos, mas também têm efeito amortizador nas áreas
circundantes. Regulando as correntes e a erosão, melhorando as condições climáticas locais e absorvendo os contaminantes, funcionam pois como um filtro para os ecossistemas empregados
mais intensamente. Os bosques e as montanhas ajudam a purificar uma área, da mesma forma
que os oceanos diluem os contaminantes que chegam até eles. Se mantêm um equilíbrio, os ecossistemas naturais podem absorver e neutralizar a contaminação, tal como fizeram no passado. Se
as regiões silvestres se reduzem significativamente, ao mesmo tempo se incrementará a contaminação e os problemas ambientais se agravarão consideravelmente.
Não se sabe por quanto tempo será possível continuar expandindo intensivamente a agricultura e
as zonas urbanas, às expensas das paisagens protetoras. A saúde e a sobrevivência de nossos ecossistemas urbanos e agrícolas relacionam-se, direta e indiretamente, com a presença contínua
dos ecossistemas naturais. O problema agora é um problema de equilíbrio: "que limites devem
ser impostos ao tamanho e à capacidade de cada uma das classes gerais, de maneira que se
mantenha o equilíbrio vital entre o homem e as comunidades naturais?" 3
8.1. UNIDADES DE CONSERVAÇÃO
A expansão das atividades humanas indistintamente na biosfera, tem apresentado como conseqüência a destruição dos hábitats, com extinção de plantas e animais, redução da biodiversidade e
quebra do equilíbrio dos ecossistemas. Pensando na necessidade de reverter esse quadro, os países do mundo inteiro decidiram montar uma rede de proteção, de dimensões planetárias, para a
biodiversidade de plantas, animais e microrganismos, e também das nações indígenas. São as
chamadas Unidades de Conservação - UC.
3
Sutton, N.B. e Harmon, N.P., Fundamentos de Ecologia, 1979.
1a Parte - Ecologia Geral - 41
Em 1992, existiam no mundo inteiro 8.163 UC em ecossistemas terrestres e aquáticos, totalizando 1,5% da superfície da Terra ou 5,1% da extensão territorial dos países (Bridgewater, 1992).
No Brasil, existe o Sistema Nacional de Unidades de Conservação (SNCN), constituído de Unidades Federais de Conservação, de uso direto e indireto (Quadro 8.2), totalizando menos de 4%
do território nacional, classificando o país em 9o lugar, dentre os treze países da América Latina.
Quadro 8.2: Unidades Federais de Conservação, de uso direto e indireto*.
Unidades de Conservação
Quantidade
Parques Nacionais
Reservas Biológicas
Estações Ecológicas
Reservas Ecológicas
Áreas de Relevante Interesse Ecológico
Florestas Nacionais*
Reservas Extrativistas*
Áreas de Proteção Ambiental*
Total
35
23
41
05
10
21
09
21
165
Extensão (km2)
97.421
30.444
126.040
6.530
230
21.590
22.007
17.147
321.409
Fonte: Instituto Socio-Ambiental (ISA)
♦ Parques Nacionais - PN. São áreas destinadas à proteção e conservação dos recursos naturais e de valor ecológico, geológico, histórico, arqueológico, paisagístico ou estético, abrangendo flora e fauna de uma determinada região e aberto ao público. Em 1995, existiam trinta e
cinco parques nacionais no país, nove deles localizados na região Nordeste: Chapada Diamantina, centro da Bahia; Grande Sertão Veredas, Bahia e Minas Gerais; Lençóis Maranhenses, nordeste do Maranhão; Marinho de Abrolhos, a 80 km do litoral sul da Bahia; Marinho de Fernando de Noronha, Pernambuco; Monte Pascoal, sul da Bahia; Serra da Capivara, sul do Piauí; Sete Cidades, norte do Piauí; e Ubajara, noroeste do Ceará.
♦ Reservas Biológicas - RB. São áreas de conservação destinadas à preservação de estoque genético, à conservação de espécimes raros e à pesquisa científica. Das vinte e três reservas biológicas existentes no país em 1995, cinco situam-se no Nordeste: Atol da Rocas, Fernando de
Noronha/Pe; Gurupi, no Maranhão; Saltinho e Serra Negra em Pernambuco; e Una na Bahia.
♦ Estações Ecológicas - EE. São áreas representativas de ecossistemas brasileiros, de propriedade da União, destinadas à realização de pesquisas aplicadas à ecologia, banco genético para
reprodução de animais e vegetais e à preservação do meio ambiente da região. Em 1995, existiam 41 estações ecológicas no país, das quais oito estão na região Nordeste: Aiuaba, no sul
do Ceará; Mamanguape, na Paraíba; Raso da Catarina, no norte da Bahia; Seridó, no Rio
Grande do Norte; Uruçuí-Una, no Piauí; Praia do Peba, em Alagoas; Itabaiana, em Sergipe; Ilha dos Caranguejos, no Maranhão.
♦ Reservas Ecológicas - RE. São as formações florestais e as áreas de florestas de preservação
permanente nas áreas de pouso das aves de arribação, nos mangues, nas restingas, nas dunas,
nas matas ciliares, nas nascentes, nos topos de morros e montanhas.
42 - Introdução às Ciências do Ambiente para Engenharia
♦ Áreas de Proteção Ambiental - APA. São áreas destinadas à proteção e conservação da qualidade ambiental e dos ecossistemas ali existentes, visando à melhoria da qualidade de vida da
população local. Não necessita obrigatoriamente ser de propriedade da União. Exemplo:
Manguezais da Foz do Rio Mamanguape em Rio Tinto, Pb.
♦ Áreas de Relevante Interesse Ecológico - ARIE. São áreas de características naturais extraordinárias ou que abriguem exemplares raros da biota regional. Exemplo: Vale dos Dinossauros em Souza, Pb.
8.2 EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO 8
1. Considerando o esquema abaixo, responda as questões a, b e c.
a) Mencione algumas entradas;
b) Mencione algumas saídas;
c) Em que este ecossistema se assemelha aos ecossistemas naturais ?
Entrada
Ecossistema
Urbano
Saída
2. Mencione as quatro classes gerais de ecossistemas da biosfera.
3. Descreva resumidamente um ecossistema urbano. Em que difere dos ecossistemas produtivos
?
4. Compare uma floresta tropical com uma cidade, em termos de: energia, evolução, comunidade
e equilíbrio.
5. Quando o homem cria os ecossistemas produtivos qual é o seu objetivo ? Em que esta classe
de ecossistema é eficiente ? Em que não o é ?
6. Que são Unidades de Conservação ? Enumere as Unidades Federais de Conservação.