ECOLOGIA
O termo Ecologia foi empregado pela primeira vez pelo biólogo alemão Ernest Haeckel, em 1869, em seu livro "Morfologia geral dos organismos". Deriva da palavra grega oikos, que significa casa, e logos, que significa estudo. É portanto a ciência que estuda o ambiente, com todos os seus habitantes, bem como as diversas interações e ligações existentes entre eles. A ecologia sempre acompanhou a humanidade, desde os primórdios de seu desenvolvimento. As tribos precisavam conhecer o ambiente para conseguir alimento e abrigo. Precisavam conhecer os hábitos dos animais, onde viviam, tinham de lidar com as dificuldades impostas pela natureza, mesmo depois de dominarem o fogo. Desde os tempos da pré-história, grande quantidade de conhecimento "ecológico" começou a ser adquirida e transmitida através das gerações. A ecologia de cunho científico já era abordada por filósofos da Grécia antiga como Hipócrates e Aristóteles, mas foi apenas a partir de 1900, que se desenvolveu como um campo específico da biologia. Não se pode deixar de mencionar Darwin, como um dos pioneiros da ecologia (principalmente devido a seu trabalho "A origem das Espécies" de 1859). Atualmente a ecologia é uma ciência em pleno desenvolvimento, desenvolv imento, tendo adquirido importante i mportante 'status' 'status' na sociedade. soci edade. Está vinculada não só ao estudo do meio ambiente mas também à preservação dos ecossistemas em uma era pontilhada pelos mais diversos estresses e impactos ambientais. O objeto de estudo da ecologia tem como unidade o indivíduo, a partir do qual vários níveis de organização se seguem. Indivíduos formam populações, que constituem comunidades, que formam biocenoses. biocenoses podem compor os biomas, os quais constituem a Biosfera. Dentro deste amplo contexto, o ecólogo tem liberdade para investigar desde detalhes sobre uma população específica, (por exemplo seus hábitos alimentares, taxas de crescimento, mortalidade, estratégias reprodutivas, defesa de território, etc) até aspectos complexos dos ecossistemas, como suas características funcionais (produtividade primária, respiração, exportação de matéria, etc) e estruturais (diversidade, densidade, dominância, entre outros). Esta última representa um ramo avançado da ecologia denominado de Ecologia de Sistemas. A ecologia é uma ciência essencialmente interdisciplinar, ou seja, necessita de informações integradas das mais diversas áreas das ciências, como matemática, física, química, estatística, zoologia, botânica, bioquímica, entre outras. Pode-se subdividir portanto a Ecologia em duas linhas básicas de trabalho: a autoecologia investiga os processos adaptativos dos organismos ao meio em que vivem. Concentra-se no estudo das relações de uma única espécie como o meio em que vive. Procura explicar o funcionamento dos indivíduos quanto às adaptações a tensores ambientais. A sinecologia trabalha a nível de comunidade, descrevendo as interações entre as populações e entre elas e o ambiente. Atualmente novos ramos da ecologia estão surgindo como a dinâmica de populações, ecologia humana, ecologia social , ecologia comportamental, ecologia matemática, entre outras. Dezenas de livros, jornais, periódicos, congressos e simpósios especializados em ecologia são lançados todos t odos os anos, em todos os países país es do mundo. A abordagem política da ecologia tem crescido muito na última década, principalmente devido ao fato de que esta ciência é a que possibilita o entendimento das transformações causadas pelo homem no ambiente, e das suas conseqüências para a humanidade. O congresso mundial de meio ambiente, a ECO-92, a AGENDA 21, são exemplos de transformações políticas impulsionadas pela ecologia e pelas ciências ambientais.
BIOSFERA É o termo dado ao espaço ocupado por todos os seres vivos existentes no planeta, tanto na água, como na terra e no ar. Na realidade este termo engloba todos os ecossistemas do planeta, podendo ser traduzido como a sua parte viva. Assim, a Biosfera engloba tanto os seres vivos presentes nas mais altas montanhas da Terra, como a fauna vivente nas fossas abissais marinhas, há mais de 11.000 metros de profundidade. Considera tanto os organismos microscópicos presentes em uma gota d'água, como os maiores animais terrestres e marinhos. O estudo da Biosfera, representa uma área muito abrangente, assim como a própria definição do termo. Esta área de pesquisa envolve aspectos globais dos seres vivos, como a evolução das espécies, a biodiversidade planetária, as modificações que os organismos são capazes de fazer no meio ambiente, e principalmente as alterações causadas pelas atividades humanas no planeta. A Biosfera, como é vist as hoje, é na verdade fruto de 3,5 bil hões de anos de evolução evoluç ão biológica na Terr a, a qual surgiu no mar mar com os primeiros organismos unicelulares, no mar. Suas características, ou seja, as espécies que a compõem, mudam constantemente ao longo do tempo geológico, com a extinção e aparecimento de novas espécies. Na realidade atualmente não se conhece a biosfera na sua totalidade, uma vez que centenas de novas espécies ainda não foram identificadas, presentes principalmente nas regiões mais inóspitas e inacessíveis. Todos os anos centenas de cientistas em todo o mundo reúnem-se em grandes congressos e convenções internacionais, nas quais discutem novos aspectos e descobertas sobre a Biosfera de nosso mundo. Uma das mais importantes reuniões científicas já realizadas sobre este tema foi o Simpósio Internacional sobre a Biosfera de Miami, realizado durante a primeira Assembléia Geral do Conselho Mundial da Biosfera (1994).
BIOCENOSE A biocenose representa a parte viva do ecossistema, ou seja, os organismos que vivem em um ambiente específico, interagindo entre si e também com a parte não viva deste (biótopo). Na realidade as biocenoses são grupos e associações de espécies mais ou menos típicas, as quais, em conjunto, contribuem para a formação da Biosfera.
1
Dentro deste contexto, as biocenoses, podem ser classificadas de acordo com a extensão do ambiente considerado. Assim, as maiores biocenoses são definidas como as comunidades terrestres, de água doce e marinhas. A biocenose, em sua função mais elementar é aplicada a ecossistemas individualizados, como por exemplo, as espécies animais e vegetais presentes em um lago. As biocenoses apresentam várias parâmetros capazes de determinar as suas dimensões e características básicas. As principais são: Riqueza - número de espécies presentes Composição de espécies - quais as espécies que habitam o ecossistema; Abundância - quantidade de indivíduos presentes por uma determinada área ou volume; Freqüência - porcentagem de indivíduos de uma espécie em relação ao total de indivíduos da comunidade; Dominância ou equitabilidade - significa a forma com que todos os indivíduos presentes em uma comunidade se distribuem nas espécies presentes. Esta distribuição pode ser mais ou menos homogênea. No entanto, comumente as biocenoses naturais tem elevada dominância, com muitos indivíduos pertencentes a poucas espécies dominantes, acompanhadas por várias espécies raras ou pouco freqüentes. A medida da diversidade de uma biocenose é feita conjugando-se a riqueza e a dominância em uma mesma anális e (como na fórmula de Shannon).
BIÓTOPO Entende-se como Biótopo o espaço ocupado por um grupo de espécies constituintes de um ecossistema. Segundo definições propostas por diversos ecólogos, o biótopo pode ser considerado como uma área geográfica de superfície e volume variáveis, submetida a características ambientais homogêneas, e capaz de oferecer as condições mínimas para o desenvolvimento de uma comunidade biológica a ele associada. As características ambientais do biótopo, fração não viva de um ecossistema, são muito variadas, incluindo parâmetros físicos, químicos, bioquímicos e geológicos. Todos estes fatores contribuem para estabelecer as características particulares de cada ambiente. Estes parâmetros irão determinar as espécies que vão ocupar o ambiente, as quais deverão estar adaptadas para enfrentar os fatores limitantes e estressantes presentes. Parâmetros importantes dos Biótopos são quantidade de oxigênio, luz, matéria orgânic a, salinidade, umidade relativa, tipo de substrato (arenoso, argila, silte, rocha), temperatura, entre outros. Ecólogos desenvolveram equipamentos e metodologias específicos para medir muitos dos parâmetros dos Biótopos, a fim de entender melhor a sua influência na distribuição e comportamento das espécies. Muitas variáveis ambientais podem flutuar ao longo do tempo, por exemplo, de acordo com a época do ano. Estas mudanças ambientais cíclicas são denominadas variações sazonais e são seguidas por alterações nas comunidades.
HABITAT E NICHO ECOLÓGICO O habitat de um organismo é o lugar onde ele vive, o ambiente ocupado por ele. O habitat representa então o espaço físico mais provável de se encontrar determinada espécie. Assim, o habitat dos macacos são as árvores da floresta; dos cupins é o interior da madeira; dos corais são as águas claras, rasas e quentes dos trópicos; das cracas são os costões rochosos, e assim por diante. O conceito de nicho ecológico é mais abrangente que o de habit at, pois considera não apenas o espaço utilizado pela espécie (habitat) mas também a sua posição na teia trófica da comunidade ( nicho trófico) e a sua relação com os fatores ambientais, ou seja, a área ideal para a ocorrência da espécie dentro do gradiente ambiental de temperatura, umidade, luminosidade, etc. (hipervolume). O nicho ecológico é portanto o local onde vive o organismo, suas exigências ambientais e sua relação com seus predadores e presas. É considerado portanto a identidade ecológica da espécie, como ela é e tudo o que ela faz. Uma espécie qualquer tem seu nicho teórico, ou mais tecnicamente nicho ideal, como a área de ação possível sem a presença de qualquer interferência externa, como a competição com outras espécies. No entanto, normalmente existem mais de uma espécie com hábitos e habitats semelhantes no mesmo ambiente, o que gera uma sobreposição de nichos, o que pode ser traduzido por competição. Este fato faz com que o nicho ideal, seja reduzido ao chamado nicho real, ou nicho realizado. Grupos de espécies com nichos semelhantes em uma mesma comunidade são chamados Guildas e em comunidades diferentes são denominados Equivalentes ecológicos. O tamanho dos nichos reais (realizados) varia muito de acordo com a espécie. Pode ser muito extenso, como por exemplo o dos animais migratórios, de vida longa e generalistas (têm variada dieta alimentar), ou extremamente reduzidos, como no caso de espécies parasitas internos de animais. Em muitos casos, quando ocorre sobreposição de nichos e competição, há uma tendência das populações se especializarem no uso e aproveitamento de recursos diferentes, ou ocuparem espaços distintos de um mesmo ambiente. Por exemplo, várias aves insetívoras (comedoras de insetos) podem coexistir em uma mesma floresta desde que cada uma se ali mente em um estrato diferente da mesma (nas copas, nos troncos, no solo, etc), e isso realmente ocorre. A especialização gera uma redução no nicho ecológico das espécies mas por outro lado propicia a continuidade da sua sobrevivência no ecossistema. Os efeitos negativos e indesejáveis da competição entre espécies ecologicamente similares são evitados a todo o custo.
ECOSSISTEMA Um ecossistema é representado por um conjunto de organismos vivendo e interagindo em uma área definida, com características ambientais típicas. Portanto, um ecossistema é uma unidade ecológica composta por uma fração viva, denominada biocenose, e uma fração não viva, o ambiente propriamente dito, denominada biótopo. Internamente o ecossistema é controlado por três grandes componentes fundamentais; a comunidade biológica presente, que se desenvolve e mantém através do fluxo de energi a através dos diferentes níveis tr óficos. A ciclagem de nutrientes proporciona a reposição dos minerais utilizados pela comunidade, através da decomposição. Todos os ecossistemas são sistemas abertos, ou seja, apresentam portas de entrada e saída de energia, essenciais para o seu equilíbrio. A energia entra no ecossistema sob a forma de luz solar, materiais, organismos., entre outras fontes. Pela porta de saída, energia e materiais processados são exportados para outros ecossistemas. A emigração de organismos também representa uma forma de saída de energia. 2
O ecossistema é uma unidade ecológica extremamente complexa devido às numerosas interações existentes entre os organismos e entre eles e o ambiente. Basicamente as características do ecossistema podem ser classificadas como funcionais ou estruturais. Algumas características funcionais são as taxas de respiração, fotossíntese, produtividade e decomposição, enquanto que aspectos estruturais são a composição de espécies, diversidade, dominância, biomassa e densidade, entre outros. Toda a fauna e flora que compõe a biocenose do ecossistema é controlada biologicamente através das interações bióticas, principalmente predação e competição. Por outro lado, a abundância de espécies também é controlada pelos parâmetros ambientais como disponibilidade de nutrientes, oxigênio, luz, etc. Através destas interações e vínculos o ecossistema tende a atingir um estado de equilíbrio dinâmico, uma situação mais ou menos estável, denominada estado contínuo (steady state). O equilíbrio do ecossistema não representa uma situação estática, mas sim uma estabilidade dinâmica a qual reflete flutuações e variações em muitos parâmetr os, por exemplo, ao longo do ano, de acordo com as estações (primavera, verão, outono e inverno). Assim, um ecossistema equilibrado pode perfeitamente apresentar diferenças cíclicas estruturais e funcionais ao longo do tempo. Atividades humanas destrutivas como a poluição, desmatamento, caça predatória, exploração industrial e comercial têm causado perturbações graves nos ecossistemas em todo o planeta. Uma vez que todos os compartimentos de um ecossistema estão interligados, qualquer perturbação em um deles afetará muitos outros. Isto significa que perturbações aparentemente pequenas podem ter conseqüências desastrosas e imprevisíveis para o ecossistema. Campos, praias, manguezais, c ostões rochosos, cavernas, regiões abiss ais, rios, lagos, estuários, bosques, florestas, desertos, recifes de coral e pântanos, são alguns exemplos de ecossistemas.
BIODIVERSIDADE Cientificamente, o conceito de diversidade é um indicador ecológico relacionado com a quantidade de espécies e indivíduos presentes nos ecossistemas. Este parâmetro é constituído basicamente por dois componentes distintos: riqueza e dominância. A riqueza é a quantidade de espécies presentes no ambiente, enquanto que a dominância é um indicador da distribuição dos indivíduos em cada espécie. Diversidades elevadas ocorrem quando há grande numero de espécies (riqueza) e os indivíduos estão distribuídos em quantidades mais ou menos similares entre as espécies. Assim, um ambiente com 10 espécies, cada uma delas composta por uma população de 5 indivíduos, tem maior diversidade que um ambiente com as mesmas 10 espécies, mas tendo duas populações com 100 indivíduos cada e as outras oito populações com 7 indivíduos. A diversidade pode ser medida através de índices ecológicos, como os de Shannon, Margalef, entre outros, e são características fundamentais dos ecossistemas. O termo biodiversidade tem sido muito utilizado na última década, especialment e nos foros de discussões científicas e políticas envolvidos com a preservação do meio ambiente a nível global. Um bom exemplo disso é a convenção Eco-92, feita no Rio de Janeiro. Nessa ocasião, os diversos segmentos da sociedade a nível mundial consideraram a biodiversidade um ponto chave para o equilíbrio ecológico do planeta. Nesse contexto, ela é entendida como todos os organismos vivos presentes no planeta, distribuídos em espécies as quais povoam os mais diversos ecossistemas naturais na terra e nos oceanos. É portanto um termo mais geral, o qual não está vinculado a medidas ecológicas populacionais de cunho científico. Ainda não foi possível avaliar cientificamente se a biodiv ersidade é maior na terra (nos continentes, inclusive nos rios e lagos) ou no mar. Sabe-se por exemplo que em termos de grandes grupos, os oceanos comportam pelo menos 43 dos 70 Filos de organismos vivos presentes hoje no planeta. Em termos de ecossistema, pode-se dizer que manguezais, recifes de coral, florestas tropicais úmidas e a zona costeira dos oceanos são redutos especiais do planeta por possuírem a mais alta biodiversidade. A nível global a biodiversidade está sendo seriamente ameaçada pelas mais variadas ações antrópicas em todos os ambientes do planeta. A poluição do ar, oceanos, lagos rios e solo; a devastação das florestas como a Amazônia e a Mata Atlântica; a exploração descontrolada dos recursos naturais; a expansão imobiliária e a caça predatória são alguns exemplos das muitas causas da redução progressiva da Biodiversidade do planeta. Calcula-se que dezenas de espécies são extintas por ano em todo o mundo, muitas delas sem terem sido sequer descobertas, descritas e estudadas. O numero de espécies de peixes já descobertos no planeta é hoje de cerca de 21.000, mas todos os anos dezenas de n ovas espécies são encontradas, acreditando-se que este número seja superior a 28.000 espécies. Na Amazônia e nas regiões abissais dos oceanos residem centenas ou mesmo milhares de espécies ainda não descobertas.
CADEIA ALIMENTAR E TEIA TRÓFICA Este termo ecológico representa o vínculo existente entre um grupo de organismos presentes em um ecossistema, os quais são regulados pela relação predador-presa. É através da cadeia alimentar, ou cadeia trófica, que é possível a transferência de energia entre os seres vivos. É a unidade fundamental da teia trófica. - Existem basicamente dois tipos de cadeia alimentar, as que começam a partir das plantas fotossintetizantes e as originadas através da matéria orgânica animal e vegetal morta. As plantas são consumidas por animais herbívoros enquanto que a matéria orgânica morta é consumida pelos animais detritívoros. A cadeia alimentar é constituída pelos seguintes níveis:
PRODUTORES São os organismos capazes de fazer fotossíntese ou quimiossíntese. Produzem e acumulam energia através de processos bioquímicos utilizando como matéria prima a água, gás carbônic o e luz. Em ambientes afóticos (sem luz), também existem produtores, mas neste caso a fonte utilizada para a síntese de matéria orgânica não é luz mas a energia liberada nas reações químicas de oxidação efetuadas nas células (como por exemplo em reações de oxidação de compostos de enxofre). Este processo denominado quimiossíntese é realizado por muitas bactérias terrestres e aquáticas.
CONSUMIDORES PRIMÁRIOS São os animais que se alimentam dos produtores, ou seja, são as espécies herbívoras. Milhares de espécies presentes em terra ou na água, se adaptaram para consumir vegetais, sem dúvida a maior fonte de alimento do planeta. Os consumidores primários 3
podem ser desde microscópicas larvas planctônicas, ou invertebrados bentônicos (de fundo) pastadores, até gr andes mamíferos terrestres como a girafa e o elefante.
CONSUMIDORES SECUNDÁRIOS São os animais que se alimentam dos herbívoros, a primeira categoria de animais carnívoros.
CONSUMIDORES TERCIÁRIOS São os grandes predadores como os tubarões, orcas e leões, os quais capturam grandes presas, sendo considerados os predadores de topo de cadeia. Tem como característica, normalmente, o grande tamanho e menores densidades populacionais. ANIMAIS CARNÍVOROS GRANDES PREDADORES CONSUMIDORES SECUNDÁRIOS ANIMAIS CARNÍVOROS CONSUMIDORES PRIMÁRIOS ANIMAIS HERBÍVOROS PRODUTORES ALGAS E VEGETAIS FOTOSSINTETIZANTES LUZ E NUTRIENTES TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA PELA TEIA TRÓFICA
DECOMPOSITORES OU BIOREDUTORES São os organismos responsáveis pela decomposição da matéria orgânica, transformando-a em nutrientes minerais que se tornam novamente disponíveis no ambiente. Os decompositores, representados pelas bactérias e fungos, são o último elo da cadeia trófica, fechando o ciclo. A seqüência de organism os relacionados pela predação constitui uma cadeia alimentar, cuja estrutura é simples, unidirecional e não ramificada, por exemplo: ALGA MOLUSCO PEIXE GOLFINHO produtor
herbívoro
carnívoro
carnívoro
cons. 1º
cons. 2º
cons. 3º
cons. 4º
No entanto, na natureza as espécies pod em consumir muitos tipos de presas, podendo inclusive alimentar-se tanto de vegetais como de animais (espécies omnívoras). Isto faz com que as relações presa-predador se estabeleçam em teias alimentares, ou teias tróficas, que são constituídas por diversas cadeias alimentares interligadas. Normalmente as cadeias tróficas não possuem mais que 4 a 5 níveis tróficos devido a problemas relacionados à transferência de energia disponível de um nível a outro.
PIRÂMIDES ECOLÓGICAS Uma forma útil de se visualizar a estrutura de um ecossistema em termos de transferência de energia, densidade das populações e quantidade de matéria viva ao longo dos níveis tróficos é através das pirâmides ecológicas, as quais podem ser de vários tipos:
PIRÂMIDES DE NÚMERO Cada bloco da pirâmide representa um nível trófico de uma cadeia alimentar, ou do próprio ecossistema (produtores, consumidores primários, secundários, terciários...). A largura no plano horizontal, de cada nível, é diretamente proporcional ao número de indivíduos presentes. Neste caso, é importante notar que o número de indivíduos não leva em conta o seu tamanho, volume, ou peso, sendo portanto uma medida que não avalia a quanti dade total de matéria viva de cada nível trófico.
PIRÂMIDES DE BIOMASSA Substitui-se o número dos indivíduos da pirâmide de número pela quantidade de matéria viva presente em cada nível trófico. Esta medida é dada em g/m2 ou g/m3.
PIRÂMIDES DE ENERGIA Forma mais sofisticada de representação. Neste caso a largura de cada nível trófico (no plano horizontal) é proporcional não ao número de indivíduos ou quantidade de matéria viva, mas à quantidade de energia acumulada, sendo dada em calorias (Kcal). O formato final de uma pirâmide ecológica pode ser muito variado, dependendo da situação existente no ecossistema. Apesar de se esperar que as dimensões dos níveis tróficos inferiores sejam sempre maiores, isso nem sempre ocorre. Em outras palavras, nem sempre existem mais vegetais do que herbívoros, e assim por diante. No mar, por exemplo, é comum haver menos produtores ( fitoplâncton) do que seus consumidores (o zooplâncton herbívoro). isto ocorre porque o ciclo de vida destas microalgas é muito curto, e a dinâmica de predação é muito intensa. Apesar de não ser possível visualizar nas pirâmides ecológicas, uma maior quantidade de fitoplâncton é efetivamente produzida para que a massa de zooplâncton possa ser sustentada.
O FLUXO DE ENERGIA É UNIDIRECIONAL
A energia luminosa proveniente do sol entra no mundo vivo através da fotossíntese. As algas e plantas captam a energia da luz e a convertem em energia química, que fica armazenada nas moléculas orgânicas. Ao comerem seres fotossintetizantes, os consumidores primários aproveitam a energia das moléculas orgânicas ingeridas, usando-a em seus processos vitais e para fabricar suas próprias moléculaas. Os consumidores secundários, por sua vez, ao comerem os consumidores primários, usam as moléculas ingeridas como fonte de energia, e assim por diante. Portanto a transferência de energia na cadeia alimentar é unidirecional, isto é, sempre tem início com a captação de energia luminosa pelos produtores e termina pela ação dos decompositores.
DINÂMICA DAS POPULAÇÕES Populações são grupos de indivíduos da mesma espécie ocupando um determinado espaço. Ecologicamente, são a unidade por onde ocorre a transferência de energia dentro das cadeias e teias alimentares. Características básicas da população são a taxa de natalidade, a curva de crescimento, a taxa de mortalidade, distribuição etária, densidade e dispersão numérica no tempo e espaço.
DENSIDADE É a relação entre o tamanho da população (quantidade de indivíduos) e a área ocupada por eles, por exemplo, 2.000 árvores por hectare de manguezal, ou 500 animais por metro quadrado de costão rochoso. Se levamos em conta a área total disponível, tem4
se a densidade absoluta, enquanto que se lev amos em conta a área efeti vamente habitável pela população tem-se a densidade ecológica, esta última sempre maior que a primeira. Os fatores que afetam a densidade são principalmente a predação, competição intra e interespecífica, e variações sazonais ambientais (temperatura, umidade, luminosidade, etc). A densidade de uma populaç ão normalmente é dada em número de i ndivíduos, mas pode também ser expressa através de área ocupada pela espécie ou pela biomassa (por exemplo, 100 quilos por km2). Para avaliar a densidade das populações diversos métodos quantitativos são utilizados atualmente pelos pesquisadores. Estes podem ser destrutivos (onde os animais são recolhidos do ambiente durante as amostragens), ou não destrutivos (neste caso os organismos são contados no próprio ambiente). Cada uma destas categorias apresenta uma série de metodologias de amostragens, cada uma ajustando-se a objetivos específicos do pesquisador.
MORTALIDADE Esta é uma característica da população a qual indica em que nível ocorre a mortalidade dos seus indivíduos. A taxa de mortalidade é calculada através do número de indivíduos mortos dividido pelo número de vivos no iníc io de um período de tempo. M = m / Vi A probabilidade de vida, ou índice de sobrevivência, cálculo complementarà taxa de mortalidade é o número de sobreviventes dividido pelo número inicial de indivíduos, e muitas vezes é usado em substituição à mesma. Diversos cálculos e planilhas extremamente importantes para o entendi mento da dinâmica de populações são utilizadas com informações de mortalidade, entre elas, as tabelas de vida (life tables), tabelas de tempo específico (expectativa de vida, ou longevidade), tabelas de vida dinâmicas, curvas de mortalidade, curvas de sobrevivência, etc. A explicação de cada uma del as não cabe nos objetivos deste trabalho. Finalmente é importante a diferenciação dos dois tipos de longevidade: a longevidade fisiológica é o tempo de vida esperado para um indivíduo sem qualquer intervenção externa negativa como pr edação, competição, doenças, ou estresse ambiental. Neste caso o indivíduo morre de velhice. Na longevidade ecológica, a expectativa de vida leva em conta a situação real encontrada pelos indivíduos de uma população no ambiente em que vivem. Logicamente a longevidade ecológica éconsideravelmente menor.
NATALIDADE Este parâmetro refere-se à capacidade de aumento numérico de uma população. A natalidade máxima (também chamada absoluta ou fisiológica) é a quantidade máxima de indivíduos novos possível de ser produzida na ausência dequaisquer fatores limitantes. A natalidade ecológica é a situação real do crescimento da população levando-se em conta todo o contexto ecológic o onde vive a população. A natalidade é calculada dividindo-se o número de indivíduos novos pelo tempo. Uma forma mais precisa de se calcular a taxa de nascimento é dividindo-se o número de nascimentos por fêmea em cada faixa de idade, por unidade de tempo, uma vez que a capacidade reprodutiva varia com a idade.
ESTRUTURA ETÁRIA Este parâmetro informa como a população se encontra em termos de idade. como se dividem os organismos jovens, adultos e velhos. As populações dividem-se em três períodos do ponto de vista ecológico: préreprodutivo, reprodutivo e pósreprodutivo. O comprimento de cada uma destas fases depende das características de cada espécie, como velocidade de desenvolvimento dos indivíduos, longevidade, capacidade reprodutiva, período de fertilidade, etc.. Algumas espécies são capazes de reproduzir várias veze s por ano, outras reproduzem uma vez por ano em épocas bem definidas, e outras ainda podem reproduzir em períodos mais longos (por exemplo, bianualmente). Para se conhecer o potencial de produção de novos indivíduos, é necessário não só conhecer a proporção de indivíduos em fase reprodutiva, mas também como é o ciclo reprodutivo da espécie. A forma mais comum de se visualizar a estrutura etária de uma população é através da construção de uma pirâmide de idade, na qual todos os indivíduos s ão inseridos em categorias pré-determinadas (escala de idade). Populações em formação são caracterizadas por grande número de indivíduos jovens, na base da pirâmide, e poucos indivíduos velhos. Populações estabilizadas, sem crescimento e sem dec línio, tendem a ter números similares em cada categoria de idade (jovem e adulto). Populações em declínio tem poucos indivíduos jovens e muitos adultos e velhos.
CRESCIMENTO DAS POPULAÇÕES O crescimento das populações é resultante da taxa da natalidade, mortalidade, emigração e imigração. Se uma população se instala em um ambiente ideal, ilimitado e despovoado, ela tende a crescer geometricamente e infinitamente. O que refreia este crescimento são os fatores limitantes ambientais e as interações ecológicas com outras espécies, o que é definido como a resistência do meio. O potencial biótico é a capacidade de crescimento da população na ausência de tensores como competição, predação, falta de recursos como alimento e espaço. O crescimento sigmóide apresenta uma redução e estabilização no crescimento da população como reflexo destes fatores, denominados resistência do meio. Como resultante tem-se uma população em equilíbrio dinâmico. Isto é o que de fato acontece na natureza. O termo equilíbrio dinâmico significa que a população não permanece constante ao longo do tempo, mas sempre acompanhando as variações do próprio ambiente.
FATORES LIMITANTES O pleno desenvolvimento de uma população no ecossistema depende principalmente das características do ambiente (biótopo). Para se desenvolver com sucesso em um ecossistema, as espécies buscam condições ambientais ótimas, ideais às necessidades de cada uma delas. Estas necessidades variam bastante de espécie para espécie, o que favorece a ocupação e uso dos diferentes habitats e nichos ecológicos disponíveis no ecossistema. Quando um fator ambiental qualquer apresenta-se em condições desfavoráveis (não ideais) a uma população, pode interferir na sua abundância e distribuição. Quando a condição deste fator ambiental atinge ou excede os limites de tolerância da espécie, torna-se um fator limitante. Neste caso a espécie tem duas opções possíveis, ou se adapta ou desaparece na área em questão. Nos ecossistemas aquáticos o oxigênio dissolvido pode ser considerado um bom exemplo de fator limitante. Muitas regiões são muito bem oxigenadas, enquanto que outras são pobres neste recurso. A água de alguns lagos e represas, rica em matéria 5
orgânica (por exemplo originada dos despejos de esgotos), tem pouco OD (oxigênio dissolvido), o qual é absorvido pelas bactérias na decomposição dos resíduos orgânicos. Portanto, neste caso o oxigênio torna-se um fator limitante para os animais aquáticos como peixes e moluscos, os quais não conseguem sobreviver em condições de hipoxia (pouco oxigênio). Os sedimentos lodosos , como os presentes nos manguezais, também são pobres em oxigênio, ou mesmo anóxicos, com ausência total deste gás. Esta condição limita ou mesmo impede a ocorrência de espécies não adaptadas no ambiente. Nos ecossistemas terrestres, por outro lado, o oxigênio não é um fator limitante, uma vez que é um gás abundante na atmosfera. Por outro lado, a quantidade de luz pode ser insuficiente em determinados locais, bem como a disponibilidade de nutrientes, fatores estes que podem limitar a ocorrência de uma determinada espécie. Alguns exemplos de fatores limitantes mais comuns nos ecossistemas são: quantidade de oxigênio incidência de luz solar disponibilidade de alimento e água disponibilidade de refúgios salinidade temperatura umidade do ar profundidade Os fatores limitantes são a base do conceito criado pelo ecólogo Justus Liebig (1840), denominado LEI DE LIEBIG, ou LEI DO MÍNIMO. Ela postula que o desenvolvimento de um organismo depende da disponibilidade de quantidades mínimas necessárias de macro e micro nutrientes presentes no ambiente. Existe um mínimo em relação a qualquer fator ambiental, o qual controla a distribuição e área de abrangência de uma espécie. Por outro lado, o excesso de algum fator ambiental, igualmente torna-o um limitante, como por exemplo excesso de água, luz ou calor. Portanto, as criaturas viventes apresentam limites de tolerância aos diversos fatores ambientais aos quais estão sujeitas. A amplitude destes limites depende das espécie e do parâmetro ambiental considerado. y y y y y y y y
CICLO DA ÁGUA A água está distribuída no planeta da seguinte forma:
DISTRIBUIÇÃO DAS ÁGUAS NO PLANETA VOLUME (KM3 )
OCEANOS E MARES
1.370.000.000
GELO
24.000.000 ÁGUA EM ROCHAS E SEDIMENTOS
LAGOS E RIOS
4.000.000 230.000
ATMOSFERA (VAPOR) TOTAL
140.000 1.400.000.000
O ciclo da água, ou ciclo hidrológico do planeta é movido pela energia solar. De toda a energia solar que chega à Terra, cerca de 1/3 é gasta na movimentação deste ciclo. Basicamente a água líquida evapora a partir da superfície da terra (rios, lagos, terra e oceano) formando as nuvens de vapor e em seguida precipitando-se novamente sob a forma líquida. Parte desta água penetra no solo formando reservatórios subterrâneos. No entanto, a quantidade de água sob a forma de vapor, ou seja, presente na atmosfera é muito pequena em relação aos outros compartimentos do ciclo hidrológico. 98% de toda a água do planeta encontram-se nos oceanos, e 90 % da água doce encontrase sob a forma de gelo nos pólos. A evaporação é maior na área dos oceanos do que nos continentes. Por outro lado, chove menos nos oceanos do que evapora. Nos continentes a situação se inverte, ou seja, a quantidade de água das chuvas é maior que a da evaporação. O excesso de água das chuvas nos continentes é transportado pelos rios para o mar, suprindo então o déficit existente. O ciclo da água está intimamente relacionado com a temperatura global. Isto significa que alterações neste parâmetro tendem a alterar a quantidade de evaporação e o regime de chuvas no planeta. Pesquisadores de todo o mundo estão alertando para o aumento da temperatura média da Terra, devido ao efeito estufa. A longo prazo este aquecimento global pode ter como conseqüência o degelo das calotas polares, aumentando o nível dos mares. Atualmente, o nível do mar está aumentando a uma velocidade de alguns milímetros por década.
CICLO DO CARBONO O carbono é uma das dezenas de compostos essenciais para os seres vivos. Ele é o precursor das moléculas orgânicas, que constituem os tecidos dos animais e plantas. Originalmente este elemento encontra-se abundantemente na atmosfera terrestre sob a forma de gás carbônico (CO2). Constante troca de CO2 ocorre entre o mar e o ar, em um sistema equilibrado e tamponado. Este carbono é utilizado pelos vegetais fotossintetizantes para a síntese de matéria orgânica. Por isso estes organismos são classificados como produtores. Os compostos orgânicos produzidos a partir da fotossíntese são as proteínas, lipídios e açucares, todos ricos em carbono. Estes compostos servirão de alimento para os herbívoros e carnívoros ao longo de toda a cadeia alimentar. Com os processos bioquímicos de liberação de energia química, como a respiração e a fermentação, o carbono retorna ao ambiente para ser novamente utilizado pelos produtores, fechando-se o ciclo. O ciclo do carbono está sendo alterado pela ati vidade humana, princi palmente devido a atividades envolvidas com a queima de combustíveis fósseis (carvão vegetal, petróleo e gás natural). Como conseqüência, a concentração de CO2, CO e Ch2, na 6
atmosfera está aumentando. Um dos efeitos mais importantes deste aumento é a contribuição para o efeito-estufa (aumento da temperatura média na superfície da Terra).
ESTUDO DOS ECOSSISTEMAS A DINÂMICA DOS ECOSSISTEMAS Ecologia é a parte da Biologia que estuda os seres vivos no seu relacionamento entre si e com o meio ambiente onde vivem. Etimologicamente, o nome vem do grego oikos, µcasa, ambiente¶, e logos, µestudo, tratado¶. É o estudo dos ecossistemas. Ecossistema é um complexo sistema de relações mútuas, com transferência de matéria e energia, entre o meio abiótico e os seres vivos de determinada região. Em cada ecossistema há um complexo mecanismo de passagem de matéria e energia do meio abiótico para os seres vivos, com retorno ao primeiro. As plantas (autótrofos) utilizam a energia da luz e compostos inorgânic os para formar compostos orgânicos que encerram, em suas cadeias de carbono, uma certa quantidade daquela energia obtida da luz. A matéria orgânica passa aos animais (heterótrofos) herbívoros e destes para os carnívoros. Matéria e energia vão passando dos pr odutores aos consumidores. Dejetos e restos de animais e plantas são decompostos por bactérias e fungos, os decompositores, voltando à sua condição de matéria inorgânica. Todo ecossistema é formado de fatores bióticos (organismos vivos) e fatores abióticos (elementos físicos e químicos do ambiente: luz, calor, pH, salinidade, variações de pressão da água e do ar, etc.). São exemplos de ecossistemas: uma floresta, uma campina, uma faixa mais profunda ou mais superficial das águas, um aquário ou até mesmo uma poça de água.
CADEIA ALIMENTAR Cadeia alimentar é uma série de sucessivas transferências pela qual passa a matéria desde os produtores até os decompositores, tendo como intermediários os consumidores. Os seres vivos que compõem um ecossistema são denominados de biotas e se organizam em três categorias: produtores, consumidores e decompositores. Os produtores são representados pelos seres autótrofos como os vegetais e as algas do fitoplâncton. Corresponde ao primeiro nível trófico. Os consumidores são os organismos heterótrofos. Os herbívoros, sendo os primeiros a consumir a matéria orgânica elaborada pelos produtores, são chamados de consumidores primários; seguidos dos consumidores secundários (nutrem-se de herbívoros), terciários, etc., formando o segundo, terceiro nível trófico. Os decompositores (bactérias e fungos) decompõem as proteínas e outros compostos orgânicos em uréia, amônia, nitratos, nitritos, nitrogênio livre, etc., devolvendo a matéria inorgânica ao meio abiótico.
FLUXO DE MATÉRIA NA CADEIA ALIMENTAR A matéria se mantém num ciclo interminável, ora passa por uma fase inorgânica, ora atravessa uma fase orgânica. A energia, entretanto, não segue um caminho cíclico. Ela é unidirecional, pois se dispersa dos seres para o ambiente, sob a forma de calor, não mais sendo recuperável pelos organismos.
DINÂMICA ENERGÉTICA DE UM ECOSSISTEMA Teia alimentar é o fluxo de matéria e energia que passa, num ecossistema, dos produtores aos consumidores por numerosos caminhos opcionais que se cruzam. Nos ecossistemas, muitas vezes as cadeias alimentares se superpõem, formando um emaranhado de linhas que indicam os caminhos que podem seguir os fluxos de matéria e energia. Essa superposição é chamada de teia alimentar.
AS PIRÂMIDES ECOLÓGICAS O fluxo de matéria e energia nos ecossistemas pode ser representado por meio de pirâmides, que poderão ser de energia, de biomassa (matéria) ou de números. Nas pirâmides ecológicas, a base é quase sempre mais larga que o topo. A quantidade de matéria (biomassa) e de energia transferível de um nível trófico para outro sofre um decréscimo de 1/10 a cada passagem, ou seja, cada organismo transfere apenas um décimo da matéria e da energia que absorveu. Eventualmente, a pirâmide de números pode se mostrar invertida. Em uma floresta, o número de insetos é bem maior que o número de árvores.
HÁBITAT E NICHO ECOLÓGICO
Hábitat é o tipo de local ou lugar físico normalmente habitado pelos indivíduos de uma espécie. Nicho Ecológico é o µlugar funcional¶ ocupado por uma espécie dentro do seu sistema. Podemos dizer que o tubarão tem hábitat aquático (água salgada) e a onça tem hábitat terrestre. Dentro da água e sobre a terra, podemos ainda diferenciar inúmeros hábitats. Um mesmo hábitat comporta diferentes espécies. O nicho ecológico compreende o que a espécie faz no meio ambiente: como utiliza a energia circulante; o que come, onde, como e em que momento do dia isso ocorre; como procede em relação às outras espécies e ao próprio ambiente; em que horas do dia ou em que estação do ano tem maior atividade; quando e como se reproduz; de que forma serve de alimento para outros seres ou contribui para que naquele local se instalem novas espécies. É praticamente impossível que duas espécies ocupem o mesmo nicho ecológico.
POPULAÇÕES E COMUNIDADES A população é um conjunto de indivíduos de uma mesma espécie que convivem numa área comum, mantendo ou não um certo isolamento em relação a grupos de outra região. 7
Temos como exemplo a população de bactérias da flora intestinal humana ou a de carrapatos que infestam um cão ou o capim de um terreno. A comunidade biótica representa o conjunto de populações que habitam o mesmo ecossistema, mantendo entre si um relacionamento. São também chamadas de biocenoses. Em um jardim temos uma comunidade formada por plantas, insetos, microorganismos, anelídeos, crustáceos, etc. Normalmente as populações tendem a crescer até alcançar uma dimensão estável. O aumento exagerado de uma população pode criar condição para um desequilíbrio ecológico, bem como a redução pode indicar que alguma coisa está errada, ameaçando a sua sobrevivência. O tamanho de uma população é determinado pelas taxas de natalidade, longevidade, mortalidade, emigração e imigração. Existem na natureza mecanismos intrínsecos e extrínsecos que buscam manter estável o equilíbrio das populações. Os mecanismos intrínsecos dependem da própria população. A competição intra-específica ocorre quando todos os indivíduos de uma mesma população consomem o mesmo alimento, o crescimento desordenado leva à falta de alimentação, desnutrição, doenças e morte; a população diminui e volta à dimensão ideal. A redução da taxa de reprodução é outro mecanismo intrínseco de controle populacional. Os mecanismos extrínsecos dependem de fatores externos. Compreendem a competição interespecífica, as restrições de alimento e espaço, os intemperismos, o parasitismo e o predatismo. Isso representa a resistência ambiental. Comunidades em Desenvolvimento - Sucessões Ecológicas As comunidades ou biocenoses estão continuamente sujeitas a modificações em função das alterações do meio ambiente. Quando surge uma região nova, ainda não habitada, nela vão se instalando, gradativamente, uma sucessão de espécies que estabelecem condições para o desenvol vimento de uma nova comunidade. É o caso de um pasto abandonado ou de uma ilha vulcânica. A essa sucessiva implantação de espécies chamamos sera ou sucessão ecológica. Esquema de uma sucessão primária, isto é, uma sucessão que se instala num local nunca antes habitado.
ECÉSIS ------> SUCESS ÃO -----> CLÍMAX NASCENTE--->ALGAS--->ALGAS, BACTÉRIAS, PROTOZOÁRIOS, ANELÍDEOS,CRUSTÁCEOS. A primeira etapa de uma sera ou sucessão ecológica recebe o nome de ecésis. Corresponde à chegada dos primeiros organismos vivos (pioneiros) que vão colonizar a região, geralmente as algas cianofíceas, seguidas de liquens. Após sucessivas transformações e a instalação de organismos diversos, a sucessão atinge seu desenvolvimento máximo compatível com a natureza física do local, ela chegou ao seu clímax. Quando a sucessão acontece num local novo, desabitado, é chamada de primária. Quando a sucessão se faz a partir de uma comunidade antiga é considerada uma sucessão secundária.
BIOMAS São as comunidades-clímax dos ecossistemas de terra firme, as grandes formações faunísticas e florísticas que formam as paisagens. Campos, florestas, desertos, praias e montanhas representam os padrões gerais dos ambientes onde se desenvolvem os principais biomas. Entre as florestas podemos destacar a floresta tropical úmida, a floresta temperada, a floresta de mangues e a floresta de coníferas. A floresta tropical úmida é o bioma mais exuberante da terra com imensa variedade de espécies. A floresta amazônica e a mata atlântica são exemplos. A floresta temperada decídua é caracterizada por árvores que perdem as folhas periodicamente e são comuns em regiões de verões quentes, úmidos e chuvosos, como nos EUA e na América Central. A floresta de mangues é um ambiente de transição entre o biociclo marinho e o dulcícola, é importante como fonte de alimento e local de reprodução dos animais marinhos. As florestas de coníferas (gimnospermas) ocorrem em regiões frias e montanhosas. Os campos são muitos variáveis. Podemos distinguir a campina, a pradaria, a savana, o pampa, a tundra, a estepe, o cerrado, a taiga, etc. A caatinga é um meio termo entre o campo e o deserto. Entre os desertos podemos destacar o Saara, o de Gobi e o do Arizona, todos com aspectos bem diferentes.
MICROCLIMA É o termo usado para designar o conjunto de características ambientais ou climáticas de cada um dos diversos estratos de um local.
A DISPERSÃO DAS ESPÉCIES É a tendência de propagação para novos ambientes, uma tentativa de conquista de novas áreas e de alargamento dos próprios domínios, mais notável nos animais, ocorre também nos vegetais. A dispersão pode ocorrer por dois mecanismos: a dispersão passiva e a dispersão ativa. 8
A dispersão é passiva quando se faz por fatores alheios à espécie. É mais freqüente nos vegetais. Seus grãos de pólen, esporos e sementes são transportados pelo vento, água ou por animais. Entre os animais a dispersão passiva pode ocorrer quando são carregados pelo vento ou por corrente aquáticas até regiões distantes. É comum também que os animais sejam dispersos pelo homem, direta ou indiretamente. A dispersão ativa depende dos recursos próprios de locomoção da espécie. Nos animais ocorre por nomadismo ou por migração. A dispersão depende de alguns fatores como: O potencial biótico da espécie (capacidade reprodutiva e adaptativa) A existência ou não de barreiras geográficas (rios, montanhas, desertos, mares) Recursos próprios de deslocamento de cada espécie. y y y
A BIOSFERA E OS BIOCICLOS A Biosfera é a soma de todas as regiões da terra onde existe vida. Considerando-se a grande diversidade dos ecossistemas que integram a biosfera, ela pode ser dividida em três grandes biociclos: 1. Epinociclo ou biociclo terrestre 2. Talassociclo ou biociclo das águas salgadas (marinho) 3. Limnociclo ou biociclo das águas doces ou continentais (dulcícola).
EPINOCICLO É a divisão da biosfera representada pelo conjunto de todos os ecossistemas de terra firme. Compreende a província subterrânea e a província superficial.
TALASSOCICLO Compreende todos os ecossistemas marinhos. O fundo dos mares divide-se em sistema litorâneo e sistema abissal. O sistema litorâneo compreende o fundo dos mares, desde as praias até a profundidade de 200 metros. Corresponde à plataforma continental. Nessa faixa encontram-se numerosos peixes, moluscos, crustáceos, anelídeos, espongiários e celenterados. O sistema abissal abrange o fundo dos mares a partir da profundidade de 200 metros. A massa de água divide-se em zona nerítica, zona pelágica, zona batial e zona abissal:
ZONA NERÍTICA (NERON = ÁGUA) se superpõe ao sistema litorâneo até a profundidade de 200 metros, apoiando-se na plataforma continental.
ZONA PELÁGICA (PELAGUS = MAR ALTO) Se superpõe ao sistema abissal e vai até a profundidade de 200 metros.
ZONA BATIAL (BATHYS = PROFUNDO) Se situa numa faixa entre 200 e 2 000 metros sobre o sistema abissal. Nela se encontram seres extremamente adaptados às grandes pressões, à escuridão e ao frio intenso.
ZONA ABISSAL (ABYSSUS = ABISMOS) Fica abaixo dos 2 000 metros. Zona de máxima pressão e ausência total de luz. Seus habitantes apresentam corpo pequeno, com grande pressão interna e bioluminescência. Quanto à intensidade de luz que penetra nas camadas de água, podemos dividir o talassociclo em três faixas: 1. Zona eufótica (muito iluminada) 2. Zona disfótica (pouco iluminada) 3. Zona afótica (totalmente sem luz)
LIMNOCICLO Abrange todos os ecossistemas dulcícolas, até mesmo uma poça de água. Divide-se em: Província lótica ou das águas correntes. Província lêntica ou das águas paradas. y y
PLÂNCTONS, NÉCTONS E BENTOS Os seres de hábitat aquático marinho ou dulcícola são classificados em seres planctônicos, nectônicos ou bentônicos. Seres planctônicos: não possuem órgãos de locomoção ou os têm rudimentares, sendo arrastados pela correnteza. Dividem-se em fitoplâncton e zooplâncton.
ZOOPLÂNCTON Organismos heterótrofos: microcrustáceos; pequenos anelídeos; larvas de esponjas, celenterados, insetos, crustáceos, moluscos, equinodermos e urocordados; alevinos (larvas de peixes); protistas (protozoários).
FITOPLÂNCTON Organismos autótrofos clorofilados: algas clorófitas; moneras (algas cianofíceas); protistas (dinoflagelados, diatomáceas, euglenófitas). Os organismos do fit oplâncton desempenham importante papel, como produtores, nas cadeias alim entares; bem como no processo de renovação do ar atmosférico.
SERES NECTÔNICOS Possuem órgãos eficientes de locomoção, deslocando-se voluntariamente nas águas. São os peixes, cetáceos, moluscos (polvo, lula), crustáceos (camarão), répteis (tartaruga), etc.
SERES BENTÔNICOS Vivem apenas no fundo do mar, sendo fixos ou móveis. São os equinodermos (estrelas-do-mar), os espongiários, celenterados (corais e anêmonas), crustáceos (cracas), moluscos (ostras), etc. 9
OS SERES VIVOS E SUAS RELAÇÕES ADAPTAÇÕES - A ADEQUAÇÃO AO MEIO Desde que a vida surgiu sobre a terra, as espécies evoluíram à custa de mutações que tornavam os indivíduos mais adaptados às condições do meio. Quando uma mutação torna o indivíduo mais adequado ao ambiente ela se constitui uma mutação adaptativa ou simplesmente uma adaptação. As adaptações são caracteres que ajustam ou adeqüam melhor as espécies às suas condições de vida ou ao seu meio ambiente e que resultam de mutações ocorridas no passado em ancestrais dessas espécies. Podemos classificar as adaptações em dois tipos fundamentais: morfológicas e fisiológicas. As adaptações morfológicas consistem em alterações anatômicas ou estruturais da espécie. Podemos citar as nadadeiras das baleias e as asas dos morcegos e aves. As adaptações fisiológicas consistem numa adequação funcional do organismo ao tipo de ambiente em que vive. Um peixe de água doce e um de água salgada são anatomicamente semelhantes, porém seus organismos têm comportamento funcional diferente para controlar a diferença entre a pressão osmótica de suas células e a concentração salina da água onde vivem. Camuflagem e Mimetismo são adaptações morfológicas que oferecem às espécies melhores condições de defesa ou de ataque. Quando a espécie revela a mesma cor ou possui uma forma que se confunde com coisas do ambiente, está manifestando uma adaptação chamada de camuflagem. É o caso do camaleão, bic ho-pau, etc. Quando os indivíduos de uma espécie se assemelham bastante aos de outra espécie, levando vantagem com essa semelhança, o fenômeno é chamado de mimetismo. Temos como exemplo a falsa-coral, cobra não venenosa.
AS RELAÇÕES ENTRE OS SERES De forma geral, podemos classificar as relações entre seres vivos como harmônicas ou desarmônicas. Considera-se como relação harmônica todas as formas de relacionamento em que nenhuma das espécies participantes do processo sofre qualquer tipo de prejuízo. Essas relações podem ser intra-específicas (dentro da mesma espécie) ou interespecíficas (entre espécies diferentes). As relações harmônicas intra-específicas compreendem as colônias e as sociedades. Colônias são agrupamentos de indivíduos da mesma espécie ligados fisicamente e que revelam alto grau de interdependência. Os corais e as esponjas formam colônias. Sociedades são agrupamentos de indivíduos da mesma espécie que vivem coletivamente, mas podem sobreviver isolados. Esses grupos apresentam uma divisão de trabalhos. No formigueiro e na colméia existe uma rainha (reprodutora), operárias, soldados e machos, cada qual com sua função específica. As relações harmônicas interespecíficas compreendem a protocooperação, o mutualismo e o comensalismo. Nos dois primeiros casos, ambas as espécies são beneficiadas. Na protocooperação os indivíduos podem viver isoladamente, como o paguro e a actínia. No mutualismo ou simbiose a associação é imprescindível para a sobrevivência de ambos os seres. Os liquens são a união de algas e fungos. Baratas e cupins vivem em mutualismo com protozoários. No comensalismo apenas um dos indivíduos se beneficia sem prejudicar o outro, e ambos podem viver isoladamente. A rêmora é comensal do tubarão. As relações desarmônicas implicam sempre em prejuízo para uma das espécies. Compreendem o amensalismo, a competição, o predatismo e o parasitismo. No amensalismo ou antibiose um organismo produz substâncias que inibem o desenvolvimento de outra. Fungos produzem antibióticos que destroem bactérias (espécie amensal). A competição acontece entre espécies que ocupam, numa mesma área, nichos similares. Os herbívoros da savana africana competem pela pastagem. O predatismo consiste no ataque de uma espécie a outra, para matá-la e devorá-la. Quando o predatismo envolve seres da mesma espécie é chamado de canibalismo. O parasitismo é a relação em que uma espécie se instala no corpo de outra, prejudicando-a. O organismo que abriga o parasita é chamado de hospedeiro. Os parasitas podem ser classificados de várias formas:
QUANTO AO TAMANHO y y
Microparasitas (protozoários, bactérias, fungos e vírus) Macroparasitas (vermes intestinais, piolhos, carrapatos, etc.)
QUANTO À LOCALIZAÇÃO y y
Ectoparasitas (externos) Endoparasitas (internos)
QUANTO À NECESSIDADE DE REALIZAÇÃO DO PARASITISMO y y
Obrigatórios (toda a vida ± piolho) Facultativos (apenas em uma fase da vida ± carrapato)
QUANTO AO TEMPO DE PERMANÊNCIA JUNTO AO HOSPEDEIRO y
Temporários (só quando têm fome ± pulgas) 10
y y
Provisórios (apenas durante uma fase da vida ± moscas berneiras) Permanentes (toda a vida ± lombrigas)
QUANTO AO GRAU DE P ARASITISMO Hemiparasitas (a erva-de-passsarinho retira a seiva bruta do hospedeiro e a transforma em elaborada) Holoparasitas (o cipó-chumbo suga a seiva elaborada) Hiperparasitas (parasitas de parasitas ± bacteriófagos ou fagos são vírus que parasitam bactérias)
QUANTO À SUA EVOLUÇÃO Monogenéticos (passam toda a vida em um só hospedeiro ± lombriga) Digenéticos (evoluem em um hospedeiro intermediário e tornam-se adultos em um hospedeiro definitivo - tênia ou solitária). Embora classificadas de desarmônicas, essas relações ajudam no equilíbrio ecológico, na medida em que controlam o tamanho das populações e eliminam os organismos fracos e doentes.
OS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS ³Na Natureza, nada se cria, nada se perde, tudo se tr ansforma´. Este é o princípio de conservação da matéria, enunciado por Lavoisier. Os elementos químicos ora estão participando da estrutura de moléculas inorgânicas, na água, no solo ou no ar, ora estão compondo moléculas de substâncias orgânicas, nos seres vivos. Pela decomposição cadavérica ou por suas excreções e seus excrementos, tais substâncias se decompõem e devolvem ao meio ambiente os elementos químicos, já na forma de compostos inorgânicos.
O CICLO DO CARBONO Essencial para a atividade fotossintética dos seres clorofilados e para a manutenção do calorfornecido pelo Sol, o dióxido de carbono (CO2) entra na composição do ar atmosférico na proporção de 0,04%. A atividade respiratória dos seres vivos e as combustões em geral, lançam anualmente mais de cinco bilhões de toneladas desse gás na atmosfera, provocando poluição. O aumento significativo de gás carbônico na atmosfera vem provocando um aquecimento cada vez maior do planeta, reduzindo a perda de calor para o espaço exterior (efeito estufa). Nos seres vivos, o carbono tem um papel estrutural e seus compostos são consumidos como reservatórios de energia. Ao fim dos processos respir atórios, que visam a liberação da energia contida nas moléculas orgânic as, o gás carbônico reaparece com um dos produtos finais, sendo devolvido ao meio abiótico para reiniciar o ciclo.
O CICLO DO OXIGÊNIO Encontrado no ar numa proporção de 20, 94%. Seu ciclo está intimamente ligado ao ciclo do carbono. Durante a fotossíntese, os organismos retiram CO2 do ambiente e desprendem oxigênio (O2). O oxigênio liberado para a atmosfera é proveniente da quebra de moléculas de água durante a fotossíntese. À medida que a atividade fotossintética produz e libera O2 livre, esse gás vai sendo reprocessado na respiração aeróbia, restaurando a água como produto final. Durante a respiração, os seres aeróbios, consomem O2 e liberam CO2 para o ambiente.
O CICLO DO NITROGÊNIO Encontrado no ar atmosférico numa proporção de 78,09%, o nitrogênio (N2) é i ndispensável à formação dos aminoácidos que constituem as proteínas, porém os organismos superiores não conseguem absorvê-lo diretamente do ar. As plantas absorvem o nitrogênio do solo na forma de nitratos (NO3). No solo e nos ecossistemas aquáticos, o nitrogênio é transformado em nitratos pelos organismos fixadores de nitrogênio (cianobactérias), pelas bactérias nitrificantes e pelos decompositores. As descargas elétricas dos relâmpagos combinam átomos de nitrogênio com átomos de oxigênio, formando nitratos que se precipitam para o solo. As bactérias do gênero Rhizobium que formam nódulos nas raízes das leguminosas, retêm o nitrogênio livre, formando nitratos. Elas se nutrem dos carboidratos produzidos pelas leguminosas e fornecem os nitratos que produziram. As cianobactérias também são capazes de assimilar o nitrogênio livre, produzindo nitratos. Alguns fungos também são assimiladores de N2. Entretanto os decompositores e as bactérias nitrificantes do solo desempenham os papeis mais importantes no ciclo do nitrogênio. As bactérias de putrefação decompõem as proteínas produzindo, entre outros, a amônia (Nh2) e os íons amônio (Nh2+). Algumas plantas absorvem os íons amônio. As bactérias nitrificantes ou nitrosas (Nitrosomonas sp. e Nitrosococcus sp.) oxidam a amônia dando ácido nitroso que reage com outras substâncias e origina nitritos (NO2). As bactérias nítricas (Nitrobacter) oxidam os nitritos em nitratos. As bactérias denitrificantes decompõem a uréia e a amônia, liberando nitrogênio molecular para a atmosfera.
O CICLO DA ÁGUA A água no estado líquido está continuamente evaporando. Nas altas camadas atmosféricas ela se condensa, formando as nuvens, de onde resultam as chuvas. Ela pode também se precipitar na forma de neve ou de granizo. A precipitação pluvial ocasiona a formação de lençóis subterrâneos e de nascentes de rios. Os rios drenam para os mares. Parte dessa água é absorvida pelos seres vivos e utilizada em seu metabolismo. Através da transpiração, respiração e excreção os seres vivos devolvem a água para o ambiente.
O CICLO DO CÁLCIO Todos os minerais (cálcio, ferro, fósforo, enxofre, etc.) circulam pelos seres vivos, pela água, pelo ar e pelo solo. Vamos tomar como exemplo o cálcio. 11
Os carbonatos e fosfatos de cálcio são encontrados na organização do corpo dos espongiários (espículas), corais, conchas de moluscos, carapaças de crustáceos e nos esqueletos dos equinodermos e dos vertebrados. Após a morte desses animais, essas estruturas se decompõem lentamente e seus sais se dissolvem na água e no solo. Com o passar do tempo, pode ocorrer a deposição e sedimentação desses sais, surgindo os terrenos sedimentares de calcário (mármore, etc.). A erosão das rochas calcárias devolve os sais de c álcio para as águas onde poderão voltar a ser absorvidos pelos seres vivos.
POLUIÇÃO AMBIENTAL Apesar do fato de que os elementos químicos estão em contínuo reprocessamento na natureza, alguns compostos resultantes de fenômenos naturais ou das atividades humanas, se acumulam na atmosfera, no solo ou nas águas, provocando a poluição ambiental e pondo em risco o equilíbrio ecológico.
EUTROFIZAÇÃO Fenômeno causado pelo aumento exagerado da concentração de nutrientes e fertilizantes nas águas, provenientes das indústrias e lavouras, provocando a proliferação exagerada de organismos aquáticos. As marés vermelhas causadas pelos dinoflagelados (pirrófitas) se enquadram nesse processo. O excesso de nutrientes causa a superpopulação de algas e outros organismos aquáticos, ocasionando um consumo exagerado de oxigênio e redução desse gás nas águas profundas; o aumento da população reduz a penetração de luz nas camadas profundas, o que prejudica a fotossíntese das plantas imersas, reduzindo a oferta de oxigênio e o aumento do gás carbônico. O ambiente se torna inóspito à vida e surge a mortandade. Com o aumento do número de seres em decomposição, aumenta o número de seres anaeróbios (decompositores).
MAGNIFICAÇÃO TRÓFICA Alguns produtos, por não serem biodegradáveis, permanecem nos ecossistemas e entram nas cadeias alimentares, passando dos produtores aos consumidores dos diversos níveis. Como apenas cerca de 10% da matéria e energia de um determinado nível trófico são efetivamente aproveitados pelo nível imediatamente superior, os componentes de um certo nível trófico têm que consumir uma biomassa dez vezes maior do que a sua própria. Assim, produtos tóxicos não-biodegradáveis, como o DDT e o mercúrio, vão passando do ambiente para os produtores e desses para os consumidores, sempre numa concentração acumulativa e crescente. O DDT (dimetil-difenil-tricloroetano) era largamente usado como inseticida no combate aos piolhos, moscas, mosquitos e pragas da lavoura no mundo todo. Ele é um produto sintético que atua sobre o sistema nervoso dos insetos, causado-lhes a morte. Logo aumentou o número de espécies resistentes ao DDT. Criou-se então o BHC (benzeno-hexaclorito), mais venenoso e também nãobiodegradável. Embora proibidos, esses e outros pesticidas e agrotóxicos continuam a ser industrializados e comercializados, pondo em risco a saúde do homem, dos outros animais e o próprio ambiente. O estrôncio-90 (Sr-90), resultado da fissão do urânio em experiências nucleares, atua competitivamente com o cálcio. Os átomos de Sr-90 são radioativos e circulam na natureza entre os átomos de cálcio (Ca). São absorvidos pelas plantas, passam para os animais, através das cadeias alimentares, e se instalam nos ossos, afetando as estruturas hematopoéticas e se tornando responsáveis por grande incidência de leucemias e cânceres ósseos. O homem adquire o Sr-90 principalmente através do leite contaminado por esse radioisótopo, proveniente de vacas que ingeriram vegetais que, por sua vez, haviam absorvido tal elemento do solo.
EFEITO ESTUFA Nos últimos anos o homem tem realizado muito desmatamento e efetuado muitas queimadas. Isso fez aumentar a proporção de CO2 na atmosfera, pois não há vegetação suficiente para utilizá-lo na fotossíntese. O CO2 atmosférico forma uma camada que impede o escapamento das radiações infravermelhas que a Terra recebeu do Sol. Isso faz com que haja deflexão dessas radiações, e a volta dela à Terra produz um superaquecimento do planeta. Esse fenômeno, chamado efeito estufa, está preocupando muito os cientistas e ambientalistas, pois poderá acarretar futuramente um degelo das calotas polares, aumentando o nível das águas dos mares, provocando inundações. Se as concentrações de CO2 na atmosfera continuarem a aumentar, a vida na Terra sofrerá muitas alterações. A fauna e a flora terão dificuldade de se adaptarem às rápidas mudanças do clima. Isto influirá sobre a época e os métodos de plantio; sobre a disponibilidade de água; sobre o estilo de vida nas cidades; a desova de peixes; etc.
A DESTRUIÇÃO DA CAMADA DE OZÔNIO Na estratosfera e mesosfera, o O2 se transforma em O3, por ação das radiações ultravioleta do Sol. O ozônio funciona como um filtro, refletindo parte da radiação ultravioleta dos raios solares. Em pequena quantidade, a radiação ultravioleta é indispensável à realização da fotossíntese, logo, indispensável à vida. Em grandes quantidades, essa radiação causa mutações gênicas, provocando câncer de pele nos humanos e comprometendo a atividade agrícola e o fitoplâncton. O clorofluorcarbono ou CFC, gás usado em s prays, nos circuitos de refrigeração de geladeiras e ar condicionado e em embalagens porosas de sanduíches e ovos, é inócuo na camada inferior da atmosfera (troposfera), porém, ao chegar às camadas superiores, sob a ação dos raios ultravioleta, ele se decompõe. O cloro resultante dessa decomposição reage com o ozônio, descompondo-o. Esse efeito dura muitos anos, cada átomo de cloro pode reagir inúmeras vezes com outras moléculas de ozônio. Desde 1987 tenta-se a redução na produção de CFC, buscando substitutos não agressivos ao meio ambiente.
A INVERSÃO TÉRMICA A camada de ar próxima à superfície do globo terrestre é mais quente. Sendo menos densa ela sobe e à medida que atinge alturas maiores vai esfriando. 12
Com o movimento do ar as partículas nele contidas sofrem dispersão. No inverno pode ocorrer a inversão térmica, isto é, nas camadas próximas do solo fica o ar frio e acima dessa camada, o ar quente. Os poluentes liberados na camada de ar frio não se dispersam. É por isso que, nessas condições, a poluição fica aumentada.
ALGUNS POLUENTES AMBIENTAIS DIÓXIDO DE CARBONO ± CO2 Gás eliminado no processo de respiração celular e em todas as combustões (queima de combustíveis fósseis e outros pelas indústrias e automóveis). Absorvido pelos seres clorofilados é usado no processo de fotossíntese. Seu aumento na atmosfera é responsável pelo chamado efeito estufa.
MONÓXIDO DE CARBONO - CO Gás produzido pelos veículos a combustão, compete com o oxigênio, pois se combina com a hemoglobina das hemácias, formando um composto estável ± a carboxiemoglobina ± que impede o transporte dos gases respiratórios. Também bloqueia a citocromoxidase, na cadeia respiratória, dentro das mitocôndrias.
DIÓXIDO DE ENXOFRE ± SO2 Gás proveniente da combustão do petróleo e do carvão. Ataca os pulmões, irrita os olhos e a pele e destrói o esmalte dos dentes. Reage com a água, na atmosfera, formando o ácido sulfúrico, de onde resultam as chuvas ácidas que provocam danos à vegetação, ao solo, às edificações e monumentos.
BENZOPIRENO Poluente liberado pela combustão. É um hidrocarboneto de ação cancerígena.
ÓXIDOS DE NITROGÊNIO Produzidos por aviões, fornos, incineradores e fertilizantes. São responsáveis por afecções respiratórias, câncer de pulmão e formação de chuvas ácidas.
CHUMBO-TETRAETILA
O chumbo é adicionado aos combustíveis dos veículos automotores para aumentar a resistência à combustão. Misturado ao ar, o chumbo-tetraetila é aspirado e provoca a inibição de enzimas.
SUBSTÂNCIAS RADIOATIVAS Os materiais radioativos como estrôncio-90, césio-127, plutônio-239 e outros, depois de usados deixam um lixo atômico cujas radiações permanecem no ambiente por milhares de anos. Essas radiações aumentam a taxa de mutação gênica, produzindo vários tipos de câncer, muitos ainda incuráveis.
PESTICIDAS São os produtos químicos utilizados no combate às pragas. Podem ser insetici das, fungicidas, herbicidas, raticidas, acaricidas, nematicidas, etc. o uso excessivo provoca o envenenamento do solo, dos lençóis freáticos, dos alimentos e do próprio homem, bem como o surgimento de linhagens resistentes, o que provoca o uso de produtos cada vez mais tóxicos.
METAIS PESADOS O mercúrio se concentra ao longo das cadeias alimentares, intoxicando seres aquáticos e todos que se alimentam deles. Provoca danos neurológicos. O chumbo se acumula no corpo do homem, causando o saturnismo (perturbações nervosas, nefrites crônicas, cólicas, paralisia cerebral, confusão mental, etc.).
PETRÓLEO Os derramamentos nos mares compromete a fotossíntese das algas, dificultando a oxigenação e provocando a morte por asfixia dos seres aeróbios; prejudica todo o ecossistema aquático.
13
