Aula 2: Ecossistemas Aquáticos e terrestres Natureza Cibernética dos ecossistemas Classificação...

Aula 2:Ecossistemas

Aquáticos e terrestresNatureza Cibernética dos ecossistemas

Classificação segundo a fonte de energia

Ecossistemas: exemplos

Estrato autotrófico:de plantas ou organismos que contem clorofila,Onde predominam a fixação da energia luminosa, utilização de substâncias orgânicas simples em substâncias mais complexasEstrato heterotrófico:i.e. seres incapazes de sintetizar seu próprio alimento,Utilizam-se do alimento sintetizado pelos autótrofos. Aqui também estão presentesos decompositores.

Cerrado

Alterações nos ecossistemas terrestresDesmatamentos e queimadas

Alterações nos ecossistemas terrestresperdas de habitat (felinos, aves, etc)

Ecossistema aquático

Ecossistema lacustre (Fonte: Fundamentos de Liminologia, Esteves, F. A )

Fitoplâncton

Fitoplâncton

Zooplâncton (macro e microzooplâncton)

Larva de Foraminídeo

CopépodoAnfípodo

Zooplancton

Maré vermelha (bloom de algas)

Bloom de algas tóxicas (dinoflagelados Gymnodium breve, ou por Alexandrium catenalla)

Regiões e Temperatura em um lago

Pirâmide ou rede alimentar de ecossistemas aquáticos

Luz em um lago

Comparação de densidade e biomassa dos organismos em ecossistemas aquáticos e terrestres de

produtividade moderada comparável

Componenteecológico

Lago de águas abertas

Conjunto, N0/m2, P.seco (g/m2)

Prado ou campo abandonadoConjunto,N0/m2, P.seco (g/m2)

Produtores Algas fitoplanctônicas, 108-1010, 5,0

Angiospermas, herbáceas (gramíneas),102-103, 500,0

Consumidores na camada autotrófica

Crustáceos e rotíferos zooplanctônicos, 105-107, 0,5

Insetos e aranhas, 102-103, 1,0

Consumidores na camada heterotrófica

Insetos, moluscos e crustáceos,105-106, 4,0

Artrópodos, anelídeos e nematodos do solo, 105-106, 4,0

Grandes consumidores móveis

Peixes, 0,1- 0,5, 15,0 Aves e mamíferos, 0,01-0,03, 0,3- 15

Microrganismos consumidores (saprófagos)

Bactérias e fungos, 1013-1014, 1- 10,0

Bactérias e fungos, 1014-1015, 10- 100,0

Estudo dos ecossistemas• Abordagem holística: mede-se as entradas e saídas

de enrgia, as propriedades coletivas e emergentes do todo são avaliadas;

• Abordagem reducionista: as partes principais são estudadas primeiro, para depois serem integradas num sistema inteiro

• Experiências nos ecossistemas a partir de perturbações (“ ecologia do estresse”);

• Modelos computacionais (manipulação de modelos para ver como se altera o comportamento das partes e o resultado do todo).

O controle biológico do ambiente geoquímico

• Os organismos individuais não somente se adaptam ao ambiente físico, mas, através da sua ação conjunta nos ecossistemas, também adaptam o ambiente geoquímico segundo as suas necessidades biológicas.

• Desta forma, as comunidades de organismos e os seus ambientes de entrada e saída desenvolvem-se em conjunto, como os ecossistemas.

• A química da atmosfera e o ambiente físico fortemente tamponado da terra (são completamente diferentes das condições de outros planetas) o que levou à formulação da hipótese Gaia.

A hipótese Gaia (Lovelock, 1979)

• “ os organismos principalmente os microrganismos, evoluíram junto com o ambiente físico, formando um sistema complexo de controle, o qual mantém favoráveis à vida as condições da Terra” .

• “ A atmosfera da Terra com o seu conteúdo singular rico em O2, e pobre em CO2, e as condições moderadas de temperatura e pH na superfície da Terra não podem ser explicadas sem as atividades críticas de tamponamento das formas primitivas de vida e a continuada atividade coordenada das plantas e microrganismos, que reduzem as flutuações de fatores físicos que ocorreriam na ausência de sistemas vivos bem organizados.”

Comparação de condições atmosféricas e de temperatura (segundo Lovelock, 1979)

Marte Vênus Terra sem vida

Terra real

Atmosfera gás carbônico

NitrogênioOxigênio

95%2,7%0,13%

98%1,9%

Traços

98%1,9%

Traços

0,03%79%21%

TemperaturaSuperficial 0 C

- 53 477 290 + -50 13

A natureza Cibernética e a estabilidade dos ecossistemas

• Os ecossistemas são ricos em redes de informação, que compreendem fluxos de comunicação físicos e químicos que interligam todas as partes e governam ou regulam (controlam) o sistema como um todo;

• A redundância, mais de uma espécie tendo capacidade de realizar uma dada função, também aumenta a estabilidade.

• O grau de estabilidade varia, dependendo do rigor do ambiente externo além da eficiência dos controles internos. (Resistência e elasticidade)

Dois mecanismos contrastantes para a manutenção da estabilidade num ecossistema

(Odum, 1988)

1

2

A-Retroalimentação negativa

1A

1B

1C

B-Redundânciaem componentesfuncionais

Mecanismos de controle em ecossistemas

• Incluem os subsistemas microbianos que regulam o armazenamento e a liberação de nutrientes;

• Mecanismos de comportamento (hospedeiro parasita);

• Os subsistemas predador e presa que regulam a densidade populacional

Nasonia vitropennis (vespa parasita) x Musca domestica (mosca doméstica)

O parasita não pode eliminar o hospedeiro, pois a vida deleDepende do primeiro. Portanto, existe uma adaptação e Coevolução entre ambos

Resistência e Elasticidade• A estabilidade de resistência indica a capacidade

de um ecossistema resistir a perturbações e manter intactos sua estrutura e seu funcionamento (ex, uma floresta de Pinheiros da Califórnia é bastante resistente ao fogo, mas se queimar, recuperar-se-á muito lentamente ou nunca).

• A estabilidade de elasticidade indica a capacidade de se recuperar quando o sistema é desequilibrado por uma perturbação (ex, uma vegetação que pega fogo com frequência (pouca resistência), mas se recupera rápido (excelente elasticidade).

• Em geral, ecossistemas em ambientes físicos benignos exibem maior resistência e menor elasticidade, ocorrendo o contrário em ambientes físicos incertos.

Estabilidade de resistência e de elasticidade

Classificação dos Ecossistemas

• Ecossistemas naturais – Biomas (pesquisar em grupo e apresentar os diferentes biomas)

• Agroecossistemas

• Ecossistemas urbanos

Biomas TerrestresTundra: ártica e AlpinaFlorestas boreais de coníferas

Florestas temperadas decíduasCampos temperados de gramíneasCampos e Savanas tropicaisChaparral: regiões de chuvas no inverno e secas no verãoDeserto: herbáceo e arbustivoFloresta tropical semiperenifólia: chuva e seca pronunciadasFloresta tropical úmida perenifólia

Ecossistemas marinhos

Oceano aberto (pelágico)Águas da plataforma continental (águas

costeiras)Regiões de ressurgência (áreas férteis de

alta produtividade pesqueira)Estuários (baías litorâneas, estreitos,

desembocaduras de rios, salgadios,etc)

Ecossistemas dulcícolas

Lêntico (águas paradas): lagos, tanques, etc.

Lótico (águas correntes): rios, riachos, etc.

Terras úmidas: brejos e florestas de pântanos

Mapa do Brasil com os principais biomas brasileiros

Trabalho sobre os diferentes Tipos de biomas mundiais e o bioma de MG. Estão ameaçados Poluição ou outro problema ambiental ?

Apresentações 4/12 e 11/12/07

• Pesquisar sobre os biomas: grupo de 4 a 5 pessoas (8 grupos). Cada um fica com um bioma, principalmente os biomas brasileiros.

• Destacar as fontes de energia, estado de conservação (ou graus de poluição), organismos presentes e suas relações (cadeia alimentar exemplo daquele ecossistema); como o turismo é explorado naquele ecossistema ou bioma.

Classificação dos Ecossistemas(baseada na fonte de Energia)

• 1. Ecossistemas naturais que dependem da energia solar, sem outros subsídios;

• 2.EN que dependem da energia solar, com subsídios de outras fontes naturais de energia;

• 3.Ecossistemas que dependem da energia solar, com subsídios antropogênicos;

• 4.Sistemas urbano-industriais (ecossistema incompleto ou heterotrófico), movidos a combustível (combustíveis fósseis ou orgânicos, ou nucleares são as fontes de energia).

Ecossistemas Agrícolas• Dependem de energia auxiliar de regiões distantes

e possuem uma saída que causa impacto sobre elas, da mesma forma que as cidades. Não obstante, possuem um componente autotrófico, como parte integral.

• Diferem dos ecossistemas naturais de 3 formas: (1) a energia auxiliar aumenta a entrada de energia solar está sob o controle do homem;

• (2) a diversidade de organismos está muito reduzida, para maximizar a produção;

• (3) as plantas e animais dominantes sofrem a seleção artificial e não a seleção natural.

Ecossistemas heterotróficos

Scanear pag 46 do Odum

Natural- recife de ostras

Cidade industrializada- alto influxo de E e saída de resíduos (tóxicos)

Exemplos de ecossistemas segundo a fonte e nível de energia

Fluxo energético anual (Kcal/m2)

Oceanos abertos, florestas de altitude (Ecossistema natural)

1.000-10.000 (2.000)

Estuário de marés, algumas florestas úmidas (Ecossistema natural com subsídios naturais)

10.000-40.000 (20.000)

Agricultura, aquacultura(EN com subsídios antropogênicos)

10.000-40.000 (20.000)

Cidades, bairros residenciais, zonas industriais

100.000-3.000.000(2.000.000)