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Aula 2: Ecossistemas Aquáticos e terrestres Natureza Cibernética dos ecossistemas Classificação segundo a fonte de energia

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Aula 2:Ecossistemas

Aquáticos e terrestresNatureza Cibernética dos ecossistemas

Classificação segundo a fonte de energia

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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

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Alterações nos ecossistemas terrestresDesmatamentos e queimadas

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

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Ecossistema aquático

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

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Fitoplâncton

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Fitoplâncton

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Zooplâncton (macro e microzooplâncton)

Larva de Foraminídeo

CopépodoAnfípodo

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Zooplancton

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Maré vermelha (bloom de algas)

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

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Regiões e Temperatura em um lago

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Pirâmide ou rede alimentar de ecossistemas aquáticos

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Luz em um lago

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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

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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).

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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.

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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.”

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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

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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)

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Dois mecanismos contrastantes para a manutenção da estabilidade num ecossistema

(Odum, 1988)

1

2

A-Retroalimentação negativa

1A

1B

1C

B-Redundânciaem componentesfuncionais

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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

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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

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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.

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Estabilidade de resistência e de elasticidade

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Classificação dos Ecossistemas

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

• Agroecossistemas

• Ecossistemas urbanos

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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

Page 28: Aula 2: Ecossistemas Aquáticos e terrestres Natureza Cibernética dos ecossistemas Classificação segundo a fonte de energia

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)

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Ecossistemas dulcícolas

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

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

Terras úmidas: brejos e florestas de pântanos

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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 ?

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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.

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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).

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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.

Page 34: Aula 2: Ecossistemas Aquáticos e terrestres Natureza Cibernética dos ecossistemas Classificação segundo a fonte de energia

Ecossistemas heterotróficos

Scanear pag 46 do Odum

Natural- recife de ostras

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

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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)