Ecologia Aplicada

ECOLOGIA APLICADA

Professor Me. Rômulo Diego de Lima Behrend

GRaDuação

Gestão Ambiental

ReitorWilson de Matos Silva

Vice-ReitorWilson de Matos Silva Filho

Pró-Reitor de AdministraçãoWilson de Matos Silva Filho

Pró-Reitor de EADWillian Victor Kendrick de Matos Silva

Presidente da MantenedoraCláudio Ferdinandi

NEAD - Núcleo de Educação a DistânciaDireção Comercial, de Expansão e Novos NegóciosMarcos GoisDireção de OperaçõesChrystiano MincoffCoordenação de SistemasFabrício Ricardo LazilhaCoordenação de PolosReginaldo CarneiroCoordenação de Pós-Graduação, Extensão e Produção de MateriaisRenato DutraCoordenação de GraduaçãoKátia CoelhoCoordenação Administrativa/Serviços CompartilhadosEvandro BolsoniCoordenação de CursoSilvio Silvestre BarczszGerência de Inteligência de Mercado/DigitalBruno JorgeGerência de MarketingHarrisson BraitSupervisão do Núcleo de Produção de MateriaisNalva aparecida da Rosa MouraSupervisão de MateriaisNádila de almeida Toledo Design InstrucionalRossana Costa Giani Fernando Henrique MendesProjeto GráficoJaime de Marchi JuniorJosé Jhonny CoelhoEditoraçãoReginaldo YoshidaRevisão TextualJaquelina Kutsunugi, Keren Pardini, Maria Fernanda Canova Vasconcelos, Nayara Valenciano, Rhaysa Ricci Correa, Susana InácioIlustraçãoHumberto Garcia da Silva

CENTRo uNIVERSITÁRIo DE MaRINGÁ. Núcleo de Educação a Distância:

C397 Ecologia aplicada / Rômulo Diego de Lima Behrend. Reimpressão revista e atualizada, Maringá - PR, 2014. 168 p.“Graduação em Gestão ambiental - EaD”. 1. Gestão ambiental. 2. Ecologia. 3. Ecossistemas. 4.EaD. I. Título.

CDD - 22 ed. 577CIP - NBR 12899 - aaCR/2

Ficha catalográfica elaborada pelo bibliotecário João Vivaldo de Souza - CRB-8 - 6828

Viver e trabalhar em uma sociedade global é um grande desafio para todos os cidadãos. a busca por tecnologia, informação, conhecimento de qualidade, novas habilidades para liderança e so-lução de problemas com eficiência tornou-se uma questão de sobrevivência no mundo do trabalho.

Cada um de nós tem uma grande responsabilida-de: as escolhas que fizermos por nós e pelos nos-sos fará grande diferença no futuro.

Com essa visão, o Centro universitário Cesumar – assume o compromisso de democratizar o conhe-cimento por meio de alta tecnologia e contribuir para o futuro dos brasileiros.

No cumprimento de sua missão – “promover a educação de qualidade nas diferentes áreas do conhecimento, formando profissionais cidadãos que contribuam para o desenvolvimento de uma sociedade justa e solidária” –, o Centro universi-tário Cesumar busca a integração do ensino-pes-quisa-extensão com as demandas institucionais e sociais; a realização de uma prática acadêmica que contribua para o desenvolvimento da consci-ência social e política e, por fim, a democratização do conhecimento acadêmico com a articulação e a integração com a sociedade.

Diante disso, o Centro universitário Cesumar al-meja ser reconhecida como uma instituição uni-versitária de referência regional e nacional pela qualidade e compromisso do corpo docente; aquisição de competências institucionais para o desenvolvimento de linhas de pesquisa; con-solidação da extensão universitária; qualidade da oferta dos ensinos presencial e a distância; bem-estar e satisfação da comunidade interna; qualidade da gestão acadêmica e administrati-va; compromisso social de inclusão; processos de cooperação e parceria com o mundo do trabalho, como também pelo compromisso e relaciona-mento permanente com os egressos, incentivan-do a educação continuada.

Seja bem-vindo(a), caro(a) acadêmico(a)! Você está iniciando um processo de transformação, pois quan-do investimos em nossa formação, seja ela pessoal ou profissional, nos transformamos e, consequente-mente, transformamos também a sociedade na qual estamos inseridos. De que forma o fazemos? Criando oportunidades e/ou estabelecendo mudanças capa-zes de alcançar um nível de desenvolvimento compa-tível com os desafios que surgem no mundo contem-porâneo.

o Centro universitário Cesumar mediante o Núcleo de Educação a Distância, o(a) acompanhará durante todo este processo, pois conforme Freire (1996): “os homens se educam juntos, na transformação do mundo”.

os materiais produzidos oferecem linguagem dialó-gica e encontram-se integrados à proposta pedagó-gica, contribuindo no processo educacional, comple-mentando sua formação profissional, desenvolvendo competências e habilidades, e aplicando conceitos teóricos em situação de realidade, de maneira a inse-ri-lo no mercado de trabalho. ou seja, estes materiais têm como principal objetivo “provocar uma aproxi-mação entre você e o conteúdo”, desta forma possi-bilita o desenvolvimento da autonomia em busca dos conhecimentos necessários para a sua formação pes-soal e profissional.

Portanto, nossa distância nesse processo de cres-cimento e construção do conhecimento deve ser apenas geográfica. utilize os diversos recursos peda-gógicos que o Centro universitário Cesumar lhe possi-bilita. ou seja, acesse regularmente o aVa – ambiente Virtual de aprendizagem, interaja nos fóruns e en-quetes, assista às aulas ao vivo e participe das discus-sões. além disso, lembre-se que existe uma equipe de professores e tutores que se encontra disponível para sanar suas dúvidas e auxiliá-lo(a) em seu processo de aprendizagem, possibilitando-lhe trilhar com tranqui-lidade e segurança sua trajetória acadêmica.


Possui graduação em Ciências Biológicas pela universidade Estadual de Maringá (2006) e mestrado (2010) em Ciências ambientais pela mesma instituição. Tem experiência na área de Ecologia.

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TORE

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SEjA BEM-VINDO(A)!

Preparei este material com o intuito de apresentar a você os princípios e conceitos bási-cos da ecologia para que eles sejam aplicados no planejamento, gerenciamento e exe-cução das atividades de diagnóstico ambiental; na avaliação de impacto ambiental; na proposição de medidas mitigadoras corretivas e preventivas; na recuperação de áreas degradadas; e no acompanhamento e monitoramento da qualidade ambiental.

Minha intenção é que você compreenda esses conceitos para que eles sejam aplicados com eficiência na prática. as atividades que propomos em cada unidade vão te direcio-nar para isso. Vamos encarar juntos esse desafio?

Eu gostaria de destacar que é um prazer poder trocar essas ideias com você. Espero que a sua participação seja efetiva e que eu consiga trocar diversas experiências, tendo em vista a realidade do seu trabalho e todo o contexto no qual ele está inserido.

Portanto, para que seu aprendizado seja efetivo, é necessário que você se dedique e não desanime diante das adversidades. Elas fazem parte do processo e farão com que sua vitória seja ainda mais valiosa!

Sou o Professor Rômulo D. L. Behrend e fui o responsável por este livro. Eu possuo gra-duação em Ciências Biológicas (2007), sou Mestre em Ciências ambientais pela univer-sidade Estadual de Maringá (2010) e Doutorando em Ciências ambientais pela mesma instituição (2011). Neste livro, eu busquei abordar alguns assuntos relevantes que se re-lacionam com a ecologia aplicada e que julguei serem importantes para os profissionais ligados às distintas áreas da gestão ambiental.

Este material está dividido em cinco unidades:

a unidade I, “Introdução à Ecologia”, abordará a importância da ecologia para os estudos ambientais. Nessa unidade, serão conhecidas as divisões da ecologia e as suas aborda-gens (descritiva, funcional e evolutiva) utilizadas para responder a questões aplicadas. Nós aprenderemos a reconhecer as diferenças entre vários níveis de organização: orga-nismos (ou indivíduos), populações, comunidades e ecossistemas, observando diferen-tes formas de focar esses níveis quando analisados dentro da teoria ecológica.

a unidade II, chamada “Ecologia de populações e sua aplicação”, irá fornecer ao aluno co-nhecimentos de modelagem de populações e descrição de estruturas de comunidades. além disso, estudaremos os fatores limitantes da distribuição e abundância dos organis-mos, a dispersão de populações, os parâmetros demográficos, além de métodos de esti-mativa do tamanho populacional e fatores envolvidos no crescimento populacional.

a unidade III, intitulada “Ecologia de comunidades e sua aplicação”, fornecerá informa-ções sobre as relações interespecíficas, componentes estruturais da comunidade e con-trole biológico de pragas animais e vegetais.

a unidade IV, intitulada “Ecologia de ecossistemas e sua aplicação”, abordará a impor-tância dos fluxos de energia e matéria nos ecossistemas, sucessão ecológica e ecologia de restauração.

ApresentAção

ECOLOGIA APLICADA

Por fim, a unidade V tratará das características físicas, químicas e biológicas do solo. Nesta unidade, será enfatizado o papel dos microrganismos na qualidade do solo, assim como das características físicas e químicas importantes para a fertilidade do mesmo.

Como em outras especialidades, o aluno deve buscar contínua atualização. a expe-riência individual é, sem dúvida, inestimável, mas um profissional competente não pode prescindir de experiência acumulada para formar e consolidar sua base de conhecimento. Dessa forma, eu sugiro a você o acesso a alguns sites interessantes para pesquisar sobre ecologia aplicada e notícias atuais que se referem às questões ambientais do nosso país como <http://www.mma.gov.br/sitio/>; <http://www.iap.pr.gov.br/>; <http://www.cnpma.embrapa.br/>; <http://www.ibama.gov.br/licen-ciamento>.

a ecologia aplicada configura um relevante instrumento para aplicação dos co-nhecimentos derivados de estudos e pesquisas ecológicas, na busca de solução de problemas ambientais, tais como recuperação de áreas degradadas, avaliação de impacto ambiental, controle biológico de pragas, controle da poluição ambiental, implantação e manejo de unidades de conservação, administração e manejo de recursos naturais. o trabalho ora apresentado em cinco unidades tem como obje-tivos fornecer informações úteis à elaboração dos pedidos de licenças ambientais e orientar sobre os respectivos processos de licenciamento, além de relacionar os principais conceitos inseridos nos normativos aplicáveis à matéria.

o cuidado que se deve dedicar à questão do licenciamento resulta em benefícios para o empreendedor. Espera-se, com este livro, ampliar o conhecimento sobre a ecologia, contribuindo para que os gestores ambientais tenham mais condições de entender o relativo impacto de cada empreendimento. Ele foi desenvolvido para responder de forma simples e objetiva às frequentes dúvidas encontradas na ecolo-gia: Por que algumas espécies são raras e outras são abundantes? Qual a relação do meio ambiente com a distribuição dos organismos animais e vegetais? Qual o efeito sobre o meio ambiente de alguns empreendimentos industriais?

o livro não tem a pretensão de esgotar o tema, mas sim trazer orientações sobre os assuntos mais relevantes acerca da ecologia aplicada. Gostaria também de lhe ajudar a solucionar problemas e, mais que isso, alcançar o sucesso.

um grande abraço e um ótimo curso!

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ApresentAção

sumário8 - 9

uNIDaDE I

INTRODuÇÃO À ECOLOGIA

15 Introdução

16 Divisões da ecologia

17 Modos de Abordagem na ecologia

19 Hierarquia de níveis de organização ecológica

22 Fatores Limitantes da Distribuição e Abundância dos organismos Vivos

31 evolução

33 Campos de Aplicação da ecologia

37 termos Importantes Usados em ecologia

39 Considerações Finais

uNIDaDE II

ECOLOGIA DE POPuLAÇÕES E SuA APLICAÇÃO

47 Introdução

48 Índices de Densidade

50 Fatores que Influenciam as populações

51 padrões de Distribuição de Indivíduos em uma população

53 Distribuição etária da população

55 tabelas de Vida

58 padrões de sobrevivência

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60 Crescimento populacional

65 padrões na História de Vida dos organismos


uNIDaDE III

ECOLOGIA DE COMuNIDADES E SuA APLICAÇÃO

75 Introdução

76 relações Interespecíficas

81 Componentes estruturais de Comunidades

87 Conservação e Áreas naturais protegidas


uNIDaDE IV

ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS E SuA APLICAÇÃO

103 Introdução

104 o Fluxo de energia e Matéria dos ecossistemas

111 Ciclos Biogeoquímicos

118 sucessão ecológica

125 A restauração dos ecossistemas


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uNIDaDE V

SOLO – CARACTERÍSTICAS FÍSICAS, QuÍMICAS E BIOLÓGICAS – O SOLO COMO uM COMPLExO DE FATORES ECOLÓGICOS

139 Introdução

140 tipos de rochas

141 Fases do solo

142 perfil do solo

143 Características Físicas do solo

145 Características Químicas do solo

148 Como retirar Amostras de solos para Análises?

150 o solo como Complexo de Fatores ecológicos

153 organismos do solo

155 erosão e Degradação do solo


165 Conclusão167 Referências

UNIDADE I


IntroDUção À eCoLoGIA

Objetivos de Aprendizagem

■ Compreender as divisões da ecologia e a hierarquia de níveis de organização ecológica para saber direcionar o estudo.

■ Conhecer os modos de abordagem para conseguir responder às questões aplicadas da ecologia.

■ Identificar os fatores limitantes da distribuição e abundância dos organismos vivos para entender como os organismos se distribuem e determinar a quantidade (número de indivíduos) de uma espécie em diferentes lugares.

■ Entender a importância da evolução nos estudos ecológicos.

■ Verificar a importância da Ecologia na resolução de problemas ambientais atuais.

Plano de Estudo

a seguir, apresentam-se os tópicos que você estudará nesta unidade: ■ Divisões da Ecologia ■ Modos de abordagem na Ecologia ■ Hierarquia de níveis de organização ecológica

- População

- Comunidades e Ecossistemas

■ Fatores limitantes da distribuição e abundância dos organismos vivos - Luz - Temperatura - umidade - ph e salinidade - Recursos - Evolução - Evolução e Seleção natural

■ Campos de aplicação da Ecologia - Gestão ambiental - B iologia da conservação

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INTRODuÇÃO

A palavra Ecologia foi utilizada pela primeira vez por Ernst Haeckel, em 1869. Essa palavra tem sua origem no grego “oikos”, que significa casa, e “logos”, estudo. Portanto, por extensão seria o estudo da casa, ou, de forma mais genérica, do lugar onde se vive.

Segundo Haeckel (BEGON, 2010, p. 16), a ecologia é “a ciência capaz de compreender a relação do organismo com o seu ambiente”. Essa definição muito ampla provocou alguns autores que apontaram que, se isso é ecologia, há muito pouco que não é. Em busca de algo mais focado, Charles Krebs, em 1972, definiu a Ecologia como “o estudo científico das interações que determinam a distribui-ção e abundância dos organismos” (BEGON, 2010, p. 16). Mais adiante, Begon e colaboradores (2007) propuseram uma nova definição de ecologia como “o estudo científico da distribuição e abundância de organismos e das interações que determinam a distribuição de abundância”. A ecologia, como um campo da ciência distinto e reconhecido, data de cerca de 1900, mas somente nas últimas décadas a palavra se tornou parte de vocabulário geral.

Até 1970, a ecologia não era considerada pela sociedade uma ciência impor-tante. Contudo, o aumento contínuo da população e a destruição associada de ambientes naturais, com pesticidas e poluentes, despertou o público para o mundo da ecologia. Atualmente a ecologia é um assunto em que quase todo mundo tem prestado atenção, e a maioria das pessoas considera importante – mesmo quando elas não conhecem o significado exato do termo.

Diante da grande quantidade de impactos causados no meio ambiente, a compreensão ecológica é agora necessária mais do que nunca para aprendermos as melhores políticas de manejar as bacias hidrográficas, as terras cultivadas, as áreas inundáveis e outras áreas – chamadas de sistemas de suporte ambiental –, pois a humanidade depende dessas para alimentação, suprimento de água, pro-teção contra catástrofes naturais e saúde pública. Os gestores ambientais irão proporcionar essa compreensão por meio de estudos de controle populacional por predadores, da influência da fertilidade do solo no crescimento de plantas, das respostas evolutivas de micróbios aos contaminantes ambientais, da dispersão de organismos sobre a superfície da Terra e de uma multiplicidade de questões

Introdução

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INTRODUÇÃO À ECOLOGIA

Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998.

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similares. O manejo de recursos bióticos numa forma que sustente uma razoável qualidade de vida humana depende do uso inteligente dos princípios ecológicos para resolver ou prevenir problemas ambientais, e para suprir o nosso pensa-mento e práticas econômicas, políticas e sociais.

A Ecologia é focada no mundo natural de animais e plantas, e inclui o ser humano como uma espécie muito significativa em virtude de seu impacto. Por outro lado, os Estudos ambientais são a análise dos impactos humanos sobre os ambientes da Terra. Estudos ambientais como uma disciplina são muito mais amplos que ecologia, pois lida com muitas ciências naturais, incluindo ecologia, geologia, climatologia, sociologia, ciência política e filosofia. A ciência ecologia não está somente interessada no impacto dos seres humanos sobre o ambiente, mas com as inter-relações de todas as plantas e animais. Dessa forma, a ecologia tem muito a contribuir com algumas das questões mais amplas sobre humanos e seu ambiente, que são componentes científicos importantes de estudos ambientais.

DIVISÕES DA ECOLOGIA

Modos de abordagem na Ecologia

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Conforme o enfoque é dirigido para organismos, populações, comunidades ou ecossistemas, têm-se:

1. Autoecologia: estudo das relações dos organismos com o ambiente.

2. Demo-ecologia: estudo da dinâmica e dos processos adaptativos das popu-lações ou estudo das causas da abundância e distribuição de espécies. É também referida como Ecologia de Populações.

3. Sinecologia: estudo das relações das comunidades biológicas com o ambiente e das relações das populações entre si e dentro das comuni-dades vegetais, animais e de microrganismos. É também referida como Ecologia de Comunidades.

4. Ecologia de Ecossistemas: estudo da estrutura e dinâmica dos ecossiste-mas, levando em conta a ação dos fatores ecológicos sobre os organismos, as populações e as comunidades inseridas nos ecossistemas.

5. Ecologia aplicada: aplicação dos conhecimentos derivados de estudos e pesquisas ecológicas na busca de solução de problemas ambientais, tais como recuperação de áreas degradadas, avaliação de impacto ambiental, controle biológico de pragas, controle da poluição ambiental, implanta-ção e manejo de unidades de conservação, administração e manejo de recursos naturais.

MODOS DE ABORDAGEM NA ECOLOGIA

Nós podemos abordar o estudo de ecologia sob três pontos de vista: descritivo, funcional ou evolutivo (PERONI e HERNANDÉZ, 2011). O ponto de vista des-critivo trata principalmente de história natural e foca na descrição dos grupos de vegetação do mundo (floresta decídua temperada, floresta pluvial tropical, pradarias e tundras), assim como na descrição dos grupos de animais. Essa abor-dagem é o princípio de toda ciência ecológica.



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O ponto de vista funcional, por outro lado, está relacionado à dinâmica ener-gética e também numérica dos sistemas ecológicos. Essa abordagem procura identificar e analisar problemas gerais comuns à maioria ou a todos os diferentes ecossistemas. Nesse tipo de abordagem, estamos interessados em entender basica-mente como os sistemas funcionam e o modo como operam. O interesse principal está em questões do tipo “como?”, ou seja, há uma ênfase em tentar descrever os sistemas na sua forma de funcionamento. Perguntamos, por exemplo, “como esse sistema funciona?”, “Como essas populações são afetadas pelas variações do ambiente?”, ou “Como as explosões populacionais são causadas pelos fato-res que observamos numa escala ecológica?” (PERONI e HERNANDÉZ, 2011).

Ecologia evolutiva estuda as razões históricas pela qual seleção natural tem favorecido as adaptações particulares que nós agora vemos. A abordagem evolu-tiva considera organismos e relações entre organismos como produtos históricos de evolução. Uma vez que a evolução não somente tem ocorrido no passado, mas está acontecendo no presente, o ecólogo evolutivo tem que trabalhar inti-mamente com o ecólogo funcional para entender sistemas ecológicos. Porque o ambiente de um organismo contém todas as forças seletivas que moldam sua evolução, ecologia e evolução são dois pontos de vista da mesma realidade.

Todas as três abordagens da ecologia tem suas forças, mas o ponto importante é que nós precisamos das três para produzir boa ciência. A abordagem descri-tiva é fundamental porque se não tivermos uma boa descrição da natureza, nós não podemos construir boas teorias ou boas explicações. A abordagem descri-tiva nos fornece mapas de distribuição geográfica e estimativas de abundância relativa de diferentes espécies. Com a abordagem funcional, nós precisamos do conhecimento biológico detalhado que a história natural traz para descobrir como o sistema ecológico opera. A abordagem evolutiva necessita de boa his-tória natural e boa ecologia funcional para especular sobre eventos do passado e sugerir hipóteses que possam ser testadas no mundo real. Uma única aborda-gem não pode abordar todas as questões ecológicas.

O problema básico de ecologia é determinar as causas da distribuição e abun-dância de organismos. Cada organismo vive em uma matriz de espaço e tempo. Consequentemente, os conceitos de distribuição e abundância estão intimamente relacionados, embora a primeira vista eles possam parecer bastante distintos.

Hierarquia de Níveis de organização Ecológica

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HIERARQuIA DE NÍVEIS DE ORGANIzAÇÃO ECOLÓGICA

Um sistema ecológico pode ser um organismo, uma população, um conjunto de populações vivendo juntas (frequentemente chamado de comunidade), um ecossistema ou a biosfera inteira da Terra. Cada subsistema ecológico menor é subconjunto de um próximo maior, e assim os diferentes tipos de sistemas eco-lógicos formam uma hierarquia de tamanho (Figura 1).

O organismo é a unidade mais fundamental da Ecologia, o sistema ecológico elementar. Porém, quando encontramos um conjunto de indivíduos, algumas propriedades particulares são evidenciadas e podem ser melhor entendidas no contexto de uma população.

Uma população pode ser definida como um grupo de indivíduos da mesma espécie que ocupam uma determinada área em um determinado momento do tempo e que apresentam alta probabilidade de cruzamentos entre si, em compa-ração com a probabilidade de cruzamentos com indivíduos de outra população. Como exemplos, podemos citar a população de dourado (peixe) no rio Paraná, a população humana sul-americana etc.

O conjunto de populações que convive em um ecossistema e que usual-mente interagem de forma organizada é denominado comunidade ecológica. As populações dentro de uma comunidade interagem de várias formas. Por exem-plo, muitas espécies são predadoras (exemplo: leão) que comem outras espécies de organismos, as presas (exemplo: lince).

Um ecossistema é um sistema onde os organismos vivos interagem com o meio, trocando matéria e energia. Portanto, um ecossistema contém compo-nentes bióticos (plantas, animais, microrganismos) e abióticos (água, solo etc.) que interagem.



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Figura 1- Hierarquia dos níveis de organização ecológica.

POPuLAÇÃO

Podemos pensar em três componentes fundamentais que devem ser conside-rados quando estudamos populações: crescimento, sobrevivência e reprodução (BEGON et al. 2010). Contudo, não podemos esquecer as inter-relações com outros organismos, através de competição e predação, por exemplo.

O desenvolvimento da Ecologia de populações baseia-se na conjugação de teoria, testes em laboratório e trabalhos de campo. Os trabalhos de campo têm aumentado devido à necessidade de fornecermos respostas aplicadas às questões de manejo e conservação. Para manejar uma população, devemos compreender

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Hierarquia de Níveis de organização Ecológica

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sua dinâmica e como as populações de espécies diferentes se relacionam ao nível da comunidade e do ecossistema (PERONI e HERNANDÉZ, 2011).

O conceito de manejo pode ser entendido levando em conta o grau de influ-ência humana em um sistema ecológico. Por exemplo, há ações humanas que favorecem o nascimento em uma população, enquanto outras favorecem o número de mortes. Dessa forma, deve-se ter muito cuidado quando se pretende manejar populações de uma espécie (PERONI e HERNANDEZ, 2011).

Nós entraremos em mais detalhes sobre ecologia de populações na pró-xima unidade.

COMuNIDADES E ECOSSISTEMAS

Na natureza, os indivíduos e as populações fazem parte de grupos de espécies distintas que ocorrem juntos no espaço e no tempo e estão conectados uns aos outros por meio de interações ecológicas. A esse grupo de espécies que intera-gem entre si e com o meio ambiente chamamos de comunidade. Dessa forma, a Ecologia de Comunidades busca entender como os agrupamentos de espécies



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se distribuem na natureza e como esses agrupamentos podem ser influencia-dos pelo ambiente abiótico e pelas interações entre as populações de espécies (ACIESP, 2007).

Uma comunidade pode ser definida em qualquer escala (local, regional, glo-bal) dentro de uma hierarquia de habitats, dependendo do tipo de questão que se pretende testar (PERONI e HERNANDÉZ, 2011). Se a comunidade for espacial-mente definida, ela incluirá todas as populações dentro de suas fronteiras. Assim, o gestor ambiental pode utilizar o conhecimento das interações entre organis-mos para tentar explicar o comportamento e a estrutura de uma comunidade.

Considerando a ecologia de ecossistemas, ela foca nos caminhos seguidos pela energia e matéria entre os meios abióticos (não vivos) e bióticos (vivos). Um ecossistema é um sistema natural ou artificial, limitado por espaço físico, onde coexistem e interagem fatores bióticos e abióticos gerando ambientes caracte-rísticos (ACIESP, 1997).

Nós entraremos em mais detalhes sobre ecologia de comunidades e ecossis-temas nas unidades III e IV, respectivamente.

FATORES LIMITANTES DA DISTRIBuIÇÃO E ABuNDâNCIA OS ORGANISMOS VIVOS

Quando pensamos em compreender a distribuição e abundância das espécies, temos que ter em mente que há uma série de fatores complexos influenciando-as. Dentre os fatores que influenciam a distribuição e abundância das espécies estão os fatores ecológicos dos quais essa espécie necessita para sobreviver e se reproduzir, a história da espécie (evolução), as taxas individuais de natalidade, mortalidade e migração (Unidade II) e as interações que ocorrem entre indiví-duos da mesma espécie (interações intraespecíficas) e entre espécies diferentes (interações interespecíficas – Unidade III) (PERONI e HERNANDÉZ, 2011).

Nessa unidade, nós falaremos sobre os fatores ecológicos, que são com-ponentes do meio que podem agir diretamente sobre os seres vivos, ao menos

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Fatores Limitantes da Distribuição e abundância os organismos Vivos

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durante uma fase do seu ciclo de desenvolvimento. Esses fatores exercem diver-sos efeitos sobre os organismos, tais como distribuição e redistribuição, sucessão ecológica, seleção, adaptação, variação de densidade, frequência, abundância e dominância (SANTOS, 2006).

A probabilidade de sobrevivência e de reprodução de seres vivos depende fundamentalmente dos fatores ecológicos. Dentre as várias ações dos fatores eco-lógicos, podem ser enfatizados (SANTOS, 2006):

1. A variação na densidade das populações, uma vez que os fatores podem afetar as taxas de natalidade, mortalidade, imigração e emigração.

2. O processo de colonização de áreas de transformação pioneira e extinção de áreas degradadas, e a distribuição espacial e temporal dessas mesmas populações e comunidades.

3. Modificações adaptativas, tais como reações fotoperiódicas, diapausa, hibernação, estivação, entre outras.

Os fatores ecológicos podem ser classificados em abióticos (variáveis ambientais físicas e químicas) e bióticos (resultante das interações entre os seres vivos). Os fatores ecológicos bióticos serão enfatizados nas unidades II e III.

Com relação aos fatores ecológicos abióticos, é importante salientar que a impor-tância deles varia de acordo com o ambiente estudado. Por exemplo, em um ambiente terrestre, a iluminação, a temperatura e a quantidade de água são os fatores ecológi-cos abióticos mais importantes (SANTOS, 2006). Já em um ambiente marinho, a ilu-minação, a temperatura e a salinidade são os mais importantes (SANTOS, 2006). Considerando o ambiente de água doce, outros fatores como pH e o teor de oxigê-nio podem ser de importância principal (SANTOS, 2006). A disponibilidade de oxi-gênio é baixa em águas tranquilas (paradas)



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e alta em águas turbulentas, como nos rochedos batidos pelas ondas à beira-mar e nos rios com cachoeiras.

Enquanto que o CO2 é um fator limitante para as plantas terrestres (0,03%), a disponibilidade de O2 limita a vida dos animais e plantas em ambientes aquá-ticos, principalmente nas profundidades afóticas (sem luz) e anóxicas (sem oxigênio) de sedimentos lamacentos.

Os organismos podem apresentar uma larga faixa de tolerância para determi-nado fator ecológico e estreita para outro. Conforme, o grau relativo de tolerância, usam-se os prefixos “esteno”, com o significado de estreito e “euri” com o signifi-cado de amplo. Por exemplo, espécies eurihalinas suportam uma grande variação no teor de sal, enquanto as espécies estenohalinas suportam pouca variação nos teores de sal (salinidade constante).

Os fatores ecológicos abióticos extremos excluem a maioria das espécies. Por exemplo, em regiões desérticas e polares são encontradas poucas espécies. A distribuição e abundância dos organismos vivos estão em estreita relação com a distribuição e abundância da água disponível, uma vez que as propriedades físicas e químicas da água (especialmente as propriedades térmicas e de solubili-dade) permitem a manutenção da vida até em ambientes boreais e polares, onde o gelo funciona como isolante térmico e mecânico ao flutuar sobre as águas frias e mais densas (SANTOS, 2006).

Com relação aos fatores ecológicos antrópicos, eles tornam-se cada vez mais determinantes e limitantes no que se referem à distribuição e abundância das espé-cies. Isso ocorre em decorrência da pressão sobre os recursos naturais renováveis e não renováveis, provocando grande destruição de habitats. Isso acarreta migração e extinção tanto de espécies conhecidas como de espécies ainda não identificadas.

Para entender melhor os efeitos dos fatores ecológicos sobre a distribuição e abundância dos organismos, nós descreveremos o papel de alguns desses fatores.

Luz

A luz tem influência sobre os vegetais em função da intensidade luminosa, dos diferentes comprimentos de onda e da duração do fotoperíodo (RAVEN et al.


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2007). Além disso, a luz também exerce grande influência nas atividades e fun-ções animais. A radiação visível que afeta os processos ecológicos é a parte do espectro situada na região fotossinteticamente ativa (PAR) – entre 400 e 700 nanômetros (SANTOS, 2006).

Em relação à intensidade luminosa (IL), nós podemos distinguir três grupos de plantas: as heliófitas, são adaptadas às altas IL (herbáceas campestres, vege-tação da borda da mata e das clareiras, árvores do dossel superior das matas); as umbrófitas, são adaptadas às baixas IL (plantas do solo da mata e do sub-bos-que); e as mesófitas, adaptadas às condições intermediárias (SANTOS, 2006). As plantas estão adaptadas a uma ampla faixa de luminosidade, uma vez que a IL no interior das florestas densas pode corresponder a apenas 1% da IL inci-dente no dossel florestal e em formações campestres. Cada espécie tem o seu ponto de compensação luminoso (PCL) que corresponde à IL na qual a produ-ção fotossintética é consumida totalmente no processo respiratório (volume de CO2 absorvido = volume de CO2 liberado) (SANTOS, 2006). As plantas abaixo do PCL tendem a ficar cloróticas e estioladas (alongamento exagerado dos entre-nós, folhas pequenas e mal formadas), podendo morrer.

A posição das plantas nos estratos do perfil de uma floresta está em parte relacionada com a adaptação à IL incidente. Uma característica interessante das plantas é que elas podem iniciar seu ciclo de vida como heliófita (pioneira) ou como umbrófita (secundária precoce ou tardia) e vice-versa. As adaptações das heliófitas estão relacionadas com características metabólicas, teor de clorofila, movimento dos cloroplastos e velocidade do fechamento estomático (SANTOS, 2006; RAVEN et al. 2007).

A luz tem grande importância na fotossíntese, na qual são utilizados cerca de 0,5% a 1% da luz incidente nas lâminas foliares. O uso eficiente da luz para fotossíntese varia de acordo com a espécie de planta, sendo que as plantas com metabolismo tipo C4 podem captar energia contida em IL mais alta, fixar CO2 a menores concentrações e não ocorrendo aparentemente perda de CO2 por fotorrespiração (SANTOS, 2006; RAVEN et al. 2007). Além disso, as plantas C4 apresentam maior economia hídrica, alta resistência à saturação luminosa, melhor aproveitamento de CO2 e tolerância a altas temperaturas (SANTOS, 2006; RAVEN et al. 2007). Por outro lado, as plantas com metabolismo do tipo



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C3 sofrem saturação luminosa correspondente a ou da luz solar plena, reque-rem concentrações mais altas de CO2, apresentam significativas perdas de CO2 por fotorrespiração e maior gasto hídrico (SANTOS, 2006; RAVEN et al. 2007).

Com relação à luz nos ambientes aquáticos, o grau de intensidade lumi-nosa condiciona a zonação de algas marinhas nos costões rochosos à beira mar e das algas sésseis, flutuantes e planctônicas em águas plenas marinhas e doces continentais. A profundidade atingida pela luz nos ambientes aquáticos está relacionada com a IL e a presença de partículas em suspensão (turbidez) e den-sidade do plâncton (principalmente fitoplâncton).

Quanto à influência da luz sobre os animais, ela condiciona os hábitos de repouso e atividade. Por exemplo, existem animais diurnos, noturnos (noctíva-gos como morcegos, mariposas e corujas) e crepusculares (ativos no amanhecer e entardecer, como anfíbios e certas aves). Há ainda animais fotófilos, que são atraídos pela luz (mariposas), e fotófobos, que fogem da luz (organismos de solo). A variação da luminosidade condiciona o hábito da hibernação (forma de dormência condicionada por fotoperíodos curtos associados a climas muito frios) e estivação (forma de dormência condicionada por fotoperíodos longos associados a grandes temperaturas), diapausa (forma de dormência associada a condições ambientais desfavoráveis), migração e época de reprodução em aves e mamíferos (SANTOS, 2006).

TEMPERATuRA

A temperatura é um dos fatores mais importantes que limitam a distribuição de plantas e animais. Ela pode atuar sobre qualquer fase do ciclo vital e afetar o desenvolvimento dos organismos, sua sobrevivência e reprodução. A tempe-ratura pode atuar também indiretamente, limitando a distribuição de plantas e animais por meio dos seus efeitos sobre a capacidade competitiva, a resistência a doenças e ao parasitismo (SANTOS, 2006).

Um estudo de uma população de milho nos Estados Unidos, durante uma epidemia da ferrugem-do-milho (causador: Helminthosporium maydis), mostrou que as plantas sombreadas por árvores próximas foram afetadas mais fortemente,


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indicando que a variação local da temperatura teve forte influência na ocorrên-cia da doença dentro da população de milho (PERONI e HERNANDÉZ, 2011). Ou seja, as plantas de milho mais próximas das árvores e, portanto, mais som-breadas foram as mais afetadas pela doença.

A temperatura varia no espaço e no tempo. A temperatura varia no espaço, pois regiões próximas à linha do equador registram altas temperaturas, enquanto temperaturas próximas aos polos registram temperaturas muito baixas. Ela varia no tempo, pois a terra aquece-se durante o dia e esfria durante a noite e porque há um padrão anual com temperaturas características para cada estação do ano.

A maioria dos organismos vivos tolera temperaturas variando entre 0o C e 50o C. Alguns organismos, contudo, conseguem sobreviver em temperaturas muito baixas, enquanto que alguns microrganismos, principalmente bactérias e algas, conseguem viver e se reproduzir em locais com temperaturas muito altas, como em fontes de água quente, onde a temperatura está próxima do ponto de ebulição. As temperaturas mais elevadas ocorrem em fontes termais e nos deser-tos quentes no período diurno, enquanto as temperaturas mais baixas ocorrem nas regiões boreais e polares.

Há uma grande quantidade de trabalhos relatando os efeitos da temperatura sobre diversos processos fisiológicos, tais como a germinação de sementes, o flo-rescimento em plantas e a velocidade do desenvolvimento em insetos (PERONI e HERNANDÉZ, 2011). Sabendo disso, você acha que a temperatura afeta a dis-tribuição dos organismos?

Bem, a resposta com certeza é sim. Muitas espécies têm suas distribuições afetadas pelos valores extremos de temperatura, em especial pelas temperatu-ras letais, que impedem a existência dos organismos. A temperatura determina padrões globais de distribuição animal e vegetal. Por exemplo, considerando as unidades vegetais, temos as tundras localizadas nos climas frios do hemisfério Norte e as florestas tropicais localizadas nos climas quentes em regiões próximas à linha do Equador. Como as comunidades animais estão diretamente relaciona-das às comunidades vegetais, os grupos animais localizados no hemisfério Norte diferem dos animais do hemisférios Sul. No entanto, há uma enorme dificuldade em aplicar a visão global para os detalhes da distribuição de uma espécie em par-ticular, ou seja, em determinar a real influência da temperatura na distribuição



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das espécies, individualmente (PERONI e HERNANDÉZ, 2011). Na atualidade, devido aos efeitos das mudanças climáticas ocasionados pela enorme liberação de gases estufa na atmosfera, tem se discutido quais serão os efeitos do aumento da temperatura média da Terra na distribuição das espécies.

uMIDADE

A umidade do ambiente juntamente com a temperatura são dois dos fatores mais importantes que determinam a distribuição da vegetação e da fauna no mundo. A umidade do ar funciona como importante fator no controle da trans-piração vegetal, podendo acelerar a transpiração (baixa umidade relativa) ou reduzi-la (alta umidade relativa), de acordo com o estado hídrico interno da planta (SANTOS, 2006).

A disponibilidade de água tem grande influência sobre a umidade do ambiente, de forma que a seca ocorre quando não estão presentes e disponíveis quantida-des adequadas de água. É importante salientar que em alguns casos o solo pode estar saturado de água, mas se a água estiver congelada, ela não poderá ser absor-vida e as plantas sofrerão o efeito da seca (PERONI e HERNANDÉZ, 2011).

A umidade pode também afetar os limites de distribuição de algumas espé-cies, conforme a altitude, em áreas montanhosas (PERONI e HERNANDÉZ, 2011), pois quanto maior a altitude menor a umidade.

PH E SALINIDADE

O pH é uma condição que pode exercer uma forte influência sobre a distribuição e a abundância dos organismos. Como foi dito anteriormente, o pH é um dos principais fatores ecológicos abióticos que influenciam os ambientes aquáticos. Dessa forma, muitos trabalhos têm sido feitos visando relacionar a distribuição de uma determinada espécie ao pH em ambientes aquáticos (PESTANA et al. 2010). A maior parte dos organismos vivos não tolera pH abaixo de 3 ou acima de 9. Contudo, algumas bactérias têm seus limites de tolerância em extremos de


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pH. Por exemplo, a bactéria Spirulina platensis ocorre em lagos alcalinos com pH até 11, e a Thiobacillus ferrooxidans ocorre em resíduos de processos indus-triais e tolera pH igual a 1 (PERONI e HERNANDÉZ, 2011).

Nos casos citados acima, a influência do pH é direta sobre uma determi-nada espécie. Contudo, a influência do pH pode também ser indireta, quando uma determinada fonte alimentar de uma espécie é afetada pelas alterações do pH. Por exemplo, em um riacho (pH normal = 7), quando o pH fica abaixo de 7, ocorre um decréscimo no crescimento de fungos, afetando os animais que se alimentam deles. Assim, os efeitos negativos são indiretos e a flora aquá-tica muitas vezes é inexistente ou exibe bem menos diversidade (PERONI e HERNANDÉZ, 2011).

Um outro fator ecológico abiótico que afeta a distribuição dos organismos é a salinidade. Os efeitos da salinidade sobre as plantas que vivem em ambientes salinos (plantas halófitas) são similares aos efeitos da água congelada, ou seja, dificuldade de absorção (PERONI e HERNANDÉZ, 2011). A salinidade tem grande importância em locais onde há gradientes bem marcados, ou seja, na transição de ambientes aquáticos e terrestres, e ambientes marinhos e de água doce (PERONI e HERNANDÉZ, 2011). As concentrações salinas mais extre-mas são encontradas em zonas áridas, onde são encontradas algumas espécies adaptadas a tais condições.

Além dos fatores ecológicos abióticos citados anteriormente (salinidade, pH, umidade e temperatura), muitos outros fatores físicos e químicos podem limi-tar a distribuição de plantas e de animais. Ainda quanto ao entendimento dos fatores que influenciam a distribuição de organismos, é importante salientar-mos o conceito de recursos.

RECuRSOS

Os organismos são realmente dignos de estudo somente onde eles têm capa-cidade de viver. Os pré-requisitos mais importantes para viver em qualquer ambiente são que os organismos possam tolerar as condições locais e que seus recursos essenciais estejam disponíveis (BEGON et al. 2010). Para compreender

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a ecologia de qualquer espécie, é necessário entender suas interações com as con-dições e os recursos.

As condições são características físicas e químicas do ambiente, como foi estudado anteriormente, tais como luz, temperatura, umidade, pH e salinidade. Um organismo sempre altera as condições em seu ambiente imediato, seja numa escala muito grande (sustenta uma zona de umidade mais alta sob a sua copa de uma árvore) ou apenas numa escala microscópica (uma célula de uma alga em um pequeno lago modifica o pH na película de água que a envolve) (BEGON et al. 2010). Porém, as condições não são consumidas nem esgotadas pelas ati-vidades dos organismos.

Por outro lado, os recursos alimentares são consumidos por organismos durante o seu crescimento e reprodução. Por exemplo, as plantas realizam a fotossíntese e obtêm a energia e materiais para o seu crescimento e reprodução a partir de matéria orgânica, usando como recursos: radiação solar, dióxido de carbono, água e nutrientes minerais (BEGON et al. 2010). Os organismos “qui-miossintéticos” (muitas arqueobactérias) obtêm energia pela oxidação do metano, íons amônio, ácido sulfúrico ou ferro ferroso. Esses organismos não precisam da luz solar para produzir energia. Os organismos fotossintéticos e quimiossintéti-cos conseguem produzir seu próprio alimento e são ditos autótrofos. Por outro

Evolução

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lado, todos os outros organismos utilizam os corpos de outros organismos como fonte alimentar, sejam eles plantas ou outros animais e são ditos heterótrofos. Em cada caso, o que foi consumido não é mais disponível para outro consumi-dor. A lebre consumida por um leão não fica mais disponível para outro leão. O quantum de radiação solar absorvido e assimilado como produto da fotossín-tese por uma folha não é mais disponível para outra folha. A importância dos recursos em ecologia está no fato que um recurso limitado, usado por mais de uma espécie, ocasionará uma disputa pelo mesmo, afetando a sobrevivência da espécie menos competitiva.

Como dito acima, os recursos são todas as coisas consumidas por um orga-nismo, o que não significa que os recursos sejam necessariamente “comidos”. Por exemplo, o tatu-galinha não consome uma toca, mas quando a usa como um recurso para proteção e reprodução, ele a deixa indisponível para outro organismo (PERONI e HERNANDÉZ, 2011). Fêmeas que já se acasalaram podem não estar mais disponíveis para outros acasalamentos, da mesma forma que nutrientes consumidos por um organismo arbóreo não estão mais disponíveis para outros organismos (PERONI e HERNANDÉZ, 2011). O que podemos aprender com esse conceito é que as quantidades de recursos são escassas e podem ser ainda mais reduzidas com a atividade dos organismos.

Uma importante consideração, com relação aos recursos, é que os recur-sos podem ser limitados para membros da mesma espécie, levando a uma competição intraespecífica, ou podem ser limitantes para membros de espécies diferentes levando a uma competição interespecífica (PERONI e HERNANDÉZ, 2011).

EVOLuÇÃO

Como foi dito no início dessa unidade, para entender ecologia é necessário o conhecimento de três abordagens: a descritiva, a funcional e a evolutiva. Para se utilizar de uma abordagem evolutiva em Ecologia, é necessário integrar os

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princípios básicos de Ecologia e de Evolução, sendo essencial compreender cla-ramente as bases da Teoria Evolutiva, principalmente da seleção natural.

Uma das bases do estudo de evolução está justamente na compreensão dos fatores que determinam mudanças no comportamento das espécies, como flutu-ações no número de indivíduos, variações na distribuição espacial e na tolerância em relação às variações ambientais, e processos de adaptação. Esses fatores podem ser estudados em nível de populações, enquanto outros mecanismos operam em nível de comunidades.

A evolução é um conceito muito importante dentro da Biologia, mas como vários conceitos importantes ele gera controvérsias. Evolução biológica é a mudança nas propriedades das populações dos organismos que transcendem o período de vida de um único indivíduo (PERONI e HERNANDÉZ, 2011).

Charles Darwin foi o principal cientista associado à evolução, pois foi ele que criou a hipótese da evo-lução por seleção natural. De acordo com essa teoria, algumas variações nos organismos surgiriam ao acaso e, se essas variações os tornassem mais aptos que os outros organismos, estes sobreviveriam transmitindo suas características aos seus descenden-tes. Antes de Darwin, acreditava-se que os caracteres adquiridos por um indivíduo numa geração poderiam ser herdados, conforme sugeriu Lamarck. De acordo com a teoria do uso e desuso do Lamarck, se uma pessoa fosse forte, ela teria um filho forte, pois a força seria passado com os genes. Ou seja, o que não é usado atrofia e o que é usado se desenvolve sendo passado para as futuras gerações.

Embora as ideias de Lamarck não estivessem corretas, ele foi o primeiro cientista a trabalhar com a ideia de evolução e, com certeza, teve alguma influ-ência sobre as ideias de Darwin.

Campos de aplicação da Ecologia

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EVOLuÇÃO E SELEÇÃO NATuRAL

Uma das principais confusões existentes quando pensamos em evolução e seleção natural é a concepção da seleção natural como sinônimo de evolução (PERONI e HERNANDÉZ, 2011). Quando pensamos em evolução temos que ter em mente a ideia de mudanças temporais de qualquer tipo, enquanto que quando pensa-mos em seleção natural temos que pensar na maneira, em particular, com que essas mudanças acontecem. Para que a seleção natural ocorra é necessário que: i) os indivíduos tenham características que os diferenciem (variabilidade entre os indivíduos); ii) os indivíduos possuam sucesso reprodutivo diferente ao longo da vida; e iii) as características citadas acima possam ser transmitidas para os descendentes (PERONI e HERNANDÉZ, 2011).

A evolução ocorre pela alteração da diversidade genética dos organismos. A diversidade genética se refere à variabilidade de genótipos (conjunto de genes) presente nos organismos e é expressa em muitos caracteres dos organismos, entre eles os padrões de coloração de flores e as diferenças em proteínas, enzimas e sequ-ências de DNA de quase todos os organismos (PERONI e HERNANDÉZ, 2011). Na ausência de diversidade genética, os organismos não têm como responder e se adaptar às mudanças do ambiente. Por exemplo, se em um dado ambiente ocorre a liberação de alguma substância tóxica e as espécies não têm diversi-dade genética, o agente estressor irá dizimar toda população daquela espécie. Caso contrário, se ela tiver diversidade genética, alguns indivíduos que possuem tolerância a tal agente vão sobreviver, se reproduzir e a população continuará existindo nesse lugar. Nesse caso, como essas espécies mais aptas sobreviveram, elas deixarão mais descendentes e a população terá indivíduos tolerantes a tal agente estressor na próxima geração.

CAMPOS DE APLICAÇÃO DA ECOLOGIA

Como a Ecologia tem entre seus objetivos principais o estudo da estrutura e funcionamento da natureza, os conhecimentos fornecidos por ela têm notável

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aplicação na administração de recursos naturais, manejo de ecossistemas, manejo de flora e fauna, controle biológico, controle de poluição, delimitação e implan-tação de áreas naturais protegidas, recuperação de áreas degradadas, gestão ambiental, ecoturismo, ecologia de reservatórios (uso múltiplo de represas), entre outros (SANTOS, 2006).

De acordo com Ricklefs (2003), a Ecologia tem muito a contribuir com o desenvolvimento racional e com o manejo do mundo natural como um sis-tema sustentável e autorregulador pela aplicação dos seus princípios básicos. No entanto, a implementação desses princípios demandará ações sociais, políti-cas e econômicas coordenadas, e o papel do gestor ambiental na implementação dessas ações é fundamental.

Atualmente, o acelerado crescimento humano, a construção de inúmeras indústrias, o desmatamento, dentre outros impactos antrópicos, têm causado a perda de habitats e consequentemente perda de diversidade biológica. Dessa forma, a proteção e preservação da biodiversidade é um problema crucial aos tomadores de decisão (por exemplo, os gestores ambientais), pois a taxa de extin-ção de certos tipos de espécies, particularmente aquelas mais vulneráveis à caça, poluição e destruição de habitat, está provavelmente agora no nível mais alto de todos os tempos da história da terra.

GESTÃO AMBIENTAL

A gestão ambiental parte do princípio de que o desenvolvimento sustentável é possível com a aplicação de métodos de gestão ambiental em práticas permanentes para o alcance de benefícios sociais, econômicos e ambientais para toda a sociedade (SANTOS, 2006).

Os princípios condutores da Gestão Ambiental devem orientar as ações de órgãos públicos responsá-veis pela elaboração de políticas públicas visando ao controle da qualidade do meio ambiente, bem como a ação de empresas direta ou indiretamente responsáveis

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Campos de aplicação da Ecologia

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pela exploração dos recursos naturais renováveis e não renováveis, como de gera-ção de energia, extração, transporte e processamento de combustíveis fósseis (especialmente o petróleo), implantação de projetos agropecuários, tais como monoculturas de soja, trigo, cana-de-açúcar, algodão, laranja, comerciais, pas-tagens, entre outras, assim como fábricas de agrotóxicos e fertilizantes e outras indústrias poluidoras (SANTOS, 2006).

BIOLOGIA DA CONSERVAÇÃO

A biologia da conservação é uma ciência multidisciplinar que foi desenvolvida para atenuar a perda de diversidade biológica acarretada pelos impactos antró-picos (SOULÉ, 1985; PRIMACK e RODRIGUES, 2001). Ela tem dois objetivos:

■ entender os efeitos da atividade humana nas espécies, comunidades e ecossistemas;

■ desenvolver abordagens práticas para prevenir a extinção de espécies e, se possível, reintegrar as espécies ameaçadas ao seu ecossistema funcional.



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Essa ciência surgiu para tratar das sérias ameaças à diversidade biológica, uma vez que nenhuma das disciplinas tradicionais aplicadas é abrangente o suficiente (PRIMACK e RODRIGUES, 2001). Ela se difere das outras disciplinas porque prioriza a preservação a longo prazo de todas as comunidades biológicas em detrimento do desenvolvimento econômico (PRIMACK e RODRIGUES, 2001), ou seja, a proteção das espécies é muito mais importante do que o desenvolvi-mento econômico. Um exemplo recente desse tipo de abordagem foi visto nos EUA. Uma estrada estimada em 15 milhões de dólares foi proibida de ser cons-truída depois que cientistas encontraram uma aranha rara que tinha sido vista somente duas vezes em mais de 30 anos.

Algumas disciplinas, tais como biologia das populações, taxonomia, eco-logia e genética, constituem a base da biologia da conservação (PRIMACK e RODRIGUES, 2001). Uma vez que grande parte da crise da biodiversidade tem origem na pressão exercida pelo homem, a biologia da conservação incorpora ideias e especificidades de várias outras áreas além da biologia (PRIMACK e RODRIGUES, 2001). Por exemplo:

■ Legislação e política ambiental: dão sustentação à proteção governamen-tal de espécies raras e ameaçadas e de habitats em situação crítica.

■ Ética ambiental: oferece fundamento lógico para a preservação das espécies.

■ Ciências sociais (tais como antropologia, sociologia e geografia): forne-cem a percepção de como as pessoas podem ser encorajadas e educadas para proteger as espécies encontradas em seu ambiente imediato.

■ Economistas ambientais: analisam o valor econômico da diversidade bio-lógica para sustentar argumentos em favor da preservação.

■ Ecólogos e climatologistas de ecossistemas: monitoram as características físicas e biológicas do meio ambiente e desenvolvem modelos para pre-ver as respostas ambientais e distúrbios.

Termos Importantes usados Em Ecologia

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TERMOS IMPORTANTES uSADOS EM ECOLOGIA

ECÓTIPO

População de uma mesma espécie que apresenta ampla distribuição geográfica, mas que está fisicamente separada. As variações podem ser de base genética e fisiológica (SANTOS, 2006).

NICHO ECOLÓGICO

Papel ecológico de uma espécie em uma comunidade ou gama total de condições sob as quais o organismo ou a população vive e se reproduz, incluindo espaço físico e funções ecológicas (ACIESP, 1997).

BIÓTOPO

Espaço (área ou volume) ocupado por uma comunidade biológica (ACIESP, 1997).

HABITAT

Ambiente que oferece um conjunto de condições favoráveis para desenvol-vimento, sobrevivência e reprodução de determinados organismos (ACIESP, 1997). Exemplo: tronco caído na floresta habitado por insetos xilófagos, recifes de coral, ninho de aves.



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BIOMA

Amplos conjuntos de ecossistemas terrestres e aquáticos (continentais e maríti-mos) caracterizados por tipo semelhante de vegetação ou de mesma fisionomia ambiental (ACIESP, 1997). Exemplo: florestas pluviais tropicais, florestas tem-peradas, savanas, cerrado etc.

BIOTA

Conjunto de plantas, animais e microrganismos de uma determinada região, província ou área biogeográfica (ACIESP, 1997).

BIOSFERA

Conjunto integrado de organismos vivos e seus suportes, compreendendo o enve-lope periférico do planeta Terra com a atmosfera circundante, estendendo-se em altitude e profundidade até onde exista naturalmente qualquer forma de vida (ACIESP, 1997).

AMBIENTE

Conjunto de condições que envolvem e sustentam os seres vivos no interior da biosfera, incluindo clima, solo, recursos hídricos e outros organismos (ACIESP, 1997).

Considerações Finais

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CONSIDERAÇÕES FINAIS

Nesta unidade, foi apresentada a importância da ecologia para os estudos ambien-tais. Aqui, conhecemos as divisões da ecologia e as abordagens (descritiva, funcional e evolutiva) utilizadas para responder a suas questões aplicadas. Nós aprendemos a reconhecer as diferenças entre vários níveis de organização: orga-nismos (ou indivíduos), populações, comunidades e ecossistemas, observando diferentes formas de focar esses níveis quando analisados dentro da teoria eco-lógica. Posteriormente, foi apresentada uma introdução ao estudo de populações de comunidades e ecossistemas.

Além disso, foram também apresentados os principais fatores do ambiente que podem ser limitantes para os organismos: luz, temperatura, umidade, pH e salinidade. Essas condições ambientais, junto com os recursos, foram analisa-das para entender a distribuição e abundância dos organismos.

Ainda, falamos da importância da evolução nos estudos ecológicos e de alguns campos de aplicação da ecologia. Nós vimos que, como a Ecologia tem entre seus objetivos principais o estudo da estrutura e funcionamento da natu-reza, os conhecimentos advindos dela têm notável aplicação na administração de recursos naturais, manejo de ecossistemas, manejo de flora e fauna, controle biológico, controle de poluição, delimitação e implantação de áreas naturais pro-tegidas, recuperação de áreas degradadas, gestão ambiental, ecoturismo, ecologia de reservatórios (uso múltiplo de represas), entre outros. Portanto, o estudo da Ecologia é essencial para que um gestor ambiental consiga contribuir com um sistema sustentável e autorregulado.

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Meio Ambiente

Desde o início, tudo mudou

o meio ambiente, já se transformou,

Tapamos nossos olhos, para não ver

Tudo que está acontecendo

Não queremos perceber

animais famintos, outros extintos

as florestas mudaram

Muitas árvores derrubaram.

o povo consumista, não quer saber

a natureza pede ajuda,

Sem ninguém pra socorrer

a mata está sufocada

as pessoas ficam caladas

Fábricas, fumaças...

Dinheiro sujo, só desgraça.

Temos que agir,

o mundo vai cair

Talvez caia em cima de nós

E ninguém escutará nossa voz.

(Caroline M. Costa)

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PAÍSES MEGADIVERSOS CONCENTRAM A MAIOR PARTE DA FAuNA E FLORA DA TERRA

Brasil é o país com maior megadiversidade no mundo.

País megadiverso é o termo usado pela Conservação Internacional (Conservation Inter-nacional), uma organização privada e sem fins lucrativos, para designar os países mais ricos em biodiversidade no mundo. Esse conceito foi apresentado pela primeira vez pelo biólogo americano Russel Mittermeier, presidente da CI, em 1988.

a megadiversidade tem sua abordagem concentrada nas unidades políticas ao invés de nos ecossistemas uma vez que as nações são as unidades nas quais as decisões são to-madas. “um número muito pequeno de países concentra a maior parte da vida na Terra e sua importância nos esforços globais para a conservação da biodiversidade não pode ser exagerada”, esclarece Frank Larsen, cientista da Conservação Internacional.

Boa parte desses países está nas américas, onde há as maiores áreas de habitats natu-rais intactos: Brasil, Colômbia, México, Venezuela, Equador, Peru e Estados unidos. os demais são África do Sul, Madagascar, República Democrática do Congo (ex-Zaire), In-donésia, China, Papua Nova Guiné, Índia, Malásia, Filipinas e austrália. “Essas nações são o lar de 60% a 80% da vida na Terra, dependendo da taxa em foco”, acrescenta Larsen. “a ordem delas depende de qual grupo de organismos é dada maior importância.”

a identificação dos 17 países mais megadiversos do mundo – na qual o Brasil está em pri-meiro lugar - é baseada no trabalho liderado por Mittermeier em seu livro “Megadiversity: Earth’s Biologically Wealthiest Nations” (“Megadiversidade: as nações mais ricas biologica-mente da Terra”, em tradução livre), publicado pela Conservation International em 1997.

Para se qualificar como megadiverso, o país tem que ter pelo menos 2% da diversidade total global em plantas vasculares (apresentam vasos condutores de seiva, o que dá à planta a possibilidade de adquirir maior porte). Essa parcela corresponde a cerca de 5000 espécies de plantas, como as endêmicas - aquelas que só existem no país e em nenhum outro lugar. “Este foi o critério principal para elaborar a lista, mas também foi usado um conjunto de critérios para os quatro grupos de vertebrados (mamíferos, aves, répteis e anfíbios)”, acrescenta Larsen.

“Para megadiversidade dos animais, alguns exemplo são os macacos saguis e os micos, que atingem sua maior diversidade de espécies no Brasil”, afirma Larsen. Já em Mada-gascar, grande parte da flora e da fauna são únicas, como no caso dos lêmures, com 50 espécies diferentes. “Quanto à vegetação, a África do Sul tem o maior nível de plantas encontradas em nenhum outro lugar, como na região florística do Cabo, que abrange apenas 90.000 quilômetros quadrados, mas tem 5870 espécies de plantas endêmicas”, completa o cientista.

Disponível em: <http://redeglobo.globo.com/globoecologia/noticia/2012/08/paises-megabiodiversos-concentram-maior-parte-da-fauna-e-flora-da-terra.html>. acesso em: 31 out. 2012.

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1. Quais são os fatores limitantes da distribuição e abundância dos organismos? Cite e explique, no mínimo, 2 deles.

2. Ecologia e Evolução estão relacionadas? Se sim, explique o por quê.

3. Conforme o enfoque é dirigido para organismos, populações, comunidades ou ecossistemas, a ecologia atribui um nome específico. o que estuda a autoecologia, a Sinecologia e a De-moecologia?

Princípios de Ecologia

Roger Dajoz

Editora: artmed

Sinopse: a ecologia evoluiu profundamente nos últimos anos, bus-cando atingir um desenvolvimento sustentável, fundado na conser-vação da biodiversidade das espécies animais e vegetais e em um funcionamento harmonioso da biosfera. Nessa busca, lançaram-se pontes entre a ecologia e a genética, a biogeografia, o estudo do comportamento, a ciência da evolução, a paleoecologia. Princípios de ecologia, 7ª edição, destaca temas como a história da biosfera, as relações animais/vegetais, a biologia evolutiva e a história natural das espécies, a ecologia de metapopulações e de paisagens, a biodiver-sidade e sua importância para o homem e para o funcionamento de ecossistemas.

o vídeo mostra que precisamos proteger o meio ambiente para propiciar às futuras gerações um ambiente de qualidade. Ele enfatiza que devemos dar mais valor ao mundo em que vivemos, e que precisamos mudar pequenos hábitos para tornar o mundo melhor.<http://www.youtube.com/watch?v=qMKvDbnqZBw&feature=related>.

Material Complementar

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Material CoMpleMentar


I

UNIDADE II


eCoLoGIA De popULAçÕes e sUA ApLICAção


■ aprender os índices de densidade para contar os indivíduos e entender a distribuição e a abundância dos organismos e suas populações.

■ Compreender os fatores que influenciam as populações (natalidade, mortalidade, emigração e imigração).

■ Conhecer os padrões de distribuição de indivíduos em uma população.

■ Entender a influência da estrutura etária sobre os parâmetros populacionais.

■ Conhecer a importância das tabelas de vida na interpretação dos dados populacionais.

■ Reconhecer os diferentes modelos de crescimento populacional.

■ aprender os padrões de sobrevivência e de história de vida dos organismos.

Plano de Estudo

a seguir, apresentam-se os tópicos que você estudará nesta unidade:

■ Índices de densidade - Índices de densidade relativa

■ Fatores que influenciam as populações - Natalidade - Mortalidade - Emigração e imigração

■ Padrões de distribuição de indivíduos em uma população

■ Distribuição etária da população

■ Tabelas de Vida

■ Padrões de Sobrevivência

■ Crescimento Populacional - Crescimento Exponencial

ECOLOGIA DE POPULAÇÕES E SUA APLICAÇÃO

II

- Crescimento Logístico - Fatores independentes e dependentes de densidade - Competição intraespecífica - Potencial biótico

■ Padrões na história de vida dos organismos - Ciclo de vida e reprodução

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INTRODuÇÃO

Uma população é definida como qualquer grupo de organismos da mesma espécie que ocupam um espaço particular e funcionam como parte de uma comunidade biótica (ODUM e BARRET, 2009). As populações possuem um comportamento dinâmico, uma vez que mudam continuamente no tempo por causa dos nasci-mentos, mortes e movimentos dos indivíduos (emigração e imigração).

Além disso, o número de indivíduos numa população pode variar com o suprimento de alimento, a taxa de predação, a disponibilidade de lugares para ninho e outros fatores ecológicos naquele habitat (RICKLEFS, 2003). A popula-ção tem diversas propriedades que, embora mais bem expressas como variáveis estatísticas, são propriedades únicas do grupo e não são características dos indi-víduos no grupo. Dentre essas propriedades estão: densidade, natalidade (taxa de nascimento), mortalidade (taxa de morte), distribuição etária, potencial biótico, dispersão e formas de crescimento r e K selecionadas (ODUM e BARRET, 2009).

A estrutura populacional se refere à densidade e à distribuição de indivíduos no habitat adequado e às proporções de indivíduos em cada classe etária. Os sistemas de acasalamento e a variação genética são também partes da estrutura de uma população. As características genéticas de uma população estão direta-mente relacionadas à sua ecologia, ou seja, à sua capacidade de adaptação, a seu sucesso reprodutivo e à sua persistência (a probabilidade de deixar descenden-tes durante longos períodos de tempo). Juntas, estas medidas nos proporcionam um retrato de uma população num determinado instante no tempo.

Os gestores ambientais e outros profissionais que trabalham com populações estão interessados em prever acontecimentos que afetam a densidade das popula-ções. Estas populações podem dizer respeito a espécies com valor conservacionista como a onça pintada, a espécies invasoras como moluscos asiáticos (Limnoperna fortunei – mexilhão dourado) ou a pragas agrícolas como a lagarta da soja (Anticarsia gemmatalis). Algumas perguntas que geralmente pretende-se responder são: esta população está crescendo, diminuindo ou estável? Quais as consequências para a população se forem abatidos indivíduos de uma determinada classe de idades? Como interagem duas espécies quando usam recursos comuns? Conseguindo res-ponder a essas questões, podemos ter um ideia da situação real de uma população.

Introdução

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ÍNDICES DE DENSIDADE

A densidade populacional é o tamanho de uma população em relação a uma unidade de espaço definido (ODUM e BARRET, 2007). Ela é expressa como o número de indivíduos ou da biomassa da população por área ou volume unitário – por exemplo, 50 insetos por metro quadrado ou dois milhões de algas diatomá-ceas por metro cúbico de água. É importante distinguir entre densidade bruta, quando estamos considerando o número de (ou biomassa) indivíduos por uni-dade de espaço total, e densidade ecológica quando estamos considerando o número de (ou biomassa) indivíduos por unidade de espaço do hábitat (área ou volume disponível que pode ser colonizado pela população) (ODUM e BARRET, 2007). Ainda, podemos saber se a população está em mudança (aumentando ou diminuindo). Para isso, usamos os índices de densidade relativa que podem ser relacionados ao tempo, por exemplo, o número de aves avistadas por hora. Outro índice útil é a frequência de ocorrência, como a porcentagem dos lotes amos-trais ocupados pelas espécies (ODUM e BARRET, 2009).

ÍNDICES DE DENSIDADE RELATIVA

A principal característica de todos os métodos para medir densidade relativa é que eles dependem de uma coleta de amostras que represente a população total (KREBS, 2009). Esses métodos originam um índice de abundância que é mais ou menos preciso. Por exemplo, quando um índice de abundância (como trilhas em parcelas de areia) é 5 na área A e 10 na área B, nós podemos concluir que a área B tem uma densidade maior de animais que na área A. Contudo, você não pode concluir que a área B tem duas vezes mais a densidade da área A, porque pode ser que haja somente 50% mais animais na área B (não 100% como visto), mas eles são muito mais ativos. Há muitos índices de densidade relativa, den-tre os quais:

1. Armadilhas - número de indivíduos capturados por unidade de tempo. Exemplo: ratoeiras, luz para insetos noturnos, redes de plâncton.

Índices de Densidade

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2. Número de bolotas fecais – número de bolotas fecais coletadas por uni-dade de tempo. Se soubermos a taxa média de defecação, o número de bolotas fecais em uma área pode prover um índice de tamanho da popu-lação. Exemplo: lebres, cervos, capivaras etc.

3. Frequência de vocalização – o número de cantos de pássaros ouvidos por um determinado tempo. Esse método pode ser empregado para sapos, grilos e cigarras.

4. Registro de pele – o número de animais capturados por caçadores tem sido usado para estimar mudanças na população em vários mamíferos. Exemplo: o lince do Canadá.

5. Captura por unidade de esforço (CPUE) – número de peixes por hora de arrasto.

6. Questionários – podem ser enviados para desportistas e caçadores para obter uma estimativa subjetiva das mudanças da população.

7. Contagem de artefatos – pode ser usado para organismos que deixam evidências de suas atividades, por exemplo, ninhos, exúvias, buracos.

8. Cobertura – a porcentagem de superfície de área coberta por uma planta como uma medida de densidade relativa, tem sido usada por botânicos. Esse é um método especialmente importante para organismos modulares.

9. Marcação e recaptura – os animais são capturados, marcados e depois libertos. A percentagem de animais marcados e depois recapturados pode permitir fazer uma estimativa da população total.

Esses métodos para medir densidade relativa necessitam ser vistos com cautela até que eles tenham sido avaliados cuidadosamente (ANDERSON, 2003; KREBS, 2009). Eles são mais úteis como um suplemento a técnicas de censo mais diretas e para detectar grandes mudanças na densidade da população.



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FATORES QuE INFLuENCIAM AS POPuLAÇÕES

NATALIDADE

É a capacidade de uma população de crescer por meio da reprodução, ou seja, pela produção de novos indivíduos. É um termo amplo que cobre a produção de novos indivíduos de qualquer organismo, tenha ele nascido, sido chocado, germi-nado ou surgido por divisão (ODUM e BARRET, 2009). A natalidade máxima é a produção máxima teórica de novos indivíduos sob condições ideais, ou seja, sem fatores limitantes (ODUM e BARRET, 2009). A natalidade ecológica ou efetiva se refere ao crescimento populacional sob uma condição ambiental de campo específica ou real (ODUM e BARRET, 2009).

A natalidade é geralmente expressa como uma taxa determinada pela divi-são do número de novos indivíduos produzidos por uma unidade específica de tempo (taxa de natalidade bruta ou absoluta) ou dividindo-se o número de novos indivíduos por unidade de tempo por unidade de população (taxa de natalidade específica) (ODUM e BARRET, 2009).

MORTALIDADE

A mortalidade quantifica as mortes dos indivíduos na população, ou seja, o número de indivíduos perdidos pela comunidade. Pode ser expressa como um número de indivíduos que morre em um certo período (mortes por unidade de tempo), ou como uma taxa específica relacionada a unidades da população total ou qualquer parte dela (ODUM e BARRET, 2009). A mortalidade ecológica ou efetiva representa a perda de indivíduos sob dada condição ambiental e varia de acordo com as condições de população e ambiente (ODUM e BARRET, 2009). A mortalidade mínima representa a perda mínima sob condições ideais ou não limitantes (ODUM e BARRET, 2009).

Uma vez que a mortalidade varia muito com a idade, especialmente em organismos superiores, mortalidades específicas nos mais diferentes estágios

Padrões de Distribuição de Indivíduos em uma População

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possíveis da história natural são de grande interesse, porque possibilitam aos ecólogos determinar as forças sob a mortalidade total e bruta da população (ODUM e BARRET, 2009). As tabelas de vida, que serão discutidas adiante nessa unidade, são uma maneira de mostrar como a mortalidade atua sobre uma população.

IMIGRAÇÃO E EMIGRAÇÃO

A imigração se refere à chegada de indivíduos em uma população, enquanto a emigração está relacionada à saída de indivíduos. Em geral, os modelos mais sim-plificados de crescimento populacional ignoram os fatores imigração e emigração ou reduzem os fatores imigração e natalidade como acréscimos na população, e de mortalidade e emigração como decréscimos na população (PERONI e HERNANDÉZ, 2011).

Portanto, a emigração, a imigração, a natalidade e a mortalidade são acon-tecimentos determinantes da variação do número de indivíduos de quaisquer populações e por isso são designados determinantes populacionais.

PADRÕES DE DISTRIBuIÇÃO DE INDIVÍDuOS EM uMA POPuLAÇÃO

A distribuição de indivíduos numa população descreve a distância relativa entre um e outro (RICKLEFS, 2003). Os padrões de distribuição variam desde a dis-tribuição agrupada, na qual os indivíduos encontram-se aninhados em grupos distintos, até a uniformemente espaçada (homogênea), na qual cada indivíduo mantém uma distância mínima entre si e seus vizinhos. Entre estes extremos encontra-se a distribuição randômica (aleatória), na qual os indivíduos estão distribuídos homogeneamente por uma área sem qualquer dependência da pro-ximidade com outros (BEGON et al. 2010) (Figura 02).



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Os padrões de distribuição agrupado e espaçado derivam de processos dife-rentes. O espaçamento uniforme surge mais comumente de interações diretas entre os indivíduos. A manutenção de uma distância mínima fixa entre si mesmo e seu vizinho mais próximo resulta num distanciamento uniforme. Por exemplo, plantas situadas muito próximas a vizinhos maiores frequentemente sofrem de sombreamento e competição radicular. Conforme esses indivíduos morrem, a distância entre todos se torna mais uniforme.

As distribuições agrupadas podem resultar da predisposição social em for-mar grupos, das distribuições agrupadas de recursos e das tendências da prole em permanecer unida a seus pais. As aves frequentemente viajam em grandes grupos para gerar segurança através da quantidade. As salamandras que vivem sob troncos apresentam distribuições agrupadas, que correspondem ao padrão de ocorrência da madeira caída. As árvores formam agrupamentos de indivíduos via reprodução vegetativa, ou quando suas sementes têm uma distribuição fraca.

Finalmente, na ausência de antagonismo social (homogênea) e atração mútua (agrupada), os indivíduos podem se distribuir aleatoriamente (randô-mica), sem qualquer relação com as posições dos outros indivíduos na população (RICKLEFS, 2003).

Figura 02 - Padrões de distribuição de organismos

Nosso entendimento das distribuições espaciais resultantes é determinado pela escala espacial na qual estamos trabalhando (BEGON et al. 2010). Por exemplo, vamos considerar a distribuição de um afídeo (pulgão) que vive em uma deter-minada espécie de árvore em uma floresta. Se pensarmos na floresta como um todo, os afídeos pareceriam estar agregados em manchas florestais e inexistentes

Distribuição Etária da População

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em áreas mais abertas. Se pensarmos nas amostragens retiradas de áreas meno-res somente florestadas, os afídeos ainda poderiam estar agregados, mas apenas em torno de sua própria planta hospedeira. Contudo, se pensarmos em amostra-gens tomadas ao nível de uma folha de uma árvore os animais poderiam parecer estar aleatoriamente distribuídos sobre a árvore como um todo (BEGON et al. 2010) (Figura 03).

Figura 03 - Influência da escala nos padrões de distribuição de organismos.Fonte: Begon (2006)

DISTRIBuIÇÃO ETáRIA DA POPuLAÇÃO

Uma questão interessante em populações é a razão entre os vários grupos etários dentro de uma população, pois eles determinam o estado reprodutivo atual da população e indicam o que podemos esperar do futuro. Em geral, uma popula-ção que se expande com rapidez conterá uma grande proporção de indivíduos jovens, enquanto uma população em declínio terá uma grande proporção de

©shutterstock

Figura 04: Anéis de crescimento de

uma árvore.



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indivíduos velhos. Uma população oscilante, estável, mostrará uma distribuição mais uniforme das classes etárias (ODUM e BARRET, 2009).

Em uma distribuição etária, devemos considerar que populações de ciclo longo podem ser divididas em três períodos ecológicos: pré-reprodutivo, reprodu-tivo e pós-reprodutivo, sendo que cada um desses períodos tem seu comprimento determinado pela história de vida do organismo e vai influenciar as taxas de natalidade e de mortalidade na população (PERONI e HERNANDÉZ, 2011).

Mas não é tarefa fácil estimar a idade dos diferentes organismos. Em geral, para determinar as idades, nós contamos os anéis de crescimento dos indiví-duos, e isso varia de organismo para organismo. Por exemplo, para plantas (o pinheiro, por exemplo) contamos os anéis ou mesmo cicatrizes (Figura 04). Para animais podemos contar os anéis de crescimento presentes em chifres (cabras e carneiros), nos otólitos (peixes), ou sobre a carapaça de tartarugas, as linhas de interrupção de crescimento de escamas de peixes e os pesos dos dentes de ele-fante. Nos insetos, a largura da cápsula cefálica permite determinar o estágio larval. A estimativa da idade do indivíduo é importante, pois quando se conhece sua idade é possível determinar certas características das populações.

Tabelas de Vida

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TABELAS DE VIDA

As tabelas de vida são uma descrição da maneira como as taxas de mortalidade atuam sobre uma população. Por meio delas, podemos calcular probabilidades de sobrevivência numa determinada idade.

Neste livro, falaremos sobre dois tipos de tabela de vida, a tabela de vida de coorte fixa e a tabela de vida estática. A tabela de vida de coorte fixa envolve o acompanhamento de uma coorte com o momento do nascimento conhecido. Define-se coorte como um grupo de indivíduos que nascem em um determi-nado período (BEGON et al. 2010). Nessa tabela, todos os indivíduos a partir do nascimento até a morte são acompanhados. Exemplo: espécies que comple-tam seu ciclo anualmente (plantas da família Poaceae).

Numa segunda abordagem, a tabela de vida estática, acompanhamos ao longo do tempo todos os indivíduos que morrem e nascem em uma popula-ção, sendo necessário definir claramente a idade de cada um deles (PERONI e HERNANDÉZ, 2011).

Uma tabela de vida é um sumário de idade específica das taxas de mor-talidade operando em uma coorte de indivíduos. Uma coorte pode incluir a população inteira, ou pode incluir somente machos, ou somente indivíduos nascidos em um dado ano. Um exemplo de uma tabela de vida de coorte é dado na tabela 01.



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Tabelas de Vida

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A coluna “x” fornece a idade dos indivíduos, desde o nascimento até a morte. Apenas a coluna ax e a Bx contêm dados coletados em campo, de forma que as demais derivam da coluna ax.

A coluna ax sumariza os dados coletados no campo por meio do mapea-mento das posições de 650 fêmeas de uma dada espécie em uma determinada área. A partir dessa coluna, os valores “lx” são calculados com base no número de fêmeas que sobrevivem até o intervalo x, através da fórmula lx = ax/a0. Por exemplo, todos os 650 indivíduos sobrevivem até o início do primeiro ano (x = 0), resultando em um l0 de 100%. Destes indivíduos, 500 sobreviveram até o segundo ano (x = 1), o que resulta em uma sobrevivência (l1) de 76,9%. Podemos definir “lx” como o perfil da sobrevivência, ou a proporção da coorte origi-nal sobrevivente no intervalo de vida considerado.

O cálculo da coluna “dx” é feito através da diferença entre ax e ax+1. Portanto, dx é o número de indivíduos que morrem entre um intervalo de tempo e outro. A porcentagem de mortalidade também é cal-culada para cada idade específica por meio da fórmula qx = ax – ax+1 / ax. Por exemplo, q0= 150/650 = 0,231, q1 = 90/500= 0,180, valores estes que repre-sentam a proporção de indivíduos com a mesma idade (1 ano, 2 anos etc.) que morrem no subsequente intervalo de tempo de 1 ano.

A coluna bx representa a fecundidade para cada idade específica, que no nosso exemplo representa o número médio de fêmeas jovens produzidas por idade individual (classe etária).

A coluna mx representa a taxa de nascimento (mx), definida como a ferti-lidade individual ou número médio de prole produzida por indivíduo. Cada valor de mx é calculado pela divisão Bx/ax, e assim temos o número médio de fêmeas jovens produzidas por fêmeas de uma idade x, dividido pelo número de indivíduos dessa idade. Esse parâmetro é importante para analisarmos o cres-cimento de uma população, pois da multiplicação de lxmx (Σlxmx) resulta o R0, que é a taxa de reprodução líquida da espécie considerada. Portanto, sabendo a taxa de sobrevivência das classes etárias (lx) e as proporções de quantos indiví-duos nascem em média por indivíduo (mx), estimamos uma taxa que expressa a reprodução dessa população ao longo do tempo.



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Dessa forma, quando sabemos os valores de R0 podemos então analisar se uma população está crescendo ou diminuindo. Por exemplo, com R0 > 1 há a tendência de aumento por geração na população. Com R0 = 1, há uma tendên-cia de estabilidade, pois esperamos que a cada indivíduo morto seja reposto por apenas um, na média, na próxima geração. Por fim, com R0 < 1 há uma tendên-cia de redução ou declínio da população, pois as taxas de fertilidade combinadas às taxas de sobrevivência não são capazes de fazer com que a população cresça e se mantenha com o mesmo número de indivíduos (PERONI e HERNANDÉZ, 2011). Na Tabela 1, o valor de R0 foi 1,32, o que mostra que cada indivíduo pro-duz em média 1,32 indivíduos ao longo de uma geração, indicando a tendência de aumento na população.

PADRÕES DE SOBREVIVêNCIA

A sobrevivência corresponde ao número de indivíduos de uma população que passam de intervalos de idade preestabelecidos para outros. Há três tipos de curvas de sobrevivência que representam o número de sobreviventes num deter-minado período de tempo (Figura 05).

A curva de sobrevivência tipo I tem alta sobrevivência para as idades jovens e intermediárias, seguida de uma diminuição brusca de sobrevivência quando os indivíduos se aproximam do tempo de vida máximo (Figura 05). Essa curva descreve a situação na qual a mortalidade é concentrada no final da vida. Este é o caso dos humanos e de outros mamíferos que investem substancialmente em cuidados parentais, assegurando alta sobrevivência para as classes etárias jovens. Observe que, apesar de ser uma curva com os valores de sobrevivência, pode-mos interpretar o perfil em termos da mortalidade, que neste caso é acentuada quando a população vai ficando mais velha.

Na curva de sobrevivência tipo II, a taxa de mortalidade em todas as ida-des é mais ou menos constante e é representada por uma curva de sobrevivência que se aproxima de uma reta diagonal. Poucos organismos têm uma verdadeira

Padrões de Sobrevivência

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curva tipo II, porque é difícil que a probabilidade de morrer se mantenha cons-tante à medida que o indivíduo envelhece. Algumas aves têm uma curva deste tipo durante a maior parte da vida, mas nos estádios mais vulneráveis de ovo e ninhego, a curva de mortalidade fica um pouco mais acentuada.

O padrão mais comum é a curva de sobrevivência tipo III. Neste caso, veri-fica-se uma elevada mortalidade durante os primeiros tempos de vida, ou seja, a sobrevivência é muito baixa para as classes etárias jovens, mas muito mais alta para os indivíduos mais velhos. Isto se aplica, por exemplo, a insetos, peixes, invertebrados e plantas perenes. Estes organismos podem produzir centenas ou milhares de ovos, larvas ou sementes, dos quais a maioria acaba por morrer. No entanto, o pequeno número de indivíduos que consegue passar por este estádio vulnerável atinge uma sobrevivência relativamente mais alta nos anos posteriores.

É importante salientar que algumas espécies podem apresentar mais de uma curva. Por exemplo, muitas espécies de gramíneas apresentam a curva de sobrevivência do Tipo III no estádio de plântulas, mas, quando essas plântulas se desenvolvem e se transformam em plantas adultas, a curva do Tipo II passa a prevalecer (PERONI e HERNANDÉZ, 2011).

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Figura 05: Curvas de sobrevivência de indivíduos de diferentes populações

As curvas de sobrevivência das populações são importantes, pois nos permitem visualizar quais os períodos de vida em que os indivíduos são mais vulneráveis e

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por isso compreender melhor a dinâmica das populações. Além disso, podemos tomar decisões que ajudem determinadas populações a aumentarem suas taxas de sobrevivência, por meio de reproduções bem-sucedidas que resultem em indiví-duos sadios e reprodutivos. Podemos também com essas informações reduzir o número de mortes, por um cuidado maior com as fases iniciais da vida de orga-nismos que por algum impacto antrópico, por exemplo, estejam com suas taxas de mortalidade aumentadas. Sob outro ponto de vista, podemos pensar tam-bém no controle de populações de espécies introduzidas (ou exóticas) num ambiente sem predadores e competidores específicos que aumentaram muito suas taxas de reprodução tornando-se danosas ao desenvolvimento de popula-ções de espécies nativas (PERONI e HERNANDÉZ, 2011).

CRESCIMENTO POPuLACIONAL

Crescimento Populacional

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As populações mostram distintos padrões de crescimento populacional. Por exemplo, temos o crescimento em forma de J ou exponencial, e em forma de S ou sigmoide de crescimento. No crescimento exponencial, a densidade da popu-lação aumenta rapidamente e então para abruptamente quando a resistência ambiental ou um outro fator limitante se torna efetivo de repente. Esse tipo de crescimento pode ser representado pelo modelo abaixo:

dN/dt=rNNa forma de crescimento em S ou sigmoide, a população cresce lentamente

no início, depois cresce rapidamente, e por fim desacelera quando a resistên-cia do ambiente aumenta em porcentagem até que o equilíbrio seja alcançado e mantido (ODUM e BARRET, 2009, p. 241). Essa forma pode ser representada pelo seguinte modelo logístico:

dN/dT=rN x K-N/KO nível superior, no qual nenhum aumento populacional substancial pode

ocorrer, é a assíntota superior da curva sigmoide e é chamada de capacidade de suporte (Figura 06). A capacidade de suporte é representada pela constante K.

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Figura 6: Formas de crescimento populacional: crescimento exponencial (J) e logístico (S).Fonte: <http://dc403.4shared.com/doc/w6nB-5Hw/preview.html>



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CRESCIMENTO ExPONENCIAL

O modelo de crescimento populacional exponencial assume algumas premissas, ou seja, para que ele ocorra é necessário que algumas condições sejam atendi-das. A primeira condição é que estamos tratando de apenas uma população, em um ambiente simples, e essa população está isolada. A segunda condição é que esse modelo é independente da densidade, ou seja, consideramos que os pro-cessos populacionais não são afetados pela densidade (ou tamanho) corrente da população.

Nesse modelo de crescimento, as populações naturais crescem exponen-cialmente, sem limites para o crescimento (Figura 06). Isso supõe que não há limitação de recursos para o crescimento da população e que não está ocorrendo competição intraespecífica (competição entre indivíduos da mesma espécie dentro da população). A equação que expressa o crescimento populacional exponen-cial é a seguinte:

Nt = N0ert

Onde:N0: é o tamanho da população inicialNt: é o tamanho da população em um dado tempo t e: é uma constante, base do logaritmo neperiano (aproximadamente igual

a 2,717)

CRESCIMENTO LOGÍSTICO

Na natureza, as populações não crescem exponencialmente, salvo raras exceções, tais como o crescimento populacional de bactérias em laboratório.

O modelo de crescimento populacional logístico aplica-se para situações bastante simplificadas, nas quais a competição interespecífica (competição entre populações de espécies diferentes), e a dependência da densidade populacio-nal são os fatores preponderantes. Para populações naturais, existem flutuações populacionais imprevisíveis, pois os indivíduos são afetados por muitos outros fatores além das interações entre espécies.

Crescimento Populacional

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A equação do crescimento populacional logístico é a seguinte:dN/dt = rN (1-N/K)Onde:dN/dt = expressa mudança no número de indivíduos por unidade de tempor = taxa de crescimento instantânea - r = b(nascimentos) – m (mortes)N = equivale ao tamanho da populaçãoK = capacidade de suporteNessa equação, a população para de crescer quando r é igual a zero ou N é

igual a zero, mas também quando N = K (capacidade de suporte). O conceito de capacidade de suporte é definido como a densidade populacional que representa um equilíbrio estável. É medido por um parâmetro representado pela letra K e representa o tamanho de uma população que os recursos do ambiente podem manter, sem a tendência de aumentar ou diminuir (Figura 06).

FATORES INDEPENDENTES DE DENSIDADE E DEPENDENTES DE DENSIDADE

Dizemos que um fator é independente da densidade quando o efeito do fator independe do tamanho da população. Por exemplo, em ecossistemas de baixa diversidade, fisicamente estressados, ou em ecossistemas sujeitos a perturba-ções extrínsecas irregulares ou imprevisíveis, o tamanho da população tende a ser influenciado por fatores físicos, como clima, correntes de água, condições químicas limitantes e poluição (ODUM e BARRET, 2009). Esses fatores físicos afetam tanto uma população grande quanto uma população pequena. Já um fator dependente da densidade se refere a um fator que é influenciado pelo tama-nho da população. Por exemplo, em ecossistemas de alta diversidade com baixa probabilidade de estresse físico periódico, as populações tendem a ser controla-das biologicamente e, pelo menos em certo grau, sua densidade é autorregulada (ODUM e BARRET, 2009).Ou seja, interações entre os organismos parece ser o fator que controla a densidade das populações.



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COMPETIÇÃO INTRAESPECÍFICA

É a competição por recursos entre indivíduos de uma mesma espécie. Esses recursos podem ser água, alimento, luz, parceiros de reprodução etc. Em cer-tas regiões do deserto, podemos observar regiões onde há vegetação em que as plantas ficam longe umas das outras. Isso é um tipo de competição pelo supri-mento de água.

Esse tipo de competição está diretamente relacionado com a seleção natural, pois a competição entre indivíduos de uma mesma espécie por um determinado recurso favorece o mais apto, que por sua vez deixa mais descendentes, e a pro-porção de seus genes aumenta em uma população ao longo do tempo.

A competição intraespecífica pode manifestar-se de formas muito diversas, dentre as quais (DAJOZ, 2005, p. 114):

1. O comportamento territorial: que consiste em defender uma certa superfície contra as incursões de outros indivíduos da mesma espécie. A defesa de um território é interpretada como um meio de aumentar as chances de sobrevivência fragmentando os recursos e poupando-se de uma competição muito grande.

2. A manutenção da hierarquia social: pode ser vista como uma forma de competição. Nos insetos, as larvas de besouro com três anos de idade ata-cam as larvas mais jovens e impedem seu desenvolvimento.

3. A competição intraespecífica pela alimentação aumenta com a densi-dade populacional, e sua consequência mais comum é a redução da taxa de crescimento das populações.

POTENCIAL BIÓTICO

Define-se potencial biótico de uma população como a capacidade potencial para aumentar seu número de indivíduos em condições ideais, isto é, sem que nada haja para impedir esse aumento (PIRES, 2012). Exemplo: matrizes e linhagens de animais reprodutores (avicultura: produção de pintos para granjas).

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Na natureza, entretanto, verifica-se que o tamanho das populações em comu-nidades estáveis não aumenta indefinidamente, mas permanece relativamente constante. Isto se deve a um conjunto de fatores que se opõem ao potencial biótico (PIRES, 2012). A esse conjunto de fatores dá-se o nome de resistência ambiental.

PADRÕES NA HISTÓRIA DE VIDA DOS ORGANISMOS

É muito comum uma quantidade limitada de energia ou algum outro recurso disponível para um organismo crescer e se reproduzir. Poderá haver também um custo adicional na reprodução. Porém, populações de indivíduos que se reproduzem cedo no seu ciclo de vida podem crescer, em número de indiví-duos, extremamente rápido.

O potencial de uma espécie de se multiplicar rapidamente é favorecido pela seleção natural em ambientes efêmeros, capacitando também os organismos a colonizar novos hábitats rapidamente e explorar novos recursos. Tais espé-cies têm sido chamadas r estrategistas. Em hábitats com intensa competição pelos recursos limitados, os indivíduos que conseguem deixar descendentes são aqueles que capturaram uma quantidade maior de recursos, muitas vezes por-que nasceram maiores e/ou cresceram mais rápido (do que se reproduziram); são chamados de k estrategistas. O conceito r/k pode ser útil na interpretação e comparação de organismos muito diferentes em forma e comportamento, não sendo, no entanto, utilizado em todas as situações ecológicas.

CICLOS DE VIDA E REPRODuÇÃO

Os organismos podem apresentar várias gerações no período de um ano, ter ape-nas uma geração por ano (chamadas espécies anuais), ou ter uma geração que ultrapassa vários anos (espécies perenes). Em todas as espécies existentes, há um período na vida em que o crescimento diminui de intensidade (o crescimento



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corporal pode até cessar completamente), quando a maturação reprodutiva inicia. Crescimento e reprodução são, assim, dois componentes do ciclo de vida de um organismo que necessitam de recursos e há claramente um conflito entre ambos (BEGON et al. 2006). Por exemplo, há vegetais (e.g. a dedaleira, Digitalis sp.) que investem seu primeiro ano de vida no crescimento vegetativo e, depois, flores-cem e morrem no segundo ou último ano . Porém, se as flores dessas espécies são removidas antes que suas sementes sejam produzidas, essas plantas em geral sobrevivem no ano seguinte, quando suas flores novamente produzem sementes de modo mais vigoroso. Assim, parece ser o custo de prover a prole (semen-tes), e não a produção das flores, o fator letal para a planta (BEGON et al. 2006).

Entre espécies anuais e perenes, há espécies iteróparas e semélparas. As espé-cies iteróparas se reproduzem repetidamente, destinando alguns de seus recursos, durante um episódio reprodutivo, não para a própria reprodução, mas à sobrevi-vência para episódios reprodutivos futuros. Os seres humanos são exemplos de animais iteróparos. Por outro lado, as espécies semélparas, apresentam somente um episódio reprodutivo em suas vidas, não alocando recursos para sobrevivên-cia futura, de modo que a reprodução é rapidamente seguida pela morte.

Sonho dos pássaros

Mil folhas ao vento a balançar

Flores multicores a perfumar

Campos verdejantes a encantar

Borboletas coloridas a emoldurar

ar cristalino, água pura a jorrar

das cachoeiras, cascatas, e do mar

ondas claras e suaves, longe de marolar

Córregos, rios, lagos, as águas a embalar

Seus iguais os ninhos a afofar

No azul do céu a voar

Todos felizes a cantarolar

o homem quietinho no seu lugar

Nada mais querendo ceifar

E a natureza exuberante a triunfar.

(Jussára Godinho)

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POPuLAÇÃO DE TATuRANAS AuMENTA COM DESMATAMENTO: PERDA DO háBITAT NATURAL E ExTINÇÃO DE PREDADORES ESTARIAM POR TRáS DO fENôMENO

a Lonomia obliqua pertence à ordem Lepi-doptera (que inclui borboletas e mariposas) e se alimenta preferencialmente de folhas de grandes árvores como cedro e aroeira. Ela vive em comunidades de 80 a 100 ani-mais, que durante o dia ficam agrupados em forma de ‘tapete’. os acidentes com a taturana começaram a ocorrer quando a expansão de plantações e casas desalojou o inseto, que passou a viver nos poma-res -- nessas árvores baixas, ele fica numa altura próxima à dos seres humanos. Como agravante, nos últimos estágios larvais a lagarta apresenta cor marrom na pele e verde-musgo nas cerdas, o que dificulta sua visualização.

a extinção de certos inimigos naturais da taturana piora o problema. Roberto iden-tificou pelo menos cinco predadores (três insetos, um verme e um vírus), mas acha que provavelmente existiram outros, entre aves e mamíferos. “a L. obliqua possui cer-das pontiagudas para proteção”, explica. “Elas teriam utilidade contra algum ani-mal que morda ou bique, mas não contra os predadores encontrados.”

alguns inimigos existentes também estão ameaçados. os agrotóxicos usados nas plantações contra as pragas atingem pre-dadores da taturana -- como uma mosca da família Tachinidae e uma vespa da famí-

lia Icheneumonidae, que depositam seus ovos sobre a lagarta para que as larvas se alimentem de seu corpo. outro inseto que pode ser afetado é um percevejo da famí-lia Pentatomidae, que mata a taturana ao se alimentar de seus líquidos.

Há ainda um verme da família Mermitidae, observado uma única vez parasitando a taturana. Por fim, um outro predador, o vírus loobMNPV, deixa as lagartas com apa-rência amarelada e movimentos lentos e, em apenas uma semana, é capaz de dizi-mar toda uma colônia.

Embora as taturanas ainda causem aciden-tes graves, nenhum óbito foi registrado desde a invenção em 1994 do soro anti-lo-nômico -- único tratamento para o veneno da L. obliqua. Mas Roberto acredita que o melhor remédio é a conscientização da população. Nos locais mais afetados, as pessoas estão aprendendo a identificar a lagarta e, sobretudo, a evitar seu extermí-nio. “Isso acarretaria grande desequilíbrio ecológico, pois a espécie pode ser polini-zadora quando adulta”, explica. “E sem ela não podemos fazer o soro.” Para o pesqui-sador, o desenvolvimento de um inseticida à base do vírus loobMNPV -- nocivo só às taturanas -- poderia ser a melhor solução para o controle desses insetos.

Disponível em: <http://cienciahoje.uol.com.br/noticias/ecologia-e-meio-ambiente/populacao-de-taturanas-aumenta-com-desmatamento>.

acesso em: 7 out. 2012.


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Nesta unidade, nós aprendemos que para tentar descrever e explicar a distri-buição e abundância dos organismos, nós precisamos conhecer os processos que modificam o tamanho populacional, tais como: natalidade, mortalidade e migração (emigração e imigração). Também conhecemos a estrutura etária da população e os métodos de estimativa de tamanho populacional mais comuns. Vimos que as tabelas de vida podem ser instrumentos úteis na identificação de ganhos e perdas de uma população. Uma tabela de vida de coorte acompanha a sobrevivência de um grupo de indivíduos de uma única coorte. Quando não podemos fazer isso, é possível construir uma tabela de vida estática, porém com algumas ressalvas.

Também foram apresentados os três tipos de curvas de sobrevivência for-madas a partir dos desdobramentos das tabelas de vida. A curva do “Tipo I”, que descreve a situação na qual a mortalidade é concentrada no final do ciclo de vida. A curva do “Tipo II”, em que a probabilidade de morte permanece constante com a idade, conduzindo a sobrevivência a um declínio linear. Por fim, a curva do “Tipo III”, em que há uma queda drástica na sobrevivência nos primeiros intervalos de idade ou, por outro lado, uma alta mortalidade no início.

Nós também estudamos dois modelos de crescimento populacional. No modelo de crescimento exponencial, lidamos com uma única população, em um ambiente simples, isolada. Nesse modelo, assumimos que o estudo de crescimento é independente de densidade, ou seja, consideramos que os processos popula-cionais não são afetados pela densidade (ou tamanho) corrente da população. Foi estudado também o modelo de crescimento logístico. Neste caso, foi anali-sado como se dá o comportamento do crescimento quando incluído um fator de dependência de densidade. Aprendemos também o que é o potencial biótico da população. Por fim, conhecemos os padrões de história de vida dos organismos.

É interessante enfatizar que quando estudamos populações, estamos que-rendo entender quais processos podem determinar os padrões de distribuição e abundância que, em última análise, podem ajudar a entender como e por que as populações de uma determinada espécie se modificaram ao longo do tempo

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e do espaço. Estamos interessados também em analisar as mudanças numéricas que decorrem do sucesso ou não dos organismos de uma espécie em sobreviver e se reproduzir. Para tanto, necessitamos compreender alguns parâmetros que descrevem as populações e a maneira como estas crescem ou declinam, ou seja, estamos interessados em como operam os processos demográficos.

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1. Quais os parâmetros populacionais necessários para analisar a distribuição de uma população? Explique-os.

2. Defina os tipos de crescimento de uma população.

3. Quais são os tipos de curvas de sobrevivência e qual o signifi-cado ecológico de cada uma?

Esse vídeo mostra a preocupação de uma criança com o futuro do planeta, dado o grande número de impactos ambientais que o ser humano acarreta. Essa criança representou todas as crianças do mundo na ECo-92, no Rio de Janeiro. a ECo-92 tinha como objetivo principal buscar meios de conciliar o desenvolvimento socioeconômico com a conservação e proteção dos ecossistemas da Terra.

<http://www.youtube.com/watch?v=J0qM8oFeFY0&feature=related>.

EcologiaNicholas J. Gotelli

editora: Plantasinopse: “Ecologia” é a tradução da terceira edição de a Primer of Ecology de Nicholas Gotelli. Ele apresenta uma exposição concisa, porém detalhada dos modelos matemáticos mais frequentes em ecologia de populações e comunidades. Ele visa desmistificar os modelos ecológicos e a matemática subjacente a eles, deduzindo os modelos a partir dos princípios básicos. Este livro pode ser usado como um tutorial para aprendizado autônomo, ou como um livro-texto, ou ainda em complemento a outros livros-texto. Ecologia explica em detalhe os conceitos básicos do crescimento populacional exponencial e logístico, demografia, dinâmica de metapopulações, competição, predação, biogeografia de ilhas, e em um capítulo novo, sucessão. Cada capítulo é cuidadosamente organizado desde o material simples, próprio para o início da graduação, adequado para os últimos anos da graduação, e pós. Tópicos avançados incluem estocasticidade ambiental e demográfica, crescimento populacional discreto e caos, demografia, predação intraguilda, isoclinas predador-presa e amostragem passiva. Cada capítulo segue a mesma estrutura, apresentação do modelo e predições, premissas do model, variações do modelo, exemplos empíricos e problemas. as equações essenciais são marcadas para uso dos estudantes. Etapas intermediárias são também apresentadas, para que se possa conhecer sua origem. Termos novos são introduzidos em negrito, para chamar atenção para novos conceitos. Ecologia contém mais detalhes matemáticos que qualquer outro livro-texto, mas evita o jargão e terminologia matemáticos, que intimidaria os estudantes. Problemas simples e complexos são apresentados. a solução deles é oferecida gratuitamente neste site, de maneira que os estudantes possam ganhar confiança e uma melhor compreensão dos modelos.



UNIDADE III


eCoLoGIA De CoMUnIDADes e sUA ApLICAção


■ Conhecer as diferentes relações interespecíficas e o papel delas na estruturação das comunidades ecológicas.

■ Compreender os componentes funcionais e estruturais das comunidades e sua aplicabilidade na gestão ambiental.

■ aprender a importância da ecologia no controle de pragas animais e vegetais.

Plano de Estudo


■ Relações interespecíficas - Competição - Predação - Camuflagem - Mimetismo - amensalismo - Comensalismo - Cooperação - Mutualismo

■ Componentes funcionais e estruturais de comunidades

- Padrões de diversidade em gradientes - Nicho ecológico

■ Controle biológico de pragas animais e vegetais

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Introdução

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INTRODuÇÃO

O termo comunidade pode ser definido como um conjunto de populações que ocorrem juntas num mesmo lugar e interagem entre si e com o meio ambiente. Dessa forma, a Ecologia de Comunidades procura entender a maneira como agrupamentos de espécies são distribuídos na natureza e as formas pelas quais esses agrupamentos podem ser influenciados pelo ambiente abiótico e pelas inte-rações entre as populações de espécies.

Há uma falta de consenso sobre a organização das comunidades. Alguns afirmam que a comunidade é uma unidade de organização com fronteiras reco-nhecíveis, cuja estrutura e funcionamento são regulados pelas interações entre as espécies. Este ponto de vista requer que as comunidades sejam entidades discre-tas que possam ser distinguidas umas das outras, no sentido como distinguimos indivíduos em populações ou espécies diferentes numa comunidade. Outros olham uma comunidade como um conjunto solto daquelas espécies que podem tolerar as condições de um lugar com habitat específico, mas que não formam uma fronteira distinta onde um tipo de comunidade se encontra com outro. Esse ponto de vista sugere que uma comunidade é uma associação eventual de espécies cujas adaptações as capacitam a viver juntas em determinadas condi-ções ambientais que caracterizam um lugar em particular (RICKLEFS, 2003).

O debate sobre a natureza da comunidade continua atualmente e é uma questão de suma importância porque as propriedades dos conjuntos de espécies que coexistem no mesmo lugar compõem todas as interações entre elas. Dessa forma, não podemos ter uma compreensão completa da ecologia até que possa-mos compreender a natureza da comunidade.

Como já vimos, uma comunidade é composta por indivíduos e populações, mas no estudo de comunidades podemos identificar propriedades coletivas como a diversidade de espécies. Além disso, dentro das comunidades, podemos obser-var associações entre os organismos, tais como as interações interespecíficas (mutualismo, parasitismo, predação, competição etc.). Ainda, as comunida-des apresentam propriedades emergentes, que são a soma das propriedades dos organismos mais suas interações. Por esse motivo, a natureza da comunidade não pode ser analisada somente como a soma das suas espécies constituintes.

ECOLOGIA DE COMUNIDADES E SUA APLICAÇÃO


76 - 77III

RELAÇÕES INTERESPECÍFICAS

Todos os lugares existentes na Terra (rios, lagos, florestas, vulcões) são compar-tilhados por muitos organismos coexistentes. Esses animais, plantas e micróbios estão conectados uns aos outros por suas relações de alimentação e outras intera-ções, formando todo um complexo frequentemente denominado de comunidade biológica. As inter-relações dentro das comunidades governam o fluxo de ener-gia e a reciclagem de alimentos dentro do ecossistema. Eles também influenciam os processos populacionais e, consequentemente, determinam as abundâncias relativas das espécies. Os membros de uma comunidade devem ser compatíveis, no sentido de que os resultados de todas as suas interações permitem a sobrevi-vência e reprodução da comunidade.

As relações ecológicas interespecíficas são relações que ocorrem entre indiví-duos de espécies diferentes. Essas podem ser harmônicas (ou positivas) quando há benefício para pelo menos uma das espécies; ou desarmônicas quando há pre-juízo para uma ou ambas as espécies. Se considerarmos um par de duas espécies A e B, é possível definir vários tipos de interações, dentre os quais, competição, predação, amensalismo, comensalismo, cooperação e mutualismo.

COMPETIÇÃO

A competição manifesta-se em duas circunstâncias: (i) quando indivíduos, per-tencentes à mesma espécie ou a espécies diferentes, buscam e exploram o mesmo recurso que está presente em quantidade limitada; (ii) ou, se esses recursos não existem em quantidade limitada, quando os organismos em competição se pre-judicam. Os recursos procurados podem ser o alimento, um abrigo, um local de nidificação etc. A competição direta, ou por interferência, manifesta-se quando um indivíduo tem um comportamento agressivo para com seus competidores ou quando é feita por intermédio de substâncias tóxicas que são secretadas no meio. A competição indireta, ou por exploração, produz-se quando um indiví-duo monopoliza os recursos a expensas do outro.

A competição intraespecífica ocorre entre indivíduos da mesma espécie

Relações Interespecíficas

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(unidade II), e a interespecífica, entre indivíduos pertencentes a espécies dife-rentes. A competição é um fator regulador de população. Ela afeta diretamente o bem-estar dos indivíduos envolvidos. Quanto mais densa for uma população, maior será a competição entre os organismos, e isso faz com que os recursos diminuam, afetando a reprodução e natalidade dos indivíduos.

A competição pode se dar através de combates físicos, como é o caso de mui-tos leões que brigam pelas fêmeas e pelo seu alimento. Cães que brigam para defender seu território, fêmeas que brigam para defender as crias etc. Além de combates físicos, a competição pode se dar de outras formas, pois as plantas não têm como lutar por sua água ou luz.

COMPETIÇÃO INTERESPECÍFICA

Esse tipo de competição ocorre quando dois nichos se sobrepõem, ou seja, duas espécies de uma mesma comunidade disputam recursos, por exemplo, dois pei-xes que se alimentam de algas.

Quanto maior o número de espécies em uma comunidade, maior é a com-petição entre elas. A competição interespecífica pode levar a uma diminuição no número de indivíduos de uma espécie e até levá-la à extinção. Pode tam-bém fazer com que uma das espécies migre daquela comunidade em busca de novos recursos. Esse tipo de competição determina quais espécies podem coe-xistir em um habitat.

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PREDAÇÃO

A predação ocorre quando uma espécie animal captura, mata e come indivíduos de outra espécie animal – as presas. Esse é um mecanismo que regula a densi-dade populacional de presas e predadores. O predador é aquele organismo livre que se alimenta a expensas de outro. Herbivoria e parasitismo podem ser con-siderados formas de predação.

Na herbivoria, animais herbívoros se alimentam de partes vivas das plantas. Exemplo: bovinos se alimentando de capim. A herbivoria pode ser vista como uma relação harmônica, caso a consideremos como vantajosa para o animal e desvantajosa para a planta. No parasitismo, uma espécie parasita outra (hospe-deira) como forma de obter alimento, prejudicando a espécie hospedeira com a relação. Exemplo: carrapato parasitando bois; lombriga e ser humano etc.

Em muitos casos, a predação previne a dominância de uma espécie em um dado habitat. Quando isso ocorre, as espécies predadoras que mantêm a abun-dância das espécies predadas são ditas espécies-chave.

CAMuFLAGEM

A camuflagem é um meio de a presa conseguir enganar o predador, ou vice-versa, ou seja, a camuflagem pode ser útil tanto ao predador, quando deseja atacar uma presa sem que esta o veja, ou para a presa, que pode se esconder mais facil-mente de seu predador. Alguns animais podem ter a capacidade de se camuflarem com o meio em que vivem para tirar alguma vantagem.

Relações Interespecíficas

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MIMETISMO

O mimetismo é semelhante à camuflagem, mas os animais que praticam o mime-tismo tentam se parecer com outros animais, em vez de parecerem com o meio. Há três tipos:

Batesiano: os animais tentam se parecer com outros de espécies diferentes que têm gosto ruim ou são venenosos. Como exemplo, a cobra falsa-coral não possui veneno, por isso tenta parecer-se com a coral verdadeira.

Mulleriano: os animais se assemelham a outros animais que têm gosto ruim, e por isso seus predadores não os atacam.

Peckhaminano: os animais se misturam a outros parecidos, para se aproxi-mar da presa. Exemplo: bútio (ave-de-rapina) se aproxima do bando de outras aves para se aproximar da presa.

AMENSALISMO

O amensalismo é uma interação interespecífica na qual uma espécie é eliminada por uma outra que secreta uma substância tóxica. Essa forma de interação também é conhecida com o nome de antagonismo e antibiose, e algumas de suas manifestações são utilizadas na luta biológica. Geralmente, o amensalismo é chamado de alelopatia nas interações vegetais, uma vez que certos vegetais, como o eucalipto (Eucalyptus orophila), secretam substâncias que impedem as outras espécies de se estabelecer.

COMENSALISMO

O comensalismo é uma interação entre uma espécie que se beneficia (comensal) e uma espécie hospedeira que não tem nem vantagem nem prejuízo. Um exem-plo clássico de comensalismo é o composto pelo tubarão e o peixe piloto. Nessa interação, o peixe piloto alimenta-se das sobras do tubarão sem causar nenhum dano ao mesmo. A foresia, isto é, o transporte de um organismo menor por um maior, é uma forma de comensalismo



80 - 81III

COOPERAÇÃO

É um tipo de interação no qual algumas espécies se associam a outras, trocando benefícios. Essa associação é dispensável, pois cada espécie pode viver isolada-mente. A nidificação coletiva de várias espécies de aves, como as garças-reais, é uma forma de cooperação que lhes permite defender-se mais eficazmente contra os predadores. Nos vegetais, uma forma de cooperação é a que foi chamada de solidariedade química. As plantas superiores, pelas secreções de suas raízes, exer-cem sobre a microflora bacteriana do solo um efeito estimulante, que é chamado de efeito rizosfera. O rendimento de culturas mistas em geral é superior ao das culturas puras, em decorrência da cooperação química (DAJOZ, 2005, p. 129).

MuTuALISMO

É uma interação da qual os dois parceiros tiram vantagem, que pode ser a prote-ção, o aporte de alimento, a polinização, a dispersão etc. A associação obrigatória entre duas espécies é uma forma de mutualismo à qual geralmente se dá o nome de simbiose (DAJOZ, 2005, p. 129). O termo mutualismo é reservado ao caso em que os dois parceiros podem ter uma vida independente.

Dentre os vários exemplos de mutualismo, temos os liquens, que são forma-dos pela associação de uma alga e de um fungo, em que a alga realiza fotossíntese e produz matéria orgânica e o fungo absorve água e nutrientes; e os cupins e protozoários, em que o cupim fornece abrigo aos protozoários e os protozoários fornecem alimento aos cupins por meio da digestão da celulose.

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Componentes Estruturais de Comunidades

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COMPONENTES ESTRuTuRAIS DE COMuNIDADES

Para que entendamos a ecologia de comunidades é preciso descrever a sua estru-tura por meio de algumas medidas ecológicas. Por exemplo: abundância de indivíduos, riqueza de espécies e índices de diversidade.

Quando queremos quantificar e resumir a diversidade de uma comuni-dade, uma maneira simples de fazermos isso é simplesmente contar o número de espécies que ali ocorrem. Embora pareça uma tarefa relativamente fácil ao profissional que vai a campo realizar seu trabalho, na maioria das vezes, quando é realizada uma amostragem, há espécies que não aparecem na amostra. Dessa forma, é fundamental que o desenho amostral (local e procedimento de amos-tragem escolhido) seja apropriado (com réplicas em cada amostra), já que o número de espécies vai depender do número de amostras que são colhidas ou do tamanho do hábitat que está sendo explorado.

Não tem como avaliarmos a estrutura da comunidade sem levar em conta a abundância dos indivíduos. Isso porque em uma comunidade existem espécies que têm muitos indivíduos (conhecidas como espécies abundantes) e espécies



82 - 83III

que têm poucos indivíduos (espécies raras). Uma maneira de avaliarmos isso é por meio da construção de diagramas de distribuição de abundância (Whittaker plots – Figura 07). Nesse tipo de gráfico temos a abundância relativa de cada uma das espécies encontradas.

A Figura 07 mostra a distribuição de abundância de espécies de libélulas em duas áreas: Floresta e Várzea. Essa figura foi construída organizando as espé-cies de acordo com a sua abundância, da mais abundante à mais rara. Olhando para o gráfico, é possível observar que algumas espécies são muito abundantes, várias espécies possuem abundância intermediária e muitas espécies são raras.

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Espécies

FlorestaVárzea

Núm

eros

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Figura 07 - Distribuição de abundância de espécies de libélulas em duas áreas (Floresta e Várzea)

Os índices de diversidade combinam a riqueza de espécies e a equitabilidade na distribuição dos indivíduos entre essas espécies. As comunidades com o mesmo número de espécies podem ter distribuições de abundância diferentes, de forma que uma comunidade é mais equitativa que a outra, ou seja, suas espécies pos-suem abundâncias similares. Comunidades com uma equitabilidade maior são, portanto, mais diversas.

Dentre os inúmeros índices de diversidade existentes, os índices de diversi-dade de Shannon e Simpson são os mais utilizados. A diferença entre esses dois índices está no fato que o índice de Shannon é mais sensível a mudanças nas espécies raras da comunidade, enquanto o índice de Simpson é mais sensível a


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mudanças nas espécies mais abundantes. O índice de Shannon é um dos mais utilizados em programas de manejo e conservação (PERONI e HERNANDÉZ, 2011, p. 77). As fórmulas dos índices de Shannon e Simpson são as seguintes:

Índice de Simpson: D = 1/2Índice de Shannon: H’ = −∑pi log 2 pi,onde pi é a proporção de indivíduos da i-ésima espécie.

PADRÕES DE DIVERSIDADE EM GRADIENTES

A biosfera tem a característica notável de apresentar uma série de gradientes de fatores físicos que consequentemente ocasionam gradientes de organismos adap-tados a tais condições. Por exemplo, temos os gradientes de temperatura, dos polos Ártico e Antártico à linha do equador; os gradientes de altitude, do mar até as altas montanhas; os gradientes de profundidade, da margem ao fundo de corpos d`água.

O entendimento dos padrões de diversidade no planeta ao longo de gradientes espaciais é de fundamental importância para priorizar esforços de conservação. É importante salientar que os fatores que afetam a riqueza de espécies no pla-neta podem ser divididos em abióticos e bióticos.

Entre os fatores abióticos, os mais importantes estão relacionados a fatores geográficos como latitude, altitude e profundidade (em ambientes aquáticos).

Um dos padrões mais reconhecidos sobre a riqueza de espécies é o aumento da riqueza dos polos para os trópicos, ou seja, gradiente latitudinal. Esse padrão pode ser visto em muitos grupos taxonômicos, tanto em habitats terrestres como marinhos e de água doce. Muitas explicações têm sido propostas para entender esse padrão, mas nenhuma delas é definitiva. Dentre as explicações propostas, está a que sugere que há um aumento da produtividade dos polos para o equa-dor, uma vez que a temperatura e os regimes hídricos dos trópicos levam a uma grande produção de biomassa vegetal e, por conseguinte, animal. Uma outra explicação se refere à influência de fatores bióticos, isto é, interações entre espé-cies. Segundo essa explicação, a maior intensidade de predação nos trópicos, com predadores mais especializados, reduz a importância da competição e aumenta a



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sobreposição de nichos. Isso porque a predação vai controlar a abundância das presas e, dessa forma, menos presas precisam de menos recursos. Se as presas consomem menos recursos, outras presas podem utilizar os mesmos recursos, ocasionando uma maior sobreposição de nichos.

Os gradientes altitudinais apresentam, em geral, um decréscimo da riqueza de espécies com o aumento da altitude. Isso pode ser explicado tanto por fatores climáticos (diminuição da temperatura e produtividade) como pela disponibi-lidade de recursos, já que, em regiões elevadas, as áreas ocupadas pelas espécies são menores e mais isoladas.

Os gradientes de profundidade em ambientes aquáticos apresentam um decréscimo na quantidade de espécies à medida que aumenta profundidade do corpo d`água. Esse padrão pode ser explicado pelo fato de que, em ambientes profundos, o ambiente é frio, escuro (pouca ou nenhuma fotossíntese) e pobre em oxigênio.

Com relação aos fatores bióticos que podem influenciar na quantidade de espécies em um determinado local, estão o aumento da quantidade de recursos, a maior sobreposição de nichos, ou a exploração mais completa dos recursos. Além disso, a heterogeneidade espacial gerada pelos próprios organismos tam-bém podem afetar a riqueza de espécies. Nesse caso, ambientes mais heterogêneos contêm mais espécies, uma vez que proporcionam maior variedade de micro-ha-bitats, mais refúgios contra predadores, mais alimento etc. Dessa forma, quanto mais heterogêneo for o ambiente, maior será a quantidade de recursos distribu-ídos em um mosaico de hábitats.

Outro fator que deve ser levado em conta quando observamos o número de espécies em um determinado local é a relação entre a riqueza e o tamanho da área. É notório que o número de espécies existentes em uma ilha diminui à medida que a área disponível diminui. A ideia dessa relação entre riqueza de espécies e área é muito importante, pois está diretamente relacionada a qual o tamanho das áreas que precisamos manter para a conservação da biodiversi-dade, como áreas de proteção e Unidades de Conservação.

Atualmente, essas áreas de proteção são extremamente importantes para a conservação de espécies, pois a taxa de extinção de espécies é muito maior que nos períodos passados da Terra. O principal impacto antrópico é a destruição da


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natureza, que degrada e fragmenta os habitats, aumentando assim o isolamento e diminuindo o tamanho das áreas de vida dos organismos. O desafio da conser-vação da biodiversidade é reduzir as pressões negativas sobre as espécies e seu habitat e, com isso, aumentar a sua probabilidade de sobrevivência. O Brasil vem enfrentando há vários anos um sério problema de desmatamento na Amazônia. O principal problema é, com certeza, a degradação de habitats ocasionada pelo desmatamento, que prejudica seriamente a riqueza de espécies dessa região.

É importante enfatizar que o conceito de biodiversidade procura referir e integrar toda a imensa variedade que encontramos em organismos vivos, nos mais diferentes níveis, incluindo os genes, que pertencem aos organismos, que compõem as populações, que pertencem a espécies, cujos conjuntos formam comunidades e que fazem parte dos ecossistemas. Além disso, temos que estar atentos à maneira como os organismos estão organizados e como eles interagem para preservar sua estrutura.

NICHO ECOLÓGICO

O habitat de um organismo é o lugar onde ele vive ou o lugar onde se poderia ir para encontrá-lo. O nicho ecológico inclui não apenas o espaço físico ocupado por um organismo (habitat), mas também seu papel funcional na comunidade (sua posição trófica, por exemplo) e sua posição nos gradientes ambientais de temperatura, umidade, pH, solo e outras condições de existência.

Grupos de espécies com papéis e dimensões de nichos comparáveis dentro da comunidade são denominados guildas. As espécies que ocupam o mesmo nicho em diferentes regiões geográficas (continentes e principais oceanos) são denominadas equivalentes ecológicos.

Existem espécies vegetais e animais que utilizam nichos tão especializados que pequenas mudanças no meio onde vivem põem em perigo a sobrevivência dessas espécies. Por exemplo, o Panda é um animal que se alimenta exclusiva-mente de rebentos de bambu nas florestas da China. À medida que essas florestas desaparecem, também o número de pandas vai diminuindo de tal forma que se encontram quase extintos.



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Por outro lado, existem situações em que certos animais fazem uma con-quista oportunista de outros novos nichos, como acontece com a raposa e as gaivotas ou até mesmo ursos que se habituaram a explorar as lixeiras deixadas pelos humanos.

CONTROLE BIOLÓGICO DE PRAGAS ANIMAIS E VEGETAIS

As pragas animais são organismos que competem com os humanos por abrigo e alimento, transmitem patógenos, atacam ou alimentam-se de rebanhos e planta-ções, e ameaçam a saúde, o conforto e o bem-estar humanos. Os surtos de pragas acontecem repetidamente e, assim, o ser humano tem a necessidade de aplicar agrotóxicos para matá-los. Contudo, podemos substituir esses produtos dano-sos, tanto a animais quanto a vegetais, por outras ferramentas que realizam a mesma função e custam menos. Esses procedimentos envolvem a manipulação dos inimigos naturais de pragas (controle biológico) e a evolução controlada de resistência do hospedeiro.

Há quatro tipos de controle (SANTOS, 2006):

1. Introdução de inimigos naturais das pragas, geralmente importados da região de origem, que podem agir como predadores, parasitoides ou patógenos.

2. Aumento da população de inimigos naturais para suplementar a popu-lação original.

3. Inoculação periódica de controle, quando este não persiste.

4. Produção massal e inundação com o objetivo de exterminar as pragas em tempo breve.

Exemplo: Cochonilha, Antonina graminis, praga do capim forrageiro pangola, que é controlada pela “vespinha”, Neodusmetia sangwani, importada da América do Norte.

O controle biológico de plantas invasoras é baseado na utilização de inse-tos fitófagos, fungos e bactérias fitopatogênicas como agentes de biocontrole. É indicado para os casos em que o controle químico ou mecânico é ineficiente

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Conservação e Áreas Naturais Protegidas

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ou indesejável como, por exemplo, em meio aquático ou em áreas de pastagens extensivas. O objetivo do controle biológico não é a erradicação de populações inteiras de plantas que ocorrem em determinadas áreas, mas a redução da sua densidade a níveis aceitáveis. O controle biológico deve oferecer solução de longo prazo para o problema.

CONSERVAÇÃO E áREAS NATuRAIS PROTEGIDAS

A conservação de comunidades biológicas intactas é o modo mais eficaz de pre-servação da diversidade biológica. Partindo do pressuposto de que nós temos recursos e conhecimento suficientes para manter em cativeiro somente uma pequena parcela das espécies do mundo, esta é a única forma de se preservar espécies em larga escala. Dentre as maneiras de preservar as comunidades bioló-gicas, estão: o estabelecimento de áreas protegidas, a implementação de medidas



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de conservação fora das áreas protegidas e a restauração das comunidades bio-lógicas em habitats degradados.

As comunidades biológicas variam desde algumas que são praticamente intac-tas, tais como as comunidades encontradas nas áreas mais remotas da floresta tropical amazônica, até aquelas que são muito alteradas pela ação do homem, como as áreas cultivadas e industriais, as cidades e os lagos artificiais. Contudo, até as áreas mais remotas podem sentir a ação do ser humano na forma de aumento dos níveis de dióxido de carbono e de exploração de produtos naturais. Da mesma forma que em ambientes muito modificados pelo homem, ainda encontra-se remanescentes de biota original. Os habitats com níveis intermediários de per-turbação consistem em um dos mais interessantes desafios e oportunidades de conservação biológica, uma vez que geralmente ocupam grandes áreas.

Preocupado com os inúmeros impactos sobre o meio ambiente, o governo brasileiro propôs a lei 9.985/2000, que institui o Sistema Nacional de Unidades de Conservação da Natureza e dá outras providências. De acordo com essa lei, as unidades de conservação destinam-se à proteção da biodiversidade dos ecossis-temas, sendo assim definidas: espaço territorial delimitado e seus componentes, incluindo as águas juridicionais, com características naturais relevantes, legal-mente instituído pelo Poder Público para a proteção da natureza, com objetivos e limites definidos, sob regime especial de administração, ao qual se aplicam garantias adequadas de proteção.

Os objetivos do Sistema Nacional de Unidades de Conservação, em nível nacional são:

1. Proteger amostras de toda diversidade de ecossistemas do país, assegu-rando o processo evolutivo.

2. Proteger espécies raras, em perigo ou ameaçadas de extinção, biótopos, comunidades bióticas únicas, formações geológicas e geomorfológicas de relevante valor, paisagens de rara beleza cênica, objetivando garantir a autorregulação do meio ambiente como também um meio diversificado.

3. Preservar o patrimônio genético, objetivando a redução das taxas de extinção de espécies a níveis naturais.

4. Proteger a produção hídrica, minimizando a erosão, a sedimentação,


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especialmente quando afeta atividades que dependam da utilização da água e do solo.

5. Proteger os recursos da flora e fauna, quer seja pela sua importância genética, ou pelo seu valor econômico, obtenção de proteínas ou para atividades de lazer.

6. Conservar as paisagens de relevante beleza cênica natural ou alterada, mantidas a nível sustentável, visando recreação ou turismo.

7. Conservar valores culturais, históricos e arqueológicos para investiga-ção e visitação.

8. Levar o desenvolvimento por meio da conservação de áreas até então pouco desenvolvidas.

9. Proporcionar condições de monitoramento ambiental.

10. Proporcionar meios para evolução, investigação, estudos e divulgação sobre os recursos naturais.

11. Fomentar o uso racional dos recursos naturais através de áreas de uso múltiplo.

TIPOS DE áREAS NATuRAIS PROTEGIDAS

De um modo geral, as Unidades de conservação se dividem em três tipos:

1. Unidade de conservação integral.

2. Unidade de conservação de manejo sustentável.

3. Unidade de conservação de manejo provisório.

As unidades de conservação de proteção integral compreendem as seguintes categorias:

a. Reserva biológica.

b. Estação ecológica.



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c. Parque nacional, Parque estadual e Parque municipal.

d. Refúgio da vida silvestre.

e. Monumento natural.

As áreas de proteção integral são também denominadas áreas de uso indireto, onde são totalmente restringidas a exploração ou aproveitamento dos recursos naturais e as modificações ambientais.

Reservas biológicas são unidades de conservação que se destinam à preser-vação integral da biota e demais atributos naturais existentes em seus limites, sem interferência humana direta ou modificações ambientais a qualquer título, excetu-ando-se as medidas de recuperação de seus ecossistemas alterados e o manejo das espécies que o exijam, a fim de preservar o equilíbrio natural e a diversidade biológica.

São constituídas por áreas não perturbadas por atividades antrópicas, man-tendo características próximas do original em termos de biótipos, espécies animais e vegetais e onde são proibidas a utilização, perseguição, caça, apanha ou intro-dução de espécimes, bem como modificação do meio ambiente a qualquer título, ressalvadas as atividades científicas devidamente autorizadas.

Estação Ecológica são unidades de conservação que se destinam à preser-vação integral da biota e demais atributos naturais nelas existentes, permitida a alteração de até 3% da totalidade da área, até o limite de 1.500 ha, para fins de pesquisa científica.

São áreas representativas de ecossistemas destinadas à realização de pesquisas básicas e aplicadas em Ecologia, à proteção do ambiente natural e ao desenvol-vimento da educação conservacionista.

Parque Nacional, Estadual e Municipal são unidades de conservação que se destinam à preservação integral de áreas naturais inalteradas pela ação humana ou que conservem a maioria de suas características naturais, de relevante inte-resse cênico, científico, cultural, educativo e recreativo. Devem ser preservadas a flora, fauna, geomorfologia e a paisagem, sendo vedadas modificações ambien-tais e interferência humana direta.

Compreende áreas geográficas extensas e delimitadas, dotadas de atributos naturais excepcionais, objeto de preservação permanente, inalienáveis e indis-poníveis para outros fins.


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Refúgios de Vida Silvestre são unidades de conservação que se destinam a assegurar condições para a existência ou reprodução de espécies ou comu-nidades da flora local, bem como da fauna residente ou migratória. Pode ser constituído por áreas particulares, compatível aos objetivos de uso da terra e dos recursos naturais dos proprietários. A visitação pública e a pesquisa cientí-fica podem ser autorizadas.

Monumentos naturais são unidades de conservação que se destinam a pre-servar áreas que contêm sítios abióticos e cênicos que, por sua singularidade, raridade, beleza ou vulnerabilidade exijam proteção, mas sejam de extensão limi-tada ou não apresentem diversidade de ecossistemas.

As unidades de conservação de manejo sustentável são as seguintes:

1. Floresta nacional, floresta estadual e floresta municipal.

2. Área de proteção ambiental.

3. Reserva extrativista.

4. Reserva de fauna.

5. Área de relevante interesse ecológico.

6. Reserva particular de patrimônio natural

7. Reserva de desenvolvimento sustentável.

As áreas de uso sustentável são também denominadas de áreas de uso direto, nas quais a exploração e o aproveitamento são permitidos, mas de forma plane-jada e regulamentada.

As florestas nacionais, estaduais e municipais são áreas de cobertura florestal de espécies predominantemente nativas, antes designadas de Parques florestais.

As áreas de proteção ambiental são porções do território nacional e águas jurisdicionais submetidas a diversas modalidades de manejo, podendo compreen-der ampla gama de paisagens naturais, semi-naturais ou parcialmente alteradas, com características notáveis e dotadas de atributos bióticos e abióticos, estéticos ou culturais que exijam proteção parcial para assegurar o bem-estar das popula-ções humanas, resguardar ou incrementar as condições locais, manter paisagens e atributos culturais relevantes.



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As reservas extrativistas são áreas naturais ou parcialmente alteradas, ocu-padas por populações tradicionalmente extrativistas, que as utilizam como fonte de subsistência para a coleta de produtos da biota nativa, utilizando técnicas tra-dicionais de trabalho de forma sustentável, de acordo com o plano de manejo previamente definido e aprovado pelo órgão gestor da reserva.

As reservas da fauna são áreas naturais que contêm populações de animais nativos, terrestres ou aquáticos, residentes ou migratórios, constituindo locais adequados para estudos técnico científicos sobre o manejo econômico sustentá-vel dos recursos faunísticos. Tais reservas precisam ser protegidas por tratar-se de áreas de reprodução, alimentação, dessedentação, abrigo e repouso de fauna local ou itinerante.

Área de Relevante Interesse Ecológico são áreas que possuem caracterís-ticas naturais extraordinárias ou abrigam exemplares raros da biota regional, exigindo cuidados especiais de proteção. O uso dessas áreas depende de autori-zação e controle dos órgãos de gerenciamento do meio ambiente.

Reserva Particular do Patrimônio Natural são áreas de alto interesse eco-lógico, pela sua biodiversidade, que o poder público delega a pessoas físicas ou jurídicas com a incumbência de manter e administrar. São admitidas atividades de cunho científico, cultural, educacional, recreativo e de lazer. Pessoas físicas podem cadastrar propriedades que mantêm áreas naturais, obtendo isenção de imposto territorial rural e favorecendo o município com créditos de ICMS ecológico.

A Reserva de Desenvolvimento Sustentável é uma área natural que abriga populações tradicionais, cuja existência baseia-se em sistemas sustentáveis de exploração dos recursos naturais, desenvolvidos ao longo de gerações e adapta-dos às condições ecológicas locais e que desempenham um papel fundamental na proteção da natureza e na manutenção da diversidade biológica.

“Sem meio não há ambiente.”

Sem meio, sem ambiente semeiam a catástrofe camuflada, ouvidos tapados, olhos fechados, então respire fundo... Inspire o que resta do resto do mundo, homem muda o mundo, mundo muda o homem instintivo mundo mudo, poluição em movimento, destruição consequência da desenfreada evolu-ção, gravidade, pressão, ar, flutuar, sacadas mentes brilhantes, descobertas criações paralelas há dimensões eis o começo do fim, evolução na contra mão e assim estáticos, enquanto em ação também estão as cegas serras elétricas, na instigação prol progresso, sucesso, ao bem estar integralizado, então muda-se, move-se, descongela-se, desmata-se, e mata-se...

MaTa...

MoRTa É MoRTE CERTa!!!

(Cesar Jihad )


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PROTEgER A bIODIVERSIDADE DO MUNDO CUSTARIA US$ 81 bIlHõES POR ANO

Cálculo leva em conta duas metas acordadas na Convenção da Diversidade Biológica, em 2010; desafio da reunião que está sendo realizada é aprovar acordo financeiro para alimentar o fundo.

Quanto custa proteger a biodiversidade do planeta? Para um grupo internacional de cientistas, o valor é de pelo menos uS$ 81 bilhões por ano. o cálculo, publicado na edição de hoje da revista Science, leva em conta duas das chamadas Metas de aichi, acordadas em 2010 na conferência das partes (CoP) da Convenção da Diver-sidade Biológica (CDB), que estabelecem uma série de ações a serem tomadas nos próximos anos para que, em 2020, tenha sido possível frear a extinção de espécies.

os países estão novamente reunidos, agora em Hyderabad, na Índia. Desta vez, enfren-tam o desafio de aprovar compromissos financeiros para alimentar um fundo vol-tado justamente para financiar essas metas.

a estimativa dos pesquisadores foi feita com base em duas delas – reduzir o risco de extinção de todas as espécies ameaçadas; e estabelecer e manter áreas protegidas de 17% dos territórios terrestres e 10% dos costeiros e marinhos. a primeira, preveem, poderia custar de uS$ 3 bilhões a uS$ 5 bilhões por ano, enquanto a salvaguarda de locais importantes para a preservação da biodiversidade poderia demandar uS$ 76,1 bilhões por ano. antes que alguém possa dizer que os números são assusta-dores, os pesquisadores argumentam que equivalem a menos de 20% do que é gasto anualmente em todo o planeta com refri-gerantes. E cerca de 1% a 4% do valor total

dos serviços ecossistêmicos providos por essas espécies e habitats.

o grupo, que contou com pesquisadores da organização BirdLife International e univer-sidades americanas, europeias e de outros países, chegou a esses valores partindo da análise do que poderia ocorrer com as aves.

De acordo com Stuart Butchart, da BirdLife International, o ponto de partida foram esses animais, uma vez que este é o grupo de vida selvagem mais bem conhecido no mundo. “Calculamos os custos para prote-ção das aves e então extrapolamos para obter os custos totais, usando dados relati-vos para aves, mamíferos, répteis, anfíbios, peixes, plantas e invertebrados”, disse But-chart.

a estimativa para criar e manter áreas pro-tegidas supera um pouco os cálculos da própria convenção. No início da semana, em entrevista ao Estado, o secretário execu-tivo da CDB, Braulio Dias, disse que imagina um custo máximo de uS$ 600 bilhões até 2020 para cumprir essa meta, considerando o cenário de business as usual – “sem ajuda de políticas públicas voltada para o desen-volvimento sustentável”.

Capital natural. Butchart defende que essas somas não podem ser vistas como contas a serem pagas, mas sim como investimentos em capital natural. “Elas são ínfimas diante

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dos benefícios que recebemos da natureza, os serviços ecossistêmicos como poliniza-ção das nossas plantações, regulação do clima e provisão de água limpa.”

Para ele, é uma responsabilidade que tem de ser dividida. “É de interesse de cada país conservar sua própria riqueza natural, mas a biodiversidade beneficia todo mundo, o que significa que os países ricos deveriam

estar ajudando os mais pobres também.”

E complementou: “Nós sabemos quais ações e políticas são necessárias e quanto elas custam. os governos precisam cum-prir os compromissos que fizeram há dois anos e mostrar que não foram promessas vazias. Quanto mais os governos adiarem os investimentos, mais difícil será cumprir as metas e mais elas custarão”.

Disponível em: <http://www.estadao.com.br/noticias/vidae,proteger-a-biodiversidade-do-mundo-custaria-us-81-bilhoes-por-ano,944307,0.htm>.

acesso em: 28 set. 2012.



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Nesta unidade, conhecemos algumas relações interespecíficas e aprendemos o seu papel na estruturação das comunidades. Nós conhecemos o significado da competição, predação, amensalismo, comensalismo, cooperação e mutualismo. Aprendemos que a competição pode ser direta ou indireta. A competição direta, ou por interferência, manifesta-se quando um indivíduo tem um comporta-mento agressivo para com seus competidores ou quando é feita por intermédio de substâncias tóxicas que são secretadas no meio. A competição indireta, ou por exploração, produz-se quando um indivíduo monopoliza os recursos às expensas do outro. A predação ocorre quando uma espécie animal captura, mata e come indivíduos de outra espécie animal – as presas. O amensalismo é uma intera-ção na qual uma espécie é eliminada por uma outra que secreta uma substância tóxica. O comensalismo é uma interação entre uma espécie comensal que se beneficia e uma espécie hospedeira que não tem nem vantagem nem prejuízo. A cooperação aparece quando suas espécies formam uma associação que não é indispensável, pois cada uma pode viver isoladamente. A cooperação, assim como o mutualismo, proporciona vantagens às duas espécies. O mutualismo é uma interação da qual os dois parceiros tiram vantagem, que pode ser a prote-ção, o aporte de alimento, a polinização, a dispersão etc.

Nós aprendemos a diferenciar a composição de uma comunidade e a estrutura de uma comunidade, sendo esta última descrita a partir de medidas ecológicas, como o número de indivíduos (abundância), o número de espé-cies (riqueza) e a relação entre ambos (índices de diversidade). Além disso, observamos os fatores que afetam a riqueza de espécies, tais como: os gradien-tes latitudinais e altitudinais (em ambientes terrestres) e de profundidade (em ambientes aquáticos), que são afetados por fatores abióticos; entre os fatores bióticos, descrevemos a complexidade do ambiente criada pelos próprios orga-nismos, que pode aumentar o número de espécies e como o tamanho da área pode diminuir o número de espécies que podem viver em um local devido à competição.

Finalmente, conhecemos os benefícios do controle biológico de pragas animais e vegetais e a importância da conservação de espécies. Além disso,


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conhecemos as distintas unidades de conservação criadas pela legislação brasi-leira. A conservação de comunidades biológicas intactas é o modo mais eficaz de preservação da diversidade biológica como um todo.

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1. o que são relações interespecíficas? Cite e explique três delas.

2. Quais são os gradientes de diversidade? Explique-os.

3. Quais são os benefícios do controle biológico de pragas agrí-colas?

A Economia da NaturezaRobert E. Ricklefs

editora: Guanabara Koogansinopse: a Economia da Natureza é muito mais que uma obra didática, trata-se de uma fonte de conhecimento de valor inestimável. o livro segue três princípios para a condução dos estudos: primeiro por meio de uma sólida base em história natural, depois pela apreciação do organismo como a unidade fundamental da ecologia e, por fim, pela posição central do pensamento evolutivo no estudo da Ecologia.

Este vídeo trata de unidades de conservação brasileiras localizadas na região do amazonas, enfatizando o papel das comunidades ribeirinhas no desenvolvimento sustentável da região. Nessa região, estão localizadas mais de 3 milhões e 400 mil hectares de floresta tropical preservada.

<http://www.youtube.com/watch?v=M061zK6mXPY>.

Material Complementar

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UNIDADE IV


eCoLoGIA De eCossIsteMAs e sUA ApLICAção


■ Entender o funcionamento do ecossistema através do fluxo de energia e matéria.

■ Conhecer os ciclos biogeoquímicos para poder entender a influência dos impactos humanos no ecossistema.

■ Compreender a sucessão ecológica e os meios de recuperação de áreas degradadas.

Plano de Estudo


■ o fluxo de energia e matéria dos ecossistemas - o funcionamento dos ecossistemas: a produtividade - a medida da produtividade dos ecossistemas - as cadeias alimentares e as redes tróficas - Pirâmides ecológicas

■ Ciclos Biogeoquímicos - Ciclo da Água - Ciclo do Nitrogênio - Ciclo do Fósforo - Ciclo do Enxofre - Ciclo do Carbono - Impactos humanos sobre os ciclos biogeoquímicos

■ Sucessão ecológica - Classificação dos processos sucessionais - o interesse prático do estudo das sucessões

■ a restauração dos ecossistemas - atributos de ecossistemas restaurados - Ecossistemas de referência - Espécies exóticas e restauração

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Introdução

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INTRODuÇÃO

Como já foi dito na unidade I, a ecologia de Ecossistemas estuda a estrutura e dinâmica dos ecossistemas, levando em conta a ação dos fatores ecológicos sobre os organismos, as populações e as comunidades inseridas nos ecossistemas. Um ecossistema é composto por dois componentes básicos: o componente biótico, que é representado pelos seres vivos, e o componente abiótico, que é represen-tado pelas condições químicas e físicas do meio.

Os representantes do componente biótico são divididos em outros dois gru-pos: os autótrofos e os heterótrofos. Os autótrofos são os seres fotossintetizantes que conseguem captar a energia luminosa e utilizá-la para suprir suas necessi-dades energéticas. Os heterótrofos são os organismos que necessitam captar, do meio onde vivem, o alimento que lhes forneça energia e matéria-prima para a sua sobrevivência. Assim, os seres autótrofos são ditos produtores dos ecossiste-mas, pois são eles que produzem toda a matéria orgânica e energia que é utilizada como alimento por outros seres vivos. É por meio deles que toda a energia neces-sária para a manutenção da comunidade biótica entra no ecossistema.

Os heterótrofos são os consumidores dos ecossistemas, pois eles apenas uti-lizam o alimento produzido pelos autótrofos para assim sobreviver. Um tipo particular de organismos heterótrofos são os decompositores. Esses organis-mos se utilizam de matéria orgânica morta como fonte de alimentação e são de grande importância, pois é a partir deles que muitos nutrientes são devolvidos ao meio ambiente, tornando assim cíclica a permanência dos nutrientes (ciclos biogeoquímicos). Distinguimos dois grupos de organismos responsáveis pela decomposição de matéria orgânica morta: os decompositores, formados pelas bactérias e os fungos, e os detritívoros, formados pelos animais que consomem matéria morta.

Com relação aos fatores abióticos, estes podem ser classificados em físicos e químicos. Dentre os fatores físicos, a radiação solar é um dos mais importan-tes, pois dela provém toda a energia necessária para a sobrevivência dos seres vivos, além de ser a responsável pela manutenção da temperatura do planeta. Além disso, a radiação solar também afeta outros fatores climáticos com umi-dade relativa do ar, pluviosidade etc.

ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS E SUA APLICAÇÃO


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Com relação aos fatores químicos, pode-se dizer que a presença ou ausência de um determinado elemento na água ou no solo é decisiva para manutenção da vida em um dado ambiente. Por exemplo, a presença do mineral fósforo em um dado ambiente é muito importante, pois esse elemento participa de proces-sos fundamentais do metabolismo dos seres vivos, tais como: armazenamento de energia (ATP) e estruturação da membrana celular (fosfolipídios). Esse mineral é encontrado na forma de fosfato em alguns tipos de rochas. Outros elemen-tos como o cálcio, o boro, o carbono, o nitrogênio e o oxigênio, também são essenciais para a manutenção da vida, tanto animal quanto vegetal. Uma carac-terística fundamental dos fatores químicos é que eles ficam presentes no meio ambiente em uma forma cíclica, ou seja, eles são absorvidos por alguns organis-mos e depois liberados para o meio para utilização de outros.

O FLuxO DE ENERGIA E MATéRIA DOS ECOSSISTEMAS

A luz solar representa a fonte de energia externa necessária para a manutenção dos ecossistemas. Ela está envolvida na fotossíntese promovendo a produção de energia química (glicose = C6H12O6).

6 CO2 + 12 H2O + luz → C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2OA energia química é a única modalidade de energia utilizável pelas células de

todos os componentes de um ecossistema, sejam eles produtores, consumidores ou decompositores. Dessa forma, a fotossíntese é o único processo de entrada de energia em um ecossistema.

Uma informação interessante a respeito da luz solar é que por mais eficien-tes que as plantas sejam, elas conseguem aproveitar apenas uma pequena parte da energia solar recebida diariamente. Estima-se que a fotossíntese utilize ape-nas de 1 a 2% da energia total que alcança a superfície da Terra. Há estimativas de que cerca de 34% da luz solar é refletida por nuvens e poeiras, e 19% é absor-vida por nuvens, ozônio e vapor de água. Do restante, ou seja, 47% que chegam à superfície da Terra, boa parte ainda é refletida ou absorvida e transformada

o Fluxo de Energia e Matéria dos Ecossistemas

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em calor, que pode ser responsável pela evaporação da água e pelo aquecimento do solo, condicionando desta forma os processos atmosféricos. É importante salientar que os valores citados acima são valores médios e não específicos de alguma localidade. Assim, as proporções podem variar de acordo com as dife-rentes regiões do país ou mesmo do planeta.

Todas as entidades biológicas, sejam elas organismos individuais, populações ou comunidades, requerem matéria para a sua construção e energia para as suas atividades. A importância dos fluxos de energia e de matéria está baseada no fato de que os processos nas comunidades são, em particular, fortemente conecta-dos ao meio abiótico. O termo ecossistema é usado para denotar a comunidade biológica juntamente com o meio abiótico no qual a mesma está inserida. Desse modo, ecossistemas normalmente incluem produtores primários, decomposi-tores, detritívoros, um pool de matéria orgânica morta, herbívoros, carnívoros e parasitos mais o ambiente físico e químico que fornece as condições de vida e atua tanto como uma fonte quanto um depósito de energia e matéria.

Para examinar os processos de ecossistemas, é importante compreender alguns termos:

biomassa: a massa de organismos por unidades de solo (ou água). É geral-mente expressa em unidades de energia (por exemplo: joules por metro quadrado) ou matéria orgânica seca (por exemplo: toneladas por hectare). Na prática, inclu-ímos em biomassa todas aquelas partes, vivas ou mortas, que estão vinculadas ao organismo vivo. Os organismos (ou suas partes) deixam de ser vistos como biomassa quando morrem (ou são mortos) e se tornam componentes de maté-ria orgânica morta.

Produtividade primária: a produtividade primária de uma comunidade é a taxa em que a biomassa é produzida por unidade de área pelas plantas, os pro-dutores primários ou autótrofos. Ela pode ser expressa em unidade de energia (por exemplo: joules por metro quadrado por dia) ou de matéria orgânica seca (por exemplo: quilogramas por hectare por ano).

Produtividade primária bruta: a fixação total de energia pela fotossín-tese é referida como produtividade primária bruta. Uma proporção desse total, no entanto, é respirada pela própria planta e é perdida pela comunidade como calor respiratório.



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Produtividade primária líquida: é a diferença entre a produtividade pri-mária bruta e a respiração da planta. Representa a taxa real de produção de biomassa nova que está disponível para consumo de organismos heterotróficos.

Produtividade secundária: é a taxa de produção de biomassa por organis-mos heterotróficos, é denominada produção secundária, ou seja, uma parte da produção primária é consumida por herbívoros que, por sua vez, são consumi-dos por carnívoros. Estes constituem o sistema consumidor de matéria viva. A fração do PPL que não é consumida por herbívoros passa através do sistema decompositor.

O FuNCIONAMENTO DOS ECOSSISTEMAS: A PRODuTIVIDADE

Todo ser vivo necessita de energia para: i) assegurar os gastos com o metabolismo básico; ii) permitir deslocamentos para procura de alimentos, fuga de predado-res ou outros gastos de manutenção; iii) assegurar a formação de tecidos novos; e iv) para garantir a produção de elementos necessários à reprodução e à cons-tituição de reservas.

No caso de produtores (os vegetais clorofilianos), a energia provém da radiação solar. Os herbívoros obtêm a energia das plantas e os carnívoros de suas presas. O fluxo de energia que atravessa um nível trófico corresponde à totalidade da ener-gia assimilada nesse nível. No caso dos produtores, o fluxo de energia que atravessa seu nível trófico é: Produtividade Bruta = Produtividade Líquida + Respiração. Uma parte da produtividade primária líquida serve de alimento aos herbívoros, que absorvem uma quantidade de energia I1. Uma outra parte da produtividade primária líquida não é utilizada, e fica na biomassa dos vegetais vivos antes de se tornar presa de bactérias e de outros decompositores. A quantidade de energia (I1) corresponde ao que é realmente utilizado (A1) mais o que não é utilizado e rejei-tado sob a forma de fezes e de dejetos diversos (NA1). A fração assimilada de A1 corresponde, de um lado, à produtividade secundária PS1 e, de outro, aos gastos respiratórios R2, e, consequentemente, PS1= A1 - R2. O fluxo de energia que atra-vessa o nível trófico dos herbívoros é A1=PS1 + R2. Um raciocínio análogo pode ser feito para os níveis tróficos correspondentes aos carnívoros (DAJOZ, 2005, p. 267).


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Um aspecto importante para entendermos a transferência de energia dentro de um ecossistema é a compreensão da primeira lei fundamental da termodinâmica que diz: “A energia não pode ser criada nem destruída e sim transformada”. Como exemplo ilustrativo dessa condição, pode-se citar a luz solar, a qual, como fonte de energia, pode ser transformada em trabalho, calor ou alimento em função da atividade fotossintética; porém de forma alguma pode ser destruída ou criada.

E por que isso ocorre? A explicação para esse decréscimo energético de um nível trófico para outro, é o fato de cada organismo necessitar de grande parte da energia absorvida para a manutenção das suas atividades vitais, tais como divi-são celular, movimento, reprodução etc.

A MEDIDA DA PRODuTIVIDADE DOS ECOSSISTEMAS

Há uma grande quantidade de técnicas de medida da produtividade primária. Dependendo do ambiente amostrado, uma determinada técnica pode ser usada. Por exemplo, a técnica da coleta aplica-se bem a formações herbáceas, mas é inaplicável em uma floresta. Ela consiste em retirar, a intervalos regulares e em superfícies conhecidas, a totalidade dos vegetais (partes aéreas e partes subterrâ-neas) e determinar seu peso seco ou o equivalente energético. Para uma floresta, há técnicas que permitem medir o crescimento anual de árvores. A biomassa destas pode ser medidas simples, como a altura ou o diâmetro a 1,3m de altura. Ainda, há técnicas que podem ser aplicadas tanto no meio herbáceo como em uma floresta, como a medida das trocas respiratórias e, em particular, do CO2 perdido. Essa técnica é aplicável em ambos meios, graças ao aperfeiçoamento das técnicas que permitem encerrar uma parte da árvore em um recipiente vedado.

Com relação ao ambiente aquático, uma técnica bastante usada consiste em utilizar duas garrafas, nas quais coloca-se água com plâncton. Uma das garrafas é conservada no escuro (o que impede a fotossíntese e mantém a respiração), e a outra é iluminada normalmente. A quantidade de oxigênio encontrada nas duas garrafas, após o experimento, permite conhecer a produtividade primá-ria líquida, pois em uma garrafa você estará medindo somente a respiração e na outra a produtividade líquida. Uma técnica mais moderna utiliza carbono



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14 adicionado à água do mar sob a forma de carbono. Após um certo tempo de incubação, o fitoplâncton é recuperado e a medida de sua radioatividade dá uma ideia da produtividade primária líquida.

AS CADEIAS ALIMENTARES E AS REDES TRÓFICAS

Uma cadeia alimentar é uma sequência de organismos na qual alguns animais comem aqueles que os precedem na cadeia antes de ser comidos pelos que os sucedem. As cadeias alimentares que começam com vegetais que são devora-dos por animais herbívoros são chamadas de sistema herbívoro. Já as cadeias que começam com a matéria orgânica morta (animal ou vegetal), sendo consumida por detritívoros, são denominadas sistema saprófago ou detritívoro.

Os vegetais clorofilianos autótrofos são os produtores capazes de fabricar matéria orgânica a partir da energia luminosa e, assim, de acumular energia sob a forma de energia química.

CO2 + H20 + LUZ→ C6H12O6 + O2

No sistema herbívoro, os herbívoros ou consumidores de primeira ordem subsistem às expensas de vegetais. Os carnívoros ou predadores, ou consumidores de segunda ordem, subsistem à custa de herbívoros. Há ainda os consumidores de terceira ordem, que se alimentam dos de segunda ordem e assim por diante. Em geral, as cadeias alimentares contêm em torno de 5 ou 6 níveis.

Os organismos pertencem a um mesmo nível trófico quando, em uma cadeia alimentar, são separados dos vegetais autótrofos pelo mesmo número de elos. Os vegetais autótrofos constituem por definição o primeiro nível trófico. É pre-ciso ter em mente o caráter simplificador da noção de nível trófico. Um mesmo animal pode pertencer a vários níveis tróficos diferentes. É o caso de espécies onívoras que consomem, ao mesmo tempo, vegetais e animais, ou de certos predadores que atacam presas variadas. Por exemplo, o louva-a-deus são preda-dores que podem consumir os Acridianos (ortópteros herbívoros pertencentes ao segundo nível trófico) ou os Tetigonídeos (ortópteros carnívoros pertencen-tes ao terceiro nível trófico). No primeiro caso, os louva-a-deus fazem parte do terceiro nível trófico e, no segundo caso, do quarto nível trófico.

©shutterstock


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A cadeia alimentar a seguir é simples:Erva → lagarta → pássaroA cadeia que segue é mais complexa:Pinheiro silvestre → pulgões → joaninhas → aranhas → aves insetívoras

No sistema saprófago ou detritívoro, os consumidores primários são qualifica-dos de saprófagos ou de detritívoros. Por exemplo, a minhoca pode alimentar-se de detritos vegetais, atuando como detritívora consumidora primária. Quando uma galinha se alimenta dessa minhoca, ela se torna uma consumidora secun-dária. Os restos liberados pelo tubo digestório da minhoca, assim como os restos dos demais consumidores, servirão de alimento para decompositores, bacté-rias e fungos.

Na realidade, muitas espécies são onipresentes e estabelecem conexões entre as diversas cadeias alimentares, o que resulta na formação de redes tróficas de grande complexidade. De acordo com Pimm (1982), há algumas regras que regem a estrutura de redes tróficas. Por exemplo:

a. As cadeias alimentares são, em geral, curtas, apresentando número de 4 níveis tróficos.

b. O tamanho dos predadores não influencia o número de níveis tróficos.

c. Os animais onívoros são raros. Em geral, há uma única espécie onívora para cada carnívora situada no extremo da cadeia (“top predator”). Os onívoros alimentam-se à custa de espécies situadas nos níveis tróficos mais próximos deles.



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d. Em um habitat, as redes tróficas raramente são compartimentadas em cadeias alimentares independentes. As cadeias alimentares são ligadas entre si por espécies onívoras.

e. O número de espécies de predadores é superior ao de espécies de presas.

f. A variabilidade do meio, que pode estar sujeita a perturbações diversas, influi na complexidade das redes tróficas. Em um meio constantemente perturbado, há menos espécies e as redes tróficas são mais simples.

PIRâMIDES ECOLÓGICAS

As pirâmides ecológicas são representações do fluxo de matéria e energia no ambiente. Cada uma delas é constituída por uma série de degraus ou retângulos superpostos, representando os diversos níveis tróficos da cadeia alimentar. Existem três tipos de pirâmides ecológicas: de número, de bio-massa e de energia.

A pirâmide de números pode representar o número de indivíduos em função das diversas classes de tamanho ou o número de indivíduos presentes em cada nível trófico (Figura 08). Essas pirâmides mostram que o número de indivíduos em geral decresce de um nível trófico ao seguinte, e que o tamanho aumenta.

A pirâmide de biomassa representa, para cada nível trófico, a biomassa (em peso seco) dos organismos (Figura 08). Essa pirâmide subestima particularmente o papel dos microrganismos que têm uma biomassa baixa, mas um metabolismo elevado. Dado que os microrganismos decompositores atacam representantes de todos os níveis tróficos, é comum representá-los ao lado dos consumidores nas pirâmides ecológicas.

A pirâmide de energia representa a quantidade de energia transferida de um nível trófico a outro. Cada nível trófico é representado por um retângulo cujo comprimento é proporcional à quantidade de energia acumulada por unidade de superfície e de tempo. A pirâmide das energias apresenta-se sempre com a ponta dirigida para o alto, em razão das perdas de energias que ocorrem de um nível trófico a outro.

Ciclos Biogeoquímicos

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1000 plantas

300gafanhotos

20aves

ConsumidoresSecundários

ConsumidoresPrimários

Produtores

www.sobiologia.com.br

www.sobiologia.com.br

10000

1000

100

10

Biomassa (g/m )2

ConsumidoresSecundários

ConsumidoresTerciários

ConsumidoresPrimários

Produtores

Figura 08: Pirâmides ecológicas de número e biomassa.Fonte: Adaptado de: <www.sobiologia.com.br>.

CICLOS BIOGEOQuÍMICOS

Os ciclos biogeoquímicos são um conjunto de processos naturais que asseguram a reciclagem de vários elementos químicos. Nessa reciclagem, diferentes formas químicas dos elementos são passadas do meio ambiente para os organismos, e



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depois, dos organismos para o meio ambiente. Assim, a água, o nitrogênio, o fósforo, o enxofre, o carbono, entre outros elementos, percorrem esses ciclos, unindo todos os componentes vivos e não vivos da Terra.

Como a Terra é um sistema dinâmico que está em constante evolução, o movimento e a estocagem de seus materiais afetam todos os processos físicos, químicos e biológicos. Infelizmente, os impactos causados pelo homem têm alterado os ciclos biogeoquímicos, em geral, pela acentuada queima de com-bustíveis fósseis. Dessa forma, os estudos desses ciclos se tornam cada vez mais importantes para entendermos os efeitos desses impactos sobre o meio ambiente e os seres vivos.

CICLO DA áGuA

A água na biosfera faz parte de um ciclo denominado ciclo hidrológico. O ciclo hidrológico se constitui, basicamente, em um processo contínuo de transporte de massas d’água do oceano para a atmosfera e desta, através de precipitações, escoamento superficial e subterrâneo, novamente ao oceano. As principais fon-tes de água estão no oceano (97,3% do total da biosfera), no gelo das calotas polares e glaciais (2,06%), como água subterrânea (0,67%) e em rios e lagos (0,01%) (BERNER e BERNER, 1987). A proporção que está em trânsito a qual-quer momento é muito pequena – a água que drena através do solo, que flui ao longo dos rios e está presente como nuvens e vapor na atmosfera – representa apenas 0,08% do total. No entanto, esta pequena percentagem desempenha um papel decisivo, pois supre as necessidades para a sobrevivência de organismos vivos e para a produtividade da comunidade, e porque muitos dos elementos químicos são transportados com a água em movimento.

O ciclo hidrológico tem nos fenômenos de evaporação e precipitação os responsáveis pela contínua circulação da água no globo. Uma das grandes respon-sáveis pela circulação da água é a radiação solar, que fornece a energia necessária para todo o ciclo hidrológico. Grande parte desta energia é utilizada na eva-poração da água dos oceanos, que quantitativamente se constitui no principal elemento do ciclo hidrológico.


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O restante da água evaporada dos oceanos precipita-se sobre os continentes, sendo que a maior parte é evaporada e pode retornar aos oceanos sob a forma de vapor ou como forma de precipitação. A outra parte, sob a forma líquida, tam-bém retorna aos oceanos, através da rede hidrográfica (escoamento superficial e indiretamente através do escoamento subterrâneo).

Além da evaporação e da precipitação, outros elementos que podem assumir grande importância no ciclo hidrológico são a evapotranspiração, a infiltração, e o escoamento superficial e subterrâneo.

O ciclo hidrológico tem sofrido grandes alterações nas últimas décadas em decorrência das diferentes formas de interferência humana sobre o ambiente. Por exemplo: a construção de grandes cidades, devastação de florestas e construção de grandes lagos artificiais (reservatórios). É impressionante como o desmata-mento em larga escala ao redor do mundo, geralmente praticado para expandir a fronteira agrícola, pode determinar a perda de solo, empobrecimento de nutrien-tes e acentuar a gravidade das enchentes.

A água é um bem muito valioso e atualmente tem estado no foco de gran-des debates. Por exemplo, recentemente artistas renomados participaram de um vídeo, demonstrando o descontentamento com a construção da Usina Hidrelétrica de Belo Monte. Ao mesmo tempo, estudantes de algumas uni-versidades defenderam a criação de tal usina. Hoje, nas diversas redes sociais tem havido uma grande divulgação de proteção as nossas águas. Contudo, o que tem acontecido é que a força do governo tem se sobressaído sobre a opi-nião pública.

CICLO DO NITROGêNIO

O nitrogênio é um dos elementos mais importantes no metabolismo de ecossiste-mas, pois ele participa da formação das proteínas, um dos componentes básicos da biomassa. Além disso, ele pode atuar como fator limitante na produção pri-mária de ecossistemas aquáticos, quando presente em baixas concentrações. O fósforo e o nitrogênio são os elementos que mais frequentemente limitam o cres-cimento vegetal.



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As principais fontes naturais de nitrogênio podem ser: a chuva, material orgânico e inorgânico de origem alóctone (terrestre) e a fixação de nitrogênio molecular. Dentre as diferentes formas, o nitrato e o amônio assumem grande importância nos ecossistemas aquáticos, uma vez que representam as principais fontes de nitrogênio para os produtores primários.

No ciclo do nitrogênio, a fase atmosférica é amplamente considerada como predominante, na qual a fixação desse elemento e a desnitrificação (liberação do nitrogênio para o meio) por organismos microbianos são especialmente importantes.

Em nenhum ciclo biogeoquímico, os microrganismos têm tanta participação quanto no ciclo do nitrogênio. Neste ciclo, podemos encontrar representantes de praticamente todos os grupos fisiológicos (autotróficos, heterotróficos, aeró-bios, anaeróbios etc.), que tomam parte, por exemplo, na amonificação e na nitrificação.

AMONIFICAÇÃO

Amonificação é o processo de decomposição da matéria orgânica dissolvida e particulada para formar amônia (NH3). A amônia formada é resultante da decomposição aeróbia e anaeróbia da parte nitrogenada da matéria orgânica por organismos heterotróficos. O sedimento é o principal local de realização desse processo.

NITRIFICAÇÃO

A nitrificação é um processo que se caracteriza pela utilização de compostos inorgânicos reduzidos, e.g. amônio, como doadores de hidrogênio e por meio da oxidação destes compostos, os microrganismos obtêm os equivalentes de redu-ção para o processo de síntese. Este tipo de metabolismo, que utiliza compostos reduzidos como tiossulfato, sulfito, ferro II, manganês II, além de amônia, amô-nio e nitrito é denominado de quimiolitotrofia.


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Na transformação de íon amônio para nitrato (nitrificação), participam dois gêneros de bactérias:

Nitrosomonas – que oxidam amônio a nitrito:NH4+ +1 ½ O2 → 2H+ + H2O eNitrobacter – que oxidam o nitrito a nitrato:NO2- + ½ O2 → NO3-

A nitrificação é um processo predominantemente aeróbio e, como tal, ocorre somente nas regiões onde há oxigênio dissolvido disponível.

CICLO DO FÓSFORO

Diferente do ciclo do nitrogênio que tem a fase atmosférica como predominante, o ciclo do fósforo pode ser descrito como sedimentar, devido à tendência geral do mineral fósforo ser transportado da terra para os oceanos, onde por fim tor-na-se incorporado aos sedimentos.

O fósforo é muito importante nos sistemas biológicos, pois ele participa de processos fundamentais do metabolismo de seres vivos, tais como: arma-zenamento de energia (forma uma fração essencial da molécula de ATP) e estruturação da membrana celular (através dos fosfolipídios).

Ele é liberado da rocha por desagregação química e pode entrar em uma comunidade terrestre e ser ciclado por anos, décadas ou séculos, antes de ser transportado, via água subterrânea, para um curso d’água continental e depois para o oceano. Ele faz então, em média, cerca de cem percursos de ida e volta entre águas superficiais e profundas, cada um durando talvez mil anos. Durante cada percurso, ele é absorvido por organismos que habitam a superfície antes de ser novamente fixado nas profundezas. Em média, na sua centésima descida (após 10 milhões de anos no oceano), ele deixa de ser liberado como fósforo solúvel, passando a fazer parte do sedimento sob forma particulada. Talvez nos próximos 100 milhões de anos o fundo oceânico se eleve por atividade geoló-gica, tornando-se terra seca. Desse modo, o átomo de fósforo encontrará, por fim, seu caminho de volta para o mar por meio de algum rio, e para a sua exis-tência de ciclo (absorção biótica e decomposição) dentro de outro ciclo (mistura



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oceânica) dentro de outro ciclo (soerguimento continental e erosão) (BEGON et al. 2010).

Além das fontes naturais de fósforo, temos também as fontes artificiais. Dentre elas, as mais importantes são: esgotos domésticos e industriais, fer-tilizantes agrícolas e material particulado de origem industrial contido na atmosfera. Em muitas regiões, notadamente nas regiões industrializadas e com elevada densidade populacional, as fontes artificiais de fosfato são mais importantes do que as naturais.

Assim como nos demais ciclos biogeoquímicos, também no ciclo do fósforo as bactérias têm um papel fundamental, pois são responsáveis pela decomposi-ção da matéria orgânica. Neste processo, ocorre liberação de fosfato para o meio sob a forma inorgânica.

CICLO DO ENxOFRE

Na natureza, existem três processos biogeoquímicos que liberam enxofre para a atmosfera: a formação de aerossóis de borrifos do mar, a respiração anaeróbia por bactérias redutoras de sulfato e a atividade vulcânica. As bactérias redu-toras de sulfato (as sulfobactérias) liberam compostos de enxofre reduzidos, especialmente ácido sulfídrico (H2S), de turfeiras submersas, de comunidades de pântanos e de comunidades marinhas associadas com planícies de maré. Os compostos de enxofre liberados pelas bactérias voltam a terra como precipita-ções, num processo que envolve a oxidação de compostos de enxofre a sulfato. O intemperismo de rochas fornece, em geral, a metade do enxofre que escoa da terra para rios e lagos, e a outra metade deriva de fontes atmosféricas. Em seu caminho para o oceano, uma porção de enxofre disponível (principalmente sul-fato dissolvido) é absorvida por plantas, passa por cadeias alimentares e torna-se novamente disponível para as plantas à medida que a decomposição de alguns animais e vegetais acontece.

As fontes de enxofre para os ambientes aquáticos são principalmente três: decomposição de rochas, chuvas (lavagem da atmosfera) e agricultura (através da aplicação de adubos contendo enxofre).


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A concentração de enxofre em lagos tem aumentado consideravelmente nos últimos anos devido ao transporte de gases e material particulado na atmosfera contendo enxofre e a sua posterior precipitação com as chuvas.

Nas transformações que os compostos de enxofre sofrem num ecossistema lacustre, participam tanto processos químicos quanto biológicos. Nos processo biológicos, os organismos, especialmente bactérias, têm papel fundamental. O papel principal dos microrganismos no ciclo do enxofre reside na sua partici-pação em dois processos fundamentais:

1. Processos de redução, nos quais ocorre formação de gás sulfídrico e de outras formas reduzidas de enxofre.

2. Processos de oxidação que resultam na formação de sulfato a partir prin-cipalmente da oxidação de gás sulfídrico.

CICLO DO CARBONO

A fotossíntese e a respiração são os dois processos que governam o ciclo do car-bono. Esse ciclo é predominantemente gasoso, com o dióxido de carbono como o veículo principal do fluxo entre a atmosfera, hidrosfera e biota. Atualmente, a litosfera tem desempenhado um papel mais importante, uma vez que a inter-venção humana tem trazido ao meio ambiente os combustíveis fósseis.

As plantas terrestres utilizam o dióxido de carbono atmosférico como a sua fonte de carbono para a fotossíntese, enquanto as plantas aquáticas usam carbo-natos dissolvidos (e.g., carbono da hidrosfera). O subciclo terrestre e o aquático estão ligados por trocas de dióxido de carbono entre a atmosfera e os oceanos. Além disso, o carbono encontra seu caminho para águas internas e oceanos como bicarbonato resultante do intemperismo (carbonação) de rochas ricas em cálcio como calcário. A liberação do CO2 para o meio ambiente ocorre por meio da res-piração das plantas, animais e microrganismos, que libera o carbono retido em produtos fotossintéticos de volta aos compartimentos atmosférico e hidrosférico.

Dentre os diferentes ciclos biogeoquímicos, o do carbono é aquele que se des-taca pela sua complexidade e abrangência. Pode-se dizer que o ciclo do carbono



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engloba desde produção primária, passando por cadeias alimentares, até fenô-menos de sucessão biológica.

IMPACTOS HuMANOS SOBRE CICLOS BIOGEOQuÍMICOS

As atividades humanas contribuem significativamente com entradas de nutrientes nos ecossistemas e rompem ciclos biogeoquímicos locais e globais. Por exemplo, as quantidades de dióxido de carbono, óxidos de nitrogênio e enxofre na atmos-fera têm aumentado pela queima de combustíveis fósseis e pelos escapamentos de automóveis; as concentrações de nitrato e fosfato em cursos d’água têm cres-cido pelas práticas agrícolas e disposição de resíduos.

SuCESSÃO ECOLÓGICA

A sucessão ecológica consiste na substituição progressiva de uma comunidade por outra, em uma determinada área. Ela é controlada pela comunidade, embora o ambiente físico determine o padrão e a taxa de mudança e, muitas vezes, limite a extensão do desenvolvimento. Quando a sucessão não é interrompida por for-ças externas, ela é razoavelmente direcional e, portanto, previsível.

A sequência completa das comunidades que se substituem mutuamente em uma determinada área é denominada sere. Já as comunidades transitó-rias durante a sucessão são denominadas de estágios serais ou estágios de desenvolvimento. O estágio seral inicial é denominado estágio pioneiro e é caracterizado por espécies sucessionais iniciais de plantas pioneiras (tipi-camente anuais), as quais apresentam altas taxas de crescimento, tamanho pequeno, tempo de vida curto e produção de um grande número de semen-tes de fácil dispersão. No estágio terminal ou de maturidade, o sistema que se estabelece é o clímax, o qual persiste até que seja afetado por grandes pertur-bações (ODUM e BARRET, 2007).

Sucessão Ecológica

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O estágio de maturidade ou estágio de clímax é melhor reconhecido por meio do estado do metabolismo da comunidade, Produção=Respiração, em vez de pela composição específica, que varia muito com a topografia, o micro-clima e a perturbação. Quando a produção é igual à respiração, não está havendo crescimento em biomassa no sistema, pois tudo que está sendo produzido na fotossíntese (respiração) está sendo consumido na respiração. Em uma floresta que atingiu o estágio de clímax, há uma mistura de parcelas de idades diversas cuja vegetação é (ou parece ser) de estágios precedentes, coexistindo ao lado de parcelas que efetivamente chegaram ao estágio clímax. Essa heterogeneidade de plantas no clímax explica a grande biodiversidade nele encontrada.

A dinâmica é uma característica fundamental dos ecossistemas. Por exem-plo, se observarmos uma área com solo nu ao longo de alguns anos veremos que ele cobre-se gradativamente de vegetação e que um campo abandonado é inva-dido por ervas vivazes, depois por arbustos e, finalmente, por árvores.

As sucessões primárias correspondem ao estabelecimento de seres vivos em um meio que jamais foi colonizado. Os organismos que se estabelecem primeiro são qualificados de pioneiros. As biocenoses que se sucedem são séries. O fim da evolução da série é representado por uma biocenose estável, em equilíbrio com o meio, que é o clímax.

As sucessões secundárias correspondem ao processo de reconstituição da vege-tação em um meio que já foi povoado, mas onde os seres vivos foram eliminados total ou parcialmente por modificações climáticas (glaciações, incêndios), geoló-gicas (erosão), ou pela intervenção do homem (arroteamento). As modificações do meio, nesse caso, decorrem de fatores bióticos e em geral esse meio é alterado gradativamente pelos diferentes ingressos de faunas, floras e de microrganismos.

Há outros exemplos de sucessão, além da vegetação, dentre os quais a suces-são de insetos. Essa sucessão trata-se geralmente de sucessões destruidoras, como as que colonizam os cadáveres de mamíferos, e compreendem, em geral, sete estágios (DAJOZ, 2005, p. 331):

1. Moscas pertencentes aos gêneros Musca, Calliphora e Cytoneura ovopo-sitam na pele do cadáver; suas larvam entram em ninfose ao final de uma semana.



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2. Outras moscas pertencentes aos gêneros Lucilia e Sarcophaga estabelecem-se, por sua vez, quando o cadáver começa a exalar um odor amoniacal.

3. Coleópteros do gênero Dermestes e Lepidópteros do gênero Aglossa, cujas larvas se alimentam de gorduras, estabelecem-se.

4. Seguem-se outros Coleópteros do gênero Necrobia e moscas do gênero Piophila, ambos são atraídos pela fermentação amoniacal das proteínas do cadáver.

5. O estágio seguinte compreende moscas como Ophrys, Phora, Lonchaea, Tyreophora, e Coleópteros, como os Hister, Saprinus, Silpha e Necrophora.

6. Quando o cadáver é mumificado, Acarinos, como Tyroglyphus e UropodaI, tornam-se abundantes. Coleópteros, como Attagenus e Anthrenus, surgem.

7. Finalmente, os últimos resquícios aderentes aos ossos são atacados por Coleópteros Ptinus e Tenebrio. O conhecimento preciso dessas sucessões permite determinar, em medicina legal, a data provável da morte quando da descoberta do cadáver.

CARACTERÍSTICAS DAS SuCESSÕES ECOLÓGICAS

A análise das sucessões ecológicas permitiu aos estudiosos determinar diversas características (Tabela 02), dentre as quais:

1. Os ecossistemas próximos do clímax são mais organizados e mais com-plexos do que os ecossistemas próximos do estágio pioneiro. A taxa de renovação da biomassa P/R (produção bruta/respiração) diminui quando a sucessão avança para o clímax. Os ecossistemas próximos do estágio pioneiro têm uma taxa elevada de renovação da biomassa, e podem ser submetidos a uma exploração mais intensa que os ecossistemas climácicos.

2. A razão PB/R (produtividade bruta/respiração) é superior a 1 nos ecos-sistemas jovens e tende a 1 nos ecossistemas próximos ao clímax. Assim, em ecossistemas jovens, há maior produção de biomassa que nos ecossis-temas maduros, pois nos últimos a produtividade líquida PL, que é igual


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a PB – R, tende a zero em razão do aumento dos gastos respiratórios. A exploração tradicional das florestas fundamenta-se em um conhecimento antigo dessa característica dos ecossistemas.

3. A diversidade de espécies aumenta ao longo das sucessões devido, princi-palmente, ao aumento da heterogeneidade do meio. A diversidade passa por um máximo e, em geral, decresce mais ou menos no estágio clímax.

4. As cadeias alimentares, inicialmente lineares e dominadas por herbívoros, tornam-se redes ramificadas e complexas, onde os detritívoros ocupam um espaço cada vez maior.

5. Os nichos ecológicos das espécies tornam-se cada vez mais especializados com a aproximação do estágio clímax. Isso porque, como nesse está-gio há mais espécies que nos estágios anteriores, os nichos tendem a se sobrepor e as espécies mais competitivas a excluir as menos competitivas. Uma alternativa para as espécies menos competitivas é especializar-se em um nicho que não é ocupado por nenhuma outra espécie, ou seja, para sobreviver o nicho ecológico dessa espécie torna-se mais especializado.

6. A mobilidade das espécies tende a diminuir nos meios climácicos, pois nesse estágio elas encontram grande parte dos recursos necessários para sua sobrevivência e não precisam mais viajar por longas distâncias para obter esses recursos. Uma característica interessante é que a tendência ao sedentarismo das espécies tem como consequência a formação de raças geográficas, por exemplo, nas aves.

7. As espécies dos estágios pioneiros costumam ser oportunistas (r estra-tegistas), enquanto as espécies dos estágios de clímax aproveitam-se das boas condições deixadas pelas espécies pioneiras e são K estrategistas. Nos vegetais, as espécies r-estrategistas dispersam seus diásporos com a ajuda do vento, enquanto as espécies K-estrategistas geralmente dis-persam seus diásporos com a ajuda dos animais. Ao longo da sucessão, constata-se, portanto, um aumento da porcentagem de espécies zoocó-ricas e a uma diminuição da porcentagem de espécies anemocóricas.

8. As relações interespecíficas evoluem com a sucessão. Os mecanismos de regulação independentes da densidade (fatores físicos e químicos) dão lugar a mecanismos dependentes da densidade (interações bióticas). A simbiose e a competição tornam-se mais frequentes nos estágios próxi-mos do clímax.



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9. Em geral, o clima é instável e imprevisível nos ambientes ocupados por estágios pioneiros; enquanto é estável e previsível nos ambientes climá-cicos.

Algumas dessas generalizações foram contestadas, principalmente, as que se refe-rem ao aumento da diversidade de espécies e à conexão entre a diversidade e a estabilidade. Contudo, alguns pontos parecem indiscutíveis, tais como: a diminui-ção da razão P/R, o aumento da complexidade das redes tróficas; o estreitamento da amplitude dos nichos ecológicos; a passagem da seleção r à seleção K.


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CArACterÍstICAs Do

eCossIsteMA

estÁGIos pIoneIros e trAnsItórIos

estÁGIos CLIMÁCICos oU próxIMos Do

CLÍMAx

Razão Produção bruta/Biomassa Maior que 1 Tende a 1

Produção líquida comunidade Elevada Baixa

Respiração da comunidade (R) Baixa Elevada

Razão Produção bruta/Respiração P > R P=R

Biomassa Baixa Elevada

Cadeias tróficas Lineares Ramificadas

Diversidade de espécies Poucas espécies Muitas espécies

Tamanho dos organismos Pequeno Grande

Nichos ecológicos Estreitos amplos

Duração da vida das espécies Curta Elevada

Importância da simbiose Rara Mais frequente

Relações interespecíficas Raras Diversificadas

Estratégias demográficas r-estrategistas K-estrategistas

Mecanismo de regulação Independente da densidade

Dependente da den-sidade

Complexidade do ecossistema Fraca Forte

Estabilidade resiliente Forte Fraca

Estabilidade remanescente (Resistência) Fraca Forte

Tabela 02. generalizações da sucessão ecológica Fonte: Dajoz,( 2005, p. 333).

O INTERESSE PRáTICO DO ESTuDO DAS SuCESSÕES

O estudo das sucessões ecológicas é importante para justificar as medidas que são tomadas para a gestão de certos ecossistemas, cuja flora e fauna pretende-se conservar (DAJOZ, 2005). Como a sucessão ecológica é direcional e previsí-vel, ela é útil na medida em que o conhecimento de um estágio dentro de uma série (sob a forma de um agrupamento vegetal característico) permite prever todos os agrupamentos da série. Dessa forma, pode-se conhecer o futuro de

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124 - 125IV

uma colonização e, por exemplo, sua eventual utilização agrícola e florestal. O conhecimento das regras que regem as sucessões é útil quando se pretende res-taurar locais impactados por atividades de mineração, por antigas pedreiras, pois ele permite determinar quais são as espécies vegetais a serem plantadas em primeiro lugar para chegar o mais seguro e rapidamente possível ao estágio dese-jado (LUKEN, 1990; DAJOZ, 2005).

Independente dos impactos antrópicos, a sucessão ecológica pode atuar também no processo curativo quando uma paisagem é devastada por eventos estocásticos, tais como tempestades, incêndios ou outras catástrofes periódicas. Contudo, quando as paisagens são muito maltratadas por longos períodos (ero-são, salinação, remoção de toda a vegetação, contaminação por resíduos tóxicos etc.), a terra ou a água tornam-se tão empobrecidas que a sucessão não pode ocorrer mesmo depois de interrompidos os maus tratos. Esses lugares represen-tam uma nova classe de ambiente que irá permanecer indefinidamente estéril, a menos que sejam feitos esforços efetivos para restaurá-lo.

Atualmente, uma área de pesquisa que tem se desenvolvida muito com o intuito de recuperar ecossistemas é a Ecologia de restauração. A ecologia de restauração aplica a teoria ecológica envolvida nas sucessões ecológicas para a restauração de locais, ecossistemas e paisagens perturbados. Ela requer uma abordagem multidisciplinar para maxi-mizar as metas de restauração e fornecer oportunidade para aprender mais sobre a estrutura e função do ecossistema enquanto se “reconstroem” os locais e paisagens perturbados. É importante salientar que o processo de restaura-ção resulta na restauração da função do ecossistema e não na restauração da estrutura exata de antes da perturbação.

a Restauração dos Ecossistemas

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A ecologia de restauração envolve a aplicação de princípios, conceitos e mecanismos do desenvolvimento do ecossistema na gestão e restauração dos sis-temas perturbados. Esse campo de ecologia aplicada vai assumir um significado maior à medida que a humanidade acelerar a recuperação de paisagens atingidas.

A RESTAuRAÇÃO DOS ECOSSISTEMAS

A restauração ecológica é uma atividade intencional que inicia ou acelera a recu-peração de um ecossistema em relação a sua saúde, integridade e sustentabilidade (SER, 2004). Em geral, ela atua na restauração de ecossistemas que foram degra-dados, perturbados, transformados ou inteiramente destruídos como resultado direto ou indireto das ações humanas. Estes impactos nos ecossistemas podem ter sido causados ou agravados por agentes naturais (fogo, enchentes, tempestades ou erupções vulcânicas) a um ponto no qual o ecossistema não pode recuperar por conta própria seu estado anterior à perturbação.

Assim, a restauração é uma tentativa de retornar o ecossistema ao seu estado original. Para isso, precisamos conhecer as condições históricas do ecossistema alterado para ter uma ideia do ponto de partida ideal para o planejamento da restauração. Isso pode ser feito por meio de estudos em ecossistemas simila-res intactos, por meio de informações sobre as condições ambientais regionais e pela análise de informações de outras referências ecológicas culturais e histó-ricas. De posse dessas informações, podemos mapear a trajetória histórica ou condições de referência para auxiliar a condução do ecossistema na direção de melhorar sua saúde e integridade. Temos que ter em mente que o ecossistema restaurado não irá necessariamente recuperar seu estado anterior à degradação, uma vez que as condições e limitações atuais podem ter causado seu desenvol-vimento em uma trajetória alterada.

As intervenções empregadas em restaurações variam de acordo com a exten-são e duração das perturbações passadas, das condições culturais que formaram a paisagem e das limitações e oportunidades atuais de cada projeto (SER, 2004).

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Em uma situação simples, a restauração consiste em remover ou modificar uma perturbação específica, permitindo então que os processos ecológicos realizem uma recuperação independente. Em situações mais complexas, a restauração pode também exigir a reintrodução intencional de espécies nativas que foram perdidas e a eliminação ou controle de espécies exóticas prejudiciais ao limite máximo que for praticamente possível.

A restauração ecológica compromete terra e recursos por prazo longo e inde-terminado e por isso exige cautela. Quando a decisão de restaurar um ecossistema é tomada, o projeto exige, além de um planejamento cuidadoso e sistemático, o monitoramento da recuperação do ecossistema.

ATRIBuTOS DE ECOSSISTEMAS RESTAuRADOS

Um ecossistema é considerado restaurado quando conta com recursos bióticos suficientes para continuar seu desenvolvimento sem mais assistência ou sub-sídio. Isto é, ele irá sustentar-se sozinho estrutural e funcionalmente. Ele irá


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mostrar resiliência (capacidade de suportar perturbações e voltar ao estágio ori-ginal) às faixas normais de variação de estresse ambiental e perturbação le irá interagir com ecossistemas contíguos por meio de fluxos bióticos e abióticos e interações culturais.

Segundo a Society for Ecological Restorarion (SER, 2004), há nove atribu-tos que são a base para determinar se a restauração está completa. É importante enfatizar que o ecossistema em questão não precisa possuir todos os atributos para comprovar que está restaurado, pois estes atributos somente demonstram uma trajetória adequada do desenvolvimento do ecossistema na direção do obje-tivo pretendido. Os atributos determinados pela SER (2004) são os seguintes:

1. O ecossistema restaurado contém um conjunto característico de espécies que ocorrem em ecossistemas de referência e que provém uma estrutura de comunidade apropriada.

2. O ecossistema restaurado consiste de espécies nativas na maior extensão possível. Em ecossistemas culturais restaurados, podem ser permitidas espécies exóticas domesticadas, ruderais não invasivas e vegetais que pre-sumivelmente coevoluíram com eles.

3. Todos os grupos funcionais necessários para o desenvolvimento contínuo e/ou estabilidade do ecossistema restaurado são representados.

4. O ambiente físico do ecossistema restaurado é capaz de sustentar suficien-tes populações reprodutivas de espécies para sua estabilidade continuada ou desenvolvimento ao longo da trajetória desejada.

5. O ecossistema restaurado aparentemente funciona normalmente para seu estágio ecológico de desenvolvimento e não há sinais de disfunção.

6. O ecossistema restaurado é adequadamente integrado em uma ampla paisagem ou matriz ecológica que interage por meio de trocas e fluxos bióticos e abióticos.

7. Ameaças potenciais da paisagem circundante à saúde e integridade do ecos-sistema restaurado foram eliminadas ou reduzidas ao máximo possível.

8. O ecossistema restaurado é suficientemente resiliente para suportar even-tos estressantes normais e periódicos no ambiente local que servem para manter a integridade do ecossistema.



128 - 129IV

9. O ecossistema restaurado é autossustentado no mesmo grau que seu ecos-sistema de referência e tem o potencial de persistir indefinidamente sob as condições ambientais existentes.

Existem alguns outros atributos que ganham relevância e deverão ser adi-cionados a essa lista se eles forem identificados como metas para projetos de restauração. Um deles é que o ecossistema restaurado provenha habitat para espécies raras ou para proteger um conjunto gênico diverso de espécies sele-cionadas, e um outro é que o ecossistema restaurado ofereça serviços estéticos ou a acomodação de atividades de consequência social, tais como o fortale-cimento da comunidade por meio da participação de pessoas em projetos de restauração (SER, 2004).

ECOSSISTEMAS DE REFERêNCIA

Um ecossistema de referência serve como um modelo para o planejamento de um projeto de restauração e posteriormente para sua avaliação (SER, 2004).

Segundo a SER (2004), as fontes de informação que podem ser usadas para descrever o ecossistema de referência são:

■ Descrições ecológicas, listas de espécies e mapas da área do projeto antes do dano.

■ Fotografias aéreas e ao nível do solo, históricas e recentes, remanescentes da área a ser restaurada, indicando condições físicas e biota anteriores.

■ Descrições ecológicas e listas de espécies de ecossistemas similares intactos.

■ Espécimes de herbário e de museus.

■ Relatos históricos e orais de pessoas familiares com a área do projeto antes do dano.

■ Evidência paleoecológica, por exemplo, pólen, fóssil, carvão, anéis de árvores e fezes de roedores.

O inventário ecológico básico deve ter os atributos mais relevantes do ambiente abióticos e os aspectos importantes da biodiversidade como a composição de


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espécies e estrutura de comunidade. Além disso, ele deve identificar os even-tos periódicos estressantes normais que mantêm a integridade do ecossistema.

ESPéCIES ExÓTICAS E RESTAuRAÇÃO

A restauração ecológica de ecossistemas naturais objetiva recuperar tanta auten-ticidade histórica quanto possível, assim a redução ou eliminação de espécies exóticas em projetos de restauração é altamente desejável. Uma espécie exótica, às vezes chamada de invasora, é aquela que foi introduzida por meio de atividade humana relativamente recente, em uma área onde ela não ocorria previamente.

O problema com as espécies invasoras está no fato de que elas geralmente competem e deslocam espécies nativas em ecossistemas naturais, pois, em geral, elas não possuem predadores e aumentam continuamente em densidade. Apesar disso, há espécies exóticas que não são prejudiciais e até substituem o papel fun-cional de espécies nativas, quando estas são raras ou já foram extintas daquele local. Na restauração de um ecossistema perturbado, pode-se desejar retirar todas as espécies exóticas. Entretanto, devemos pensar que ainda pode haver grandes oportunidades para reinvasão. Dessa forma, é essencial o desenvolvimento de uma estratégia para cada espécie exótica presente no ecossistema, baseada nos fatos biológicos, econômicos e logísticos, sendo que a prioridade mais alta deve ser dada ao controle ou eliminação daquelas espécies mais ameaçadoras. Estas incluem espécies vegetais invasivas que são especialmente móveis e consistem ameaça ecológica em nível de paisagem e região, e animais que consomem ou deslocam espécies nativas (SER, 2004). Um detalhe que não se pode esquecer é o de tomar cuidado para causar a mínima perturbação às espécies nativas e ao solo quando as exóticas são retiradas.

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Nesta unidade, aprendemos o que é a ecologia de ecossistemas e sua aplica-ção nos estudos ambientais. Vimos que o fluxo de matéria e energia nas cadeias alimentares e redes tróficas são essenciais para o bom funcionamento do ecossis-tema. Além disso, conhecemos os ciclos biogeoquímicos, que são extremamente importantes para a manutenção da vida. Infelizmente, foi mostrado que as ativi-dades humanas têm contribuído significativamente com entradas de nutrientes nos ecossistemas e rompido ciclos biogeoquímicos locais e globais. Como exem-plo, nós mostramos que a queima de combustíveis fósseis e as práticas agrícolas e disposição de resíduos têm aumentado as quantidades de dióxido de carbono, óxidos de nitrogênio e concentrações de nitrato e fosfato no meio ambiente.

Finalmente, vimos que a recuperação de áreas alteradas é possível graças ao conhecimento da sucessão ecológica e da ecologia da restauração, um campo recentemente criado na ecologia para lidar com o impacto do ser humano sobre o ecossistema. A Ecologia de restauração aplica a teoria ecológica à restauração ecológica de locais, ecossistemas e paisagens perturbados. Também conhecemos os atributos de ecossistemas restaurados, o que é um ecossistema de referên-cia e o papel das espécies exóticas na restauração de ecossistemas ecológicos. A restauração ecológica é uma atividade intencional que inicia ou acelera a recupe-ração de um ecossistema em relação a sua saúde, integridade e sustentabilidade. É um campo promissor, dado a grande quantidade de ambientes degradados na atualidade.

130 - 131130 - 131

O que eu quero para o meio ambiente

Para se ter um meio ambiente

Limpo e bem conservado

Devemos todos juntos

Preparar e ser preparado

Porque toda criança aprende

aquilo que lhe é ensinado.

Cabe a todos os responsáveis

Por estas criaturas pequenas

Falar da água e do lixo

Pra que elas fiquem sabendo

E que devam saber cuidar

Do meio em que estão vivendo

a ÁGua é a mais importante,

Na vida do ser humano

Para beber, fazer comida,

Lavar roupa e tomar banho

Devemos tratar bem dela

No mar, no rio e no cano.

Durante a nossa vida

Não devemos desperdiçar

Este bem tão precioso

Para um dia não faltar

Por isso os pais e os mestres

as crianças hão de educar.

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Também precisam dela

Para poder sobreviver

as plantas e os animais

Todos vocês podem ver

Por isso economizar,

Passa ser nosso dever.

o que mais me deixa feliz

É o que vejo hoje em dia

alguns estão empenhados

E com muita ousadia

Tentando conscientizar

as crianças do BRaSIL.

Devemos desde cedo,

Mostrar as nossas crianças

Que educação ambiental

Parte desde a infância

Que todos devem cuidar

Com amor e confiança.

Quero aqui deixar escrito

Pois assim vai durar mais

Se eu der só um recado

Esquecer já é capaz

Não jogue lixo na rua

Essa coisa não se faz.

132 - 133

a escola é responsável

Pela educação ambiental

Juntamente com os pais,

E a sociedade em geral

Se todos nós nos unirmos

Teremos um futuro legal.

Lugar de lixo é no lixo

Quando não é reciclável

Educando nossas crianças

Teremos um ambiente agradável

Selecionando bem o lixo

Fica tudo mais saudável.

a todos aqueles que reciclam

Quero dar meus parabéns

Por esta habilidade

Que nem todo mundo tem

Continuem fazendo isso

Reciclar é fazer o bem.

Quero deixar um abraço

Para alguns educadores

Que por felicidade

Demonstram seus amores

Àqueles que com muita luta

Trabalham estes valores.

(Gertrudes Ildec Pio Mendes)

134 - 135134 - 135

RECuPERAÇÃO DE áREAS DEGRADADAS ACELERA O PROCESSO DE SuCESSÃO ECOLÓGICA

as técnicas visam transformar um processo que naturalmente poderia levar centenas a milhares de anos, em um acontecimento de poucas décadas

a sucessão ecológica está intimamente ligada à recuperação de áreas degrada-das. Ela ocorre naturalmente após um determinado ecossistema sofrer algum nível de perturbação, natural ou antrópica. Esse processo de recuperação consiste em alterações graduais, ordenadas e progres-sivas no ecossistema, resultante da ação contínua dos fatores ambientais sobre os organismos e da reação desses últimos sobre o ambiente.

Dependendo da intensidade do distúrbio ou da degradação, a sucessão pode ser classificada em primária ou secundária. a primária é iniciada por organismos pionei-ros em local desabitado e sem a influência de organismos que o tenham habitado em época anterior. Esse processo tende a ser muito lento, uma vez que plantas e outros organismos precisam formar o solo, o que pode levar centenas a milhares de anos.

No curso Restauração Florestal em Área de Preservação Permanente e Reserva Legal, o professor Dr. Sebastião Venâncio Martins, explica que, em muitas situações de forte degradação ambiental provocada pelo homem, como a remoção das camadas de

solo pela mineração, se nenhuma interven-ção for feita, a tendência é de ocorrer um processo extremamente lento de sucessão primária. “Por isso, são adotadas técnicas de recuperação dessas áreas, visando trans-formar um processo que naturalmente seria de sucessão primária, podendo levar centenas a milhares de anos, em sucessão secundária, de uma ou poucas décadas”, afirma.

a sucessão ecológica secundária inicia-se em área já habitada, após ocorrência de perturbação, e é influenciada pelo tipo de comunidade pré-existente. uma caracte-rística dessa é o fato de já existir um solo formado, mas a capacidade de regeneração da vegetação depende do grau de pertur-bação ocorrido. os modelos sucessionais com maior aplicação são o da facilitação e o da inibição.

No primeiro, espécies pioneiras colonizam uma área recém-aberta e melhoram as con-dições ecológicas, facilitando a entrada de novas espécies mais exigentes que irão substituí-las, por exemplo, por meio do plantio de leguminosas fixadoras de nitrogênio. No modelo de inibição, as espé-cies pioneiras colonizam a área perturbada e monopolizam os recursos, o que pode levar décadas. Normalmente, é exercida por meio de barreira física à germinação de sementes.

Disponível em: <http://www.cpt.com.br/noticias/recuperacao-areas-degradadas-sucessao-ecologica>. acesso em: 5 nov. 2012.

134 - 135134 - 135

1. o que estuda a Ecologia de Ecossistemas e qual o seu valor para a gestão ambiental?

2. Qual a relação entre fluxo de energia e matéria com pirâmide ecológica?

3. o que é sucessão ecológica? Cite e explique três características das sucessões ecológicas.

Ecologia - de Indivíduos a EcossistemasMichael Begon; Colin R. Townsend; John L Harper

editora: artmedsinopse: “Ecologia” há tempo vem sendo considerado o livro-texto definitivo sobre todos os aspectos da ecologia. Esta nova edição continua a fornecer uma abordagem completa do tema, desde os princípios ecológicos fundamentais até uma reflexão vívida sobre nossa compreensão da ecologia no século XXI.

Esse vídeo mostra os impactos do homem no meio ambiente e suas consequências. Desmatamento, poluição de rios e oceanos, efeito estufa, industrialização são alguns dos impactos enfatizados. o vídeo nos faz refletir sobre quanto tempo a Terra ainda suportará tanta destruição.

<http://www.youtube.com/watch?v=sh6gVVyzoCQ&feature=related>.



UNIDADE V


soLo – CArACterÍstICAs FÍsICAs, QUÍMICAs e BIoLóGICAs o soLo CoMo UM CoMpLexo De FAtores eCoLóGICos


■ Reconhecer as fases e perfis do solo.

■ Compreender as características físicas e químicas do solo para entender quais as variáveis que influenciam o desenvolvimento de diferentes organismos.

■ Entender o papel dos organismos no solo.

■ Conhecer os impactos causados pela erosão sobre o solo.

Plano de Estudo


■ Tipos de Rochas

■ Fases do solo

■ Perfil do solo

■ Características físicas do solo - Textura do solo - Estrutura do solo - Densidade do solo e partícula - Porosidade do solo

■ Características químicas do solo - acidez do solo - Corretivos da acidez dos solos - Forma de aplicação, distribuição e incorporação dos corretivos

■ Como retirar as amostras do solo para análise?

■ o solo como complexo de fatores ecológicos - Água e nutrientes minerais no solo - Importância da matéria orgânica do solo

■ organismos do solo

■ Erosão e degradação do solo

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INTRODuÇÃO

O planeta Terra é constituído por 3 partes: a hidrosfera, a atmosfera e a geosfera. Estas partes interagem entre si de forma permanente devido a agentes físicos, químicos e biológicos, formando o solo.

O solo pode ser formado sobre a rocha de origem ou transportado, após o intemperismo, para outros locais, por agentes como a água e o vento. O intem-perismo pode ser dividido em físico, químico e biológico.

O intemperismo físico caracteriza-se pela atuação de fenômenos físicos sobre o material de origem promovendo a pulverização da rocha-mãe, sem que haja alterações químicas no referido material. Para isso, atuam a temperatura, através dos coeficientes de dilatação diferenciados entre os materiais, a variação do volume de cristalização de alguns sais, pressões dos sistemas radiculares de plantas, ação antrópica, entre outros fatores. Estes fenômenos inicialmente pro-vocam rachaduras na rocha, levando à formação de pequenas partículas.

O intemperismo químico compreende a decomposição química, com reações tais como: dissolução de sais, hidrólise, oxirredução etc. dos minerais primários, com tamanho de partículas relativamente grandes, caso da areia e silte, e a sín-tese dos materiais secundários com partículas coloidais, de pequeno tamanho, as argilas e óxidos, denominada de litificação. Nesses processos, ocorrem altera-ções químicas profundas na constituição dos minerais. Esse tipo de intemperismo pode ser dividido em intemperismo geoquímico e pedoquímico, sendo que o primeiro atua no material de origem e o segundo no interior do solo.

O intemperismo biológico é o processo no qual acontece a ação de micror-ganismos, tais como plantas inferiores, fungos, algas, líquens, entre outros. Esses organismos formam colônias nas superfícies das rochas e as decompõem para extrair nutrientes e outros elementos, formando o solo. As plantas superio-res também atuam no intemperismo biológico por meio da ação de suas raízes quando da nutrição e da fixação.

A ação desses três tipos de intemperismo é condicionada a determinados fatores como clima (principalmente, umidade e temperatura), características físi-cas (grau de dureza e tamanho) e características químicas (composição química da rocha e cristalinidade) das partículas. Por exemplo, em condições de baixa

Introdução

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SOLO – CARACTERÍSTICAS fÍSICAS, QUÍMICAS E BIOLÓGICAS


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precipitação e pouca chuva, o intemperismo físico predomina sobre o químico e o biológico. Em condições contrárias, alta precipitação e quantidade significa-tiva de chuva, predomina o intemperismo químico, auxiliado neste caso por um aumento no intemperismo biológico. É importante enfatizar que a temperatura tem um papel importante na cinética das reações e na atividade dos microrganis-mos responsáveis pelo intemperismo biológico. O solo, portanto, é uma função do clima, biosfera, rocha-matriz, relevo e tempo.

O solo apresenta propriedades que derivam da rocha cujo intemperismo o originou. Por isso, para entendermos melhor o solo, é importante conhecermos um pouco mais da estrutura e propriedades das rochas.

TIPOS DE ROCHAS

As rochas são a união natural de minerais e podem ser encontradas no decor-rer de toda a superfície terrestre. Elas podem ser classificadas em três tipos: as rochas magmáticas, metamórficas e sedimentares.

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As rochas ígneas ou magmáticas predominam na crosta terrestre. Estas se caracterizam fundamentalmente pela sua formação com esfriamento lento ou rápido da lava vulcânica denominada magma. As de esfriamento lento, que ocorrem no interior da crosta terrestre, apresentam alto grau de cristalização, textura grossa e granular. São denominadas de plutônicas ou intrusivas. As de esfriamento rápido, que ocorre na superfície da crosta terrestre, apresentam um baixo grau de cristalização e textura fina, denominam-se vulcânicas, extrusi-vas ou efusivas.

As rochas metamórficas participam com menor intensidade na crosta ter-restre e se originam de modificações e transformações produzidas por fatores tais como: altas temperaturas, fenômeno conhecido como termomorfismo; altas pressões, conhecido como dinamomorfismo, os quais atuam sobre outras rochas, modificando o tamanho das partículas, a organização e composição química, estruturando desse modo, novos minerais.

As rochas sedimentares são o produto da erosão, redeposição e ressíntese denominada de litificação das rochas ígneas, metamórficas e restos biológicos, podendo estar divididas em relação ao material de origem, em três grupos princi-pais: as formadas por esqueletos de animais e conchas, como as caliças e dolomitas; as formadas por restos vegetais, denominadas de turfas ou por substâncias betu-minosas, como os asfaltos e petróleos; as formadas pela cristalização de sais no interior da crosta terrestre, caso dos carbonatos de cálcio, sal-gema, gesso; as formadas por resíduos clásticos ou dentríticos, que são fragmentos de rochas.

FASES DO SOLO

O solo é uma mistura de compostos minerais e orgânicos, formado pela ação de agentes físicos, químicos e biológicos inicialmente sobre a rocha primária.

A ação desses agentes formam faixas horizontais nos solos, denominadas de horizontes, os quais lhes dão características próprias. Para as plantas, os solos são, além do meio de fixação, fonte de nutrientes necessários ao seu desenvolvimento.



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Em um solo encontram-se três fases fundamentais: a sólida, formada pelos minerais e pela matéria orgânica; a líquida, também chamada de solução do solo, e a gasosa, ar do solo. A fase sólida é a mais considerável dentre as três fases, uma vez que ocupa 50% em média do volume total de um solo. Esta fase é constituída por minerais provenientes da decomposição da rocha-mãe (fração mineral inorgânica) pela meteorização ou intemperismo e da matéria orgânica (fração orgânica), em constante processo de mineralização ou humificação. A matéria orgânica pode apresentar-se em quantidades muito variadas, desde 0,5% do volume total em solos desérticos, até teores de 95% em solos turfosos. Uma média de 5% pode ser considerada para solos de boa fertilidade. A quantidade de fase sólida normalmente decresce à medida que nos aprofundamos no solo.

A solução do solo encontra-se nos espaços vazios da fase sólida, denomina-dos poros do solo, e pode encontrar-se entre 15 e 35% do volume total do solo. Na solução do solo encontram-se os nutrientes na forma iônica, ou complexa-dos, daí sua grande importância nos solos agrícolas.

O ar do solo também encontra-se nos poros da fase sólida. Assim, o ar do solo, dentro do sistema solo, disputa o mesmo espaço com a solução do solo.

PERFIL DO SOLO

O estudo do perfil do solo possibilita uma visão panorâmica do solo, visto em corte ou seção vertical desde o horizonte superficial até o substrato rochoso ori-ginal (ACIESP, 1997; SANTOS, 2006). Para esse estudo, é necessário que se faça uma abertura de trincheira escavada em local adequado ou aproveitamento dos cortes de terreno feitos por motoniveladoras e escavadeiras por ocasião da aber-tura de estradas, construção de edifícios, pontes e viadutos e por atividades de mineração.

O perfil do solo ideal acha-se organizado em sucessão de horizontes com denominações convencionadas (ACIESP, 1997):

Características Físicas do Solo

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■ Horizonte biogênico – apresenta serrapilheira não decomposta (material original identificável) depositada sobre o solo e restos de serrapilheira par-cialmente decomposta (material original não identificável).

■ Horizonte A – é o solo superficial em formação, constituído pela mis-tura de detritos orgânicos decompostos (húmus) e da parte mineral; é leve e escuro e com grande volume de raízes; perde material particulado para o horizonte B (aluvião); alta atividade biológica no solo, principal-mente microbiana.

■ Horizonte B – é o subsolo em processo de acumulação, bastante minera-lizado; é mais denso e guarda a máxima expressão do tipo de solo (cor e estrutura bem definidas); tem máxima concentração de húmus e de argila translocados do horizonte A.

■ Horizonte C – é o solo em processo pedogenético, contendo restos da rocha-mãe e desprovido de matéria orgânica.

■ Horizonte R – corresponde à rocha mãe.

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DO SOLO

Como dito anteriormente, os solos minerais são constituídos por uma mistura de partículas sólidas de natureza mineral e orgânica, ar e água, formando um sistema trifásico: sólido, líquido e gasoso. As partículas da fase sólida variam grandemente em tamanho, forma e composição química, e a sua combinação nas várias configurações possíveis forma a chamada matriz do solo.

A física de solos estuda e define, qualitativa e quantitativamente, as pro-priedades físicas, bem como sua medição, predição e controle, com o objetivo principal de entender os mecanismos que governam a funcionalidade dos solos e seu papel na biosfera (REINERT e REICHERT, 2006). Precisamos enten-der a física do solo para manejá-lo adequadamente, ou seja, orientar irrigação, drenagem, preparo e conservação do solo e água. Um solo é considerado fisi-camente ideal para o crescimento de plantas quando apresenta boa retenção de



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água, bom arejamento, bom suprimento de calor e pouca resistência ao cres-cimento radicular.

Dentre algumas caraterísticas físicas importantes do solo, estão a textura do solo, estrutura do solo e porosidade do solo.

TExTuRA DO SOLO

A textura do solo é definida pela proporção relativa das classes de tamanho de partículas de um solo (REINERT e REICHERT, 2006). De acordo com a Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, existem quatro classes de tamanho de partículas menores do que 2 mm, usadas para a definição da classe de tex-tura dos solos:

Areia grossa – 2 a 0,2 mm ou 2000 a 200 µm Areia fina – 0,2 a 0,05 mm ou 200 a 50 µm Silte – 0,05 a 0,002 mm ou 50 a 2 µm Argila – menor do que 2 µm Portanto, seguindo essa classificação, o total de partículas de um solo é igual

ao somatório da proporção de areia, silte e argila, de maneira que um solo pode ter de 0 a 100% de areia, de silte e de argila. A textura é diretamente avaliada no campo ou no laboratório. No campo, a estimativa é baseada na sensação ao tato ao manusear uma amostra de solo, de maneira que a areia propicia sensação de aspereza, o silte maciez e a argila maciez e plasticidade e pegajosidade quando molhada. No laboratório, a amostra de solo é colocada em meio aquoso e, por peneiramento e sedimentação, se determina exatamente a proporção de areia, argila e, por diferença, a de silte.

ESTRuTuRA DO SOLO

Refere-se ao agrupamento e organização das partículas do solo em agregados e relaciona-se com a distribuição das partículas e agregados num volume de solo (REINERT e REICHERT, 2006).

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A estrutura do solo, conceitualmente, não é um fator de crescimento das plantas ou indicativo direto da qualidade ambiental. Contudo, ela está relacio-nada indiretamente a praticamente todos os fatores que agem sobre eles, tais como o suprimento de água, a aeração, a disponibilidade de nutrientes, a ativi-dade microbiana e a penetração de raízes.

Densidade do solo de partículas Expressa a relação entre a quantidade de massa de solo seco por unidade de volume do solo (REINERT e REICHERT, 2006). No volume do solo, é incluído o volume de sólidos e o de poros do solo. O uso principal da densidade do solo é como indicador da compactação. A densidade de partículas expressa a rela-ção entre a quantidade de massa de solo seco por unidade de volume de sólido do solo (REINERT e REICHERT, 2006). Dessa forma, ela não inclui a porosi-dade do solo e não varia com o manejo do solo.

Porosidade do solo A porosidade do solo é definida como a proporção entre o volume de poros e o volume total de um solo (REINERT e REICHERT, 2006). O espaço poroso é o espaço ocupado pela água e ar, não ocupado por sólidos. A porosidade do solo é muito importante para o crescimento de raízes e movimento de ar, água e solu-tos no solo. A textura e a estrutura dos solos explicam em grande parte o tipo, tamanho, quantidade e continuidade dos poros.

CARACTERÍSTICAS QuÍMICAS DO SOLO

ACIDEz DO SOLO

A acidez é a concentração de íons hidrogênio em uma solução ou suspensão qual-quer. O pH é a unidade de medida da acidez e varia de zero a 14, sendo que o pH = 7,0 significa pH neutro. Soluções com pH menor que 7,0 são considerados



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ácidas, e as com pH maior são consideradas básicas. Como é expresso em escala logarítmica, para cada variação na unidade do pH, a concentração de íons hidro-gênio varia 10 vezes e, por isso, uma pequena diferença de pH pode ser bastante significativa.

Nos solos, o pH varia dede 3,0 a 9,0, embora os valores mais comuns ocorram na faixa intermediária. A acidez do solo não é composta somente pelos hidrogê-nios presentes na fase líquida do solo, mas parte deles está adsorvido às cargas elétricas dos coloides da fase sólida. Dessa forma, a acidez dos solos é dividida em dois tipos: acidez ativa (na solução do solo) e acidez potencial (hidrogênios adsorvidos). A distribuição quantitativa dos íons hidrogênio nessas duas formas segue o mesmo princípio dos elementos nutrientes, ou seja, há uma pequena quantidade de H+ na solução e, quando estes são consumidos, a fase sólida os repõe, manifestando o poder tampão do solo (GATIBONI, 2012).

A acidez do solo pode ser nociva para as plantas quando em excesso, pois ela acarreta o aumento das quantidades de elementos tóxicos (como alumínio e manganês trocáveis) e a diminuição da disponibilidade de nutrientes (principal-mente os aniônicos). Como a manutenção da acidez do solo é muito importante para a agricultura, uma das práticas mais difundidas é a aplicação de calcário ao solo (calagem), que tem por objetivo corrigir a acidez do solo.

Corretivos da acidez dos solos Os corretivos da acidez dos solos são produtos capazes de neutralizar (diminuir ou eliminar) a acidez dos solos e ainda carrear nutrientes vegetais ao solo, espe-cialmente cálcio e magnésio. O solo se torna ácido pela presença de H+ livres, gerados por componentes ácidos presentes no solo (ácidos orgânicos, fertilizan-tes nitrogenados etc.). Para neutralizar o solo, é necessário que os corretivos de acidez tenham componentes básicos para gerar OH- e promover a neutraliza-ção. Os corretivos de acidez são classificados em:

Calcário: é obtido pela moagem da rocha calcária. Os constituintes do cal-cário são o carbonato de cálcio (CaCO3) e o carbonato de magnésio (MgCO3). Em função do teor de MgCO3, os calcários são classificados em: calcíticos (com teor de MgCO3 inferior a 10%), magnesianos (com teor mediano de MgCO3 entre 10% e 25%) e dolomíticos (com teor de MgCO3 acima de 25%).

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Cal virgem agrícola: é obtida industrialmente pela calcinação ou queima completa do calcário. Seus constituintes são o óxido de cálcio (CaO) e o óxido de magnésio (MgO).

Cal hidratada agrícola ou cal extinta: obtida industrialmente pela hidra-tação da cal virgem. Seus constituintes são o hidróxido de cálcio [Ca(OH)2] e o hidróxido de magnésio [Mg(OH)2].

Calcário calcinado: obtido industrialmente pela calcinação parcial do cal-cário. Seus constituintes são CaCO3 e MgCO3 não decompostos do calcário, CaO e MgO e também Ca(OH)2 e Mg(OH)2 resultantes da hidratação dos óxi-dos pela umidade do ar. Sua ação neutralizante ocorre devido à base forte OH- e a base fraca CO3

-2.Escória básica de siderurgia: subproduto da indústria do ferro e do aço. Seus

constituintes são o silicato de cálcio (CaSiO3) e o silicato de magnésio (MgSiO3-).Carbonato de cálcio: obtido pela moagem de margas (depósitos terrestres

de carbonato de cálcio), corais e sambaquis (depósitos marinhos de carbonato de cálcio, também denominados de calcários marinhos). Possui ação neutrali-zante semelhante à do carbonato de cálcio dos calcários.

CáLCuLO DA NECESSIDADE DE CALAGEM

A quantidade de calagem recomendada para correção da acidez depende do método utilizado e do comportamento das espécies vegetais em relação à aci-dez. No Brasil, basicamente, são utilizados três métodos de determinação da necessidade de calagem (NC). Em todos os métodos, a necessidade de calagem calculada é para correção de uma camada referencial de 0 a 20 cm.

É importante enfatizar que o cálculo da calagem deve levar em conta os diferentes métodos aplicados para diversas regiões do País. De acordo com a Embrapa, os métodos analíticos utilizados por região são:

■ neutralização de alumínio: ES, GO, MG, PR e região do Cerrado;

■ solução tampão SMP: RS e SC;

■ saturação por bases: SP e PR.



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FORMA DE APLICAÇÃO, DISTRIBuIÇÃO E INCORPORAÇÃO DOS CORRETIVOS

Para aplicação dos corretivos de acidez, é muito importante que eles sejam muito bem misturados com o solo.

Qualquer alteração na área ou na profundidade a ser distribuída a calagem, a quantidade de calcário calculada terá de ser devidamente corrigida, ou seja, a quantidade a aplicar não será igual à quantidade calculada.

Com relação à distribuição dos corretivos, a aplicação dos corretivos a lanço deve ser feita com distribuição mais uniforme possível, sendo que em pequenas áreas eles podem ser espalhados manualmente e, em grandes áreas, a distribui-ção é feita por meio de distribuidores tratorizados.

Considerando a incorporação do corretivo, a melhor forma de incorporação é conseguida com gradagem seguida de aração ou outra gradagem. A primeira gradagem melhora a distribuição e faz uma pré-incorporação mais superficial. A aração posterior promove a incorporação, mesmo que horizontalmente irregu-lar, em profundidades maiores. A incorporação apenas com aração promove uma boa incorporação vertical, mas muito deficiente no sentido horizontal. Ademais, a incorporação profunda do corretivo, até 30 – 40 cm de profundidade, favorece um maior crescimento radicular em profundidade das raízes e, consequentemente, maior produtividade, notadamente em região sujeita a estiagens mais profundas.

COMO RETIRAR AMOSTRAS DE SOLOS PARA ANáLISES?

De acordo com a Embrapa, para retirada das amostras, é necessário, antes de mais nada, dividir a propriedade em áreas uniformes de até 10 hectares. Cada uma dessas áreas deverá ser uniforme quanto à cor, topografia, textura e quanto às adubações e calagem que recebeu. Áreas pequenas, diferentes das circunvizinhas,

Como Retirar amostras de Solos para análises?

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não deverão ser amostradas juntas. Cada uma das áreas escolhidas deverá ser percorrida em zig-zag, retirando-se com um trado, amostras de 15 a 20 pontos diferentes, que deverão ser colocadas juntas em um balde limpo (Figura 09). Na falta de trado, poderá ser usado um tubo ou uma pá. Todas as amostras indivi-duais de uma mesma área uniforme deverão ser muito bem misturadas dentro do balde, retirando-se uma amostra final, em torno de 500g.

Figura 09 - Exemplo de retirada de amostra de um terreno de baixada (amostra 1) e de meia encosta (amostra 2). As áreas dentro dos círculos não devem ser amostradas.

Fonte: <http://educar.sc.usp.br/biologia/prociencias/figurasolo.html>

As amostras deverão ser retiradas da camada superficial do solo até a profundi-dade de 20 cm, tendo antes o cuidado de limpar a superfície dos locais escolhidos, removendo as folhas e outros detritos. Não retirar amostras de locais próximos a residências, galpões, estradas, formigueiros, depósitos de adubos etc. Não reti-rar amostras quando o terreno estiver encharcado. No caso de culturas perenes (frutíferas, por exemplo) sugere-se também retirar amostras entre 20 e 40 cm de profundidade.

O material básico usado para retiradas de amostras de solos são os seguintes:

■ Recipientes (sacos de plásticos, robustos de preferência) para cerca de 500g de amostra.

■ Identificadores (tipo 1) nos recipientes (etiquetas firmes e/ou escrita direta) para os dados do questionário de identificação da amostra, e (tipo 2) para onde os resultados das amostras devem ser enviadas.



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O SOLO COMO COMPLExO DE FATORES ECOLÓGICOS

O solo é considerado como o resultado da ação do intemperismo físico e quí-mico sobre a rocha-mãe, incrementado e alterado pela ação de agentes biológicos, representado pelos vegetais, animais e microrganismos. Suas principais funções ecológicas são as seguintes:

■ Suporte físico para implantação e sustentação dos vegetais.

■ Reservatório de água para os vegetais, animais e mircrorganismos do solo.

■ Reservatório de nutrientes minerais para os vegetais e outros organis-mos do solo.

■ Habitat para macro, meso e microrganismos do solo, tanto subterrâneos quanto superficiais.

■ Substrato essencial para funcionamento dos ciclos biogeoquímicos da Natureza, tais como de água, carbono, nitrogênio, fósforo, enxofre e outros minerais essenciais aos organismos vivos.

■ Fonte e destino de material particulado e de nutrientes transportados por via pluvial, fluvial, marinha, glacial, eólica e biológica, formando amplos depósitos sedimentares ao longo do tempo geológico.

O solo pode ser definido como a massa natural que compõe a camada super-ficial da crosta terrestre, que suporta ou é capaz de suportar plantas, ou como a coleção de corpos naturais que contêm organismos vivos e é resul-tante da ação do clima e da biosfera sobre a rocha-matriz, cuja transformação em solo se realiza durante longo tempo e é influenciado pelo tipo de relevo (SANTOS, 2006).

Os microrganismos não apenas contribuem decisivamente para a formação dos solos como também o utilizam como micro-habitat. Da atividade micro-biana depende em grande parte a fertilidade dos solos naturais.

o Solo como Complexo de Fatores Ecológicos

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áGuA E NuTRIENTES MINERAIS NO SOLO

Como a água é uma substância essencial e imprescindível para a manutenção da vida, os vegetais terrestres dependem grandemente da capacidade de armazena-mento de água no solo para manter seu balanço hídrico favorável. Dessa forma, é importante conhecermos as formas como a água pode ser encontrada solo:

■ Água combinada: integrante das moléculas e partículas.

■ Água higroscópica: em forma de um filme em torno das partículas ou no estado de vapor nos poros entre as partículas, geralmente mantida por forças atrativas superiores à capacidade de absorção das raízes.

■ Água capilar: retida por capilaridade nos espaços entre as partículas (microporos) e como um filme ao redor das partículas.

■ Água gravitacional: procedente de precipitação pluviométrica ou de irrigação que percola o solo (macroporos) até encontrar uma barreira, onde se acumula no lençol freático; água em movimento descendente pode também se acumular em reservatórios subterrâneos, sendo poste-riormente liberada para formação de mananciais.

Dessas diferentes formas de água disponível no solo, a água disponível para os sistemas radiculares das plantas corresponde à água capilar. A profundidade dos solos e o volume da chuva são os fatores mais importantes que condicionam a plasticidade fenotípica dos sistemas radiculares das plantas (SANTOS, 2006). Assim, em solos profundos e bem drenados, como o do planalto brasileiro, sob vegetação de cerrado, as raízes são extensas, profundas e estratificadas e em solos rasos de vegetações áridas e semiáridas das caatingas do nordeste brasileiro, as raízes são superficiais, porém bem espalhadas.

Com relação à distribuição dos nutrientes no solo, 98% são encontrados nas partículas do solo, de 1,8 a 2,0% adsorvido às partículas e 0,2% na solução do solo.

O solo como reservatório de nutrientes minerais fornece aos sistemas radi-culares das plantas os macronutrientes (N, P, K, Ca, Mg, e S) e os micronutrientes (B, Cu, Fe, Cl, Mn, Mo e Zn) que exercerão funções essenciais no metabolismo vegetal. A carência de tais nutrientes ocasiona típicos sintomas de deficiên-cia mineral. Todos esses nutrientes são obtidos do solo, com exceção ao N cuja



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fonte primária é a atmosfera, onde se encontra a forma N2. Como foi explicado na unidade IV (ver ciclos biogeoquímicos), esse mineral é retirado da atmosfera por meio da fixação de microrganismos, convertido em nitrato e incorporado ao solo. Em alguns grupos vegetais, como as leguminosas, o N2 pode ser fixado simbioticamente (por meio de bactérias nitrificantes, ver ciclo biogeoquímico – unidade IV) e transferido diretamente às raízes das plantas.

IMPORTâNCIA DA MATéRIA ORGâNICA DO SOLO

A matéria orgânica do solo é a fração orgânica resultante da decomposição de restos de vegetais e animais e a tal ponto que o material original não é mais reco-nhecível (ACIESP, 1997).

A principal fonte de compostos orgânicos do solo é de origem vegetal, sendo este material de natureza variada e complexa, com predomínio de carboidratos, principalmente celulose e lignina, de compostos nitrogenados, como proteínas e aminoácidos e de outros constituintes menores, que sofrem transformações bioquímicas diversas, mediadas pelas enzimas dos microrganismos.

De acordo com Santos (2006), as funções da matéria orgânica do solo são as seguintes:

1. Fonte de nutrientes minerais: a decomposição de matéria orgânica do solo libera nutrientes minerais que estavam retidos na estrutura orgâ-nica, tornando-os disponíveis pra nova absorção.

2. Fonte de carbono: o processo de decomposição de materiais encontrados no solo, tais como celulose, amido, lignina, açúcares, gorduras e proteínas por organismos saprófitos, libera o carbono para formação da biomassa dos organismos heterotróficos do solo.

3. Fonte de energia: os microrganismos heterotróficos obtêm energia dos compostos orgânicos utilizando-a para crescimento e reprodução das colônias.

4. Retenção de água no solo: devido à sua característica coloidal, a matéria orgânica do solo aumenta a capacidade de retenção de água das argi-

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las, formando o complexo órgano-argiloso. Esse complexo pode reter 9 vezes seu peso em água.

5. Adsorção iônica de minerais: em virtude de suas propriedades coloidais, a matéria orgânica do solo amplia a superfície disponível para adsorção iônica, podendo até centuplicar-se.

6. Estruturação do solo: a matéria orgânica do solo contribui para dar estru-tura agregada às partículas, facilitando a aeração e a infiltração da água. Ela torna os solos mais leves, fofos, arejados e permeáveis.

7. Efeito mecânico e isolante da superfície: a matéria orgânica do solo em fase de decomposição proporciona proteção às plântulas contra o frio, o calor e dessecação, funcionando como isolante térmico e hídrico. Além disso, protege contra choques mecânicos ocasionados pelo impacto da queda da gotas d’água e detém ou reduz o escoamento superficial da água sobre o solo, minimizando a erosão.

ORGANISMOS DO SOLO

A ação dos organismos do solo na natureza pode ser dividida em: mecânica (movi-mentação do solo); física (melhoramento da aeração e estruturação), bioquímica (decomposição da matéria orgânica do solo, sínteses e resínteses complexas e fixação do nitrogênio) e biológica (interações entre populações de plantas, ani-mais e microrganismos) (SANTOS, 2006).

Os microrganismos do solo são representados por algas, fungos, bactérias, actinomicetos, protozoários, rotíferos, microartrópodes e nematóides. Além dos microrganismos, há uma mesofauna ativa, representada por insetos e suas larvas (coleópteros, lepidópteros, homópteros), ácaros, aracnídeos, isópodes, quilópo-des, diplópodes, anelídeos (como as minhocas), vermes, crustáceos, moluscos, miriápodes, nematoides.

A maior parte dos organismos do solo é numerosa e de pequeno porte. Em solo cultivado, as populações microbianas podem sofrer forte oscilação,



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conforme o desenvolvimento da cultura desde a semeadura até a colheita. Isso porque há vários fatores que provocam desequilíbrio na composição das popu-lações microbianas, tais como: a movimentação dos solos agrícolas por tratores e colheitadeiras, a aplicação de fertilizantes, calcário, resíduos industriais e urba-nos e o uso de irrigação, aplicação de herbicidas, fungicidas e inseticidas.

De acordo com Santos (2006), as principais funções dos organismos do solo são:

1. Decomposição orgânica e formação do húmus: o processo inicia-se por ação mecânica do intemperismo e simultânea da ação da fauna detrití-vora. Após a ingestão e o processamento digestivo, os animais produzem excrementos nitrogenados e, após a morte, os próprios corpos sofrem ataque microbiano.

2. Reciclagem mineral: a decomposição orgânica libera constituintes mine-rais da matéria orgânica do solo, tornando-os novamente disponíveis para absorção pelos sistemas radiculares e pelos microrganismos.

3. Produção de substâncias estimuladoras do crescimento: certos fungos e bactérias produzem auxinas, AIA (ácido indolacético) que exercem importante efeito no controle de crescimento de raízes (em baixa con-centração induz crescimento radicular).

4. Produção de substâncias tóxicas: a decomposição microbiana pode levar à produção de substâncias tóxicas tais como aldeídos, ácidos orgâni-cos, alcaloides, terpenoides e esteroides que prejudicam o crescimento e o desenvolvimento de algumas plantas (atuam como substâncias ale-lopáticas).

5. Competição com plantas superiores: microrganismos podem absorver nitrogênio das proteínas decompostas mais rapidamente do que as raízes das plantas superiores, reduzindo a quantidade de nitratos disponíveis.

6. Mistura de solo: os organismos maiores revolvem o solo, o que facilita a ação do intemperismo (material do subsolo fica exposto).

7. Fixação de nitrogênio: atuando em vários tipos de ambientes, os microrga-nismos realizam a fixação biológica de nitrogênio (ver ciclo de nitrogênio, unidade IV).

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Erosão e Degradação do Solo

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8. Melhoramento da aeração do solo: alguns organismos abrem labirintos, que funcionam como canais para ventilação e infiltração de água.

9. Melhoramento da estrutura agregada: bactérias e algas cianofíceas excre-tam mucilagens em torno de suas próprias células, que funcionam como cimento (adesivo) entre partículas. As hifas fúngicas também contribuem para amalgamar as partículas, proporcionando estrutura agregada ao solo.

10. Em alguns casos, podem prejudicar as plantas superiores: os organismos do solo, como larvas de insetos (coleópteros), nematoides em plantações de café e fungos decompositores, atacam raízes de plantas superiores e afetam o seu desenvolvimento.

EROSÃO E DEGRADAÇÃO DO SOLO

Define-se erosão como o desgaste e/ou arrastamento de superfície do solo pela água corrente, vento e gelo, ou outros agentes geológicos, incluindo proces-sos como arraste gravitacional (ACIESP, 1997). Ocorrem basicamente cinco tipos de erosão: eólica, fluvial, pluvial, marinha e glacial. Atualmente a erosão pluvial é a que mais atinge o território brasileiro.

A erosão é uma das piores formas de degradação dos solos, uma vez que remove a camada fértil do solo desprote-gido e, às vezes, ocasiona grandes buracos ou valetas (denominadas “vossorocas”). Ela atinge preferencialmente solos are-nosos desprovidos de vegetação e sem obras de conservação que promovam a



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contenção do excesso de águas pluviais (plantio em curvas de nível, constru-ção de caixas d’água).

Certos solos são mais suscetíveis à erosão do que outros. Isso irá depender das características físicas, notadamente textura e profundidade. Solos que pos-suem textura arenosa são mais facilmente erodidos que os argilosos. Da mesma forma os solos rasos são mais erodidos que os profundos, porque neles a água da chuva se acumula acima da rocha ou camada adensada (impermeabilizada), o que facilita o escoamento superficial e, consequentemente, promove o arraste do horizonte superficial (A) (SANTOS, 2006).

A erosão das margens de rios e lagoas resulta em assoreamento do leito do rio e até o entupimento e transformação das áreas marginais em alagados. O extravasamento do corpo d’água promove alteração das características físicas e químicas do solo, bem como da biota fluvial.

A erosão do solo envolve a desestruturação e degradação do solo, apresen-tando-se de três formas:

a. Física – desestruturação e pulverização dos agregados (acentuada por aração e gradagem excessiva).

b. Química – arraste de nutrientes por ação de águas superficiais e de drenagem.

c. biológica – redução da biota edáfica e redução da matéria orgânica do solo.

Entre as causas da degradação do solo agrícola podem ser citadas:

1. Uso do solo fora de sua vocação natural.

2. Uso indiscriminado de agrotóxicos, resultando em contaminação do pró-prio solo e da água subterrânea, e ainda podendo causar morte e extinção de organismos do solo.

3. Implantação de monocultura – mesmo plantio enfraquece o solo.

4. Remoção da cobertura natura do solo, resultando na exposição à ação direta das intempéries. Tais condições podem ocorrer em razão de des-matamento raso, queimadas frequentes, pastagens mal manejadas, sobrepastoreio, uso intensivo de mecanização, incorporação de restos de colheita e de adubos, sem tempo de decomposição e mecanização ina-dequada do solo em condições de excesso de umidade.


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Nesta unidade, conhecemos os fatores físicos, químicos e biológicos que são responsáveis pelo intemperismo e as rochas que darão origem aos diferentes tipos de solo. Nós aprendemos que o solo tem diferentes fases (sólida, líquida e gasosa), e a capacidade de produção de um solo passa por um equilíbrio ade-quado entre essas fases.

Aprendemos que a textura do solo, assim como a sua estrutura e porosidade são as principais características físicas do solo e que estas têm importante papel na sua produtividade. Nós também vimos a acidez do solo e os tipos de correti-vos necessários para equilibrar a acidez.

Por fim, aprendemos as funções ecológicas do solo e o papel dos microrga-nismos, que pode ser sintetizado como de natureza mecânica (movimentação do solo); física (melhoramento da aeração e estruturação), bioquímica (decomposi-ção da MOS, sínteses e ressínteses complexas e fixação do nitrogênio) e biológica (interações entre populações de plantas, animais e microrganismos). Além disso, vimos os impactos da erosão e degradação do solo, que vêm acontecendo com cada vez mais frequência devido ao crescimento desenfreado da agricultura.

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Desertificação do solo

Deus criou a natureza

o homem devia cuidar

usam máquinas, serras elétricas

Para a mata derrubar

Esquecem da sua obrigação

a natureza preservar

Com esse desmatamento

o fim fica mais perto

o homem sem piedade

Pensando ser muito esperto

Transforma toda a mata

Em um tremendo deserto

o solo brasileiro

Por enquanto é coisa rara

Mata virgem, mata verde

Tem papagaio, tem arara

Tomara que o homem não a transforme

Num deserto do Saara

outro problema gravíssimo

São as queimadas sem dimensão

o homem queima a mata

Pra fazer uma plantação

Tem perigo de incêndio

Com grande proporção

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É da Terra que o homem

Tira o seu sustento

Mas existe o desequilíbrio

Causado pelo desmatamento

acabando com a natureza

E o nosso desenvolvimento

Devemos manter a integridade

Do nosso meio ambiente

Mantendo nossa alegria

a autoestima da gente

E que Deus nos livre

Das secas e das enchentes

os grandes donos da terra

a classe latifundiária

Destroem árvores de montão

acabando com nossa pátria

a nossa única chance

Será a reforma agrária

Se todos fossem conscientes

De sua obrigação

Cuidava mais da natureza

Favorecia toda a nação

Mais árvores, mais alegria

oxigênio pro nosso pulmão

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Como sou nordestino

Chamado cabra da peste

a nossa terra é muito seca

Espero que ninguém conteste

Eu queria que o “Velho Chico”

Banhasse mais o nordeste

Pra evitar a desertificação do solo

Só apelando para Jesus Cristo

Mas sabendo que os políticos

Não se ligam pro lado místico

Vamos torcer pela transposição

Do rio São Francisco

Deus é brasileiro

Isso eu não duvido

Também tenho certeza

o nordestino é muito querido

ah! Se não tivéssemos queimadas

E muito mato crescido

Temos o privilégio

De um clima tropical

Temos a fauna mais linda

E um imenso pantanal

Enormes Seringais

E infinitos canaviais

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o Brasil já teve rei

Barão e baronesa

Nem todos foram heróis

Isso eu digo com certeza

Chico Mendes foi exceção

Deu a vida pela natureza

Portanto, meus amigos

Levem isso em considerarão

Preservar a natureza

Com amor e dedicação

Pra evitar, pois não é tarde

a devida desertificação.

(David Chapéu)

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EROSÃO DO SOLO ELEVA AMEAÇA DO AQuECIMENTO GLOBAL, AFIRMA ONu

Avanço da agricultura reduziria capacidade de estoque de carbono no solo. Relatório das Nações Unidas sobre o tema foi divulgado nesta segunda.

o aquecimento global ficará pior à medida que a agricultura acelerar a taxa de ero-são do solo, reduzindo a quantidade de carbono que o solo é capaz de armazenar, informou o Programa das Nações uni-das para o Meio ambiente (Pnuma) nesta segunda-feira (13).

o solo contém quantidades enormes de carbono na forma de matéria orgânica, que fornece os nutrientes para o crescimento das plantas e melhora a fertilidade da terra e o movimento da água.

a faixa mais superficial do solo armazena sozinha cerca de 2,2 trilhões de toneladas de carbono – três vezes mais que o nível atualmente contido na atmosfera, informou o Livro do ano 2012 do Pnuma. “o carbono do solo é facilmente perdido, mas difícil de ser reposto”, diz o relatório.

ainda segundo o documento, os esto-ques de carbono no solo são altamente

vulneráveis às atividades humanas. Eles diminuem de forma significativa (e em geral rapidamente) em resposta às mudanças na cobertura do solo e no uso da terra, tais como desmatamento, desenvolvimento urbano e o aumento das culturas, e como resultado de práticas agrícolas e florestais insustentáveis.

Tais atividades podem decompor a maté-ria orgânica. Quando isso ocorre, parte do carbono é convertido em dióxido de car-bono – gás do efeito estufa que é um dos principais responsáveis pelo aquecimento global – e ele é perdido do solo.

Cerca de 24% das terras do planeta já sofre-ram declínio na saúde e na produtividade ao longo dos últimos 25 anos em razão do uso insustentável do solo, disse o Pnuma.

Desde o século 19, aproximadamente 60% do carbono armazenado nos solos e na vegetação foi perdido como resultado das mudanças no uso da terra, tais como limpar a terra para a agricultura e para as cidades.

À medida que a demanda global por alimentos, água e energia aumente drasticamente, como se prevê, o solo ficará sob uma pressão cada vez maior.

Disponível em: <http://g1.globo.com/natureza/noticia/2012/02/erosao-do-solo-eleva-ameaca-do-aquecimento-global-afirma-onu.html>.

acesso em: 20 set. 2012.

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1. o que é intemperismo e quais são seus tipos? Explique-os.

2. o solo é considerado como o resultado da ação do intempe-rismo físico e químico sobre a rocha-mãe, incrementado e al-terado pela ação de agentes biológicos, representado pelos vegetais, animais e microrganismos. Quais são as funções eco-lógicas do solo?

3. Quais são os organismos presentes no solo e qual a função desses organismos?

Decifrando a TerraWilson Teixeira; M. Cristina Motta de Toledo; Thomas Rich Fairchild; Fabio Taioli

editora: Companhia Editora Nacionalsinopse: Depois de quase dez anos da iniciativa pioneira em lançar um livro moderno sobre Geologia, a 2ª edição do livro Decifrando a Terra chega com avanços significativos em termos de atualização do conhecimento científico e tecnológico e estruturação dos conteúdos para o ensino das Ciências Geológicas em diversos cursos universitários: Geologia, Geofísica, Geografia, Biologia, Química, oceanografia, Física e Engenharia. o livro está estruturado em quatro unidades temáticas, que valorizam a sequência lógica dos assuntos e a análise em escala global, continental, regional e local, com inúmeros exemplos sul-americanos, em especial do Brasil. a primeira unidade apresenta a origem do universo e da Terra; na segunda destaca-se a composição da Terra sólida; na terceira unidade temos os processos superficiais e suas interações com a litosfera e hidrosfera no espaço e no tempo; na quarta e última unidade são enfocados os recursos naturais da Terra, numa visão que não se limita ao passado e ao presente, mas que contempla o futuro e a sustentabilidade das atividades humanas no planeta. o novo Decifrando a Terra interessa não só aos estudantes universitários de diversas especialidades científicas, mas também a todos que desejam compreender os intrincados processos geológicos que ocorrem no planeta há 4,56 bilhões de anos

Este vídeo mostra que a natureza propiciou o nosso surgimento e, dessa forma, nós devemos retribuir isso, ajudando-a a se recuperar. Ele sugere algumas medidas que podem ser tomadas para ajudá-la.

<http://www.youtube.com/watch?v=mzs2u_90IfI>

Material CoMpleMentar164 - 165


ConClusão164 - 165

Bem pessoal, eu espero que tenham apreciado os assuntos abordados nesse livro. Eu acredito que ele irá ampliar os conhecimentos ecológicos necessários para: pla-nejar, gerenciar e executar as atividades de diagnóstico ambiental, avaliar os impac-tos ambientais, propor medidas mitigadoras, recuperar áreas degradadas, dentre outras inúmeras atribuições do profissional da gestão ambiental. Eu espero ter es-clarecido muitas dúvidas e criado outras para que você possa formular seus pró-prios conceitos sobre os distintos temas abordados.

Para compreendermos melhor os conceitos ecológicos eu iniciei a unidade I tra-tando da importância dos conceitos gerais da ecologia para os estudos ambientais. Nessa unidade, também falamos das divisões da ecologia e das suas abordagens (descritiva, funcional e evolutiva) utilizadas para responder a questões aplicadas. aprendemos a reconhecer as diferenças entre os vários níveis de organização: or-ganismos (ou indivíduos), populações, comunidades e ecossistemas, observando diferentes formas de focar esses níveis quando analisados dentro da teoria ecoló-gica.

Na unidade II, conhecemos os modelos de crescimento das populações. além disso, estudamos os fatores limitantes da distribuição e abundância dos organismos, a dis-persão de populações, os parâmetros demográficos, além de métodos de estima-tiva do tamanho populacional e fatores envolvidos no crescimento populacional.

Na unidade III, aprendemos a importância das relações interespecíficas na estrutu-ração da comunidade, além de conhecer os componentes estruturais da comunida-de e entender o papel benéfico do controle biológico de pragas animais e vegetais. além disso, falamos da importância da conservação de áreas naturais e consequen-te conservação das comunidades biológicas.

Na unidade IV, abordamos a importância dos fluxos de energia e matéria nos ecos-sistemas, sucessão ecológica e ecologia de restauração. Também conhecemos os ciclos biogeoquímicos e os meios de recuperação de áreas degradadas.

Por fim, na unidade V, tratamos das características físicas, químicas e biológicas do solo. Nessa unidade, enfatizamos o papel dos microrganismos na qualidade do solo, bem como as características físicas e químicas importantes para a fertilidade do mesmo.

Espero com este material proporcionar a você o entendimento da importância da ecologia no estudo dos inúmeros impactos ambientais ocasionados pelo ser hu-mano. Como o país necessita crescer com sustentabilidade, o papel dos gestores ambientais é de essencial importância na avaliação dos impactos de muitos empre-endimentos assim como no gerenciamento dos mesmos.

a sua participação nas aulas e a leitura das unidades são essenciais para o aprendi-zado. a formação de um profissional crítico e informado é o primeiro passo para a construção de um país desenvolvido e comprometido tanto com as questões am-bientais quanto com as sociais.

ConClusão

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Ecologia Aplicada