Ecossistemas
Capítulo 3 Ecossistemas
3.1 Definição e estrutura
O ecossistema é a unidade básica no estudo da ecologia. Em um ecossistema, o conjunto de seres vivos interage entre si e com o meio natural de maneira equilibrada, por meio da reciclagem de matéria e do uso eficiente da energia solar.
Biótipo e Biocenose
Biótipo - É o conjunto de todos os elementos existentes na natureza e necessários para as atividades dos seres vivos, fornecidos pela natureza.
Biocenose – É o conjunto de todos os seres vivos existentes na natureza.
Ecossistema
A união entre os dois conjuntos (biótipo e biocenose) forma o que se convencionou chamar de ecossistema.
Ecossistema é um sistema estável, equilibrado e auto-suficiente, apresentando em toda a sua extensão características topográficas, climáticas, pedológicas, botânicas, zoológicas, hidrológicas e geoquímicas praticamente invariáveis.
As dimensões de um ecossistema são extremamente variáveis. Podemos considerar um ecossistema a copa de um abacaxi ou uma floresta tropical do tamanho do Estado do Amazonas. O importante é que estas condições mencionadas sejam verificadas.
Elementos que compõem um ecossistema
Um ecossistema compõem-se de elementos abióticos, ou seja, matéria inorgânica ou sem vida (como água, ar, solo) e elementos bióticos, os seres vivos. Esses elementos se inter-relacionam de maneira estreita, uma vez que compostos como O2 CO2 e H2O estão em constante fluxo entre os seres vivos e o ambiente externo.
Na Figura 3.1 são apresentados dois possíveis ecossistemas: um aquático e outro terrestre.
Figura 3.1 – Ecossistemas aquáticos e terrestres
Habitat e Nicho Ecológico
Em um ecossistema, cada espécie possui seu habitat e seu nicho ecológico.
Habitat – É o local ocupado pela espécie, com todas as suas características abióticas. É o endereço de uma espécie ou indivíduo.
Nicho Ecológico – É a função da espécie dentro do conjunto do ecossistema e suas relações com as demais espécies e com o ambiente. É a profissão da espécie ou indivíduo.
Para definir nicho ecológico de uma dada espécie é necessário conhecer suas fontes de energia e alimento, suas taxas de crescimento e metabolismo, seus efeitos sobre outros organismos e sua capacidade de modificar o meio em que vive.
Para definir nicho ecológico de uma dada espécie é necessário conhecer suas fontes de energia e alimento, suas taxas de crescimento e metabolismo, seus efeitos sobre outros organismos e sua capacidade de modificar o meio em que vive.
Em um ecossistema equilibrado, cada espécie possui um nicho diferente do de outras espécies, caso contrário haverá competição entre espécies que possuam o mesmo nicho.
Equivalentes ecológicos. São as espécies que ocupam nichos semelhantes, em regiões distintas.
Homeostase
Uma das características fundamentais dos ecossistemas é a homeostase. Todo ecossistema procura um estado de equilíbrio dinâmico ou homeostase por meio de mecanismos de autocontrole e auto regulação que entram em ação assim que ocorrer qualquer mudança. Entre a mudança e o acionamento dos mecanismos de auto regulação existe um tempo de resposta.
O sistema de auto regulação (realimentação) tem por função manter o equilíbrio do sistema. Caso ocorra uma alteração de comportamento do ecossistema, o sistema de realimentação acionará mecanismos homeostáticos para garantir a normalidade.
Mecanismo Homeostático
Geralmente, o mecanismo homeostático só é efetivo para modificações naturais, que por ventura ocorram, caso não sejam muito profundas nem demoradas.
No caso de modificações artificiais impostas pelo homem, por serem relativamente violentas e continuadas, o mecanismo não consegue absorver essas mudanças e ocorre o impacto ecológico no meio.
Exemplo de equilíbrio homeostático
Recuperação de uma floresta após a ação de uma descarga elétrica da atmosfera, que provoque um pequeno incêndio. Em pouco tempo a mata regenera-se e aquela pequena área afetada se torna outra vez parte do ecossistema.
Já no caso de desmatamentos intensivos (Alemanha, EUA, Japão) o ecossistema não dispõem de mecanismos de auto regulação para regenerar o sistema original.
Biomassa
Do ponto de vista da ecologia a biomassa é a quantidade de matéria viva existente em um ecossistema ou em uma população animal ou vegetal, podendo ser quantificada em termos de energia armazenada ou peso seco, geralmente referidos a uma unidade de área.
Do ponto de vista da geração de energia, abrange os derivados recentes de organismos vivos utilizados como (ou para) a produção de combustíveis.
A biomassa é utilizada na produção de energia a partir de processos como a combustão de material orgânico produzida e acumulada em um ecossistema.
3.2 Reciclagem de matéria e fluxo de energia
Os seres vivos necessitam de energia para manter sua constituição interna, locomover-se, crescer, etc... Essa energia provém da alimentação realizada pelos seres vivos, que se dividem em dois grupos:
Os autótrofos e
Os heterótrofos
Grupo dos autótrofos
Compreende os seres capazes de sintetizar seu próprio alimento, sendo portanto, autossuficientes.
Subdividem-se em dois subgrupos:
Os quimiossintetizantes – cuja fonte de energia é a oxidação de compostos inorgânicos, e
Os fotossintetizantes – que utilizam o sol como fonte de energia e que são de grande importância para a vida no planeta.
Grupo dos heterótrofos
Compreende os seres incapazes de sintetizar seu alimento e que, para obtenção de energia, utilizam-se do alimento sintetizado pelos autótrofos.
Grupo dos decompositores
Entre os heterótrofos existe um grupo de seres com uma função tão vital quanto a dos autótrofos, que são os decompositores.
Os decompositores não ingerem comida, como os herbívoros e carnívoros. Sua nutrição ocorre por um processo de absorção, mediante o lançamento de enzimas sobre a matéria orgânica morta.
Parte da matéria orgânica degradada é absorvida e o restante é devolvida ao meio ambiente, na forma de decompostos inorgânicos que são utilizados, pelos autótrofos, para a síntese de mais alimentos.
Fluxo de energia no ecossistema
Segundo as leis da termodinâmica, à medida que a energia caminha, vai se tornando menos utilizável.
Segundo as leis da termodinâmica, à medida que a energia caminha, vai se tornando menos utilizável.
Desse modo, a energia luminosa absorvida pelos vegetais é em parte perdida no processo de transformação em energia potencial (que é a forma de energia que se encontra em um determinado sistema e que pode ser utilizada a qualquer momento para realizar trabalho) e, ainda, no próprio metabolismo do vegetal.
A seguir, a energia absorvida pelo herbívoro também é reduzida de uma parcela, que é empregada em seu processo metabólico e em suas atividades diárias.
Assim, a energia útil reduz-se a cada passo, tornando-se inteiramente inaproveitável, na forma de calor.
Energia solar
Toda a energia utilizada na Terra tem como fonte as radiações recebidas do Sol (luz solar).
O Sol é considerado um gigantesco reator de fusão nuclear com diâmetro aproximadamente 110 vezes maior do que o da Terra e de massa 329.400 vezes a do nosso planeta.
Lá continuamente são processadas reações de fusão entre átomos de hidrogênio, o que origina átomos de hélio e libera energia em for de ondas eletromagnéticas, gerando uma potência média total de 3,92 x 1026 W.
Essa radiação tem um espectro de comprimentos de onda que abrange desde valores extremamente pequenos (raios X e gama) até valores elevados (ondas de rádio), conforme Figura 3.2.
Essa radiação tem um espectro de comprimentos de onda que abrange desde valores extremamente pequenos (raios X e gama) até valores elevados (ondas de rádio), conforme Figura 3.2.
As radiações de curto comprimento de ondas são praticamente desconhecidas, a não ser por seu efeito mutagênico e carcinogênico.
Radiação solar no planeta
A energia solar atinge o topo da atmosfera terrestre de maneira contínua, ao longo de todo ano.
A radiação sofre uma redução exponencial à medida que se aproxima da superfície terrestre.
Além disso, observam-se variações sensíveis em locais distintos do planeta, que geram variações climáticas, uma vez que a radiação é a força motriz da temperatura, evaporação da água e movimentação de grandes massas de ar e água.
Radiação solar no planeta
A superfície da Terra só recebe as radiações visíveis, uma pequena quantidade de ultravioleta, o infravermelho e ondas de rádio.
Dessa energia incidente uma pequena parte é utilizada pelos vegetais e potencializada, por meio da fotossíntese, em alimento (matéria orgânica).
Vários fatores contribuem para a variação de radiação. Esses fatores atuam em diversos níveis e com intensidade variável conforme a frequência e o comprimento de onda da radiação incidente.
Vários fatores contribuem para a variação de radiação. Esses fatores atuam em diversos níveis e com intensidade variável conforme a frequência e o comprimento de onda da radiação incidente.
As radiações ultravioletas (abaixo de 0,3 de comprimento de onda) são absorvidas pela camada de ozônio que envolve a Terra a uma altitude aproximada de 25 km.
A camada de ozônio é um dos fatores de manutenção da vida no planeta, uma vez que esse tipo de radiação é letal quando incide em grande intensidade.
As radiações visíveis e infravermelho são em grande parte absorvidas nas camadas intermediárias da atmosfera pela poeira e pelo vapor d’água, contribuindo para o aquecimento do ar.
Outra parte da energia incidente é refletida pelas nuvens e por outras partículas suspensas no ar, volta ao espaço e torna-se perdida para a Terra.
Outra parte da energia incidente é refletida pelas nuvens e por outras partículas suspensas no ar, volta ao espaço e torna-se perdida para a Terra.
A este fenômeno dá-se o nome de albedo, e é ele o responsável pela luminosidade observada em corpos celestes opacos, como Vênus.
O albedo é uma medida da capacidade de um dado material refletir a luz, Figura 3.3.
A radiação remanescente chega à superfície terrestre em forma de luz direta ou difusa.
A radiação remanescente chega à superfície terrestre em forma de luz direta ou difusa.
A dispersão é causada pelas moléculas gasosas da atmosfera (que conferem cor azul ao céu) e pelas partículas sólidas em suspensão (que dão coloração branca ao céu, mais notável nas grandes cidades).
A radiação visível é pouco atenuada quando transpõem camadas de nuvens, o que possibilita a realização da fotossíntese pelos vegetais, mesmo em dias nublados, ou a pequenas profundidades nos mares, rios e lagos.
Exercício de fixação
Defina: a) biótipo; b) biocenose e c) ecossistema.
O que são elementos bióticos e abióticos?
Explique a Figura 3.1
Defina: a) habitat e b) nicho ecológico.
Para definir nicho ecológico de uma dada espécie é necessário conhecer o que?
O que significa: a) um ecossistemas equilibrado e b) equivalentes ecológicos?
Defina homeostase e mecanismo homeostático. Apresente um exemplo de equilíbrio homeostático.
Explique o que significa biomassa nos seguintes pontos de vistas: a) da ecologia, b) na geração e energia e c) na produção de energia.
Explique: a) grupos autótrofos, b) grupos heterótrofos e c) grupo dos decompositores.
Explique como o fluxo de energia no ecossistema envolve diversos níveis de seres.
O que é energia potencial?
Explique a Figura 3.2
Explique a Figura 3.3
Quais as consequências da incidência direta dos raios ultra violeta para a vida dos seres vivos?
Qual a importância da camada de ozônio para o planeta?