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Com a efetiva expansão e a crescente melhoria do ensino médio estadual, os desafios vivenciados por todos os jovens matriculados nas escolas da rede estadual de ensino, no momento de ingressar nas universidades públicas, vêm se inserindo, ao longo dos anos, num contexto aparentemente contraditório.

Se de um lado nota-se um gradual aumento no percentual dos jovens aprovados nos exames vestibulares da Fuvest — o que, indubitavelmente, comprova a qualidade dos estudos públicos oferecidos —, de outro mostra quão desiguais têm sido as condições apresentadas pelos alunos ao concluírem a última etapa da educação básica.

Diante dessa realidade, e com o objetivo de assegurar a esses alunos o patamar de formação básica necessário ao restabelecimento da igualdade de direitos demandados pela continuidade de estudos em nível superior, a Secretaria de Estado da Educação assumiu, em 2004, o compromisso de abrir, no programa denominado Pró-Universitário, 5.0 vagas para alunos matriculados na terceira série do curso regular do ensino médio. É uma proposta de trabalho que busca ampliar e diversificar as oportunidades de aprendizagem de novos conhecimentos e conteúdos de modo a instrumentalizar o aluno para uma efetiva inserção no mundo acadêmico. Tal proposta pedagógica buscará contemplar as diferentes disciplinas do currículo do ensino médio mediante material didático especialmente construído para esse fim.

O Programa não só quer encorajar você, aluno da escola pública, a participar do exame seletivo de ingresso no ensino público superior, como espera se constituir em um efetivo canal interativo entre a escola de ensino médio e a universidade. Num processo de contribuições mútuas, rico e diversificado em subsídios, essa parceria poderá, no caso da estadual paulista, contribuir para o aperfeiçoamento de seu currículo, organização e formação de docentes.

Prof. Sonia Maria Silva Coordenadora da Coordenadoria de Estudos e Normas Pedagógicas

Apresentação da área

Antes de virar estas páginas, faça uma pausa...

animaisVocê consegue enxergar tudo isso através dessas páginas? Sim?

Você se dá conta que, nesse exato momento, enquanto seus olhos percorrem cada letra deste texto, milhões de informações chegam até você pela retina? Pense nisso! Pense também que essas informações, para saírem do papel e alcançarem as células nervosas de seu cérebro, percorrem um caminho longo e fantástico! Caminho que pode começar muito antes do que a gente vê... Pode começar quando essa folha de papel era ainda uma árvore, que fazia parte de uma floresta, que por sua vez abrigava outras árvores e inúmeros Não? Vamos ajudá-lo: é sobre essas coisas tão próximas de você que vamos falar aqui...

Você vai saber um pouco mais sobre a célula e seus componentes; sobre o funcionamento de cada uma e do organismo que elas compõem. Aprenderá a respeito de como os seres vivos se organizam e se distribuem nesse nosso planetinha azul. Vamos falar de plantas e de bichos, de vírus e bactérias, de fungos e do ser humano. Sim, do ser humano, de você inclusive! Como você funciona por dentro e por fora. Como suas ações podem ter resultados que vão muito além daqueles que se espera.

sejam os melhores! Estamos aqui para colaborar com issoPorém, não se

E já que falamos de resultados, esperamos que os seus, durante a vida, esqueça: depende muito mais de você! Nós, aqui, só vamos direcionar um pouco seu olhar para algumas coisas importantes, mas quem vai enxergar, de fato, é você! Portanto, não confie só no que está ao longo dessas páginas. Vá além! Leia muito! Jornais, revistas, coisas sobre ciências e sobre o mundo - afinal, ele é grande demais para caber em alguns fascículos! Não se esqueça que acumular conhecimento é o ganho mais efetivo que se pode ter: não se desgasta e ninguém nos tira!

Conte conosco durante essa tarefa. Pode estar certo: torcemos por você!

Apresentação do módulo

Este módulo compõe-se de uma parte introdutória destinada à recordação de conceitos básicos, seguida de três unidades: “Populações e comunidades”, “A utilização dos recursos pelo homem” e “Principais biomas terrestres”.

Você vai notar que os temas são tratados numa ordem inversa à da maioria dos livros didáticos, pois os conceitos e processos ecológicos são desenvolvidos a partir de experiências e observações do nosso cotidiano, no próprio ecossistema urbano em que vivemos. Acreditamos que essa abordagem torne os assuntos mais familiares, facilitando a sua assimilação.

Muitos assuntos serão abordados pela resolução de exercícios em aula ou atividades extra-aula, apresentados em destaque no texto. Sua participação nessas ocasiões é fundamental, inclusive discutindo os tópicos com seus colegas: é aí que você vai assimilar e inter-relacionar os conceitos.

Introdução

Organizadores Paulo Takeo Sano

Lyria Mori

Elaboradores Vânia Pivello

Sérgio Rosso

Começaremos discutindo o que é a Ecologia, para, em seguida, perceber qual é a importância de se entender os processos ecológicos.

A palavra “ecologia” foi usada pela primeira vez em 1869 e o conceito que representa foi aprimorado ao longo do tempo. Hoje, de uma forma simples, pode-se dizer que Ecologia é “o estudo científico das interações que determinam a distribuição e a abundância das espécies”.

Para entender a forma como os organismos se espalham por uma certa área e quais os fatores que determinam a quantidade de indivíduos de uma espécie, é necessário inicialmente conhecer as condições do meio em que vivem, bem como as relações desses indivíduos uns com os outros dentro da própria população. Também devem ser investigadas as relações entre indivíduos da espécie considerada e os das outras espécies com os quais convivem na comunidade.

Atividade 0.1

A figura abaixo representa esquematicamente uma determinada área povoada por indivíduos de diferentes “espécies”. Observe-a e responda as perguntas:

a) Quantas espécies estão representadas? b) Quantos indivíduos há na comunidade? c) Quantas populações há na área?

d) Represente numa tabela a abundância de cada espécie.

e) Considerando que a área tem 14 m2, determine a densidade populacional de cada espécie.

f) O que seria o ecossistema, nesse caso?

O homem, como qualquer outro ser vivo, está inserido em certas condições ambientais, interage fortemente com o meio e com outras espécies, sejam elas microorganismos, vegetais ou outros animais. Vamos, então, iniciar nosso estudo de Ecologia reconhecendo como nós mesmos interagimos com o meio físico e com outras espécies.

Primeiramente, vamos delimitar a área ou espaço urbano em que você mora ou passa a maior parte do dia. Você é um indivíduo, pertencente à comunidade instalada na área.

Anote todos os organismos animais e vegetais que observou em seu espaço nos últimos dois dias. Complete a lista lembrando quantos indivíduos distintos de cada espécie apareceram. Qual a espécie mais abundante (dominante)? Quantas são as populações? Como você procederia para determinar a densidade populacional de cada espécie na área mencionada?

Os animais e plantas continuamente encontram problemas que devem ser solucionados quanto à sua relação com o meio e com outros indivíduos da comunidade. Procure se lembrar de alguns problemas ecológicos que você teve nos últimos dois dias, primeiro considerando apenas sua interação com o meio abiótico e depois considerando apenas sua relação com organismos de outras espécies com que convive. Você conseguiu resolvê-los? Como? Os problemas ecológicos que você reconheceu para si mesmo seriam problemas também para um cão ou gato? Em caso positivo, um animal teria como resolvêlos? Como ele faria?

Há algum problema relativo à sua sobrevivência na comunidade que você poderia resolver estabelecendo uma relação com um indivíduo de outra espécie? Por outro lado, você e outras pessoas com quem reparte o espaço poderiam ser considerados um problema para outras espécies da comunidade? Qual seria esse problema? As espécies afetadas podem resolvê-lo? Como? Em caso negativo, que conseqüência você prevê para as populações de tais espécies?

Após ter refletido sobre esses pontos, você concorda que os organismos serão tanto melhor sucedidos na natureza quanto mais adequadamente tenham resolvido as dificuldades na interação com o seu mundo abiótico e biótico?

As estruturas corporais e as ações envolvidas na solução de problemas específicos impostos pelo ambiente são chamadas adaptações. Organismos mais bem adaptados a um ambiente são os que apresentam as soluções mais eficientes para garantir sua sobrevivência. Se as adaptações são determinadas por genes, tornam-se hereditárias, passando de uma geração para outra. Torna-se então muito interessante para a espécie que soluções eficientes alcançadas por um indivíduo possam disseminar-se para outros indivíduos da população, de modo a aumentar também neles a chance de sobrevivência individual e da própria população.

Até aqui, você deve ter compreendido que as entidades ecológicas (indivíduos, populações, comunidades, ecossistemas) constituem, nessa ordem, uma hierarquia. Cada nível (chamado nível de organização) possui atributos específicos, que não se definem em outros níveis. Um exemplo: você pode determinar sua altura individual, mas não faz sentido pensar em altura da população; o correspondente populacional da altura individual é a altura média. Outro: a densidade populacional só se define numa população, não tendo correspondente nos níveis individual ou de comunidade. Mais um: você pode falar em número de espécies na comunidade, mas não tem sentido imaginar a mesma coisa para uma população isolada, já que aí todos os indivíduos são da mesma espécie.

Cada nível de organização envolve processos ou mecanismos particulares: os indivíduos nascem, respiram, se locomovem, excretam resíduos, crescem, adoecem, morrem. As populações podem “nascer” e “crescer” a partir da reprodução de alguns indivíduos iniciais. O crescimento aí corresponde ao aumento do tamanho da população, ou seja, do número de indivíduos. O tamanho de uma população também pode reduzir-se gradualmente até sua extinção: populações também “morrem”. Uma comunidade “nasce” (a partir de indivíduos de diferentes espécies que invadem um novo ambiente ainda desabitado), “cresce” (aumentando a diversidade – número de espécies ou populações) e pode até se extinguir. Vemos, então, que as entidades ecológicas “funcionam”, isto é, têm uma fisiologia própria. O tamanho das populações, por exemplo, se mantém ao longo do tempo às custas do equilíbrio entre forças negativas (mortalidade e emigração de indivíduos) e positivas (natalidade e imigração). As características das comunidades refletem o efeito conjunto das condições abióticas e das interações entre organismos das populações que as compõem. Por fim, um ecossistema em funcionamento apresenta dois processos cruciais: o fluxo energético, e a ciclagem de materiais, geralmente chamada de ciclagem de nutrientes. Em decorrência desses processos, o meio afeta os seres vivos, e estes também afetam o meio. Sabe-se hoje que nossa atmosfera só apresenta O2 e

CO2 graças à atividade vital de organismos no passado.

Assim como ocorre nos sistemas físicos, a manutenção dos sistemas biológicos, em todos os níveis de organização, também requer energia. Quanto mais complexa for a organização dos sistemas, mais energia será requerida para manter sua integridade. É importante notar que, sendo essa energia essencialmente química (está nas ligações entre os átomos nas moléculas), não pode ser dissociada dos materiais em que reside.

Uma das noções mais importantes sobre funcionamento de ecossistemas é a de que matéria pode significar energia, desde que convenientemente tratada. Imagine o que sentiria um homem perdido num lugar gelado, apenas com uma caixa de fósforos no bolso, ao encontrar uma pilha de lenha seca? Agora, imagine o que ele sentiria se não tivesse os fósforos. Por que o significado da lenha é tão diferente, dependendo se a pessoa tem ou não os fósforos?

Dispor dos fósforos é poder atear fogo à madeira, garantindo um suprimento de calor essencial para sobreviver por mais tempo; sem eles, a lenha não passa de uma porção de matéria inútil. Então, a liberação da energia da lenha, na forma de calor, depende de um tratamento especial – no caso, a reação de queima ou combustão da madeira desencadeada a partir dos fósforos.

O homem perdido, com os fósforos, olhou a lenha mas viu o calor que ela poderia lhe trazer. Sem os fósforos, ele só poderia olhar a pilha de madeira, percebendo a impossibilidade de extrair daí o calor tão desejado. Como se sabe, a energia não se cria; ela apenas se converte de uma forma para outra. No caso da lenha, a energia já está no material desde o início, apenas sendo liberada quando passa da forma química para a forma térmica (calor).

É consenso que, para organizar uma coisa, gasta-se energia. A ordem tem um preço – mantê-la exige trabalho e energia é o que pode produzir trabalho. Em geral, quanto mais complexo for um sistema, mais energia terá que estar disponível para mantê-lo nesse estado. Ora, as próprias moléculas das substâncias orgânicas são unidades muito bem organizadas, mantidas assim às custas das ligações químicas entre seus átomos. Destruir essas ligações é destruir a organização molecular, já que os átomos se separam. Pois é justamente aí que a energia (química) que mantém a molécula íntegra se transfere para o ambiente, podendo fazê-lo de diferentes formas – entre elas, calor e até mesmo luz.

Voltemos ao exemplo da lenha. Seus constituintes orgânicos – e não esqueçamos que as moléculas orgânicas geralmente são mais complexas que as inorgânicas – são estruturados com base em ligações entre átomos de Carbo- no, Oxigênio e Hidrogênio. Durante a reação de combustão com o O2 (gás oxigênio), as ligações entre os carbonos (C) da matéria que está sendo quei- mada se quebram e estes são liberados na forma de CO2 (gás carbônico), CO

(gás monóxido de carbono), ou ainda C (carvão – ou fuligem). Os átomos de hidrogênio são liberados em associação com átomos de oxigênio, na forma de moléculas de água. Na reação de combustão, a energia química que mantinha as ligações que se quebraram é liberada como calor. Parte do calor é captada pelas moléculas do ar, que pode até ficar incandescente. Aí temos a própria natureza do fogo. O homem perdido do nosso exemplo deseja apenas captar uma parte desse calor, de preferência a maior possível; o restante se dissipa para o ambiente.

Os materiais que liberam energia em reações de combustão são chamados combustíveis. Todos vemos nos combustíveis não as substâncias em si, mas principalmente a energia que eles podem oferecer.

Agora passemos aos seres vivos. A combustão não é a única forma de quebrar ligações químicas de moléculas orgânicas. Há certos processos bioquímicos, bem mais lentos e complexos, que dão o mesmo resultado e por isso são, algumas vezes, considerados como formas de “queima” biológica. Trata-se dos processos de respiração celular e fermentação.

O nosso amigo friorento podia usar os fósforos para degradar lenha e, assim, obter calor para aquecer o corpo. Os seres vivos executam a respiração celular (ou apenas a fermentação) para degradar matéria orgânica do seu corpo e obter energia química para manter íntegro o complexo de reações a que chamamos metabolismo. Quando você cresce ou engorda, uma parte do novo material adicionado já fica disponível para a respiração celular, que fará com que você possa continuar com seu metabolismo normal e, portanto, vivo.

Neste ponto, você já deve ter concluído que as transferências de energia de um organismo para outro, e entre os organismos e o meio, se fazem simultaneamente com transferências de matéria. Essas transferências de matéria e energia que se estabelecem num ecossistema iniciam-se quando as plantas sintetizam matéria orgânica a partir de compostos minerais do meio abiótico (fotossíntese – são autótrofas). Esse processo se completa à medida que organismos vivos ou mortos são total ou parcialmente incorporados por animais, fungos e bactérias: por serem incapazes de sintetizar a matéria orgânica de que necessitam (organismos heterótrofos), esses seres se alimentam a partir de outros, consumindo matéria orgânica externa.

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