As divisões da biosfera

Biociclos aquáticos
A terra é formada por grandes ecossistemas, divididos em biosfera, biciclo, biocora e bioma, dependendo de suas dimensões.

Biosfera – é o ambiente biológico onde vivem todos os seres vivos.

Biociclos – são ambientes menores dentro da biosfera. Existem três tipos de biociclos: terrestre (epinociclo), água doce (limnociclo) e marinho (talassociclo).

Biocora – é uma parte do biociclo com caracteristicas próprias. Assim, no biociclo terrestre, existem quatro biocoras: floresta, savana, campo e deserto.

Bioma – dentro da biocora podemos encontrar regiões diferentes chamadas biomas. Assim, na biocora floresta, podemos encontrar a floresta tropical, temperada etc.

Os biociclos aquáticos
As comunidades aquáticas estão incluídas em dois biociclos: o talassociclo ou biociclo marinho e o limnociclo ou biociclo de água doce.

O talassociclo (marinho)
Importância
Os mares e oceanos ocupam ¾ da bisfera, o que corresponde a 363 milhões de km2, sendo habitado em suas três dimensões.

Os fatores abióticos
Os principais fatores abióticos no ambiente marinho são: luz, temperatura, salinidade e pressão hidrostática.

Luz – a iluminação diminui com a profundidade e permite a divisão em três zonas: eufótica, disfótica e afótica.

Zona eufótica – recebe luz diretamente e geralmente chega até 100 metros.
zona disfótica – recebe luz difusa e pode chegar a 300 metros.

zona afótica – é a região geralmente abaixo de 300 metros e que não recebe luz.

Temperatura – nos mares, a temperatura dos oceanos varia horizontal e verticalmente, sempre devido  uma diferença na intensidade da radiação solar.

Salinidade – a salinidade em oceanos abertos está por volta de 34 a 37% na superfície. As maiores diferenças se devem à evaporação da água nos trópicos e fusão do gelo nas regiões polares.

Pressão hidrostática – aumenta de 1 atmosfera a cada 10 metros de profundidade.

O meio biótico
As biocenoses marinhas são classificadas em três grupos: plâncton, nécton e bentos.

Plâncton – são seres que vivem na superfície da água, geralmente transportados passivamente pelo movimento das águas. O plâncton costuma ser dividdo em fitoplancton e zooplancton.

Fitoplancton – são algas representadas pelas diatomáceas e dinoflagelados (pirrofitos).

Zooplancton – são animais pertencentes aos protozoários, muitas larvas de crustáceos, de peixes e outros.

Bentos – corresponde àqueles seres que vivem no fundo do mar, fixos ou movendo-se no fundo.
Os indivíduos fixos são chamados sésseis e são representados por muitos tipos de algas vermelhas, pardas e verdes, muitos animais como espongiários, corais etc.
Os animais que se movem no fundo são frequentemente representados por equinodermas (estrelas-do-mar) e moluscos.

Nécton – são os nimais livres natantes, representados por peixes, polvos, mamíferos marinhos, tartarugas etc.

As divisões do ambiente marinho
O ambiente marinho é dividido em duas províncias oceanográficas distintas: bentônica e pelágica.

Província bentônica
A divisão da província é baseada no relevo submarino e compreende quatro zonas: litorânea, nerítica, batial e abissal.

Zona litorânea – é a zona afetada pelas flutuações das marés, estando ora emersa ora submersa.  É bem iluminada, oxigenada e rica em nutrientes. Apresenta algas, microcrustáceos, macrocrustaceos, moluscos e peixes. São abundantes os organismos fixados em rochas, como algas, cracas e mexilhões.

Zona nerítica – compreende a chamada plataforma continental, indo até cerca de 200 metros de profundidade. É a zona de maior importância econômica, pela riqueza imensa de plâncton e nécton, principalmente grandes cardumes de peixes.

Zona batial – vai de 200 até 2.000 metros de profundidade, ocupando o chamado talude continental. Devido à ausência de luz, não existe vegetação e os animais são reduzidos.

Zona abissal – estende-se desde 2.000 metros até as maiores profundidades. A maior profundidade conhecida é a fossa das ilhas Marianas, com 11.034 metros.
As grandes profundidades apresentam condições difíceis para a vida, tais como grandes pressões, ausência de luz, frio, pouco alimento. Mesmo assim, muitos  organismos adaptam-se a essas condições especiais.
Uma das carcteristicas destes seres é a bioluminescência, isto é, capacidade de emissão de luz, utilizada para atração sexual, atração de presas etc. tem visão muito sensível, capaz de responder a pequenos estímulos luminosos, e apresentam formas bizarras, boca e dentes grandes para facilitar a captura das presas.

Província pelágica
A província pelágica representa o domínio de águas plenas, constituindo a grande massa de água do alto-mar. Encontra-se afastada da costa, e tem o seu inicio marcado pelo termino da plataforma continental.
A província pelágica apresenta águas cristalinas e poucas formas de vida.

O limnociclo (água doce)
As águas continentais possuem pequeno volume, cerca de 190.000 km3 tem pequena profundidade, raramente ultrapassando 400m, e sofrem variações de temperatura mais intensas do que o mar, sendo, portanto, menos estáveis. Existem dois tipos:

Águas lênticas ou dormentes
Éguas lóticas ou correntes.

Águas lênticas
São as aparentes águas paradas; na verdade, correspondem  desde a uma poça d’água formada pelas chuvas. Lagoas, até aos grandes lagos, como o Superior e o Mar Cáspio (maior lago salgado).
Vamos tomar como exemplo uma lagoa. Os produtores das lagoas são principalmente representados por algas microscópica que formam o fitoplâncton (diatomáceas, cianofíceas, dinoflagelados etc.)
De menor importância são os vegetais superiores (geralmente angiospermas) que vivem fixos ao fundo ou são flutuantes. Os comsumidores são representados pelo zooplâncton, constituído pelos protozoários, pequenos crustáceos e outros.
Entre os animais não pertencentes ao plâncton, temos moluscos, peixes adultos, aves como garças, que se alimentam dos peixes, e mamíferos como ariranhas e lontras, que dependem do ecossistema aquático.
Quando os seres vivos morrem, acumulam-se no fundo da lagoa e são transformados por ação dos decompositores (bactérias e fungos).

Águas lóticas
Estas águas compreendem os riachos, córregos e rios. Nelas podemos encontrar três regiões distintas: nascente, curso médio e curso baixo (foz).
O curso superior ou nascente é pobre em seres vivos, devido à violência das águas. Ali não ocorre plâncton, podendo-se verificar algas fixas ao fundo, larvas de insetos etc.
O curso médio dos rios é o mais importante, pois é mais lento e apresenta maior diversificação de vida. O fitoplâncton é representado por algas verdes, diatomáceas, cianofíceas etc. Observam-se, ainda, plantas flutuantes como o aguapé e outros vegetais que são encontrados nas margens. O zooplancton é representado por microcrustáceos, larvas de insetos e outros. O curso médio apresenta grande riqueza em peixes e intenso intercâmbio com animais terrestres.
O curso inferior ou foz (estuário) apresenta grande variação de salinidade (água salobra) e constitui uma zona de transição com o mar.
O homem influencia decisivamente nas águas continentais, promovendo drenagens, construções de açudes, usinas hidroelétricas, e principalmente provocando a poluição das águas. Assim, o lançamento de esgotos ricos em nutrientes orgânicos provoca uma intensa ação dos decompositores, diminuindo o suprimento de O2 e consequentemente, eliminando os seres vivos aeróbios.
Muitas vezes, os organismos aquáticos são eliminados por ação de agrotóxicos carregados pelas enxurradas durante o período chuvoso para lagos, lagoas e rios.

Sucessões ecológicas

Conceito de sucessão

Sucessão ecológica é o desenvolvimento de uma comunidade ou biocenose, compreendendo a sua origem, crescimento, até chegar a um a um estado de equilíbrio dinâmico com o meio ambiente. Tal dinamismo é uma característica essencial das biocenoses.

As causas evolutivas das biocenoses

Toda biocenose é influenciada pelo seu biótopo, e reciprocamente todo biótopo é influenciado pela sua comunidade.

Dada a variabilidade dos fatores climáticos, geológicos e bióticos, a evolução será obrigatória, apenas com velocidade dependente do caso particular. Ação: é a influencia exercida pelo meio ambiente sobre a comunidade. Reação: é a influencia exercida pela comunidade sobre o hábitat (destruição, edificação, modificação). Coação: é a influencia que os organismos exercem entre si.

Estágios da sucessão

A sucessão não surge repentinamente, de uma forma abrupta, mas sim num aumento crescente de espécies, até atingir uma situação que não se modifica com o ambiente. Denominada clímax. Uma sucessão pode iniciar-se de diversas maneiras: numa rocha nua, numa lagoa, num terreno formado por sedimentação etc.

O primeiro passo é a migração de espécies de outras áreas para a região onde irá iniciar-se a sucessão. As espécies chegam a essa região através dos elementos de reprodução (esporos, sementes etc.)

As condições desfavoráveis – intensa iluminação, solo muito úmido ou muito seco, temperatura elevada do solo – só permitem o desenvolvimento de algumas espécies.

Essas espécies que se desenvolvem inicialmente no ambiente inóspito são chamadas pioneiras. São espécies de grande amplitude, isto é, não são muito exigentes, não tolerando apenas as grandes densidades.

Esta vegetação é constituída por liquens, musgos, planas de dunas etc.

Esta primeira etapa da sucessão chama-se ecesis. A ecesis é pois, a capacidade de uma espécie pioneira de se adaptar e de se reproduzir numa nova área.

A vegetação pioneira permite a preparação de um novo ambiente que por sua vez, permite o estabelecimento de outras espécies vegetais. Outras espécies migram, algumas desaparecem, ocorrendo, consequentemente, alterações até se atingir o clímax. Na sucessão, as espécies de maior amplitude ecológica são substituídas pelas de menor amplitude. As populações mais simples precedem as mais complexas; aumenta a diversidade de espécies: as formas herbáceas são substituídas pelas arbóreas. Denominam-se seres as comunidades temporárias que surgem no decorrer de uma sucessão.

Assim, a sequencia na sucessão será:

Ecesis ------------Seres----------------Comunidade Climax

Tipos de sucessão

As sucessões podem ser primarias, secundarias e destrutivas.

Sucessões primárias

As sucessões primárias correspondem a instalações dos seres vivos em um ambiente que nunca foi habitado. Como por exemplo, numa rocha nua: os organismos pioneiros são representados pelos liquens. Através de ácidos orgânicos produzidos pelos liquens a superfície da rocha vai sendo decomposta. A morte estes organismos, associada à decomposição da rocha, permite o aparecimento de outros vegetais como os musgos. Estes, por sua vez, permitem através de sua ação o aparecimento de espécies maiores, como as bromélias e gramíneas.

Numa lagoa, as águas paradas são formações transitórias, elas se formam quando o sistema normal de drenagem de terra fica interrompido pela elevação brusca do terreno (tremores de terra) ou por variações que se processam muito lentamente através de longos períodos geológicos. Uma lagoa esta sempre em evolução. A tendência geral é o seu desaparecimento final, pois ela vai sendo constantemente aterrada por sedimentos que as águas trazem das elevações vizinhas.

Na lagoa, o plâncton é o primeiro sistema de produtores que se desenvolve. Quando os seus cadáveres começam a enriquecer o fundo das margens com material orgânico, a vegetação aquática pode ai se estabelecer. As folhas e caules mortos aumentam o húmus do fundo, e de ano para ano a vegetação avança das margens para o centro. Na borda, onde estavam as plantas pioneiras, começam a aparecer arbustos lenhosos e, depois de um certo tempo, as árvores. O terreno eleva-se graças à sedimentação de restos vegetais e, finalmente, onde estavam, de inicio, as plantas aquáticas fixam-se arbustos e árvores, e o que era, de inicio, o charco marginal se transforma em terra firme. Através deste processo de sucessão, todos os lagos e lagoas tendem a desaparecer.

Sucessões secundárias

As sucessões secundárias aparecem em um meio que já foi povoado, mas em que os seres vivos foram eliminados por modificações climáticas (glaciações, incêndios), geológicas (erosões) ou pela intervenção do homem. Uma sucessão secundária leva muitas vezes à formação de um disclímax, diferente do clímax que existia anteriormente.

É o caso da sucessão numa floresta destruída.

Um trecho da floresta é destruído (homem ou fogo) e o local é abandonado por certo tempo. A recolonização é feita por etapas: em primeiro lugar, o terreno é invadido pelo capim e outras ervas; depois, aparecem arbustos e, no final, árvores. O processo, simplificado, é o seguinte; o terreno descoberto recebe sol direto e fica superaquecido, superiluminado e seco. Em tais condições, as sementes das arvores silvestres não vingam, já que exigem sombra e umidade, mas o capim só germina em solo descampado – a terra coberta pelo capim e pelas ervas retém mais umidade. Algumas sementes que antes não podiam germinar agora o fazem, dando ervas maiores e arbustos. Depois de muitos anos, predominam certos arbustos; sua sombra começa a prejudicar o capim e as ervas, e o ambiente fica propicio para a germinação de sementes que produzirão árvores. O capim e as ervas pioneiras vão desaparecendo, enquanto as árvores acabam por dominar os arbustos. Cada comunidade que se instala no terreno prepara o ambiente para  a comunidade seguinte, que a suplantará. Para finalizar consideremos o caso em que um trecho da caatinga é destruído e em área próxima planta-se grande quantidade de árvores florestais.

Depois de um certo tempo, a comunidade clímax vai ser caatinga, e não floresta, porque cada região tem um clímax característico, determinado pelo clima local. A vegetação é reflexo do clima (a floresta é conseqüência da chuva, e não o contrario).

Sucessões destrutivas

Sucessões destrutivas são aquelas que não terminam em um clímax final. Neste caso, as modificações são devidas a fatores bióticos, e o meio vai sendo destruído, pouco a pouco, por diferentes seres. É o que acontece com cadáveres.

Características de uma sucessão

Em todas as sucessões, pode-se observar:

Aumenta a biomassa e a diversidade de espécies;

Nos estágios iniciais, a atividade autotrófica supera a heterotrófica. Daí a produção bruta (P) ser maior que a respiração (R) e a relação entre P e R ser maior do que 1;

Nos estágios de clímax há equlibrio e a relação  P/R = 1.

O ecótono

Geralmente a passagem de uma de uma biocenose para outra nunca ocorre de forma abrupta; costuma haver uma zona de transição, designada ecótono. Em tal região o numero de espécies é grande, existindo, além das espécies próprias, outros provenientes das comunidades limítrofes.

Estudo das populações

    Conceito

    População é um conjunto de seres da mesma espécie que habitam a mesma área em um determinado espaço de tempo.

    Densidade populacional

    Se dividirmos o numero de indivíduos que constituem uma população pela área que ocupam, encontraremos a densidade populacional. Densidade populacional é o numero de indivíduos por unidade de espaço.

    Densidade = nº de indivíduos/unidade de espaço

    Se  a população for bidimensional, o espaço será uma área; se for tridimensional, o espaço será um volume.

    Exemplos:

    A densidade de uma população humana é de 12 habitantes/km².

    A densidade de uma população de eucaliptos é de 980 árvores/hectare.

    A densiade de uma população de peixes é de 3/m³.

    A densidade de uma população de bactérias é de 100.000 colônias/ml.

    Saliente-se que o simples conhecimento da densidade não é suficiente para entender o comportamento de uma população natural; deve-se saber como os indivíduos estão localizados, ou seja, se a distribuição é homegenea ou se é heterogênea, apresentando alguns espaços vazios e outros superpovoados.

    Contagem da população

   Para determinar o tamanho de uma população, deve-se realizar a contagem de seus habitantes. Entre os métodos usados, citaremos:

    Contagem direta

   Consiste nos chamados censos ou recenseamentos. Censos globais dificilmente são realizados por serem demasiadamente longos e onerosos. Recenseamentos parciais em zonas determinadas fornecem ótimos elementos para se ter uma idéia da dinâmica das populações.

    Método de captura e recaptura

O método consiste em capturar uma amostra de animais de uma área e marcá-los usando corantes, anéis, etiquetas etc. e, em seguida, solta-los. Depois de um certo tempo, necessário para permitir a mistura dos marcados com não-marcados, uma segunda amostra é recapturada, contando-se o numero de indivíduos marcados. De acordo com o proposto, temos:

    N = numero total da população

    A = numero de indivíduos marcados e soltos

    B = numero total de indivíduos recapturados

    C = numero de indivíduos recapturados e marcados

    Teremos, então, a seguinte relação:

    a/N = c/b, donde N = ab/c

    Exemplo:  

    A = 500,  b = 500,  c = 50

    N = 500 X 500/50 = 5000

    O processo funciona desde que os indivíduos devolvidos à população se distribuam ao acaso e não estejam sujeitos a uma diferente taxa de mortalidade ou de recaptura.

    Método de amostragem

    Emprega-se tal método quando os anteriores não podem ser utilizados. O ideal é colher uma amostra que seja a mais representativa possível da população, visando diminuir a probabilidade de erro. Assim, pode-se avaliar a quantidade de insetos de um campo através da contagem de animais presentes em quadrados de amostragem de 1 metro de lado.

    Determinantes do tamanho populacional

O tamanho de uma população é determinado por quatro fatores básicos:

    Taxa de natalidade – numero de nascimentos em uma certa unidade de tempo.

    Taxa de mortalidade – numero de mortes em uma certa unidade de tempo.

    Taxa de imigração – numero de indivíduos que entram na população por unidade de tempo.

    Taxa de emigração – numero de indivíduos que saem da população por unidade de tempo.

    Salienta-se que a natalidade (N) e a imigração (I) são fatores de acréscimo, enquanto a mortalidade (M) e a emigração (E) são fatores de decréscimo. Essas quatro variáveis têm de ser investigadas pelo ecologista que queira adquirir uma noção precisa sobre as características da população que está estudando. Assim, temos:

    Poulação em crescimento: N + I > M + E

    População estável: N + I = M + E

    População em declínio: N + I < M + E

    Curvas de sobrevivência

    Existem três tios de curvas de sobrevivência.

    No caso do homem, da drosófila e de numerosos mamíferos, muitos indivíduos têm a mesma duração vital, determinando curvas convexas.

    No caso da hidra, o coeficiente de mortalidade permanece constante durante toda a duração da vida, e o gráfico é uma reta.

    No caso da ostra, dos peixes, das aves e de numerosos invertebrados, ocorre uma grande mortalidade nos estágios jovens a curva é côncava.

    O estudo das curvas de sobrevivência é de grande interesse na Ecologia. Através das curvas, o ecologista sabe em que idade a espécie é mais vulnerável. Se as intervenções capazes de modificar a natalidade ou a mortalidade acontecerem durante o estagio mais vulnerável, terão efeito máximo  sobre a evolução da população. Assim, por exemplo, tais princípios são aplicados na regulamentação do corte das matas, temporadas de caça ou, então, na luta contra insetos nocivos.

    O controle populacional

 A população é uma unidade biológica que se mantém apresentando limites e tamanho característicos. Tal unidade é mantida, embora suas partes constituintes sejam substituídas através dos processos de nascimentos, morte, imigração e emigração. Existem mecanismos adaptativos que regulam o tamanho populacional. Tais mecanismos atuam mantendo a população estável, assegurando que o tamanho populacional não ultrapasse o suprimento energético disponível para a sua sobrevivência. A população se adapta não somente ao seu ambiente físico, mas também às populações de outros tipos de organismos com os quais pode competir ou coexistir numa relação do tipo predador-presa ou parasita-hospedeiro.

    Potencial biótico e resistência ambiental

    Dá-se o nome de potencial biótico à capacidade de crescimento de uma população em condições ambientais favoráveis.

 A resistência ambiental exerce um controle natural, pois opõe-se ao potencial biótico, limitando-o. por resistência ambiental entende-se o conjunto de fatores limitantes do crescimento, como : alimento, clima, espaço, competição, predação e parasitismo.

    É devido à resistência ambiental que as populações não crescem de acordo com seu potencial biótico.

    Curva normal do crescimento populacional

O crescimento de uma população que foi introduzida em um novo meio ocorre em três fases:

    Fase de crescimento lento, corresponde à fase de adaptação ao novo meio.

    Fase de crescimento rápido, com exploração máxima do ambiente.

    Fase de crescimento retardado, devido a resistência ambiental.

    Finalmente, a população atinge o equlibrio dinâmico e passa a apresentar oscilações, isto é, pequenas variações em torno do equilíbrio médio, ou flutuações, grandes variações em torno do mesmo.

    As causas das flutuações das populações

As flutuações populacionais são provocadas por diversos fatores dependentes e independentes da densidade.

    Fatores dependentes da densidade

    Competição

    As espécies competem por espaço e alimento, sendo que tal competição pode ser intra ou interespecíficas, e pode eliminar um dos competidores.

    Predatismo

    Suponha uma cadeia alimentar simples:

    Vegetais ----herbívoro ------carnívoro

Se a população de predadores diminuir, a de presas aumentará; depois o alimento vegetal tornar-se-á insuficiente e a população de presas diminuirá devido ao aumento da mortalidade pela fome e/ou por epidemias.

Se a população de predadores aumentar, aumentará o consumo de presas, e esta população diminuirá; depois a população de predadores diminuirá, devido à mortalidade, pela fome ou por epidemias.

    Parasitismo

    Na maioria das vezes, as doenças provocadas por parasitas são endêmicas: a proporção de afetados não varia com o tempo. Quando aumenta, passa-se para uma epidemia (se a doença se dissemina pela terra, tem-se uma pandemia).

    Numa epidemia, o aumento da população de parasitas leva ao aumento no numero de doentes graves; com isso, a população de hospedeiros diminui pelo aumento da taxa de mortalidade. Mas a população parasita também sofre uma queda por não ter mais o que parasitar, voltando-se à situação de endemia.

    Alimentação

O aumento da quantidade de alimento provoca aceleração do crescimento, aparecimento mais rápido da maturidade sexual, aumento da fecundidade, redução da variação do tamanho entre os indivíduos da mesma idade, aumento do teor de gorduras no organismo e redução do canibalismo em relação aos filhotes.

    A redução na quantidade de alimento acarreta o retardamento do crescimento e da maturidade sexual, redução da fecundidade, aumento do canibalismo e diminuição da quantidade de gorduras de reserva.

    Fatores independentes da densidade

    São os fatores climáticos como temperatura, luminosidade, umidade etc. A sua influência pode ser direta ou indireta.

    Direta

    Calor úmido favorece a fertilidade e, portanto, a natalidade; calor excessivo, frio, seca, inundações, terremotos favorecem a mortalidade.

    Indireta

    Nas épocas frias, as populações de insetos diminuem:

    Porque diminui o alimento disponível e evidencia-se a fome;

    Porque aumenta a mortalidade, por ação direta das temperaturas baixas.

    Em relação aos animais, o que se pode dizer é que a ação dos fatores climáticos é importante e direta sobre os pecilotermos, sendo frequentemente indireta e menos importante sobre os homeotermos, que dispõem de mecanismos que os tornam relativamente independentes do meio exterior.

As relações entre os seres vivos

1.       Conceitos

No ecossistema, os fatores bióticos são constituídos pelas interações que se manifestam entre os seres vivos que habitam um determinado meio. Essas interações são designadas coações.

2.       Relações harmônicas

Nas relações harmônicas não existe desvantagem para nenhuma das espécies consideradas e há beneficio pelo menos para uma delas. Tais relações podem ser divididas em homotípicas e heterotipicas.

Relações homotípicas 

Também chamadas intra-especificas, são aquelas que ocorrem entre organismos da mesma espécie. Pertencem a este grupo as colônias e as sociedades.

Colônias

Colônias são constituídas por organismos da mesma espécie que se mantêm anatomicamente unidos entre si. A formação das colônias é determinada por um processo reprodutivo assexuado, o brotamento.

As colônias podem ser homomorfas e heteromorfas.

Colônias homomorfas

Tais colônias são constituídas por indivíduos iguais que realizam as mesmas funções, ou seja, não existe a chamada divisão de trabalho. Como exemplo, citamos as colônias de espogiários, de protozoários, de cracas (crustáceos), entre outras.

Colônias heteromorfas

As colônias heteromorfas são constituídas por indivíduos morfologicamente diferentes, com funções distintas, caracterizando a chamada divisão de trabalho fisiológico. Quando formadas por dois tipos de organismos, tais colônias são chamadas de dimorficas. Como exemplo, citaremos a Obelia, uma colônia de celenterados, na qual aparecem dois tipos de indivíduos: gastrozóides, para a nutrição, e gonozóides, para a reprodução.

Colônias polimórficas são estruturadas por vários tipos de indivíduos adaptados a distintas funções. Como exemplo clássico aparecem as “caravelas”, complexas colônias de celenterados. Uma caravela apresenta um pneumatóforo, vesícula cheia de gás que funciona como flutuador. Dela partem indivíduos especializados para nutrição (gastrozóides), reprodução (gonozóides), natação (nectozóides) e defesa (dactilozoides).

Sociedades

Sociedades são associações de indivíduos da mesma espécie que não estão unidos, ou seja, ligados anatomicamente, e formam uma organização social que se expressa através do cooperativismo.

Sociedades altamente desenvolvidas são encontradas entre os chamados insetos sociais, representados por cupins, vespas, formigas e abelhas. Para um estudo mais aprofundado, destacaremos aquelas encontradas em abelhas e formigas.

Abelhas

Na sociedade das abelhas distinguem-se três castas: a rainha, o zangão e as operarias. A rainha é a única fêmea fértil da colônia; saliente-se que em cada colônia existe apenas uma rainha. Os zangões são os machos férteis, enquanto as operarias ou obreiras são fêmeas estéreis. A rainha é fecundada fora da colméia no chamado vôo nupcial;  dependendo da espécie, ela é fecundada por um ou vários zangões. Os óvulos são haplóides (n) e quando fecundados originam ovos diplóides (2n), que se transformam em larvas. As larvas que recebem, como alimento, mel e pólen transformam-se em operárias; já as que recebem uma secreção glandular produzida pelas obreiras e chamada geléia real evoluem para rainhas. Os óvulos não fecundados, através de um processo designado partenogênese (evolução de óvulo virgem), originam os zangões, que durante o desenvolvimento recebem o mesmo alimento das operárias.

As operárias são encarregadas de obter alimento (pólen e néctar) e produzir a cera e o mel.

A cera é usada para produzir as celas hexagonais onde são postos os ovos; o mel é fabricado por transformação do néctar e constituídos por glicose e frutose. A única atividade dos zangões é a fecundação da rainha; após o vôo nupcial, são expulsos e morrem de inanição.

Formigas

As formigas vivem em ninhos subterrâneos chamados formigueiros. A rainha e os machos são férteis, enquanto as obreiras são estéreis e pertencem a castas diferenciadas. Existem fêmeas estéreis providas de poderosas mandíbulas, que são os soldados encarregados da defesa do formigueiro. A rainha e os machos são formas aladas e realizam a fecundação durante o vôo nupcial.

Térmitas

Nos cupins, ou térmitas, a rainha (fêmea fértil) apresenta o abdômen hipertrofiado e a sua única função é pôr ovos. As fêmeas estéreis encarregam-se dos diversos trabalhos, ou seja, obtenção de alimento, construção e limpeza dos ninhos e cuidados com larvas e ovos. Existem, ainda, os soldados, que , com suas fortes mandíbulas, estão encarregados da defesa do termiteiro.

Feromonios

Nos diversos insetos sociais, a comunicação entre os indivíduos é feita através dos feromônios  - substâncias químicas que servem para a comunicação.

Os feromônios são usados na demarcação de territórios, atração sexual e organização social.

Relações heterotípicas

também chamadas de relações interespecíficas, são aquelas que ocorrem entre organismos de espécies diferentes. É o caso das seguintes relações: protocooperação, mutualismo, comensalismo e inquilinismo.

Protocooperação

Também conhecida como cooperação, trata-se de uma associação entre duas espécies diferentes na qual ambas se beneficiam; contudo, tal associação não é indispensável à sobrevivência, podendo cada espécie viver isoladamente. Como exemplo, citaremos:

a)      Caranguejo Bernardo-eremita e anêmona

Também conhecido como paguro-eremita, trata-se de um crustáceo marinho que apresenta o abdômen mole e desprotegido de exoesqueleto.

A fim de proteger o abdômen, o Bernardo vive no interior de uma concha vazia de um caramujo. Sobre a concha aparecem anêmonas, celenterados (pólipos) providos de tentáculos que eliminam substancias urticantes. A anêmona é transportada pelo mesmo,  o que facilita a captura de alimento; em troca, protege, através de seus tentáculos, o crustáceo contra a ação de predadores.

b)      Pássaro-palito e crocodilo

O pássaro-palito penetra na boca do crocodilo, nas margens do rio Nilo, nutrindo-se de restos alimentares e de vermes existentes na boca do réptil. A vantagem é mutua porque, em troca de alimento, o pássaro livra o crocodilo de parasitas.

c)       Anu e gado

O anu é uma ave que se alimenta de carrapatos existentes na pele do gado, capturando-os diretamente. Em troca, o gado livra-se dos indesejáveis parasitas.

Mutualismo

Trata-se de uma associação intima com benefícios mútuos. É mais intima do que a cooperação; é necessária à sobrevivência das espécies, que não podem viver isoladamente. Cada espécie só consegue viver na presença da outra. Entre os exemplos, destacaremos:

a)      Liquens

É comum encontrar os liquens firmemente aderidos às rochas ou às cascas de árvores, formando crostas verde-acinzentadas. O líquen é uma associação entre uma alga e um fungo. A alga é um produtor e sintetiza alimento, que é utilizado pelo fungo, organismo heterótrofo consumidor. Em troca, o fungo envolve e protege a alga contra a dessecação. Separados, tais organismos não sobrevivem.

b)      Bacteriorriza

Chamamos de bacteriorriza à associação entre as bactérias do gênero Rhizobium e as raízes de leguminosas. Como já vimos, no ciclo do nitrogênio, a bactéria produz compostos nitrogenados aproveitados pela planta e dela recebe matéria orgânica produzida na  fotossíntese.

c)       Micorriza

Neste caso, tem-se uma associação entre fungos e raízes de arvores florestais. O fungo, que é um decompositor, fornece ao vegetal nitrogênio e outros nutrientes minerais; em troca, recebe matéria orgânica fotossintetizada.

d)      Cupins e protozoários

Os cupins ou térmitas ingerem madeira, mas não conseguem digerir a celulose, pois não possuem a celulase, enzima que digere a mesma. No tubo digestório do cupim, existem protozoários flagelados capazes de realizar tal digestão.

Comensalismo

No comensalismo, uma espécie chamada comensal se beneficia, enquanto a outra, chamada hospedeira, não leva vantagem alguma.

Um caso típico é a rêmora, ou peixe-piolho, que vive como comensal do tubarão. No alto da cabeça, a rêmora apresenta uma ventosa por meio da qual se fixa no tubarão. O efeito disso sobre o tubarão é nulo, mas a rêmora se beneficia porque engole as sobras alimentares do tubarão, além de se deslocar sem gasto de energia.

Inquilinismo

É a associação em que uma espécie (inquilino) procura abrigo ou suporte no corpo de outra espécie (hospedeiro), sem prejudica-la.

Trata-se de uma associação semelhante ao comensalismo, não envolvendo alimento. Citaremos dois exemplos:

a)      Peixe-agulha e holotúria

O peixe-agulha apresenta um corpo fino e alongado e se protege contra a ação de predadores abrigando-se no interior das holotúrias (pepinos-do-mar), sem prejudica-las

b)      Epifitismo

Epífitas são plantas que crescem sobre os troncos de plantas maiores sem parasitá-las. São epífitas as orquídeas e as bromélias, que vivendo sobre árvores, obtém maior suprimento de luz solar.

3.       Relações desarmônicas

As relações desarmônicas caracterizam-se por beneficiar um dos associados e prejudicar o outro. Tais relações também podem ser intra-especificas e interespecíficas.

Relações intra-especificas ou homotípicas

Competição intra-especifica

É a relação que se estabelece entre indivíduos da mesma espécie, quando concorrem pelos mesmos fatores ambientais, principalmente espaço e alimento.

Canibalismo

Canibal é o individuo que mata e come outro da mesma espécie. O canibalismo pode ocorrer em ratos, quando existe falta de espaço.

Relações interespecíficas ou heterotípicas

Competição interespecífica

A competição entre espécies diferentes se estabelece quando tais espécies possuem o mesmo hábitat e o mesmo nicho ecológico. É o caso de cobras, corujas e gaviões que vivem na mesma região e atacam pequenos roedores.

Predatismo

Predador é o individuo que ataca e devora outro, chamado presa, pertencente a espécie diferente. Os predadores são geralmente maiores e menos numerosos que suas presas, sendo exemplificados pelos animais carnívoros.

Tanto predadores quanto presas apresentam adaptações para ataque e defesa.

Daremos especial destaque para a adaptação denominada mimetismo. Através do mimetismo, os animais, pela cor ou forma, assemelham-se ao meio ambiente, com o qual se confundem. Tanto as presas como os predadores procuram esconder-se; os primeiros, a fim de não serem perseguidos; os segundos, para não serem descobertos. Assim, numerosos insetos que habitam a vegetação possuem a cor verde.

Um interessantíssimo exemplo de mimetismo é dado pelo camaleão, um réptil provido de cromatóforos, células pigmentadas que permitem uma variação na coloração do corpo; assim, tal animal é capaz de mudar sua cor conforme o ambiente em que é colocado. Tal fenômeno é denominado homocromia.

Amensalismo

Amensalismo é um tipo de associação em que uma espécie, chamada amensal, é inibida no crescimento ou na reprodução por substancias secretadas por uma outra espécie, chamada inibidora.

A relação pode ser exemplificada pelos flagelados Gonyaulax, causadores das chamadas marés vermelhas. Em tal caso, os flagelados eliminam toxinas que provocam a morte da fauna marinha.

Outro caso é representado pelos fungos que produzem antibióticos, impedindo o desenvolvimento de bactérias.

Parasitismo

Neste caso, uma das espécies, chamada parasita, vive na superfície ou no interior de outra, designada hospedeiro. O parasita alimenta-se do hospedeiro, podendo até matá-lo.

Ciclos biogeoquímicos

1.       Conceito

Ciclo biogeoquímico é a permuta cíclica de elementos químicos que ocorre entre os seres vivos e o ambiente. Tais ciclos envolvem etapas biológicas, físicas e químicas, alternadamente: daí a denominação usada.

Os principais ciclos biogeoquímicos são:

1.       Ciclo da água;

2.       Ciclo do carbono;

3.       Ciclo do oxigênio;

4.       Ciclo do nitrogênio.

2.       Ciclo da água

A água passa do meio físico para os organismos vivos e destes, novamente, para o meio físico, constituindo um ciclo.

A água existe no meio ambiente em três estados: sólido (gelo), líquido e gasoso (vapor d’água). Esses três estados físicos são reversíveis.

Assim, a água no estado líquido passa para o de vapor com o aquecimento (100°C) e o fenômeno é chamado ebulição, ou pode passar lentamente para o estado de vapor, constituindo a evaporação. O vapor d’água passa para o estado líquido (líquefação) e desse para o sólido (solidificação ou congelação) a 0°C. O gelo derrete (fusão) a 0°C, passando novamente para o estado líquido.

A água apresenta densidade máxima ao redor de 4°C (d = 1g/cm³). É por esse motivo que o gelo se forma na superfície, e não no fundo, e acaba constituindo um anteparo protetor.

Também apresenta alto calor especifico e por esse motivo funciona como um verdadeiro regulador térmico na natureza.

A água na natureza

O nosso planeta é constituído de ¾ de água, o que equivaleria a mais de 1 bilhão de km³. Desses, 98% correspondem à água salgada, formando os mares e oceanos. Os restantes 2% formam os rios, lagos, lagoas, lençóis freáticos, vapor d’água da atmosfera e o gelo das geleiras e calotas polares.

A maior parte dessa água esta retida nas calotas polares ou lençóis subterrâneos. Sabe-se hoje que apenas 0,014% da água doce do planeta esta disponível em rios, riachos, lagos, lagoas etc.

Antes de chegar à torneira de nossas casas, sofre a intervenção do homem, especialmente sob a forma de poluição. O investimento público para captação, tratamento e transporte de água até as casas é muito grande, mas geralmente os indivíduos só percebem o seu valor quando falta na torneira, provocando uma série de transtornos.

A preservação desse recurso natural é imprescindível para todos os indivíduos de nossa sociedade.

Na natureza, observa-se, diariamente, uma grande evaporação da água dos oceanos, lagos, rios, seres vivos etc. o vapor d’água eleva-se na atmosfera e, em contato com os ventos frios das grandes alturas, condensa-se em gotinhas, formando as nuvens e neblina.

Quando a temperatura baixa, ou quando as nuvens se tornam muito espessas, ocorre a chuva. Se o frio for intenso, as nuvens caem em forma de flocos de minúsculas gotas geladas, constituindo a neve. Por ocasião de tempestades, as gotas podem transformar-se em blocos arredondados de gelo, formando o granizo ou chuva de pedra.

A água que cai sobre a crosta terrestre escorre sobre o solo impermeável ou, se este for permeável, infiltra-se no solo, fenômeno denominado percolação. Essa água pode, eventualmente, formar o lençol freático (lençol subterrâneo).

O desmatamento e a retirada da cobertura vegetal deixam o solo nu, facilitando a erosão e o assoreamento dos rios, lagos e lagoas. A erosão do solo deixa-o impróprio para a agricultura e atividades pastoris e o assoreamento dos rios pode provocar enchentes catastróficas.

Finalmente, vamos considerar a formação do orvalho. Ele é derivado principalmente da água evaporada do solo durante o inicio do período noturno e posteriormente condensada sobre superfícies frias que perderam calor por radiação.

A água nos seres vivos

A água está intimamente ligada à vida na terra e é o mais importante componente do corpo dos seres vivos. O corpo humano, por exemplo, apresenta 65% de água; uma salada de alface e tomate, 95%; a água-viva (medusa), 95%.

Ela serve como elemento de sustentação para as plantas. Esse fato evidencia-se quando a perda de água é excessiva, pois os vegetais murcham rapidamente.

No interior das células, a água incha as proteínas, dando estabilidade aos organóides, às membranas e às enzimas, indispensáveis para as reações químicas que mantêm a vida. Além disse, a água participa diretamente da maioria dessas reações. Também já vimos que a água é indispensável para a fotossíntese.

a)      A água nos vegetais

A água penetra no corpo do vegetal principalmente através dos pêlos absorventes da raiz, que são projeções das células epidérmicas da raiz e produzidos com a finalidade de aumentar a superfície de absorção. Com isso, a raiz retira a água do solo, mas também absorve dele os sais minerais indispensáveis para a nutrição da planta.

A água que chega às folhas, em parte, é utilizada para a fotossíntese e, dessa maneira, é integrada nos alimentos orgânicos produzidos. Esses alimentos podem passar para os animais (consumidores) e voltar a formar água novamente, quando são decompostos na respiração para a liberação de energia.

É em grande parte perdida para a atmosfera por transpiração (estado de vapor) e mais raramente por gutação ou sudação (estado liquido).

b)      A água nos animais

A água entra no corpo dos animais quando estes a bebem ou ingerem os alimentos e é eliminada através da transpiração (evaporação).

A evaporação da água dos pulmões é muito importante; assim, o ar que sai dos pulmões (ar respirado) está saturado com vapor d’água.

A água também é eliminada através dos rins durante a excreção e durante a egestão (fezes).

3.       Ciclo do carbono

O carbono é um elemento químico importante porque participa da composição química de todos os compostos orgânicos.

Os seres vivos só conseguem aproveitar o carbono da natureza sob a forma de dióxido de carbono (CO₂), encontrado na atmosfera, ou sob a forma de bicarbonato (HCO₃) e carbonato (CO₃), dissolvidos na água.

O carbono entra nos seres vivos quando os vegetais, utilizando o CO₂ do ar ou os carbonatos e os bicarbonatos dissolvidos na água, realizam fotossíntese. Dessa maneira, o carbono é utilizado na síntese dos compostos orgânicos. Da mesma maneira, as bactérias que realizam a quimiossíntese fabricam as suas substancias orgânicas a partir do carbono do CO_2.

Como já foi visto, os compostos orgânicos  formados são os açúcares (carboidratos). Mas as plantas são capazes de produzir, além dos carboidratos, proteínas, lipídios, vitaminas, ceras etc.

O carbono das plantas pode seguir três caminhos:

a)      Pela respiração é devolvido sob a forma de CO₂;

b)      Passa para os animais quando estes se alimentam de plantas;

c)       Pela morte e decomposição volta a ser CO₂.

Nos animais, é adquirido direta ou indiretamente do Reino Vegetal durante a sua nutrição. Assim, os animais herbívoros recebem dos vegetais os compostos orgânicos e, através do seu metabolismo, são capazes de transformá-los e sintetizar novos tipos de substâncias orgânicas.

O mesmo ocorre com os carnívoros, que se alimentam dos herbívoros, e assim sucessivamente.

O carbono nos animais, como nos vegetais, pode seguir três caminhos:

a)      Pela respiração é devolvido à natureza sob a forma de CO₂;

b)      Passa para os outros animais através da nutrição;

c)       Pela morte e decomposição volta ao estado de CO₂.

É importante lembrar que a queima (combustão) geralmente provocada pelo homem, de materiais orgânicos (petróleo, carvão, lenha etc.) é um mecanismo de retorno do carbono ao meio ambiente, na forma de CO₂, CO e outros gases.

4.       Ciclo do oxigênio

O oxigênio ocupa cerca de 1/5 da atmosfera terrestre (20%) e aparece dissolvido na água dos rios, oceanos, lagos e etc. em proporções variadas, dependendo de fatores como pressão e temperatura.

Esse gás é extremamente importante por ser comburente, isto é, por permitir combustão das substâncias. 

Ele é produzido pelas plantas durante o fenômeno da fotossíntese, é incorporado nos seres vivos e passa a ser encontrado em inúmeros compostos.

O oxigênio é devolvido ao meio sob a forma de CO₂ e H₂O, durante a respiração de plantas e animais, e sob a forma de CO2 e outros compostos, nos processos fermentativos.

Os ciclos do oxigênio e do carbono estão associados a dois fenômenos biológicos importantes, a fotossíntese e a respiração.

5.       Ciclo do nitrogênio

A importância do nitrogênio

O nitrogênio é indispensável à vida, uma vez que entra na constituição das proteínas e ácidos nucléicos. Admite-se que, no corpo humano, 16% está constituído por proteínas .

A mais importante fonte de nitrogênio é a atmosfera. Cerca de 78% do ar é formado por nitrogênio livre (N₂), mas a maioria dos seres vivos é incapaz de aproveitá-lo no seu metabolismo.

Fixação biológica do nitrogênio

A fixação do nitrogênio gasoso da atmosfera é um fenômeno complexo e ocorre quando certos organismos reduzem o N₂ em amônia (NH₃). A energia para esta fixação vem direta ou indiretamente da fotossíntese. A maioria, posteriormente, será convertida em nitratos (NO₃). Estes, por sua vez, serão transformados em matéria orgânica nitrogenada.

O fenômeno foi constatado em certas bactérias e nas algas azuis (cianofíceas). Também foi observado nas simbioses de bactérias com plantas superiores e de algas azuis com fungos, briófitas, pteridófitas, gimnospermas e angiospermas.

Uma das simbioses mais importantes é a associação entre as bactérias do gênero Rhizobium (bacilo radicícola) e as raízes de plantas leguminosas (feijão, soja, ervilha, amendoim etc.).

Esta simbiose provoca o aparecimento, nas raízes das leguminosas, de regiões mais espessas, ricas em matéria nitrogenada, chamadas nódulos ou nodosidades.

Quando essas nodosidades envelhecem, morrem e desagregam, enrriquecem o solo com material nitrogenado. No processo chamado adubação verde, a leguminosa é plantada e, quando estiver na fase de florescimento, faz-se a gradeação e incorpora-se o vegetal ao solo. A decomposição desta provoca um aumento considerável de nitrogênio no solo.

Formação do húmus

O nitrogênio das plantas passa para o reino animal através da cadeia alimentar. Quando os animais e vegetais morrem, a decomposição da matéria protéica, que constitui os corpos, dá origem ao húmus. Essa decomposição ocorre por ação de fungos e bactérias, levando à formação de compostos orgânicos nitrogenados malcheirosos, como é o caso  da cadaverina, escatol, indol etc.

O nitrogênio do húmus será transformado em nitrogênio mineral por ação das bactérias nitrificantes.

Oxidação do N2 da atmosfera

Por ocasião de tempestades, as descargas elétricas podem provocar a oxidação do nitrogênio livre da atmosfera (N2) em nitritos e nitratos. Esses íons, solúveis em água, podem ser utilizados pelos vegetais na síntese de substancias orgânicas.

Aproveitamento do nitrogênio pelos animais

O nitrogênio entra no reino animal quando esses seres comem direta ou indiretamente um vegetal. Portanto, o nitrogênio penetra na forma orgânica.

Eliminação do nitrogênio pelos animais

O nitrogênio sai do reino animal quando esses seres morrem e são decompostos através da excreção. Dependendo do animal, a matéria orgânica nitrogenada eliminada varia. Assim, os peixes ósseos eliminam amônia, os peixes cartilaginosos e mamíferos excretam uréia, enquanto aves e repteis eliminam ácido úrico.

O Fluxo de Energia nos Seres Vivos

1.       Necessidades energéticas dos seres vivos

Todo ser vivo necessita de energia, que é utilizada para:  1. Construção do organismo;  2. Realização de suas atividades (movimentos, manutenção de temperatura, reações químicas etc.)

Os seres vivos são constituídos por moléculas orgânicas, ou seja, macromoléculas formadas por extensas cadeias de carbono. Quanto maior for a molécula, maior será a quantidade de energia necessária para sintetizá-la e maior será a quantidade de energia nela armazenada e disponível para as necessidades metabólicas do ser vivo.

Como sabemos, toda a energia utilizada pelos seres vivos em da luz solar. Através da fotossíntese, as plantas verdes captam a energia luminosa do sol, transformando-a em energia química contida em alimentos.

O fluxo energético é unidirecional e a matéria é cíclica.

Produtividade primária bruta (PPB)

Produtividade Primária Bruta é a quantidade de compostos orgânicos produzidos pelos vegetais fotossintéticos, por unidade de área e tempo.

Produtividade primária liquida (PPL)

É a produtividade primária bruta menos a quantidade de energia consumida pelo vegetal através da respiração (R).

PPL = PPB – R

Produtividade secundária bruta (PSB)

É a quantidade de energia obtida pelos consumidores primários ao comerem os produtores.

Produtividade secundaria liquida (PSL)

Trata-se da produtividade secundaria bruta menos a energia dispendida na respiração dos consumidores primários .

PSL = PSB – R

Produtividade terciária bruta (PTB)

É a energia obtida pelo consumidor secundário (carnívoro) ao ingerir os herbívoros.

Produtividade terciária liquida (PTL)

É a produtividade terciária bruta menos a energia gasta na respiração dos carnívoros.

Características do fluxo energético

1.       O sol é a fonte de energia para os seres vivos.

2.       A maior quantidade de energia está nos produtores.

3.       À medida que nos afastamos do produtor, o nível energético vai diminuindo.

4.       A energia que sai dos seres vivos não é unidirecional.

Considere a seguinte cadeia alimentar:

Planta ---inseto ---aranha ---ave ---cobra ---gavião

A maior quantidade de energia encontra-se na planta. A energia diminui progressivamente de um nível trófico para a seguinte, e a menor quantidade de energia encontra-se no gavião.

2.       As pirâmides ecológicas

Pirâmides ecológicas são representações gráficas das cadeias alimentares. A pirâmide é construída por uma serie de degraus ou retângulos superpostos, representando os diversos níveis tróficos da cadeia. Existem três tipos de pirâmides: pirâmide de números, pirâmide de biomassa e pirâmide de energia.

Pirâmide de números

A pirâmide de números é edificada com a superposição de retângulos horizontais de mesma altura, sendo o comprimento proporcional ao numero de indivíduos existentes em cada nível trófico. Na pirâmide de números típica, o numero de indivíduos diminui a cada nível trófico . são necessários vários produtores para alimentar um pequeno numero de herbívoros, que, por sua vez, servirão de alimento a um numero menor de carnívoros.

A forma da pirâmide de números pode ser muito variada. Assim, uma árvore pode ser o produtor que nutre numerosos insetos, que servem de alimento a algumas aves. Nesse caso, tem-se a pirâmide com uma base menor.

A pirâmide de números não tem muito valor descritivo porque dá igual importância aos diversos indivíduos, sem considerar o tamanho e o peso.

Pirâmide de biomassas

Na pirâmide de biomassas  é indicada em cada nível trófico, a biomassa dos organismos correspondentes. Por biomassa entendemos a massa orgânica do ecossistema. Geralmente, a pirâmide de biomassas apresenta o vértice voltado para cima.

Mas há exceções encontradas em ecossistemas marinhos, onde o fitoplâncton (algas microscópicas) tem uma biomassa inferior à do zooplâncton (animais microscópicos – protozoários, crustáceos etc.), mas uma velocidade de renovação (reprodução) muito mais rápida.

A pirâmide de biomassas é melhor de que a de números por indicar, para cada nível trófico, a quantidade de matéria viva presente. Contudo, tal pirâmide atribui a mesma importância aos diversos tecidos, embora tenham valores energéticos diferentes; não leva em conta o fator tempo, uma vez que as biomassas podem ter sido acumuladas em alguns dias, como é o caso do fitoplâncton, ou em centenas de anos, como é o caso de uma floresta.

Pirâmide de energia

A melhor representação da cadeia alimentar é a pirâmide de energia, na qual cada nível trófico é representado por um retângulo, cujo comprimento é proporcional à quantidade de energia acumulada por unidade de tempo e de espaço nesse nível. Tal pirâmide apresenta sempre o vértice para cima.

III - ECOLOGIA BÁSICA

Introdução e Conceitos

Podemos definir Ecologia como a ciência que estuda a relação dos seres vivos entre si e seu ambiente. Este ramo da ciência foi assim denominado pelo biólogo alemão Ernst H. Haeckel em 1869 (Margalef, 1986). Haeckel era um entusiasmado defensor e propagador das idéias de Charles Darwin e teve a percepção de notar que seria necessário uma nova ciência para abranger a amplitude o estudo das relações dos seres vivos e seu meio.

O termo Ecologia deriva do grego (Oikos: casa, logos: saber, estudo) e somente começou a ser mais utilizado em 1895, quando Warming utilizou-o no titulo de seu livro “Plantessamfunn grundtrak den okologiske plantengeograf, na tradução inglesa  Oecology of plants (Pianka, 1988).

As raízes lógicas e metodológicas da ecologia são múltiplas e, Margalef (1989) extrapola seu campo de atuação para áreas onde se trabalham questões do tipo:

     (1)    Descrição e ordenação geográfica da paisagem;

     (2)    Questões práticas de agricultura e pecuária;

     (3)    Interação do meio com a fisiologia e a ecologia;

     (4)    Demografia, com introdução de pontos de vista matemáticos.

Como resultado de seu amplo espectro, a Ecologia possui diferentes divisões, dentro das quais poderíamos citar as principais: Ecologia de Sistemas; Ecologia Evolutiva; Ecologia de Populações; Ecologia Energética; Ecologia Química; Ecologia Genética; Ecologia Comparada; Ecologia Animal; Ecologia Vegetal; Ecologia Comportamental; Ecologia Humana; Ecologia Cultural; Ecologia Urbana; Ecologia da Paisagem (“landscape ecology”); Ecologia da Restauração; Ecologia Agrícola; Ecologia Aplicada, entre outras. Boa parte destas divisões, se não todas, compartilham os mesmos pressupostos teóricos básicos, podendo ser encaradas como variantes de escala da Autoecologia e/ou da Sinecologia. Podemos definir Autoecologia como o estudo do relacionamento de um individuo qualquer e seu ambiente, ou como a parte da ecologia que investiga os processos adaptativos dos organismos. Sinecologia é o estudo das relações de uma comunidade com o ambiente e o estudo das relações das populações das populações entre si. A ecologia se caraceriza como uma ciência que integra um conjunto bastante amplo de disciplinas, estando o ecólogo sempre defrontado com a interdisciplinaridade.

Os conceitos ecológicos

A palavra ecologia deriva do grego oikos = casa, ambiente + logos = estudo. Na verdade, a ecologia estuda os seres vivos sob o ponto de vista das relações que mantêm entre si e com o meio ambiente. Atualmente, a ecologia tem sido definida como a ciência que estuda os ecossistemas.

1.       Conceito de ecossistema

Ecossistema é o conjunto formado por um ambiente físico ou abiótico, constituído pelos fatores físicos e químicos ambientais e pelos seres vivos (fatores bióticos).

Na caracterização de um ecossistema, é obrigatório considerar dois componentes: um físico (abiótico ou biótopo) e outro vivo ou biótico, ocupa o primeiro, designado por comunidade ou biocenose.

Ecossistema = biótopo + biocenose

São exemplos de ecossistemas: uma floresta, uma lagoa, uma campina, uma poça d’água, um aquário, a massa de água superficial do mar etc. os ecossistemas são sistemas equilibrados. Assim, por exemplo, um ecossistema consome certa quantidade de gás carbônico e água, enquanto produz um determinado volume de oxigênio e alimento. Qualquer mudança na entrada ou saída desses elementos desequilibra o sistema, alterando a produção de alimento e oxigênio.

Cada espécie viva tem seu papel no funcionamento do ecossistema a que pertence. Por exemplo, quase todo vegetal que se reproduz por meio de flores necessita de alguma espécie de inseto para a polinização. O extermínio de tal inseto também provocará extinção da espécie vegetal.

2.       A importância da ecologia

A ecologia é assunto diário na imprensa, no rádio e televisão, constituindo um dos temas mais comentados na atualidade. Em virtude dos grandes desastres ecológicos que se sucedem, tal ciência passa a adquirir grande importância prática. O homem é o ser vivo que mais agride o ambiente. Até certo tempo atrás, o homem acreditava eu podia interferir à vontade. Aos poucos, porém, percebeu que os subprodutos de sua industria, ao destruírem vegetais, diminuíam a quantidade de alimento dos ecossistemas e baixavam a produção de oxigênio. E que, matando indiscriminadamente insetos através de pesticidas, impedia a polinização e reprodução de plantas, provocando a morte das aves que viviam daquelas plantas. A morte das aves trazia por sua vez, novas alterações ao ecossistema atacado.

O homem deve encontrar um modo de vida que lhe permita viver em equilíbrio com o ambiente do qual faz parte. É necessário conhecer as noções básicas da ecologia, ou seja, aprender como os seres interagem com o meio e verificar o papel deles no equilíbrio ecológico. É preciso avaliar as conseqüências que a ação indiscriminada do homem pode acarretar ao ecossistema. As pessoas, com esses conhecimentos, poderão atuar de maneira mais lúcida e consciente na comunidade em que vivem.

3.       Os componentes do ecossistema

Todo ecossistema é auto-suficiente e envolve fatores bióticos e abióticos. Os fatores bióticos são divididos em : Produtores, consumidores e decompositores. Os produtores são os organismos autótrofos, que, através da fotossíntese e da quimiossíntese, transformam compostos inorgânicos simples em substancias orgânicas complexas e ricas em energia. A grande maioria dos produtores é representada pelos seres clorofilados que transformam a energia luminosa do sol em energia química, através da seguinte equação:

12 H₂0 + 6CO₂  --------------- C₆H₁₂O₆ + 6H₂O + 6O₂       

No meio terrestre, os produtores são representados principalmente, pelas plantas angiospermas. No meio aquático, os produtores são representados pelas algas microscópicas que compõem o fitoplancton.

Os consumidores são os organismos heterótrofos, isto é, incapazes de produzir o seu próprio alimento, e por isso se utilizam da matéria orgânica pré-fabricada para a sua nutrição. Os consumidores são chamados primários quando se alimentam dos produtores. Os secundários são os animais carnívoros que se nutrem dos consumidores primários (herbívoros). Os consumidores terciários alimentam-se dos secundários, e assim sucessivamente. Dentro de um ecossistema, os consumidores podem ter posição variada, como ocorre com os onívoros, que se alimentam de vegetais e de outros animais.
 Os decompositores são formados por bactérias e fungos que permitem a reciclagem da matéria.

4.       Os conceitos de hábitat e nicho ecológico

Os ecólogos usam o termo hábitat para designar onde o organismo vive, e a expressão nicho ecológico para significar o papel que o organismo exerce no ecossistema. Costuma-se dizer que: hábitat corresponde ao “endereço” de uma espécie, enquanto nicho ecológico representa sua “profissão”. Então, se pretendemos encontrar uma espécie, basta saber-lhe o hábitat: conhecendo o seu nicho, temos condições de dizer como, onde e à custa de quem se alimenta, para quem serve de alimento e como se reproduz.

Quando dizemos que um certo inseto pode ser encontrado em determinada planta, estamos nos referindo ao seu hábitat. Se, ao contrario, citamos seus hábitos, alimentação e reprodução, salientamos o seu nicho ecológico.

As condições naturais do hábitat podem ser reproduzidas; as do nicho nunca. Essa diferenciação tem sido muito útil, principalmente ma manutenção de animais em cativeiro. Assim, os jardins zoológicos devem oferecer aos animais uma simulação o mais fiel possível de seu hábitat, favorecendo atividades essenciais do seu nicho ecológico, como por exemplo a reprodução.

5.       Os níveis de organização em ecologia

População: É o conjunto de indivíduos da mesma espécie, vivendo juntos no tempo e no espaço.

Comunidade ou Biocenose: É o conjunto de populações de espécies diferentes interdependentes no tempo e no espaço.

Ecossistema: É o conjunto formado pelo meio ambiente, pelos seres que ai vivem e pela dependência recíproca; é a unidade fundamental da ecologia (Tansley, 1935). No ecossistema, distinguem-se dois componentes:  biocenose e biótopo. A biocenose ou comunidade biótica é o componente vivo ou biótico de um ecossistema. O biótopo refere-se ao meio físico ou abiótico de um ecossistema, sobre o qual se desdobram as vidas vegetal e animal.

Biosfera: É o conjunto de todos os ecossistemas existentes na terra.

As Cadeias Alimentares

1.       Cadeia Alimentar

Cadeia alimentar, ou cadeia trófica é uma sequência de seres vivos a qual uns comem aqueles que os antecedem na cadeia, antes de serem comidos por aqueles que os seguem. A cadeia mostra a transferência de matéria e energia através de uma série de organismos.

2.       Níveis Tróficos

Na cadeia alimentar, distinguem-se os seguintes níveis tróficos ou alimentares:

Produtores

São os vegetais autótrofos, clorofilados que. Através da fotossíntese, fixam a energia luminosa, utilizam substancias simples (água e gás carbônico) e edificam substancias orgânicas complexas (glicose, amido). No meio terrestre, os principais produtores são os fanerógamos (vegetais com flores); no meio aquático marinho, são principalmente as algas microscópicas; na água doce, são as algas e os fanerógamos.

Consumidores primários ou de primeira ordem

São os organismos que comem os produtores; são heterótrofos e geralmente herbívoros. Também são consumidores primários os parasitas de vegetais. No maio terrestre, os herbívoros são principalmente os insetos, os roedores e os ungulados.

Consumidores secundários ou de segunda ordem

Vivem as expensas dos herbívoros, sendo representados por carnívoros. Acham-se nos mais variados grupos.

Consumidores terciários ou de terceira ordem

São os carnívoros maiores que se alimentam de carnívoros menores, como é o caso de um gavião que come uma cobra. De maneira idêntica poderíamos definir consumidores de quarta ordem, quinta ordem etc. Normalmente, devido ao desperdício de energia, como veremos adiante, as cadeias alimentares não ultrapassam 5 ou 6 níveis.

Decompositores

Finalizando a cadeia trófica, aparecem os decompositores, biorredutores ou saprófitas, microorganismos representados por bactérias e fungos. Tais organismos atacam os cadáveres e os excrementos, decompondo-os, são muito importantes, visto que realizam a reciclagem da matéria, devolvendo os elementos químicos ao meio ambiente.

3.       Teias Alimentares

Em um ecossistema, as cadeias alimentares interagem formando redes alimentares. Na teia, representamos o máximo de relações tróficas existentes entre os diversos seres vivos do ecossistema e observamos que um animal, por exemplo, pode pertencer a níveis tróficos diferentes. É o caso dos onívoros, que consomem simultaneamente animais e vegetais, e dos carnívoros, que atacam variadas presas.

Como observamos a seguir, a rede ou teia alimentar resulta do entrelaçamento das cadeias alimentares.