Economia da Natureza

Economia da Natureza

(Parte 1 de 3)

Economia da natureza

Cap. 1

Ecologia – Investigação das relações totais dos organismos tanto com seu ambiente orgânico quanto inorgânico. Também pode ser considerado o estudo de todas as inter-relaçoes complexas da luta pela existência.

- Política de manejo

Sistema ecológico – Subconjunto de um próximo maior. A unidade fundamental dos sistemas ecológicos é o organismo, o qual é delimitado por algum tipo de cobertura através do qual troca matéria e energia com o meio ambiente.

s

Alteram as condições do ambiente e os recursos disponíveis para outros organismos e contribuem para os fluxos de energia e ciclo dos elementos.

e livrar de rejeitos

Organismos transformam energia e processam materiais}

Adquirir energia e nutrientes

- Todos os ecossistemas estão interligados

Populações - tendem a ser imortais. Têm fronteiras geográficas, densidade e variações no tamanho ou composição. Populações de diferentes tipos em um mesmo lugar formam uma comunidade biológica.

Estudo dos Organismos – Adaptações, que são modificações na estrutura e função que melhor ajustam o organismo para viver em seu ambiente.

Estudo das populações - Nº de indivíduos e sua variação através do tempo (taxas de nascimento e de morte)

Estudo de Comunidades – Compreensão da diversidade e abundância relativa de diferentes organismos que vivem no mesmo lugar. Estuda as interações entre as populações.

Estudo de Ecossistema – movimento da energia e matéria no ambiente.

Habitat – lugar onde o organismo vive

Nicho – papel do organismo no sistema ecológico

Cada organismo se especializa a um intervalo de habitat no qual pode viver e ao nico que ele pode ocupar no habitat

Compreensão do sistema de hipóteses e experimentos:

Microcosmo – reprodução das características essenciais de um sistema em laboratório ou montagem de campo simplificados

Construção de modelos matemáticos – prevê como o sistema funciona através de equações

Cap. 2

Água - Abundante na maior parte da superfície terrestre

- Poderoso solvente

- excelente meio para ocorrência de processos químicos

- permanece líquida ao longo de um amplo intervalo de variação de temperatura

Adaptações à água (salgada) – organismos utilizam meios para reduzir sua densidade ou retardar sua taxa de afundamento.

- Formas hidrodinâmicas

- Peixes – bexiga natatória

- Kelps – bulbos preenchidos por gás

- Algas unicelulares – contém gotículas de óleo

- outras adaptações- lipídios acumulados, para aumentar a flutuabilidade

Os tubarões e raias não apresentam bexiga natatória, mas a ausência de esqueletos ósseos (são mais pesados!) compensa a falta de bexiga natatória.

Nitrogênio e Fósforo – Ambos são importantes elementos constituintes da síntese de AA, ácidos nucléicos e outras moléculas biológicas.

Na água doce, o nitrogênio é abundante pelo escoamento superficial dos ecossistemas terrestres, sendo maior parte na forma de nitrato. O fósforo na água doce rapidamente forma complexos químicos com o Ferro e se precipita para fora do sistema – FATOR LIMITANTE!

Na água salgada ocorre o oposto. Concentrações de fósforo normalmente são mais altas e a presença de nitrogênio é o fator limitante.

Concentração de H – Afeta a atividade de enzimas e dissolução de minerais, rochas e solos.

Carbono e Oxigênio – São importantes nas transformações biológicas de energia.

Oxidação – Reduz o potencial de energia química do átomo de carbono e a energia é liberada pra utilização em outros processos. Ex: Respiração

Redução - Aumenta o potencial de energia do átomo de carbono para formar moléculas orgânicas. Exige energia. Ex: Fotossíntese

Bicarbonato e CO2 entram nas plantas aquáticas. À medida que p próprio CO2 é retirado para fotossíntese os íons bicarbonato se associam mais com os íons hidrogênio para produzir mais CO2.

Oxigênio – Possui baixa solubilidade com a água, limitando o metabolismodos animais dos ambientes aquáticos.

-Plantas que vivem em ambiente saturado de água possuem tecidos vasculares especiais que conduzem o ar diretamente da atmosfera para as raízes.

Percepção do ambiente:

- radiação eletromagnética (ultravioleta e infravermelho) – Ex: pássaros e viperídeos, respectivamente

- visão

Sons: Localização sensível da fonte sonora. Ecos: morcegos e baleias

Odores: produção de químicos voláteis

Campos elétricos – Pressas perturbam campo elétrico ao redor do fornecedor.

Contato físico - Barbatanas (ex. bagre) e pêlos.

Cap 3

A capacidade das moléculas de ága se atraírem é responsável pela retenção de água nno solo.

-Potencial Hídrico

-Plantas C3, C4 e CAM

Peixes de água doce – São hiperosmóticos. Ganham continuamente água por osmose através da superfície da boca e brânquias. Para contrabalancear, eliminando o excesso de água na urina e seus rins retém seletivamente os íons dissolvidos (tiram da urina e reinserem na corrente sanguínea).

Peixes marinhos – Hiposmóticos. Tendem a perder água para o mar, assim tendo que beber água do mar para substitui-la. O sal que vem com a água é excretado pelas brânquias e rins por um processo custoso. Tubarões e raias retêm a uréia na corrente sangüínea em vez de excretá-la na urina. Assim, a uréia eleva o potencial osmótico do sangue até o nível da água do mar sem realizar qualquer movimento resultante de água através da superfície do tubarão, ou seja, não rpecisam beber água adicional!

Maioria dos carnívoros precisa eliminar o nitrogênio excedente (parte das proteínas e ácidos nucléicos de sua presa). Animais aquáticos produzem amônia e a eliminam numa urina diluída e abundante antes que ela atinja uma concentração perigosa no corpo. Animais terrestres produzem subprodutos menos tóxicos que a amônia, os quais podem acumular em níveis mais altos no sangue. Nos mamíferos este subproduto é a uréia; mas aves e répteis o nitrogênio é excretado na forma de ácido úrico.

Homeostase – Capacidade do organismo de manter condições internas constantes em face de um ambiente externo variante.

Torpor – Condição voluntária e reversível de abaixamento da temperatura corporal e inatividade.

Cap. 4

O ambiente físico varia largamente ao longo da Terra, noldando a distribuição e adaptação de plantas, animais, micróbios, etc.

Células de Hadley

Cap 5

- O clima, topografia e solo determinam o caráter de mudança da vida animal e vegetal sobre a Terra

- Os biomas são unidades biológicvas baseadas em suas formas vegetais dominantes

- Além das condições físicas do ambiente, 2 fatores nfluenciam a distribuição de espécies e formas de crescimento: (1) interações entre as espécies (2) probabilidade e história

- A temperatura e umidades estão entre os fatores físicos mais importantes dos ambientes terrestres

- Tolerância ecológica – intervalo de condições em que cada espécie pode sobreviver

- As características do solo que influenciam a distribuição de plantas são chamadas fatores edáficos.

- Nos climas intermediários entre os biomas de florestas e desertos o fogo, o solo e sazonalidade determinam se um campo, bosque ou arbustos irão se desenvolver

- biomas aquáticos não existem da mesma forma que os terrestres, sendo baseados em características físicas como salinidade, movimento da água e profundidade. Dentro da água as correntes de riffles são onde a água corre mais rápido sobre um substrato rochoso e as poças são fendas mais profundas onde a água se move mais lentamente. Nos riffles a água é bem oxigenada e nas poças tendem a acumular silte e matéria orgânica

- material alóctone –matéria orgânica que entra no sistema aquático vindo de fora; material autóctone – material de produção interna.

- zona litoral – é a zona entre marés (alta e baixa), criam zoneamento entre os organismos; zona nerítica – se estende a profundidades de cerca de 200m. Possui alta produtividade pois as camadas superficiais não se encontram longe da regeneração de nutrientes nos sedimentos do fundo; zona oceânica –situada além da zona nerítica, é onde o mar cai rapidamente a grandes peofundidades. O fundo do marabaixo da zona oceânica constitui a zona bentônica.

- Recifes de coral são como florestas pluviais tropicais, tanto na riqueza de sua produção biológica quanto na diversidade de seus habitantes.

Cap. 6

- organismos que vivem num mesmo lugar participam de interações, chamada de teia alimentar.

- Alfred Lotka – sugeriu que cada sistema pode ser descrito por um conjunto de esuqções que representam as trocas de matérias e energia entre seus componentes. Tais trocas incluem a assimilação de CO2em compostos orgânicos de carbono pelas plantas, o consumo das plantas por herbívoros e o consumo destes animais pelos carnívoros.

- Princípios termodinâmicos governam todas as transformações de energia

- cadeia alimentar  níveis tróficos  pirâmide de energia

A energia é perdida a cada nível trófico por causa do trabalho realizado e pela ineficácia das transformações energéticas

Gráfico dos quadrados – evidenciam o importante princípio de que a energia passa de um elo para o outro na cadeia alimentar, diminuindo por causa da respiração e dos desvio de estoques alimentares não utilizados para as cadeias de base detritívora.

- A matéria cicla ( materias são assimiladas na forma inorgânica pelas plantas e convertidas em biomassa, voltando à forma inorgânica através da decomposição), a energia não (entra como luz, sai como calor – é apenas transformada)

Produção primária – captação da energia luminosa e transformação em ligações químicas nos carboidratos

Produção primária bruta – energia total assimilada pela fotossíntese

Produção primária líquida – energia disponível para os consumidores

A produção primária é sensível as variações de luz e temperatura; a água também a limita!

Ecossistemas brejosos e paludosos podem produzir tanta biomassa anualmente quanto as florestas tropicais, por causa da contínua disponibilidade de água e da rápida regeneração de nutrientes nos sedimentos lodosos em volta das raízes das plantas.

- A percentagem de energia transferida de um nível trófico para o outro é chamada de eficiência ecológica.

- Eficiência de assimilação é a razão entre a assimilação e a ingestão

- Eficiência de produção bruta – produto da eficiência de assimilação pela eficiência de produção líquidaeficiência energética total da produção de biomassa em um nível trófico.

- Eficiência de produção líquida – razão entre a energia contida na produção do organismo e a energia total assimilada.

- Espécies aquáticas direcionam a energia para crescimento, reprodução e equilíbrio salino

- A maior parte da produção de plantas terrestres é consumida como detrito, estabelecendo duas cadeias alimentares paralelas: herbívora e detritívora. A energia dos detritos tende a se mover muito mais lentamente na cadeia alimentar

- Eficiência de exploração – proporção da produção de um nível trófico que é consumida por um organismo no nível trófico superior.

- A taxa de transferência de energia entre os níveis tróficos (inverso: tempo de residência) proporciona um 2º índice de dinâmica energética de um ecossistema. Quanto maior o tempo, maior a acumulação de energia

Taxa em que a energia é convertida em biomassa

Tempo de residência = energia armazenada

Taxa de acumulação de biomassa = biomassa

Taxa de produção de biomassa

Lindelman – construiu o 1º balanço energético para uma comunidade biológica inteira.

1 – a eficiência de assimilação aumenta nos níveis tróficos superiores.

2 – As eficiências de produção líquida e brut diminuem nos níveis tróficos superiores

3 – A eficiência ecológica é, em média, 10%

Cap. 7

- 97% da água se encontra nos oceanos

- Na superfície da terra a precipitação excede a evaporação e a transpiração. Nos oceanos, a evaporação excede a precipitação por uma quantidade semelhante

Ciclo do carbono: 3 processos fazem o carbono circular: (1) reações assimilativas e desassimilativas; (2) troca de CO2 entre atmosfera e oceanos; (3) sedimentação de carbonatos.

Fontes de carbono – Vulcões, combustão, respiração e metanogênese.

Tempo de carbono na atmosfera é cerca de 5 anos. A quantidade de CO2 acaba sendo muito sensível à taxa de produção de CO2.

Outro processo de reciclagem de carbono- dissolução de compostos carbonados na ága e sua precipitação como sedimentos: é um processo lento, sendo mais impotante só a longo prazo. A dissolução e dissociação podem ser afetadas localmente pelas atividades dos organismos.

Nitrogênio

- descargas elétricas convertem N2 em formas como amônia, mas a maior parte entra nas vias biológicas através do ciclo do N:

Plantas obtem N do solo (como amônio ou nitrato) e ocorre a amonificação (decomposição de proteínas em seus componentes aminoácidos por hidrólise e oxidação do carbono naqueles AA), resultando na produção de amônia.

Nitrificação – a amônia é convertida em nitrito (NO -2) e do nitrito para nitrato (NO -3) pelas bactérias especializadas, liberando energia química.

A nitrificação é uma oxidação, ocorrendo somente na presença de agentes oxidantes poderosos como o oxigênio molecular. Porém em solos e sedimentos anaeróbicos alagados e outros deplecionados em oxigênio, o nitrato e o nitrito estão mais oxidados que o ambiente circundante, podendo eles mesmos atuarem como agentes oxidantes. Assim, o nitrogênio pode ser reduzido a óxido nítrico (NO) – denitrificação. Esse processo é importante pra a decomposição da matéria orgânica em solos e ambientes deplecionados em oxigênio, mas tambpem resulta na perda de nitrogênio dos solos, porque alguns óxidos nítricos escapam como gás. Essa pode ser uma das causas da baixa disponibilidade de nitrogênio em ambientes marinhos – quando os restos orgânicos de plantas e animais afundam para as profundezas, sua oxidação por bactérias frequentemente é feira anaerobicamente, usando o nitrato como oxidante, o que resulta em conversão de nitrato em nitrito em gases dissolvidos, que não podem ser utilizados pelas algas.

Cianobactérias- realizam a fixação do N, contrabalenceando a denitrificação. A enzima envolvida no processo (nitrogenase) é desativada na presença de oxigênio

Fósforo- não passa por reações de oxirredução no ciclo através dos ecossistemas. Animais eliminam o excesso de fósforo de suas dietas através da excreção de sais de fosfato pela urina.

O fósforo não entra na atmosfera sob qualquer forma que não seja poeira, assim o ciclo do fósforo envolve somente o solo e compartimentos aquáticos do ecossistema

- em sistemas aquáticos bem oxigenados, o fósforo prontamente forma compostos insolúveis com o ferro e o caálcio e se precipita na coluna d’água. Assim, sedimentos marinhos e de água doce agem como repositórios de fósforo, continuamente removendo fósforo precipitado a partir da circulação rápida do ecossistema.

Enxofre – Faz parte dos AA, por isso demandado por plantas e animais. Também existe em várias formas reduzidas e oxidadas.

A redução do S consome energia, equilibrando a oxidação do S de volta a sulfato e sulfeto. A oxidação ocorre quando os animais excretam o excesso de S prgânico em sua dieta e quando os microrganismos decompõem detritos vegetais e animais.

- Sulfatos e sulfets também podem funcionar como agentes oxidantes.

- O S reduzido pode ser usado por bactérias quimiossintetizadoras para assimilar carbono pelas vias análogas à fotossíntese das plantas verdes. Assim, o S assume o lugar do oxigênio na água como um doador de elétron.

Cap. 14

Uma população cresce em proporção ao seu tamanho. “todo ser orgânico naturalmente cresce numa taxa tão alta que se não destruído, a Terra logo seria coberta pela progênie de um único casal”

Crescimento exponencial Quando os indivíduos jovens são adicionados á população continuamente.

N= Noer

Onde N é numero de indivíduos após T tempo; e, logaritmo natural e r é a taxa de crescimento exponencial

Este tipo de crescimento gera uma curva que acelera ou desacelera rapidamente. A taxa que os indivíduos são adicionados à população é derivada da equação:

dN = rN

dT

onde dN/dT é a taxa de variação no tamanho da população; r é a contribuição de cada indivíduo para o aumento da população e N o numero de indivíduos

Acréscimos na população realizados em intervalos discretos (normalmente com variações sazonais) é denominado de crescimento geométrico. A taxa desse crescimento é representado pela razão do tamanho da população num ano para o ano precedente.

λ = N (t+1)/N(t)

Para saber o crescimento da população em muitos intervalos de tempo: N (t0 = No λt

A contribuição individual para o crescimento populacional é a diferença entre a taxa de natalidade (b) e a taxa de mortalidade (d)

R = b-d

A velocidade de crescimento da população depende de sua estrutura etária, porque esta interfere diretamente no número de nascimentos e mortos por velhice.

Distribuição etária estável (população cresce e decresce na mesma taxa) e taxa de crescimento dependem das taxas de sobrevivência e natalidade de seus indivíduos

l2 = So.S1

onde l2 é a probabilidade dos indivíduos estarem vivos na idade 2; So é o numero de indivíduos inicial e S1 é a probabilidade de os indivíduos chegarem até a idade 1

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