Eng. Ambiental 1 - Ecologia

Eng. Ambiental 1 - Ecologia

(Parte 1 de 2)

Parte I - Noções de Ecologia Leitura recomendada: Odum, E.P.. Ecologia. Rio de janeiro, Discos CBS, 1985.

1 Conceito de ecossistemas

Ecologia: ciência que estuda os processos funcionais que tornam o ambiente terrestre habitável. Do grego "oikos" (casa) e "logos" (estudo).

Ecossistema: é a unidade funcional básica da ecologia. Inclui os organismos (comunidade biótica) e o ambiente abiótico que trocam matéria e energia entre si, em determinado espaço geográfico.

¾ No ecossistema os organismos vivos atuam em conjunto, interagindo com o ambiente físico. Um fluxo de energia promove a formação das estruturas bióticas e uma ciclagem de materiais entre as partes vivas e não-vivas.

¾ Os ecossistemas são compostos de: Meio Abiótico:

• substâncias inorgânicas (CO2, H2O, minerais, etc) • compostos orgânicos (proteínas, carboidratos, lipídios, substâncias húmicas, etc)

• ambiente atmosférico, hidrológico e do substrato, incluindo o regime climático e outros fatores físicos que influenciam e determinam características próprias.

Comunidade biótica:

• produtores: organismos autotróficos, principalmente vegetais, que manufaturam o alimento a partir de substâncias inorgânicas (fotossíntese/quimiossíntese).

• macroconsumidores ou fagótrofos (de phago, comer): organismos heterotróficos, principalmente animais, que ingerem outros organismos ou matéria orgânica particulada.

• microconsumidores ou saprótrofos (de sapro, decompor): organismos heterotróficos, principalmente bactérias e fungos, que obtêm energia degradando matéria orgânica dissolvida. São também denominados decompositores, pois degradam (estabilizam, mineralizam) a matéria orgânica morta.

¾ Os ecosssistemas são sistemas abertos, e apresentam ambientes de entrada (importação de energia solar, materiais e organismos) e de saída (exportação de energia e de substâncias, emigração de organismos)

¾ Exemplos de ecossistemas: lago, prado, bacia hidrográfica, frasco de cultura de laboratório, nave espacial (sistema fechado para fluxos de matéria), cidade (sistema heterotrófico, dependente de entradas).

¾ Classificação de ecossistemas naturais:

Biomas terrestres: florestas temperadas, florestas tropicais úmidas, campos temperados, campos e savanas tropicais (cerrados), desertos, Pântanos (terras úmidas), etc

Ecossistemas dulcícolas:

• Lóticos (rios, riachos). ♦ O regime de escoamento e movimentação da água confere a eles características distintas para o fluxo de matéria (oxigenação, p. ex.) e energia (acesso à luz) e portanto com comunidades biológicas diferentes.

Ecossistemas marinhos:

• águas de plataforma continental, estuários (baías litorâneas, desembocaduras, etc)

♦ A influência dos continentes, em que as águas dos rios transportam diferentes materiais (sedimentos, nutrientes, etc.) para os oceanos, faz com que os ecossistemas marinhos sejam bastante distintos nas plataformas continentais, em relação ao mar aberto.

Controle biológico do ambiente terrestre (hipótese gaia): os organismos atuam sobre o meio físico e o modificam. Os organismos evoluiram conjuntamente com o ambiente, e formaram um sistema complexo de controle, que mantém as condições do planeta favoráveis à vida.

Exemplo: a atmosfera contém 21% de oxigênio, o que não seria possível, não fossem os processos biológicos. O clima terrestre é também regulado pela complexa influência de fatores (incluindo o efeito estufa) regulados pelas atividades biológicas.

A fertilidade dos solos (propriedades físicas favoráveis à fixação das plantas e a presença de nutrientes) é também o resultado da intervenção conjunta, com participação ativa dos seres vivos.

Cibernética e estabilidade dos ecossistemas: os ecossistemas são ricos em sistemas de informação e comando (comunicação por meios físicos e químicos que interligam as partes e propiciam a regulação)

¾ os ecossistemas apresentam natureza cibernética: resposta a uma alteração através de um mecanismo de retroalimentação (feedback)

¾ os ecossistemas apresentam estabilidade, dentro de determinados limites (mecanismos homeostáticos):

Estabilidade de resistência: capacidade de se manter estável diante do estresse, de resistir a uma perturbação.

Estabilidade de elasticidade: capacidade de se recuperar, após o estresse, regenerando condições próximas às condições iniciais.

♦ Exemplos: subsistemas de predador e presa (regulação da densidade populacional); autodepuração de cursos d'água sujeitos à poluição; recuperação de áreas degradadas (sucessão ecológica de espécies, que tende a recuperar a condição inicial). A engenharia ambiental deve ter por base o conhecimento dessa capacidade do ambiente de receber perturbações e de se adaptar a elas.

2 Energia nos sistemas ecológicos

Fotossíntese: um fluxo permanente de energia radiante proveniente do sol (constante solar: 1,35 kW/m2) atinge a terra e é absorvida na atmosfera ou na superfície terrestre. Parte dessa energia é captada pelos organismos produtores clorofilados, que produzem substâncias orgânicas a partir de compostos inorgânicos:

6CO + 6HO CHO + 6O 2

Luz 2825 kJ

Respiração e fermentação: Processo biológico de degradação da matéria orgânica para obtenção de energia:

¾ Respiração: o produto final é o CO2 e a água (processo inverso da fotossíntese). A combustão ou queima de biomassa é a mesma reação (oxidação pelo oxigênio), porém através de mecanismo térmico (altas temperaturas). Os seres vivos realizam o proceso pela rota bioquímica (enzimática).

¾ Fermentação: Os produtos não são inorgânicos, e sim compostos orgânicos oxidados, (álcool, ácido lático, ácido acético) ou reduzidos (metano).

Cadeias e redes alimentares: a transferência de energia entre os organismos se dá através das cadeias alimentares ou tróficas. As cadeias podem ser de dois tipos:

¾ cadeia de pastagem: começam por um vegetal, passam pelos herbívoros e vão até os carnívoros

¾ cadeia de detritos: começam pelos tecidos mortos, passam pelos microorganismos detritívoros Níveis tróficos: os organismos que obtêm seu alimento do sol, após um mesmo número de transferências, ocupam o mesmo nível trófico. Os produtores (plantas) ocupam o 1º nível, os herbívoros o 2º, os carnívoros primários o 3º nível, etc. Cada espécie ocupa um ou mais níveis dentro da cadeia.

Fluxo energético: a transferência de energia entre os níveis tróficos se dá com uma redução no fluxo de energia. Os organismos utilizam parte da energia assimilada para os seus processos biológicos (locomoção, etc), e apenas uma parte é armazenada e está disponível para o nível seguinte.

Estrutura trófica e pirâmides ecológicas: em virtude da perda de energia entre cada nível trófico, as comunidades apresentam uma estrutura trófica, que pode ser descrita por uma pirâmide ecológica que indica a biomassa dos organismos em cada nível

Númerodeindivíduospor0,1ha (exclusivemicroorganismos) Ecossistema:campo,duranteoverão

Biomassaemgramasdepesoseco pormetroquadrado Ecossistema:Floresta tropical

Fatores limitantes: para cada organismo ou grupo de organismos podem ser associadas condições ótimas do meio físico, que favorecem seu desenvolvimento. O fator que estiver disponível em menor quantidade será o fator limitante para o crescimento daquele organismo ou grupo

¾ Exemplos de fatores limitantes mais comuns: luz, água, nutrientes, oxigênio dissolvido, temperatura, substâncias tóxicas, etc

¾ A perturbação de um ecossistema pela ação humana acarreta alteração nos fatores limitantes, favorecendo ou prejudicando diversas espécies, e provocando uma alteração no equilíbrio entre as populações.

¾ Como regra geral, os ambientes poluídos apresentam poucas espécies, e muitos indivíduos de cada espécie, e os ambientes não-poluídos apresentam muitas espécies, e menos indivíduos de cada espécie.

¾ A intervenção humana nos ecossistemas naturais tende portanto a resultar na perda de biodiversidade (diminuição no número de espécies presentes), e, eventualmente, na extinção de espécies.

3 Ciclos Biogeoquímicos

(Parte 1 de 2)

Comentários