A economia da natureza - Ricklefs (5ª Edição)

A economia da natureza - Ricklefs (5ª Edição)

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Plantas verdes Organismos complexos (fotoautotróficos) fotossintetizadores, prima~iamente terrestres, responsáveis pela fixação da maior parte do carbono orgalllco na biosfera.

Funaos Prindpalmente organismos heterotróficos terrestres, degrande imp~rtância recidagem de detritos de plantas nos ecosststernas. MUitas formas sao patoges- e outras importantes simbioses (líquens, micorrizosl.

Animais Orzanismos heterotróficos terrestres e aquáticos, que se alimentam de outras formas de vida ou de seus restos. A complexidade e a mobilidade levaram a notável diversificação da vida animal.

IFig. 1.5 Organismos diferentes têm diferentes funções nos sistemas naturais. As divisões maiores da vida e suas relações evolutivas são mo pelo padrão de ramificações à esquerda.

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Primeiras / plantas comflor~.

Invasão da 1 terra • lnvertebrados I•

. Organismos de 1 corpo mole ,. Mais de 3 bilhões de anos se passaram até

Cianobactéria Exoesqueletos que níveis de

organismos multicelulares.Primeira bactéria aeróbica

Organismos multicelulares

Primeiro eucariota

INTRODUÇÃO 7

I Fig. 1.6 A concentração de oxigênio na atmosfera tem aumentado desde o surgimento da vida na Terra.

rpo. Caules rígidos sustentam suas partes acima do a obter carbono, as plantas assimilam dióxido de caroso da atmosfera. Ao mesmo tempo, elas perdem des prodigiosas de água por evaporação do tecido de as para a atmosfera. Assim, as plantas precisam de um nto constante de água para substituir a perda durante

tese. Não é de surpreender que a maioria das planfirmemente enraizada no solo, num contato consa água contida nele. Aquelas que não estão, tais como deas e outras "plantas aéreas" tropicais (epífítas), po- fotossinteticamente ativas somente em ambientes imersos em nuvens de vapor (I Fig. 1.7) epífitas aéreas formam ecossistemas inteiros. Estas plantas m acima do solo sobre os galhos das árvores em florestas tropicais. Foto de R.E.Ricklefs.

Os animais se alimerrtarn de outros organismos ou de seus restos

O carbono orgânico produzido pela fotossíntese proporciona alimento, direta ou indiretamente, para o resto da comunidade ecológica. Alguns animais consomem plantas; alguns consomem animais que comem plantas; outros consomem os restos mortais de plantas ou animais.

Os animais e as plantas diferem em muitos aspectos importantes além de suas fontes de energia (IFig. 1.8) Os animais, tal

I Fig. 1.8 As plantas obtêm sua energia do Sol e os animais obtêm sua energia das plantas. Um mamífero pastador na vegetação em uma savana no leste da África enfatiza a diferença fundamental entre as plantas, que assimilam a energia solar e convertem o dióxido de carbono atmosférico em compostos orgânicos de carbono, e os animais, que obtêm sua energia em última instância da produção das plantas. Foto de R. E.Ricklefs.

w.biocistron.blogspot.com como as plantas, precisam de grandes superfícies para trocar substâncias com seus ambientes. Contudo, por não precisarem capturar luz como fonte de energia, suas superfícies de troca podem estar contidas dentro do corpo. Um modesto par de pulmões humanos tem uma área superficial de cerca de 100 metros quadrados, o que é metade de uma quadra de tênis. O intestino também apresenta uma grande superfície através da qual os nutrientes são assimilados para dentro do corpo. Por exemplo, o intestino de uma ave do tamanho de um tordo tem cerca de 30 centímetros e uma área superficial de absorção de mais de 200 centímetros quadrados, ou cerca de metade do tamanho desta página. Ao internalizar suas superfícies de troca, os animais podem atingir formas corporais volumosas e aerodinâmicas, e de- senvolver sistemas musculares e ósseos que tornam possível a mobilidade. lOS ambientes terrestres, as superfícies internalizadas dos animais também perdem menos água por evaporação do que as folhas expostas das plantas, e assim os animais terres- tres não precisam ser continuamente supridos de água.

Os fungos são decompositores altamente eficientes

Os fungos assumem papéis únicos no ecossistema devido à sua forma distinta de crescimento. A maioria dos fungos, como as plantas e os animais, são organismos multicelulares (exceto para levedos e seus parentes). Mas, diferentemente das plantas e dos animais, o fungo cresce a partir de um espora microscópico sem passar pelo estágio embrionário. A maioria dos organismos fúngicos é feita de estruturas filamentosas chamadas de hifas, que só têm uma célula de diâmetro. Estas hifas podem formar uma rede solta, que pode invadir os tecidos vegetais ou animais ou folhas e madeira morta na superfície do solo, ou crescer para dentro das estruturas reprodutivas que reconhecemos como cogumelos (I Fig. 1.9). Como os fungos po- dem penetrar profundamente, eles rapidamente decompõem material vegetal morto, finalmente tornando muitos dos nutrientes contidos nele disponíveis para outros organismos. Os

I Fig. 1.9 Os fungos são decompositores efetivos de madeira e outras matérias orgânicas mortas. Os cogumelos são corpos de frutificação produzidos por uma grande massa de hifas fi Iiformes, mostradas aqui em um fungo livre que se desenvolveu em folhas caídas de serapilheira. Os corpos frutificados se estendem para cima e à direita nesta fotografia. Foto de Larry )on Friesen/Saturdaze.

Muitos tipos de organismo cooperam na Natureza fungos digerem seus alimentos externamente, secretando ácidos e enzimas em sua vizinhança imediata, cortando através da madeira morta e dissolvendo nutrientes resistentes dos minerais do solo. Os fungos são os agentes principais da podridão - desagradável aos nossos sentidos e sensibilidades, talvez, mas muito importantes para a função do ecossistema.

Os protistas são os ancestrais unicclulares das formas de vida mais complexas

Os protistas são um grupo altamente diverso de organismos com maioria unicelular, que inclui as algas,os mofos-de-lodo e protozo- ários. Há uma desnorteante variedade de protistas preenchendo quase todos os papéis ecológicos. Por exemplo, as algas, incluindo as diatomáceas, são os principais organismos fotossintetizadores na maioria dos sistemas aquáticos. As algas podem formar grandes estruturas semelhantes a plantas - algumas algas marinhas podem ter até 100 metros de comprimento (veja, por exemplo, a Fig. l.23) - mas suas células não são organizadas em tecidos e órgãos especializados como os que se vê nas plantas.

Os outros membros deste grupo não são fotossintetizadores. Os foraminíferos e radiolários são protozoários que se alimentam de pequenas partículas de matéria orgânica ou absorvem pequenas moléculas orgânicas dissolvidas, e que secretam conchas de calei ta ou silicato. Alguns dos protozoários ciliados são predadores eficientes - sobre outros microorganismos, naturalmente.

As bactérias têm uma ampla variedade de mecanismos bioquímicos para as transformações energéticas

As bactérias, ou procariotas, são os especialistas bioquímicos do ecossistema. Cada bactéria consiste numa célula simples e única, sem um núcleo e cromossomos para organizar o seu DNA Fig. 1.10). No entanto, a enorme quantidade de capacidad metabólicas das bactérias as capacita a executar muitas trans- formações bioquímicas únicas. Algumas bactérias podem assimilar o nitrogênio molecular ( 2' a forma comum encontra na atmosfera), que elas usam para sintetizar proteínas e ácid nucléicos. Outras podem usar compostos inorgânicos como sulfeto de hidrogênio (H2S) como fonte de energia. As plant os animais, os fungos e a maioria dos protistas não podem exe- cutar estes feitos. Além do mais, muitas bactérias vivem s condições anaeróbicas (ausência de oxigênio livre) em sol úmidos e sedimentos, onde suas atividades metabólicas reg neram nutrientes e os tornam disponíveis para as plantas. T remos muito mais a dizer sobre o papel especial dos micr ganismos no funcionamento do ecossistema.

Devido a cada tipo de organismo ser especializado numa f ma particular de vida, não causa surpresa que haja muito pos diferentes de organismos que vivem juntos em assocíacã próxima, formando uma simbiose. Nestas relações, cada ceiro proporciona algo que o outro não possui. Alguns ex pios familiares incluem os líquens, que compreendem um w.biocistron.blogspot.com

As bactérias são distinguidas por suas estruturas simples. Elas tam membranas e organelas intracelulares. Esta bactéria typhimurium, que é parasita de intestino de muitos animais, ada no ato de divisão. O material consistente de cor laranja das células é o DNA. O aumento é de cerca de 15.0 vezes. . LounatmaalScience Photo Library/PhotoResearchers.

Camadasuperior da hifa do fungo

Camadafrouxa----lf: de hifa de fungo

Camadaabaixo da hifado fungo

Substrato ----

Fi . 1.1 Um líquen é uma associação simbiótica de um fungo e uma verde. Foto de R. E. Ricklefs.

INTRODUÇÃO l 9 go e uma alga num único organismo (IFig. 1.1); as bactérias que fermentam material vegetal nos intestinos das vacas; os protozoários que digerem madeira nos intestinos das térmitas; os fungos associados com as raízes de plantas que as auxiliam a extrair nutrientes minerais do solo em troca de energia do carboidrato da planta; algas fotossintetizadoras no corpo de corais e moluscos gigantes; e bactérias fixadoras de nitrogênio nos nódulos radiculares das leguminosas. As organelas especi- alizadas tão características da célula eucariótica - cloroplastos . para a fotossíntese, mitocôndrias para várias transformações energéticas de oxidação - se originaram como procariotas simbióticos (bactérias) vivendo dentro do citoplasma de células hospedeiras.

o habitat define o lugar de um organismo na Natureza; o nicho define o seu papel funcional

Os ecólogos que usam a abordagem de organismo acharam útil distinguir entre o lugar que um organismo vive e o que ele faz. O habitat de um organismo é o lugar, ou estrutura física, no qual ele vive. Os habitats são caracterizados por suas notáveis características físicas, freqüentemente inclu- indo a forma predominante de vida vegetal ou, às vezes, de vida animal (I Fig. 1.12). Assim, falamos de habitat de flo- resta, habitat de deserto e habitat de recife de coral. Os ecólogos devotaram muito esforço para classificar os habitats. Por exemplo, distinguem habitats terrestres e aquáticos; entre habitats aquáticos, de água doce e marinhos; entre habitats marinhos, oceânicos e de estuários; entre habitats oceânicos, bentônicos (sobre ou dentro do fundo do oceano) ou pelágicos (em mar aberto). Contudo, à medida que essas classificações se tornam mais complexas, elas termi- nam por se subdividir, porque os tipos de habitats se sobrepõem amplamente e as distinções absolutas entre eles raramente existem. A idéia de habitat, no entanto, é útil porque ela realça a variedade de condições às quais os organismos estão expostos. Habitantes das profundezas abissais oceânicas e do dossel das florestas fluviais tropicais experimentam condições de luz, pressão, temperatura, concentração de oxigênio, umidade, viscosidade e sais extremamente diferentes, para não mencionar os recursos alimentares e os inimigos.

O nicho de um organismo representa os intervalos de condições que ele pode tolerar e os modos de vida que ele possui - isto é, seu papel no sistema ecológico. Um princípio importante da Ecologia é que cada espécie tem um nicho distinto (I Fig. 1.13) Não há duas espécies que sejam exatamente iguais, porque cada uma tem atributos distintos de forma e função que determinam as condições que ela pode tolerar, como ela se alimenta e como ela escapa de seus inimigos.

A variedade de habitats contém a chave para muito da diversidade dos organismos vivos. Nenhum organismo pode viver sob todas as condições na Terra; cada um deve se especializar em relação tanto ao intervalo de habitats no qual pode viver quanto ao nicho que ele pode ocupar num habítat.

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(a) (b)

I Fig. 1.12 Os habitats terrestres são distinguidos por sua vegetação dominante. (a) Temperaturas quentes e chuvas abundantes mantêm os mais altos níveis de produção biológica e diversidade de vida na Terra nas florestas tropicais úmidas. Em habitats de florestas sazonais tropicais (b), as árvores perdem suas folhas durante a chegada da estação seca para escapa do estresse da água. As savanas tropicais (c), que se desenvolvem onde a chuva é esparsa, todavia sustentam vastos rebanhos de herbívoros pastadores durante a produtiva estação chuvosa. (d) As temperaturas gélidas na capa de gelo da Antártica impedem qualquer vida, exceto bactérias ocasionais em fendas de rochas expostas ao calor do Sol. Fotos de R. E. Ricklefs.

(b)

I Fig. 1.13 Cada espécie tem um nicho distinto. Quatro espécies de lagartos anólis ocupam nichos em habitat de floresta nas ilhas de Hispaniola e jarnaica nas Grandes Antilhas. (a) Ano/is inso/itus, um "anólis-de-graveto" (twig ano/e); (b) A. garmani, um "gigante-coroado" (crown giant); (c) A. ch/orocyanus, "anólis-de-tronco-coroado" (trunk-crown ano/e); (d) A. cybotes, um "anólis-de-tronco-caído" (trunk-ground ano/e). Cortesia de jonathan B. Losos.

w.biocistron.blogspot.com odos os sistemas e processos ecológicos têm escalas características de tempo e espaço uma rápida olhada na grande variedade de condições a, A maioria das coisas que podemos medir no ambien-

It,JIllllIlO a temperatura do ar ou o número de indivíduos numa ão por unidade de área, variam de um lugar para outro momento para o seguinte. Em conseqüência, cada me- •• •nresenta altos e baixos, e os intervalos de distância entre essivos ou vales sucessivos são separados por interva- ,,~jUenos ou longos no tempo ou distâncias no espaço. Ainda variação de cada medida apresenta uma escala carac- a, que é a dimensão no tempo ou espaço sobre a qual a,,~~-IOé percebida. É importante selecionar a escala apropri- medida para adequar a escala da variação de um palózíco seja no tempo ou no espaço (I Fig. 1.14) Por

"I~O" n~ tempo, a temperatura do ar pode cair dramaticaem matéria de horas à medida que uma frente fria passa de urna região, enquanto uma área particular do oceaexigir semanas ou meses para se resfriar na mesma _.lIic:lade. As horas, semanas, meses e anos são escalas de tem- -. "~a5 de padrões e processos ecológicos. Os milímetros, e quilômetros são escalas espaciais ecológicas típicas.

. ção temporal

.IUDemos a variação temporal à medida que nosso ambi- -~Imllda ao longo do tempo, por exemplo, com a alternação e noite e a progressão sazonal da temperatura e da preão. Superpostas sobre estes ciclos mais ou menos pre-

ala muito grosseira rvalos de 20 unidades)

Escala apropriada (intervalos de 5 unidades)

Escala muito fina <intervalos de 1 unidade)

.1-l Os padrões de variação têm escalas diferentes no tempo e no . Se o ambiente é mensurado numa escala muito grosseira, os do padrão são perdidos. Se a escala é muito fina, os detalhes ais não ajudam a definir o padrão.

INTRODUÇÃO 1• visíveis existem variações irregulares e imprevisíveis. O tempo do inverno é geralmente frio e úmido, m~s o tempo em qualquer período particular não pode ser previsto com muita antecipação; ele varia perceptivelmente em intervalos de umas poucas horas ou dias com a passagem de frentes frias e outros fenômenos atmosféricos. Algumas irregularidades nas condições, como uma seqüência de anos especialmente úmidos ou secos, ocorrem em períodos mais longos. Outros eventos de grande conseqüência ecológica local. como os incêndio~ e os tornados, atingem um determinado lugar somente em íntervalos de tempo muito longos .

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