Fundamentos de Eco até Ciclos Biogeoquímicos

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UNidAde C ecologia

Capítulo

9

O Sol supre a biosfera com a energia necessária à vida. A matéria utilizada pelos seres vivos é “emprestada” do ambiente terrestre e devolvida após a morte de cada indivíduo. Neste capítulo estudaremos os conceitos básicos em Ecologia e os caminhos da energia e da matéria na biosfera. 9.1 Conceitos básicos em ecologia A ecologia utiliza conceitos de diversos ramos do conhecimento, buscando entender a complexidade das relações entre a humanidade, os outros seres vivos e o planeta. 9.2 teias e cadeias alimentares Teias e cadeias alimentares são caminhos pelos quais flui a energia originalmente captada pelos seres autotróficos. 9.3 Fluxo de energia e níveis tróficos A transferência de energia nas cadeias alimentares é unidirecional, iniciando-se com a captação da energia luminosa pelos produtores e terminando com a ação dos decompositores. 9.4 Ciclos biogeoquímicos Os ciclos biogeoquímicos resultam da circulação de elementos químicos entre os seres vivos e o meio abiótico do planeta, constituído pela atmosfera, pela hidrosfera e pela litosfera.

Fundamentos da Ecologia O ciclo do carbono e a vida na Terra A matéria utilizada na construção da vida é “emprestada” do ambiente e devolvida após a morte. O carbono que constitui os seres vivos provém originalmente do gás carbônico (CO2) atmosférico, captado primariamente por seres fotossintetizantes. É a constante reciclagem da matéria na biosfera que Vegetação terrestre: possibilita a continuidade da vida. 540-610 Gt

O carbono em nosso corpo O carbono é o 4o elemento mais abundante no universo e faz parte da matéria orgânica constituinte de todos os seres vivos. Por exemplo, 17,5% de nossa massa corporal deve-se ao carbono.

121

17,5 % Outros 17,5 % Carbono

60

Crescimento e decomposição de vegetais

65 % Água Queimadas

Os desmatamentos contribuem para reduzir a fixação de CO2 pela fotossíntese, levando ao aumento do teor desse gás na atmosfera. Ao mesmo tempo, a destruição da cobertura vegetal ocasiona maior emissão de CO2, seja por meio da decomposição ou da queima da vegetação. Volume anual

Velocidade do ciclo

Gigatoneladas/ano* 0 - 50 51 - 100

> 100

Muito rápido (menos de 1 ano)

Desmatamentos e outras mudanças no uso do solo

0,5

1,5

60

Emissão do solo para a atmosfera

Rápido (1-10 anos) Lento (10-100 anos)

*Quantidade de carbono retida/liberada no processo envolvido. Os valores apresentados nos retângulos brancos indicam a quantidade de carbono retida na matéria correspondente, em Gigatoneladas (Gt); 1 Gt = 1 bilhão de toneladas.

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Emissões de combustíveis fósseis

A queima dos combustíveis fósseis libera carbono para a atmosfera em uma velocidade muito superior à de sua absorção pelos ciclos biogeoquímicos.

5,5 gerson mora

O aumento do teor de CO2 na atmosfera acentua o efeito estufa, levando ao aumento da temperatura global, com consequências imprevisíveis para a biosfera.

Combustíveis fósseis e produção de cimento

Desde a revolução industrial, a humanidade passou a emitir quantidades crescentes de carbono para a atmosfera, principalmente pela queima de combustíveis fósseis. Depósitos de petróleo e gás: 300 Gt

Depósitos de carvão mineral: 3.000 Gt

Solo: 1.580 Gt

A atividade vulcânica libera para a atmosfera CO2 que estava retido na crosta terrestre. Rochas e sedimentos marinhos: 66.000.000 100.000.000 Gt

Organismos marinhos: 3 Gt

Matéria orgânica nos oceanos : 700 Gt

Águas intermediárias e profundas: 38.000 - 40.000 Gt Águas superficiais: 1.020 Gt

92

Trocas oceano-atmosfera

90

Os oceanos absorvem grandes quantidades de CO2, que se dissolve facilmente na água.

Atmosfera: 750 Gt

Os sedimentos de material rico em carbonato, em grande profundidade, são submetidos a altas pressões e transformam-se em rochas.

Para pensar A preocupação com o clima terrestre tem levado a humanidade a discutir a redução das emissões de gases relacionados ao aumento do efeito estufa. Nesse contexto, foi criada uma espécie de “moeda ambiental”: o crédito de carbono. Pesquise o que isso significa.

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Seção 9.1

Conceitos básicos em Ecologia 1

❱❱  Habilidades

• Ecologia • biosfera • população biológica • comunidade biológica • ecossistema • hábitat • nicho ecológico • princípio da exclusão competitiva

O termo Ecologia (do grego oikos, casa, e logos, ciência), empregado pela primeira vez em 1866 pelo zoólogo alemão Ernst Haeckel (1834-1919), designa o estudo das relações dos seres vivos entre si e com o ambiente em que vivem. A Ecologia é uma ciência abrangente, que utiliza conceitos da Biologia, da Física e da Química, entre outros, e permite, juntamente com as ciências econômicas e sociais, entender a complexidade das relações entre a humanidade, os outros seres vivos e o planeta. Nas últimas décadas, a sociedade parece ter finalmente despertado para os problemas ambientais causados pelo grande aumento na exploração de recursos naturais pela humanidade. Estamos tomando consciência de que é preciso fazer algo para evitar a degradação do ambiente em nosso planeta. Nesse contexto, os conhecimentos ecológicos são fundamentais para tentarmos reverter alguns dos graves problemas ambientais que nós mesmos provocamos. (Fig. 9.1) Figura 9.1 Nas últimas décadas desenvolveu-se o interesse das pessoas pela Ecologia. A consciência ecológica talvez seja a única alternativa para salvar a Terra da devastação imposta pelas sociedades industriais e tecnológicas. Ao lado, manifestação de ativistas contra o desmatamento em Sinop, Mato Grosso, 1994.

A primeira atitude para proteger o ambiente é procurar compreender a intrincada rede que interliga os seres vivos e o ambiente.

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❱❱  Conceitos principais

O que é Ecologia?

Daniel Beltra/Reportage/Getty Images

sugeridas CC     Conhecer os fundamentos da Ecologia e justificar a importância dos estudos ecológicos para o bem-estar atual e futuro da humanidade. CC     Compreender e inter-relacionar os seguintes conceitos em Ecologia: biosfera; população biológica; comunidade biológica; ecossistema. CC     Reconhecer que o funcionamento de um ecossistema resulta da interação entre seus componentes bióticos (seres vivos) e seus componentes abióticos (fatores físicos e químicos).

A biosfera

No início de sua existência, a Terra era um planeta bem diferente do atual. Sua superfície era muito quente e não havia água em estado líquido. Evidências recentes sugerem que a atmosfera terrestre, há 3,5 bilhões de anos, era muito diferente da atual, sendo constituída principalmente de gás carbônico (CO2), metano (CH4), monóxido de carbono (CO) e gás nitrogênio (N2). À medida que o planeta foi esfriando, água líquida foi se acumulando nas depressões da crosta e originando os primeiros lagos e mares da Terra. O intenso bombardeamento por radiações solares teria causado alterações químicas e físicas nos componentes da atmosfera e da crosta terrestre, criando condições para o surgimento da vida.

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Com o aparecimento dos seres vivos, há cerca de 3,5 bilhões de anos, uma nova entidade passou a fazer parte da constituição de nosso planeta: além da litosfera (constituída pelas rochas e pelo solo), da hidrosfera (constituída pelas águas) e da atmosfera (constituída pelo ar), passou a existir a biosfera, representada pelos seres vivos e pelo ambiente em que eles vivem. Os seres vivos foram responsáveis por grande parte das transformações ocorridas no planeta, como por exemplo a presença de gás oxigênio na atmosfera, e que permitiram o desenvolvimento de uma biosfera como a existente atualmente. A biosfera pode ser definida como o conjunto de regiões do ambiente terrestre onde há seres vivos. Esse termo nos leva a pensar em uma camada contínua de regiões propícias à vida em torno do planeta, mas não é isso o que ocorre. Há locais muito secos ou muito frios em que praticamente não há seres vivos.

Limite superior da biosfera

paulo manzi

Figura 9.2 Representação esquemática dos limites da biosfera. Os microrganismos estão presentes em toda a extensão da biosfera, desde seu limite superior até as profundezas dos oceanos e o interior das rochas. (Imagens sem escala, cores-fantasia.)

Esporos e pólen 7.000

Poucas aves migratórias Raros artrópodes 5.000

Metros

Liquens e musgos Gramíneas

Arbustos

Florestas

Luz para a fotossíntese

Vegetação litorânea

Litoral Zona eufótica (iluminada)

0 200

11.000

Região pelágica

2.000

Região abissal

Zona afótica (sem luz)

Metros

Plataforma continental

Coníferas

0

Nível do mar Capítulo 9 • Fundamentos da Ecologia

Reprodução proibida. Art.184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998.

A biosfera abrange desde as profundezas dos oceanos até o topo das mais altas montanhas. A maioria dos seres vivos habita regiões situadas até 5.000 metros acima do nível do mar. Nos oceanos, a maioria dos seres vivos vive na faixa que vai da superfície até 150 metros de profundidade, embora diversas espécies de animais e de bactérias vivam a mais de 9.000 metros de profundidade. (Fig. 9.2)

Limite inferior da biosfera

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Populações, comunidades e ecossistemas Na biosfera há milhões de espécies de seres vivos. As diferentes espécies distribuem-se em grupos de indivíduos, chamados de populações biológicas. Uma população é um conjunto de seres de mesma espécie que vive em determinada área geográfica. O conjunto de populações de diferentes espécies que vivem em uma mesma região, mantendo relações entre si, constitui uma comunidade biológica, também chamada de biota, ou biocenose. A comunidade de uma floresta, por exemplo, compõe-se de populações de várias espécies de arbustos, árvores, pássaros, formigas, microrganismos etc., que convivem e se inter-relacionam. O termo ecossistema foi utilizado pela primeira vez em 1935 pelo ecólogo inglês Arthur George Tansley (1871-1955) para descrever uma unidade em que seres vivos (comunidade biológica) e fatores abióticos (físicos e químicos) interagem, formando um sistema estável. Os seres vivos de uma comunidade, que são seus componentes bióticos, interagem com as partes não vivas do ambiente, os fatores abióticos. Estes compreendem aspectos físicos e geoquímicos do meio como o solo (com seus minerais e água) e a atmosfera (com seus gases, umidade, temperatura, grau de luminosidade etc.).

Andre Seale/Pulsar Imagens

Reprodução proibida. Art.184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998.

Os princípios que definem um ecossistema aplicam-se em todas as escalas, desde um pequeno lago até o nível planetário. Assim, um ecossistema pode ser tanto uma floresta, um lago, uma ilha ou um recife de corais como um aquário autossuficiente, com plantas, peixes, bactérias, algas etc. O maior ecossistema do planeta é a própria biosfera, considerada em sua totalidade. (Fig. 9.3)

ilustrações: paulo manzi

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Figura 9.3 Ao lado, foto de um recife submerso e sua comunidade biológica, que vive de maneira altamente integrada na Ilha de Apo, Filipinas, 2004. As ilustrações abaixo mostram níveis de organização da vida no ecossistema do recife. As comunidades biológicas, em conjunto com os fatores não vivos do meio (biótopo), compõem o ecossistema. (Imagens sem escala, cores-fantasia.)

ORGANISMO

POPULAÇÃO

COMUNIDADE BIOLÓGICA

ECOSSISTEMA

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4

Hábitat e nicho ecológico Hábitat é o ambiente em que vivem determinadas espécies ou comunidades biológicas, caracterizado por suas propriedades físicas e bióticas. Quando dizemos que certa espécie vive na praia e que outra vive na copa das árvores, estamos nos referindo aos hábitats dessas espécies. Cada espécie de ser vivo está adaptada a seu hábitat. Essa adaptação permite que as populações sejam capazes de se desenvolver e manter o tamanho populacional quando um conjunto de condições do local é satisfeito. Essas condições vão desde os tipos de alimento utilizados até as condições de reprodução, moradia, hábitos, inimigos naturais, estratégias de sobrevivência etc. Esse conjunto de condições necessárias constitui o nicho ecológico da espécie. (Fig. 9.4)

Temperatura e umidade

Parasitas

Alimento e água

adilson secco

Local de reprodução

Predadores

Haroldo Palo Jr./ Brazil Image Bank

Reprodução proibida. Art.184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998.

Outros veados

Figura 9.4 Nicho ecológico refere-se à posição funcional de um organismo em seu ambiente, compreendendo seu hábitat, suas atividades e os recursos que ele obtém, ou seja, todas as ações típicas de uma espécie no ambiente em que vive. (Imagem sem escala.)

O princípio da exclusão competitiva

Com base nessas observações, o cientista russo Georgyi Frantsevich Gause (1910-1986) concluiu que, se duas ou mais espécies ocupam exatamente o mesmo nicho ecológico, ocorre uma competição tão severa que elas não poderão conviver. Essa premissa ficou conhecida como princípio da exclusão competitiva, ou princípio de Gause; segundo ele, duas ou mais espécies só podem coexistir em um determinado hábitat se tiverem nichos ecológicos suficientemente diferentes. O princípio de Gause tem sido confirmado em diversos estudos, com diferentes espécies de organismos. A competição entre duas espécies que exploram o mesmo nicho ecológico pode levar a três diferentes situações: a) a extinção de uma das espécies; b) a expulsão de uma das espécies do território; c) a mudança de nicho ecológico de uma ou ambas as espécies por ação da seleção natural. O próprio Gause verificou, em 1934, que populações do protozoário Paramecium caudatum e Paramecium aurelia cultivadas separadamente em tubos de ensaio se desenvolviam normalmente. Entretanto, quando as duas espécies eram reunidas em um mesmo tubo de cultivo, a população de P. caudatum era logo eliminada pela competição com P. aurelia. (Fig. 9.5)

Capítulo 9 • Fundamentos da Ecologia

Quando duas espécies de uma comunidade exploram nichos ecológicos semelhantes, estabelece-se entre elas competição por um ou mais recursos limitados do meio. Por exemplo, espécies que comem capim, como gado bovino e gado ovino, competem por alimento quando este é escasso. Plantas cujas raízes ocupam a mesma região do solo competem por água e por nutrientes minerais limitados.

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No de indivíduos

80

ilustrações: aDilson secco

A

P. caudatum

CULTURAS SEPARADAS

P. aurelia 60 P. caudatum 40 20 P. aurelia 2

4

6 8 Tempo (dias)

10

12

14

B

No de indivíduos

80

CULTURA MISTA

P. caudatum

60 40 P. aurelia 20

0

2

4

6 8 Tempo (dias)

10

12

14

Figura 9.5 Gráficos de crescimento das espécies Paramecium caudatum e Paramecium aurelia (representadas acima). (Imagens sem escala, cores-fantasia.) A. Curvas obtidas quando as duas espécies foram cultivadas separadamente. Os meios de cultura apresentavam o mesmo nível de acidez e ambas as populações foram alimentadas periodicamente com a mesma quantidade de bactérias. B. Curvas obtidas quando as duas espécies foram cultivadas juntas, no mesmo frasco. Gause concluiu que a diferença mostrada nos gráficos resulta da competição entre as duas espécies. (Baseado em Dajoz, R., 1978.)

Por outro lado, P. caudatum podia conviver no mesmo tubo com outra espécie de paramécio, P. bursaria. O fato de P. caudatum viver livre no líquido de cultivo e de P. bursaria viver junto às paredes do tubo levou à conclusão de que os nichos ecológicos dessas duas espécies são suficientemente distintos para evitar uma competição mais intensa, que levaria à extinção de uma das espécies. Outros estudos sobre nichos ecológicos foram realizados com duas espécies de cormorões (cormorão-negro e cormorão-de-poupa), aves marinhas que fazem ninhos nas mesmas regiões da Inglaterra e se alimentam nas mesmas águas. Esses estudos mostraram que o cormorão-negro mergulha mais profundamente no mar, alimentando-se de peixes e camarões, enquanto o cormorão-de-poupa pesca em águas mais superficiais, alimentando-se de pequenos organismos do plâncton.

Unidade C • Ecologia

Alimenta-se em águas superficiais

Cormorão-de-poupa cecÍlia iWasHita

Essas duas espécies de aves podem compartilhar o hábitat porque seus nichos ecológicos são suficientemente distintos; elas não competem por alimento, um dos principais recursos que restringem o crescimento populacional. (Fig. 9.6)

Reprodução proibida. Art.184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998.

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Microcrustáceos

Alimenta-se em águas mais profundas Figura 9.6 O cormorão-de-poupa e o cormorão-negro utilizam diferentes estratégias alimentares em seu hábitat aquático. (Imagens sem Peixe escala, cores-fantasia.)

Cormorão-negro

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Seção 9.2 ❱❱❱Habilidade sugerida CCCIdentificar os níveis tróficos de um ecossistema – produtores, consumidores e decompositores – e compreender as relações entre eles em cadeias e teias alimentares.

• teia alimentar • cadeia alimentar • produtor • nível trófico • consumidor primário • consumidor secundário • decompositor • fitoplâncton • zooplâncton

Os seres vivos de um ecossistema podem ser organizados de acordo com as relações de alimentação existentes entre eles. Essas relações costumam ser representadas por meio de diagramas denominados teias alimentares, ou redes alimentares. Nessas representações gráficas, os diversos componentes da comunidade biológica são interligados por meio de linhas que mostram suas relações quanto ao aspecto alimentar. (Fig. 9.7) Cadeias alimentares são sequências de alimentação às quais damos destaque por motivos didáticos. Uma cadeia alimentar é a série linear de organismos pelos quais flui a energia originalmente captada por seres autotróficos (fotossintetizantes e quimiossintetizantes).

Produtores, consumidores e decompositores O primeiro “elo” de uma cadeia alimentar é sempre um organismo autotrófico (alga, planta ou bactéria autotrófica). Ele é denominado produtor, pois é quem produz (sintetiza) a matéria orgânica que alimentará os demais níveis da cadeia. Os produtores são seres fotossintetizantes, em sua maioria, que produzem substâncias orgânicas a partir de substâncias inorgânicas (CO2 e H2O) e energia luminosa. Cada elo da cadeia alimentar constitui um nível trófico. Os produtores formam o primeiro nível trófico; os seres que se alimentam diretamente dos produtores, denominados consumidores primários, constituem o segundo nível trófico; os que se alimentam dos consumidores primários, denominados consumidores secundários, formam o terceiro nível trófico e assim por diante. Consideremos como exemplo a seguinte cadeia alimentar: plantas de capim, gafanhotos que se alimentam de capim, pássaros que se alimentam dos gafanhotos e serpentes que se alimentam dos pássaros. Essa cadeia alimentar tem quatro níveis tróficos: o primeiro é constituído pelas plantas de capim (produtores); o segundo, pelos gafanhotos (consumidores primários); o terceiro, pelos pássaros insetívoros (consumidores secundários); o quarto e último nível trófico é constituído pelas cobras (consumidores terciários).

Figura 9.7 Representação esquemática de uma teia alimentar que ocorre em um ecossistema de terra firme. Os decompositores não foram representados na ilustração, mas todos os membros da comunidade teriam setas dirigidas para eles. (Imagens sem escala, cores-fantasia.)

Capítulo 9 • Fundamentos da Ecologia

JuranDir riBeiro

Reprodução proibida. Art.184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998.

❱❱❱Conceitos principais

Teias e cadeias alimentares

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Níveis tróficos em ecossistemas terrestre e aquático Na maioria dos ecossistemas terrestres, os produtores são representados por plantas como árvores, arbustos e plantas herbáceas. Os consumidores primários de uma floresta podem variar desde pequenos invertebrados (minhocas, insetos, caracóis etc.) até vertebrados (pássaros, roedores, ruminantes etc.). Os consumidores secundários e terciários são insetos predadores, anfíbios, aves insetívoras, serpentes, aves de rapina, répteis e mamíferos carnívoros, entre outros. No mar e nos grandes lagos, os produtores são seres microscópicos, principalmente bactérias autotróficas e algas que flutuam próximas à superfície, constituindo o fitoplâncton (do grego phyton, planta, e plankton, errante), ou plâncton fotossintetizante. Nos ecossistemas aquáticos, os consumidores primários são principalmente protozoários, pequenos crustáceos, vermes, moluscos e larvas de diversas espécies, constituintes do zooplâncton (do grego zoon, animal), ou plâncton não fotossintetizante. Outros consumidores de fitoplâncton, além dos animais do zooplâncton, são certas espécies de peixe; os consumidores secundários e terciários são principalmente peixes. (Fig. 9.9)

jurandir ribeiro

Fungos e bactérias

CONSUMIDOR TERCIÁRIO

Serpente

CONSUMIDOR SECUNDÁRIO

Pássaro CONSUMIDOR PRIMÁRIO Gafanhoto

PRODUTOR Planta Figura 9.8 Representação esquemática de uma cadeia alimentar de terra firme. Os decompositores atuam em todos os níveis da cadeia (representado pela seta amarela). (Imagens sem escala, cores-fantasia.)

Fungos e bactérias

DECOMPOSITORES

CONSUMIDOR QUATERNÁRIO

CONSUMIDOR TERCIÁRIO

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Nos ecossistemas, as relações alimentares entre os organismos de uma comunidade são muito complexas, com um mesmo organismo participando de diversas cadeias alimentares, até mesmo em níveis tróficos diferentes. Por exemplo, um animal que tem alimentação variada, comendo tanto plantas quanto outros animais, desempenha o papel de consumidor primário, no primeiro caso, e de consumidor secundário ou terciário, no segundo. Esse é o caso da espécie humana que, por ter alimentação variada, é chamada de onívora (do latim omnis, tudo, e vorare, comer, devorar).

DECOMPOSITORES

jurandir ribeiro

Ao morrer, produtores e consumidores dos diversos níveis tróficos servem de alimento a certos fungos, bactérias e diversos animais invertebrados e protozoários. Estes decompõem a matéria orgânica dos seres mortos para obter nutrientes e energia, e por isso são chamados de decompositores. Os decompositores utilizam também as substâncias contidas em resíduos e excreções de outros seres. A decomposição é importante por permitir a reciclagem dos átomos de elementos químicos, que podem voltar a fazer parte de outros seres vivos. (Fig. 9.8)

Peixes CONSUMIDOR SECUNDÁRIO

Plâncton não fotossintetizante (zooplâncton)

Plâncton fotossintetizante (fitoplâncton)

CONSUMIDORES PRIMÁRIOS (zooplâncton)

PRODUTORES (fitoplâncton)

Figura 9.9 Representação esquemática de uma cadeia alimentar marinha. Nos ecossistemas marinhos, os produtores são representados principalmente pelo fitoplâncton. Há peixes em diferentes níveis tróficos, dependendo de seu tipo de alimentação. A seta amarela representa a atuação dos decompositores com todos os níveis tróficos da cadeia. (Imagens sem escala, cores-fantasia.)

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sugeridas CC     Compreender que o fluxo de energia nas cadeias alimentares é unidirecional, o que permite interpretar e construir esquemas denominados pirâmides ecológicas. CC     Conceituar produtividade e explicar por que o custo de produção de alimentos vegetais (grãos, frutos, legumes etc.) é geralmente menor que o dos alimentos de origem animal (carne bovina, por exemplo).

❱❱  Conceitos principais • biomassa • pirâmide ecológica • produtividade

O Sol é o principal responsável pela vida na Terra. Em primeiro lugar, porque a radiação solar aquece o solo, as massas de água e o ar, propiciando um ambiente favorável à vida. Em segundo lugar, porque a luz solar é captada pelos seres fotossintetizantes e sua energia é transferida de um organismo para outro, ao longo das cadeias alimentares, permitindo a existência de praticamente todos os ecossistemas da Terra. (Fig. 9.10) Luz absorvida na atmosfera (20%)

Luz aproveitada para a fotossíntese (de 1% a 2% da luz que atinge a superfície terrestre)

ela ap ) tid 35% e efl ra ( zr Lu osfe atm

Luz que atinge a superfície terrestre (45%) ATMOSFERA

TERRA Figura 9.10 Representação esquemática da radiação solar que atinge a Terra. Mais da metade da radiação solar não chega ao solo. Aproximadamente 35% dessa radiação é refletida pelas nuvens e pela poeira em suspensão no ar, e quase 20% são absorvidos pelo vapor de água e por outras moléculas da atmosfera. Da energia solar que chega efetivamente à superfície, apenas de 1% a 2% são aproveitados para a fotossíntese e, ainda assim, trata-se de uma enorme quantidade de energia. (Imagem sem escala, cores-fantasia.)

A energia luminosa captada por algas, plantas e bactérias fotossintetizantes é utilizada na produção de substâncias orgânicas; nelas, a energia fica armazenada na forma potencial química. Ao comerem seres fotossintetizantes, os consumidores primários aproveitam a energia contida nas moléculas das substâncias orgânicas ingeridas, utilizando-a em seus processos vitais, inclusive na síntese de suas próprias substâncias orgânicas. Os consumidores secundários, por sua vez, ao se alimentarem de consumidores primários, servem-se das substâncias deles como fonte de matéria-prima e de energia para suas atividades e assim por diante. Dessa forma, a transferência de energia na cadeia alimentar é unidirecional: ela tem início com a captação da energia luminosa pelos produtores e termina com a ação dos decompositores. Em uma cadeia alimentar, a quantidade de energia presente em um nível trófico é sempre maior que a quantidade de energia potencialmente transferível para o nível seguinte. Isso porque todos os seres vivos consomem parte da energia do alimento para a manutenção de sua própria vida, liberando-a como calor e, portanto, não a transferindo para o nível trófico seguinte. A porcentagem de energia transferida de um nível trófico para o seguinte, denominada eficiência ecológica, varia entre os organismos, situando-se entre 5% e 20%. Assim, 80% a 95% da energia disponível para um nível trófico nunca é transferida para o seguinte. (Fig. 9.11)

Capítulo 9 • Fundamentos da Ecologia

Reprodução proibida. Art.184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998.

❱❱  Habilidades

Fluxo de energia e níveis tróficos

adilson secco

Seção 9.3

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jurandir ribeiro

Sol Produtor

Consumidor secundário

Consumidor primário

Decompositores

Pirâmides ecológicas A massa total de matéria orgânica de um ser vivo, ou de um conjunto de seres vivos, é sua biomassa; ela reflete a quantidade de energia química potencial presente naquela porção de matéria orgânica. Em uma teia alimentar, a biomassa ou a energia nos diferentes níveis tróficos pode ser representada por gráficos em forma de pirâmide, as chamadas pirâmides ecológicas.

Unidade C • Ecologia

Nas pirâmides de biomassa e nas pirâmides de energia, a base corresponde ao nível trófico dos produtores e, na sequência, são representados os níveis dos consumidores primários, dos consumidores secundários e assim por diante. A largura de cada nível mostra a quantidade de energia presente na matéria orgânica disponível para o nível trófico seguinte. (Fig. 9.12)

A

adilson secco

Figura 9.11 Representação esquemática da transferência de energia ao longo de uma cadeia alimentar. A energia é gradualmente dissipada ao passar pelos níveis tróficos, em um processo unidirecional. Os decompositores atuam em todos os níveis tróficos. (Imagens sem escala, cores-fantasia.)

C2 C1 P

Nível dos consumidores primários (C 1 )

B Nível dos consumidores secundários (C 2 ) 8,3 kcal 1.190 kcal

14.900 kcal

l ve Ní

s do

d

pro

es

r uto

(P

)

Reprodução proibida. Art.184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998.

Energia

ENERGIA DISSIPADA NOS DIFERENTES NÍVEIS TRÓFICOS

Figura 9.12 Uma pirâmide de energia mostra a quantidade de energia química potencial disponível em cada nível trófico de um ecossistema. As representações podem ser tanto planas (A) como tridimensionais (B). As pirâmides de biomassa são equivalentes às pirâmides de energia, pois a massa de matéria orgânica reflete a quantidade de energia química disponível em cada nível trófico.

O conceito de produtividade O estudo da transferência de energia entre seres vivos pertencentes a níveis tróficos diferentes é de grande importância para a humanidade, uma vez que a espécie humana participa de diversas cadeias alimentares, tanto de terra firme quanto aquáticas. Quanto menos níveis tróficos uma cadeia alimentar apresenta, menor é a dissipação energética ao longo dela, pois as maiores perdas de energia acontecem quando a matéria orgânica é transferida de um nível trófico para outro. Por essa razão, é menos dispendioso, embora nem sempre adequado ao paladar humano, consumir diretamente vegetais como alimento, evitando a perda energética que ocorre na transferência para o nível dos herbívoros. (Fig. 9.13)

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Rogério Reis/Olhar Imagem Delfim Martins/Pulsar Imagens

Reprodução proibida. Art.184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998.

A

B

A eficiência com que os organismos de um nível trófico aproveitam a energia recebida para produzir biomassa é definida como produtividade. A quantidade total de energia fixada no processo de fotossíntese, por unidade de tempo, é chamada produtividade primária bruta (PPB). Como uma parte da energia luminosa armazenada na matéria orgânica é gasta pelo próprio organismo fotossintetizante, em sua respiração celular, para suprir suas necessidades básicas de sobrevivência, apenas a que sobra fica armazenada na biomassa. A quantidade de energia armazenada na biomassa dos produtores, medida durante um determinado intervalo de tempo, constitui a produtividade primária líquida (PPL). É essa energia que está realmente disponível para o nível trófico seguinte. A produtividade secundária líquida (PSL) é a quantidade de matéria orgânica armazenada no corpo de um animal herbívoro em determinado intervalo de tempo; ela corresponde à quantidade de energia que o herbívoro conseguiu absorver dos alimentos que ingeriu, já subtraído de seu valor o que é gasto para a manutenção de seu metabolismo.

Capítulo 9 • Fundamentos da Ecologia

Figura 9.13 Alimentos de origem vegetal têm, em geral, produção mais barata que os de origem animal porque para alimentar os animais é preciso investir na formação de pastagens. A. Plantação de cana-de-açúcar em Uberlândia, Minas Gerais, 2008. B. Gado no pasto em Caarapó, Mato Grosso do Sul, 2001.

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❱❱  Habilidades sugeridas CC     Reconhecer o comportamento cíclico dos elementos químicos que constituem as substâncias orgânicas e representar, por meio de esquemas, as etapas fundamentais dos ciclos biogeoquímicos da água, do carbono, do nitrogênio, do oxigênio e do fósforo. CC     Compreender o princípio e a importância, para o plantio e a produção de alimentos, da adubação verde, da plantação consorciada e da rotação de cultura pela utilização de plantas leguminosas. CC     Compreender como se origina a camada de ozônio na atmosfera e reconhecer sua importância na filtração da radiação ultravioleta (UV) solar e na proteção dos seres vivos de seus efeitos prejudiciais.

Unidade C • Ecologia

❱❱  Conceitos principais • ciclo biogeoquímico • ciclo da água • ciclo do carbono • combustível fóssil • ciclo do nitrogênio • nitrificação • desnitrificação • adubação verde • ciclo do oxigênio • camada de ozônio • ciclo do fósforo

Ciclos biogeoquímicos Com a morte dos organismos ou a perda de partes de seu corpo, sua matéria orgânica é degradada e os átomos que a constituíam retornam ao ambiente, onde poderão ser incorporados por outros seres vivos. Uma vez que os átomos dos diversos elementos químicos que faziam parte de seres vivos voltam ao ambiente não vivo, ocorre o que se denomina ciclo biogeoquímico (do grego bios, vida, e geo, Terra). Essa terminologia visa ressaltar o fato de que os elementos químicos circulam entre os seres vivos (biosfera) e o planeta (atmosfera, hidrosfera e litosfera). Se não houvesse o reaproveitamento da matéria dos cadáveres, logo os átomos de alguns dos elementos químicos fundamentais para a constituição de novos seres vivos se tornariam escassos e a vida se extinguiria. O processo de reciclagem dos átomos na natureza é realizado principalmente por certos fungos e bactérias decompositores. Nutrindo-se dos cadáveres e das fezes dos mais diversos seres vivos, os decompositores promovem sua degradação, transformando as moléculas de substâncias orgânicas em moléculas mais simples, que passam para o ambiente não vivo e podem ser reaproveitadas por outros seres vivos como matéria-prima para a síntese de suas substâncias orgânicas.

1

Ciclo da água

A água é importante por estar associada aos processos metabólicos de todos os seres vivos. As diversas formas da água do planeta relacionam-se entre si por meio dos processos de evaporação, precipitação, infiltração e escoamento, num movimento cíclico que se denomina ciclo da água. Nele, a água dos oceanos, dos lagos, dos rios, das geleiras e mesmo a água embebida no solo evapora, passando à forma gasosa. Nas camadas mais altas da atmosfera, o vapor de água condensa-se formando nuvens, das quais se originam as chuvas que se precipitam sobre o solo. Com as chuvas, a água retorna à superfície terrestre, completando o ciclo. Desde o passado, esse movimento das águas vem contribuindo para tornar o ambiente da Terra favorável à vida como a conhecemos. Os seres vivos interferem nesse movimento cíclico ao terem a água fluindo através das teias alimentares. Por exemplo, em um ecossistema de terra firme, as plantas absorvem, por meio de suas raízes, a água infiltrada no solo. A água absorvida, além de ser solvente e reagente em diversas reações químicas intracelulares, é uma das matérias-primas da fotossíntese — processo em que os átomos de hidrogênio da água são usados para a síntese de glicídios e seus átomos de oxigênio unidos dois a dois, formando o gás oxigênio (O2), que é liberado para a atmosfera. Em seu processo de respiração, as plantas degradam moléculas orgânicas que fabricaram, obtendo energia e liberando gás carbônico e água para o meio. As plantas perdem água continuamente por transpiração, principalmente durante o dia, quando seus estômatos estão abertos. A transpiração é essencial para que a água absorvida pelas raízes seja conduzida até as folhas, nas quais ocorre a fotossíntese. A liberação da água na forma de vapor pelos estômatos não apenas resfria a planta como também contribui para a manutenção de um grau de umidade do ar favorável à vida. A água também participa de muitos processos do metabolismo animal. Animais obtêm água bebendo-a ou ingerindo-a em alimentos, porém, estão continuamente perdendo água do corpo na urina, nas fezes e por meio da transpiração. Parte da água que as plantas e os animais absorvem é utilizada na síntese de outras substâncias, ficando incorporada nos tecidos animais ou vegetais até sua morte, quando é devolvida ao ambiente pela ação dos decompositores.

Reprodução proibida. Art.184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998.

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Ciclo do carbono O carbono é um elemento químico importante porque participa da composição química de todos os compostos orgânicos. O percurso que esse elemento químico realiza no ambiente e nos seres vivos é denominado ciclo do carbono. Para fins didáticos, vamos considerar como o início do ciclo a passagem de átomos de carbono presentes em moléculas de gás carbônico (CO2) para as moléculas de substâncias orgânicas dos seres vivos. Isso acontece quando o gás carbônico do ambiente é captado pelos seres autotróficos e seus átomos são utilizados na síntese de moléculas orgânicas. Como já mencionamos, parte substancial das moléculas orgânicas produzidas na fotossíntese é degradada pelo próprio organismo fotossintetizante, por meio da respiração celular, para a obtenção da energia necessária a seu metabolismo. Nesse processo, o carbono é devolvido ao ambiente na forma de CO2. O restante da matéria orgânica produzida na fotossíntese passa a constituir a biomassa dos produtores. O carbono da biomassa dos produtores pode ter dois destinos: ser restituído ao ambiente na forma de CO2, o que ocorre com a morte do organismo produtor e a consequente degradação de sua matéria orgânica pelos decompositores, ou ser transferido aos animais herbívoros, o que se dá quando estes se alimentam dos produtores. Nos herbívoros, a maior parte da energia contida no alimento ingerido não é absorvida, mas eliminada nas fezes, que também sofrem a ação dos decompositores. Das substâncias orgânicas incorporadas por um herbívoro, grande parte é degradada na respiração celular para fornecer energia metabólica às células, enquanto outra parte é empregada na síntese de substâncias orgânicas. No processo de respiração celular, o carbono é liberado para o meio na forma de CO2. A outra parte das substâncias alimentares incorporadas passa a constituir a biomassa do herbívoro. Se o herbívoro for comido por um carnívoro, este incorpora parte de sua biomassa; o que não é incorporado é eliminado como fezes e sofre a ação dos decompositores. Assim, o carbono originalmente captado na fotossíntese vai passando de um nível trófico para outro e, ao mesmo tempo, retornando aos poucos à atmosfera, como resultado da respiração dos próprios organismos e da ação dos decompositores, que atuam em todos os níveis tróficos. (Fig. 9.14)

CO2 atmosférico Respiração

Assimilação de C pelos herbívoros

Respiração

Excrementos Morte e decomposição de plantas e animais

Microrganismos decompositores

Decomposição de matéria orgânica

Capítulo 9 • Fundamentos da Ecologia

Assimilação pela fotossíntese

jurandir ribeiro

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2

Figura 9.14 Representação esquemática do ciclo do carbono. Aqui estão representados apenas os níveis dos produtores, dos consumidores primários e dos decompositores. A passagem do carbono para os demais níveis tróficos ocorre de maneira semelhante. As setas claras correspondem ao carbono inorgânico (CO2) e as escuras, ao carbono constituinte de moléculas orgânicas. (Imagens sem escala, cores-fantasia.)

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Combustíveis fósseis Em certas condições ocorridas no passado, restos e cadáveres de organismos de diversos níveis tróficos (microrganismos, plâncton, plantas, animais etc.) escaparam da decomposição, geralmente por terem sido rapidamente sepultados no fundo do mar, sob depósitos de sedimentos que depois se tornaram rochas. As moléculas orgânicas desses seres soterrados, a salvo da ação dos decompositores, puderam conservar sua energia potencial química. As substâncias orgânicas preservadas sofreram lentas transformações e originaram os chamados combustíveis fósseis, como o carvão mineral e o petróleo. A energia contida nas moléculas que formam esses combustíveis foi, portanto, originalmente captada da luz solar por meio da fotossíntese, milhões de anos atrás. (Fig. 9.15)

A

Gás natural Arenito com petróleo Arenito impregnado de água Morte e sedimentação de organismos marinhos

Xisto

Figura 9.15 Representação esquemática da formação de combustíveis fósseis. A. Eles se formaram de restos orgânicos de seres que viveram no passado e que escaparam da ação dos decompositores. B. Após terem permanecido milhões de anos sob pressão entre as camadas de rocha, os restos orgânicos originaram as substâncias constituintes do petróleo e do gás natural (metano). (Imagens sem escala, cores-fantasia.)

A utilização de combustíveis fósseis pela espécie humana vem restituindo à atmosfera, na forma de CO2, átomos de carbono que ficaram fora de circulação durante milhões de anos. A queima desses combustíveis fez a concentração de gás carbônico na atmosfera aumentar, nos últimos cem anos, de 0,029% para cerca de 0,0375%. Embora possa parecer insignificante, esse aumento representa, em termos proporcionais, quase 30%. O aumento do teor de CO2 na atmosfera está provocando a elevação da temperatura média da Terra, em decorrência da intensificação do efeito estufa, que será estudado no capítulo 12 deste livro.

Unidade C • Ecologia

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Reprodução proibida. Art.184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998.

Xisto

ilustrações: JuranDir riBeiro

B

Ciclo do nitrogênio O ciclo do nitrogênio consiste na passagem de átomos de nitrogênio de substâncias inorgânicas do meio físico para moléculas orgânicas constituintes dos seres vivos e vice-versa. Átomos de nitrogênio fazem parte de diversas substâncias orgânicas, sendo as mais importantes as proteínas e os ácidos nucleicos. O maior reservatório de nitrogênio do planeta é a atmosfera, onde esse elemento químico se encontra na forma de gás nitrogênio, ou nitrogênio molecular (N2), perfazendo, aproximadamente, 79% do volume do ar atmosférico. A grande maioria dos seres vivos, entretanto, não consegue utilizar diretamente o nitrogênio na forma molecular (N2). Isso é feito apenas por umas poucas espécies de bactéria, conhecidas genericamente como bactérias fixadoras de nitrogênio, por serem capazes de incorporar os átomos do N2 às suas moléculas orgânicas. Essa incorporação é denominada fixação do nitrogênio.

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Consequentemente, todos os outros seres dependem das bactérias fixadoras para utilizar o N2 atmosférico. Vejamos como isso ocorre.

Fixação do nitrogênio e nitrificação Algumas bactérias fixadoras de nitrogênio, dentre elas as cianobactérias, têm vida livre e fixam o nitrogênio diretamente da atmosfera. Outras, no entanto, vivem no interior de células de organismos eucarióticos, como, por exemplo, as bactérias do gênero Rhizobium (rizóbios). As bactérias rizóbios se associam principalmente às raízes de plantas leguminosas (feijão, soja, ervilha etc.), instalando-se dentro das células, nas quais passam a viver e a se reproduzir. Sua presença estimula a multiplicação das células colonizadas, o que leva à formação de tecidos denominados nódulos.

Bactérias Rhizobium sp.

Solo

faBio colomBini

A

B

Raiz de leguminosa Pelo absorvente

C

Rhizobium sp. no interior da célula da raiz

Nódulo formado por células com bactérias

Rizóbios

Figura 9.16 A. Representação esquemática das etapas de infecção da raiz de uma leguminosa por bactérias do gênero Rhizobium. Os rizóbios penetram nas raízes da planta por meio dos pelos absorventes e atingem as células mais internas das raízes, induzindo a multiplicação delas, o que leva à formação de nódulos. (Imagens sem escala, cores-fantasia.) B. Fotografia de nódulos na raiz de uma espécie de feijão. C. Micrografia de bactérias Rhizobium leguminosarum observadas ao microscópio eletrônico de varredura (colorizada artificialmente; aumento q 14.000).

Capítulo 9 • Fundamentos da Ecologia

Nódulos

Penetração das bactérias na raiz

Dr. Jeremy Burgess/science pHoto liBrary/latinstock

ilustrações: JuranDir riBeiro

Reprodução proibida. Art.184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998.

Devido à associação simbiótica com os rizóbios, as plantas leguminosas podem viver em solos pobres em compostos nitrogenados, nos quais outras plantas não se desenvolvem bem. Os rizóbios, por sua vez, também se beneficiam com a associação, pois utilizam substâncias orgânicas fabricadas pela planta como alimento. Ao morrerem e se decomporem, as plantas leguminosas liberam, em forma de amônia, o nitrogênio de suas moléculas orgânicas, fertilizando o solo. (Fig. 9.16)

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Algumas plantas conseguem aproveitar diretamente a amônia, mas o composto nitrogenado mais empregado pelos vegetais é o nitrato (NO23). O processo de formação de nitratos no solo é denominado nitrificação e ocorre pela ação conjunta de dois grupos de bactérias quimiossintetizantes, conhecidas genericamente como bactérias nitrificantes. As bactérias do gênero Nitrosomonas transformam amônia em nitrito, e as do gênero Nitrobacter convertem nitrito em nitrato. Os nitratos liberados pelas nitrobactérias são altamente solúveis em água, o que facilita sua assimilação pelas raízes das plantas. Estas utilizam o nitrogênio dos nitratos na produção de certas moléculas orgânicas, principalmente proteínas e ácidos nucleicos. Quando as plantas são comidas pelos herbívoros, as substâncias orgânicas nitrogenadas são utilizadas para a constituição das moléculas desses animais. O mesmo ocorre nos níveis tróficos superiores ao longo de toda a teia alimentar. A degradação de proteínas e de ácidos nucleicos que ocorre no metabolismo animal produz compostos nitrogenados denominados genericamente excreções, ou excretas, tais como amônia, ureia e ácido úrico, que são eliminados no ambiente.

Enquanto uma parte dos compostos nitrogenados presentes no solo sofre nitrificação, outra sofre desnitrificação, processo realizado por bactérias do solo denominadas genericamente bactérias desnitrificantes. Para obter energia, essas bactérias degradam compostos nitrogenados, liberando gás nitrogênio (N2), que retorna à atmosfera. (Fig. 9.17)

jurandir ribeiro

N2 atmosférico FIXAÇÃO DO NITROGÊNIO ATMOSFÉRICO

DESNITRIFICAÇÃO

Assimilação pelos herbívoros

Excreção

Morte e decomposição

Absorção pelas raízes Bactérias desnitrificantes

NO3– (nitrato)

Unidade C • Ecologia

Bactérias fixadoras de N2 nos nódulos de raízes de leguminosas Microrganismos decompositores

Absorção de NH3 por algumas plantas

NH3 (amônia)

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Pela ação de decompositores nas excretas animais e em plantas e animais mortos, o nitrogênio constituinte das moléculas orgânicas retorna ao solo na forma de amônia e pode passar novamente por processos de nitrificação.

Nitrobacter sp.

NO2– (nitrito) NITRIFICAÇÃO

Bactérias fixadoras de N2 no solo Nitrosomonas sp.

Figura 9.17 Representação esquemática do ciclo do nitrogênio. (Imagens sem escala, cores-fantasia.)

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Adubação verde Os agricultores interferem deliberadamente no ciclo do nitrogênio com o objetivo de obter maior produtividade em suas culturas. Uma das maneiras de aumentar a quantidade de nitrogênio disponível no solo é por meio do cultivo de plantas leguminosas, como soja, alfafa, feijão, ervilha etc., pois elas abrigam em suas raízes bactérias fixadoras de nitrogênio do gênero Rhizobium. A utilização de leguminosas na fertilização do solo é conhecida por adubação verde. A adubação verde por leguminosas tanto pode ser feita por meio de seu plantio em conjunto com plantas não leguminosas, nas chamadas plantações consorciadas, como pelo cultivo alternado com plantas não leguminosas, processo chamado de rotação de culturas. Em campos experimentais plantados com leguminosas como alfafa e soja verificou-se o aumento de até cem vezes na quantidade de nitrogênio fixado em relação a um ecossistema natural.

Delfim Martins/Pulsar Imagens

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Figura 9.18 A humanidade interfere no ciclo do nitrogênio para aumentar a produção agrícola. Na fotografia acima, aplicação de adubo natural em uma plantação de laranja em Itápolis, São Paulo, 1993. Ao lado, adubação química de uma lavoura em Congonhal, Minas Gerais, 1999. Os adubos químicos contêm, entre outros elementos, nitrogênio na forma de nitratos ou de ureia.

Ciclo do oxigênio O ciclo do oxigênio consiste na passagem de átomos de oxigênio de compostos inorgânicos do ambiente para substâncias orgânicas dos seres vivos e vice-versa. Trata-se de um ciclo complexo, pois o oxigênio é utilizado e liberado pelos seres vivos em diversas substâncias, tais como gás carbônico (CO2), gás oxigênio (O2) e água (H2O). O principal reservatório de oxigênio para os seres vivos é a atmosfera, onde esse elemento se encontra na forma de O2 e de CO2. O O2 é utilizado na respiração aeróbica de plantas e animais; processo em que os átomos de oxigênio combinam-se a átomos de hidrogênio e originam moléculas de água. Essas podem ser empregadas na síntese de diversas outras substâncias, das quais seus átomos de oxigênio tornam-se parte. O CO2 atmosférico é utilizado na fotossíntese e seus átomos de oxigênio passam a fazer parte da matéria orgânica das plantas. Esses átomos de oxigênio são restituídos à atmosfera como moléculas de água e de gás carbônico pela respiração celular e pela decomposição da matéria orgânica.

Capítulo 9 • Fundamentos da Ecologia

Reprodução proibida. Art.184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998.

Delfim Martins/Pulsar Imagens

Outra maneira de modificar o ciclo do nitrogênio é pela fixação industrial desse elemento a partir da atmosfera ou a partir do petróleo. Esses processos são utilizados na fabricação de compostos nitrogenados utilizados como fertilizantes do solo, conhecidos como adubos químicos. (Fig. 9.18)

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O2 atmosférico

H2O (vapor)

CO2 atmosférico

JuranDir riBeiro

Assim, gás oxigênio, gás carbônico e água, que constituem as três principais fontes inorgânicas de átomos de oxigênio para os seres vivos, estão constantemente trocando átomos entre si durante os processos metabólicos da biosfera. (Fig. 9.19)

Respiração

Transpiração animal

Transpiração vegetal

Assimilação pelos herbívoros

Utilização por plantas e animais H2O (líquida) Absorção

Morte e decomposição

Transpiração do solo

Microrganismos decompositores

Figura 9.19 Representação esquemática do ciclo do oxigênio, na qual aparecem apenas algumas das vias mais importantes de utilização e de liberação desse elemento. (Imagens sem escala, cores-fantasia.)

Unidade C • Ecologia

CIÊNCIA E CIDADANIA

A camada de ozônio que protege a Terra 1 Nas camadas mais altas da atmosfera, uma das formas de radiação ultravioleta (UV) emitida pelo Sol (a radiação ultravioleta curta) causa a ruptura de uma certa quantidade de moléculas de gás oxigênio (O2), com liberação de átomos isolados. Estes imediatamente reagem com moléculas de gás oxigênio formando o gás ozônio (O3). Essa reação ocorre a altitudes entre 20 km e 40 km acima do nível do mar. (Fig. 9.20) 2 Na alta atmosfera, a grande quantidade de ozônio constantemente produzido forma um escudo — a camada de ozônio — que protege a superfície terrestre da penetração de um tipo de radiação ultravioleta do Sol, a ultravioleta longa, muito prejudicial aos seres vivos. Se essa radiação atingisse livremente a superfície do planeta, muitos dos organismos atuais morreriam. A radiação ultravioleta longa aumenta significativamente a taxa de mutação dos genes, sendo por isso um dos principais fatores responsáveis pelo câncer de pele na espécie humana. 3 Dados obtidos por satélites orbitais mostram que, sobre o continente Antártico, no Polo Sul, há uma grande área em que a camada de ozônio está anormalmente rarefeita. Em certas épocas do ano, entre setembro e outubro, a área desse “buraco” na camada de ozônio aumenta e há maior passagem de radiação ultravioleta, que mata grande quantidade de plâncton fotossintetizante, afetando toda a vida animal da região. 4 A principal causa da destruição da camada de ozônio é a liberação, na atmosfera, de gases do grupo dos clorofluorcarbonos, abreviadamente chamados de CFCs.

Reprodução proibida. Art.184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998.

Condensação (chuva)

Fotossíntese

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aDilson secco

Camada de ozônio 40 km de altitude

Radiação ultravioleta

CFC3 F C

C

Terceiro corpo

Ozônio

20 km

Oxigênio atômico

40 km

Oxigênio molecular

Liberação de C

O3 

Reação de quebra do ozônio

Monóxido de cloro O2 Liberação de C e novas reações

5 Os CFCs são gases sintéticos, produzidos em laboratórios e indústrias, utilizados em aerossóis e em compressores de geladeiras, e liberados durante a fabricação de certos tipos de plástico usados em embalagens. Os CFCs acumulam-se nas altas camadas da atmosfera, onde o cloro presente em suas moléculas reage com moléculas de ozônio, quebrando-as. (Fig. 9.21) 6 O ozônio também pode se formar em baixas altitudes. Nesse caso, ele é um poluente e pode causar problemas respiratórios nas pessoas. A produção de ozônio em baixas altitudes é causada pelo aumento de certos gases poluentes, como óxidos de nitrogênio, hidrocarbonetos e peróxidos de hidrogênio.

Figura 9.21 Representação esquemática da degradação do ozônio. A radiação ultravioleta, responsável pela fabricação de ozônio, também pode destruir esse gás, se houver CFCs na atmosfera. Sob a ação da radiação ultravioleta, as moléculas de CFC quebram-se e liberam átomos de cloro, que se combinam com o ozônio, formando gás oxigênio e monóxido de cloro. Como esse último composto é instável, ele liberta átomos de cloro e a reação de destruição do ozônio se amplia. Calcula-se que uma única molécula de CFC pode destruir 100 mil moléculas de ozônio. (Imagem sem escala, cores-fantasia.)

GUIA DE LEITURA

1. Leia o primeiro parágrafo, que trata da formação do gás ozônio (O3) na alta atmosfera. Acompanhe a leitura com a análise da Figura 9.20 e sua respectiva legenda. Responda: a) qual é a matéria-prima para reação de formação do ozônio atmosférico? b) em que altitude essa reação ocorre? c) qual é a função do chamado “terceiro corpo” nessa reação? 2. Leia o segundo parágrafo, acompanhando com a análise da Figura 9.20 e sua respectiva legenda. Qual é a importância para os seres

vivos da camada de ozônio que envolve a Terra?

3. Leia os parágrafos 3, 4 e 5, que se referem a agentes que interferem negativamente na formação da camada de ozônio atmosférica. Quais são eles? 4. Informe-se, no sexto e último parágrafo, sobre a poluição causada pelo ozônio que se forma a baixa altitude. Mais informações sobre o assunto podem ser encontradas no capítulo 12 deste livro.

Capítulo 9 • Fundamentos da Ecologia

Reprodução proibida. Art.184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998.

Figura 9.20 Representação esquemática da formação de ozônio. Nessa reação, além de O2 e de oxigênio atômico (O), há um terceiro participante, genericamente chamado “terceiro corpo” (T), que age como catalisador. O terceiro corpo pode ser tanto uma molécula de óxido nitroso (NO2) como outra molécula de O2. (Imagem sem escala, cores-fantasia.)

aDilson secco

RADIAÇÃO ULTRAVIOLETA

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Ciclo do fósforo Além da água, do carbono (C), do nitrogênio (N) e do oxigênio (O), também o fósforo (P) é importante para os seres vivos. Átomos desse elemento fazem parte, por exemplo, do material hereditário e das moléculas energéticas de ATP. Em certos aspectos, o ciclo do fósforo é mais simples que os ciclos do carbono e do nitrogênio, pois, como não há muitos compostos gasosos de fósforo, não há passagem de átomos desse elemento pela atmosfera. Outra razão para a simplicidade do ciclo do fósforo é a existência de apenas um composto de fósforo realmente importante para os seres vivos: o íon fosfato (PO432). As plantas obtêm fosfatos dissolvidos na água que retiram do solo; os animais obtêm fosfatos da água e do alimento que ingerem.

jurandir ribeiro

Assim, no ciclo do fósforo distinguem-se dois aspectos, relacionados a escalas de tempo bem diferentes. Uma parte dos átomos do fósforo é reciclada localmente, entre o solo, plantas, consumidores e decompositores, em um tempo relativamente curto, no chamado ciclo de tempo ecológico. Outra parte do fósforo ambiental é sedimentada e incorporada às rochas e seu ciclo envolve um tempo muito mais longo, o ciclo de tempo geológico. (Fig. 9.22)

Assimilação pelos herbívoros PO 43 – nas rochas Erosão e formação do solo Absorção por plantas aquáticas e animais

Morte e decomposição de plantas e animais

Reprodução proibida. Art.184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998.

Os processos de decomposição da matéria orgânica devolvem o fósforo ao solo ou à água. Daí, parte dele é levada pelas chuvas para os lagos e mares, onde acaba se incorporando às rochas. Nesse caso, o fósforo só retorna aos ecossistemas bem mais tarde, quando essas rochas se elevam em consequência de processos geológicos e, na superfície, são decompostas e transformadas em solo.

Elevação das rochas

PO 43 – na água Morte e decomposição

Absorção pelas raízes

Unidade C • Ecologia

PO 43 – no solo

Microrganismos decompositores

Incorporação de fosfatos nos sedimentos que compõem rochas submersas

Figura 9.22 Representação esquemática do ciclo do fósforo. (Imagens sem escala, cores-fantasia.)

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Questões objetivas

1. Cianobactérias e bactérias quimiossintetizantes ocupam o nível trófico dos a) consumidores primários. b) consumidores secundários. c) decompositores. d) produtores. Considere as informações para responder às questões de 2 a 4.

Reprodução proibida. Art.184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998.

Na frase a seguir, os números 1, 2 e 3 sucedem e identificam três conceitos: “Um grupo de saguis (1) vive na copa das árvores (2) de uma floresta (3)”.

2. Qual número refere-se ao ecossistema?



3. Qual número refere-se à população biológica?



4. Qual número refere-se ao hábitat?



5. Uma teia alimentar é constituída por árvores frutíferas, bactérias e fungos do solo, coelhos, capim, serpentes, gafanhotos, gaviões e insetos frutívoros (isto é, que comem frutos). Os consumidores secundários são a) árvores frutíferas, bactérias e fungos. b) bactérias e fungos. c) coelhos, serpentes e gaviões. d) serpentes e gaviões. e) insetos frutívoros e gafanhotos.



6. Pernilongos machos sugam seiva de plantas, enquanto pernilongos-fêmeas sugam sangue de animais. Pode-se dizer que eles são, respectivamente, a) consumidores primários, ambos. b) consumidores secundários, ambos. c) consumidor primário; consumidor secundário ou superior.



8. A formação de combustíveis fósseis, como o petróleo e o carvão, está diretamente relacionada ao ciclo de qual elemento químico?



9. Bactérias quimiossintetizantes, capazes de transformar amônia em nitratos, participam do ciclo de qual elemento químico?

10. A rotação de culturas e a plantação consorciada com leguminosas são processos relacionados diretamente ao ciclo de qual elemento químico? 11. A formação da camada de ozônio que protege a Terra da radiação ultravioleta está diretamente relacionada a qual elemento químico? 12. A capacidade que as leguminosas têm de enriquecer o solo com nitrogênio deve-se a bactérias a) desnitrificantes que vivem no solo. b) fixadoras de N2 que vivem em suas raízes. c) nitrificantes que vivem em suas folhas. d) nitrificantes que vivem no solo.

Questões discursivas 13. Esquematize, em seu caderno, uma teia alimentar com os seguintes habitantes de um lago: • algas do fitoplâncton; • crustáceos do zooplâncton; • peixes (herbívoros) que se alimentam do fitoplâncton; • peixes (carnívoros) que se alimentam de outros peixes; • bactérias e fungos; • plantas lacustres; • peixes (carnívoros) que se alimentam de zooplâncton. 14. Qual dos dois aquários se assemelha mais a um ecossistema? Justifique sua resposta. A

B

d) produtor; consumidor secundário ou superior. e) consumidor secundário; consumidor quaternário.

7. Onívora é a) qualquer espécie que tenha alimentação diferente da alimentação humana. b) a denominação dos organismos que ocupam mais de um nível trófico na cadeia alimentar. c) a espécie que ocupa sempre o mesmo nível trófico na cadeia alimentar. d) outra denominação dada ao nível trófico dos decompositores. Considere as alternativas a seguir para responder às questões de 8 a 11. a) Água. b) Carbono. c) Nitrogênio. d) Oxigênio.

15. Imagine que um ecossistema perdesse seus decompositores. O que aconteceria com os ciclos biogeoquímicos? 16. Em 1 m2 de floresta, foram encontrados os seguintes valores de biomassa para o conjunto de componentes de cada nível trófico: a) nível primário (produtores) – 809 g b) nível secundário (consumidores primários) – 37 g c) nível terciário (consumidores secundários) – 11 g d) nível quaternário (consumidores terciários) – 1,5 g

Capítulo 9 • Fundamentos da Ecologia

QUESTÕES PARA PENSAR E DISCUTIR

Escreva as respostas no caderno

osvaldo sanches sequetin

Atividades

Construa, em seu caderno, as pirâmides de biomassa para esse ecossistema usando uma escala apropriada.

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Atividades 17. É importante refletir sobre a questão dos combustíveis fósseis, isto é, aqueles que se formaram a partir de seres vivos que viveram há centenas de milhões de anos. É o caso do petróleo e do carvão mineral, que movimentam praticamente toda a indústria e os veículos do mundo. Esses combustíveis não são renováveis, e suas reservas estão diminuindo rapidamente e terminarão por se esgotar. Imagine o mundo desprovido de petróleo ou carvão. Quais seriam as alternativas energéticas da humanidade? Troque ideias com outras pessoas. Tente avaliar o grau de informação e de interesse das pessoas sobre esse tema. Pesquise mais sobre o assunto, que certamente terá cada vez mais importância no futuro.

“Todo ano o ciclo da vida se repete no Pantanal Mato-Grossense. Durante a estação das chuvas, os rios transbordam e alagam os campos onde se formam banhados, lagoas e corixos temporários. O gado é levado em comitivas para as partes altas. Aproveitando a inundação, os peixes saem dos rios e espalham-se por toda a área inundada. Quando as chuvas param e os rios voltam a seus leitos, milhões de peixes ficam aprisionados nas lagoas. É um banquete para aves, jacarés e ariranhas. Os pastos, renovados pela matéria orgânica trazida pela água, crescem verdes atraindo cervos, capivaras e outros animais que convivem com o gado, os quais, por sua vez, atraem onças e jaguatiricas.” (Veja, 2 jun. 1999.) Com base no texto anterior, qual das alternativas representa uma cadeia alimentar, começando pelos produtores e terminando com os consumidores secundários? a) Rios, ariranhas e peixes.

VESTIBULARES PELO BRASIL

Questões objetivas

c) Campos, gado e capivaras.

1. (Unifor-CE) Comunidade é o conjunto de

d) Pastos, jacarés e aves.

a) espécies que têm o mesmo hábitat e constituem uma população.

e) Campos, jaguatiricas e cervos.

c) interações de seres vivos com o ambiente físico, formando uma teia alimentar. d) indivíduos de uma espécie que podem viver em determinado ecossistema. e) consumidores que têm como alimento o mesmo tipo de produtor com o qual formam cadeias alimentares.

5. (UEPB) Um biólogo representou de forma esquemática (esquema abaixo) os resultados de uma pesquisa feita no açude de Bodocongó, em Campina Grande-PB, sobre teia alimentar ali existente. Sabendo-se que os peixes dessa comunidade servem de alimento para as aves locais, pode-se dizer que, nessa teia alimentar, essas aves se comportam como Aves

2. (UFC-CE) Uma espécie de anfíbio apresenta fase larval aquática e onívora e fase adulta terrestre e carnívora. Nessa frase, encontramos os conceitos de a) teia alimentar e hábitat.

Peixes Copépodes

Moluscos Insetos

b) biocenose e pirâmide de energia. c) teia alimentar e nicho ecológico.

Algas

d) ecossistema e biocenose.

adilson secco

b) organismos que habitam o mesmo ambiente e interagem uns com os outros.

Reprodução proibida. Art.184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998.

b) Pastos, capivaras e onças.

e) hábitat e nicho ecológico.

Fungos e bactérias

3. (Ufal) O esquema abaixo mostra as relações tróficas em uma propriedade rural.

a) consumidores de segunda e terceira ordens.

SOLITÁRIA

b) consumidores de terceira e quarta ordens.

Unidade C • Ecologia

GALINHA

PORCO MILHO

De acordo com o esquema, o homem é a) produtor. b) somente consumidor primário. c) somente consumidor secundário. d) somente consumidor terciário. e) consumidor primário e secundário.

4. (UFC-CE) Leia com atenção o texto a seguir.

c) consumidores de terceira ordem apenas.

adilson secco

HOMEM

d) consumidores de quarta ordem apenas. e) consumidores de segunda ordem apenas.

6. (Fuvest-SP) O cogumelo shitake é cultivado em troncos, onde suas hifas nutrem-se das moléculas orgânicas componentes da madeira. Uma pessoa, ao comer cogumelos shitake, está se comportando como a) produtor. b) consumidor primário. c) consumidor secundário. d) consumidor terciário. e) decompositor.

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7. (PUC-Campinas-SP) Uma grande área de vegetação foi devastada e esse fato provocou a emigração de diversas espécies de consumidores primários para uma comunidade vizinha em equilíbrio. Espera-se que, nesta comunidade, em um primeiro momento, a) aumente o número de consumidores secundários e diminua a competição entre os herbívoros.

11. (UFPA) Os organismos fotossintetizantes formam a base de todas as cadeias alimentares, pois conseguem captar a energia da luz solar e convertê-la em energia química. Ao longo de uma cadeia alimentar, a) a energia química armazenada nos compostos orgânicos dos seus produtores é transferida para os demais componentes da cadeia e permanece estável.

b) aumente o número de produtores e diminua a competição entre os carnívoros.

b) a cada nível trófico, parte da energia que ingressou na cadeia alimentar é dissipada nas atividades vitais.

c) aumente o número de herbívoros e aumente a competição entre os carnívoros. d) diminua o número de produtores e não se alterem as populações de consumidores. e) diminua o número de produtores e aumente a competição entre os herbívoros. 8. (UFSCar-SP) No aparelho digestório de um boi, o estômago é dividido em 4 compartimentos. Os dois primeiros, rúmen e barrete (ou retículo), contêm rica quantidade de bactérias e protozoários que secretam enzimas que decompõem a celulose do material vegetal ingerido pelo animal. O alimento semidigerido volta à boca onde é remastigado (ruminação) e novamente deglutido. Os dois outros compartimentos, ômaso e abômaso, recebem o alimento ruminado e secretam enzimas que quebram as proteínas das bactérias e dos protozoários que chegam continuamente dos compartimentos anteriores. Considerando apenas o aproveitamento das proteínas bacterianas na nutrição do boi, é correto afirmar que o boi e os microrganismos são, respectivamente, a) consumidor primário e decompositores. b) consumidor secundário e decompositores. c) consumidor primário e produtores.

d) a energia é transferida de um nível trófico para outro e retorna integralmente ao ecossistema pela ação dos organismos decompositores. e) há concentração da energia química nos níveis tróficos superiores. 12. (UFRR) O ciclo do carbono está representado de forma simplificada no esquema abaixo. Analise-o e, a seguir, determine a alternativa que indica respectivamente os nomes dos processos I, II, III e IV.

CO2

Atmosfera I

IV III Combustíveis fósseis

II Plantas Animais

Decompositores

d) consumidor primário e consumidores secundários. e) consumidor secundário e consumidores primários.

9. (UFSM-RS) Na região da Quarta Colônia Italiana, no estado do RS, encontram-se fragmentos de Mata Atlântica, o que levou essa região a ser incorporada à Reserva da Biosfera da Mata Atlântica, reconhecida pela Unesco em 1993. A importância dessa reserva reside na grande biodiversidade presente e no impedimento de sua extinção. Qual dos conceitos ecológicos a seguir abrange mais elementos da biodiversidade? a) Espécie. d) Comunidade. b) População.

e) Hábitat.

c) Nicho. 10. (PUC-RS) Os estudos que visam à proteção do fitoplâncton marinho são muito importantes para a preservação da vida em nosso planeta. A destruição desse tipo de plâncton atingiria a cadeia alimentar marinha justamente ao nível dos a) consumidores primários. b) produtores. c) consumidores secundários. d) consumidores terciários. e) decompositores.

a) fotossíntese – respiração – decomposição – combustão b) respiração – fotossíntese – combustão – decomposição c) fotossíntese – decomposição – respiração – combustão d) combustão – respiração – decomposição – fotossíntese e) decomposição – combustão – fotossíntese – respiração 13. (UFRN) Em cada momento, uma grande parte do carbono que compõe o corpo de todos os seres vivos já esteve antes na atmosfera, e a ela volta na forma de dióxido de carbono (CO2). Durante o ciclo do carbono na natureza, um dos processos que garantem o retorno do carbono desses organismos para o ambiente abiótico é a a) oxidação de nutrientes durante a respiração celular. b) formação de moléculas complexas, como a glicose. c) combinação desse elemento com o hidrogênio do ar.

Capítulo 9 • Fundamentos da Ecologia

Reprodução proibida. Art.184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998.



c) a quantidade de energia aumenta devido à produção de energia realizada pelos consumidores.

adilson secco



d) ligação com átomos de nitrogênio para formar proteínas.

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Atividades

c) Porque é um elemento que armazena energia em suas ligações químicas. d) Porque faz parte das moléculas do ATP e do colesterol. e) Porque faz parte das moléculas de vitaminas e de lipídios. 15. (UFMT) Considerando os ciclos geoquímicos, pode-se afirmar que as queimadas alteram a) o ciclo da água e promovem buraco na camada de ozônio.

Considerando que uma lagarta tenha ingerido uma quantidade de folhas com matéria orgânica equivalente a 600 calorias, quanto dessa energia estará disponível para um predador da lagarta? a) 100 calorias. b) 200 calorias. c) 300 calorias. d) 400 calorias. e) 600 calorias. 18. (UFSCar-SP) No exemplo de cadeia alimentar da ilustração, supondo que o peixe abocanhado pelo jaburu se alimente de plantas aquáticas, podemos considerar que

b) o ciclo do carbono e promovem o efeito estufa. c) o ciclo do carbono e promovem buraco na camada de ozônio. d) o ciclo do nitrogênio e promovem tempestades frequentes. e) o ciclo do fósforo tornando as águas pobres em nutrientes. 16. (UFG-GO) O esquema abaixo representa o ciclo do carbono na biosfera. Gás carbônico CO2

1

(Turma da Mônica) a) a maior quantidade de energia disponível está no nível trófico do peixe.

3 3

adilson secco

Autótrofos

2

Heterótrofos

c) a menor quantidade de energia disponível está no nível trófico do jaburu. d) a quantidade de energia disponível nos níveis tróficos do peixe e do jacaré são equivalentes. e) a quantidade de energia disponível no nível trófico do peixe é maior que no nível trófico do jaburu.

5 4 Fósseis

Unidade C • Ecologia

b) o nível trófico do jaburu apresenta menor quantidade de energia disponível que o do jacaré.

Reprodução proibida. Art.184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998.

b) Porque é o principal constituinte das moléculas de lipídios e glicídios.

17. (Fuvest-SP) Uma lagarta de mariposa absorve apenas metade das substâncias orgânicas que ingere, sendo a outra metade eliminada na forma de fe2  ​ do material absorvido é utilizado zes. Cerca de ​ __ 3 como combustível na respiração celular, enquanto 1 ​  restante é convertido em matéria orgânica da o ​ __ 3 lagarta.

mauricio de sousa produções

14. (UEMS) Embora o nitrogênio molecular seja abundante na atmosfera terrestre, somente algumas espécies são capazes de incorporá-lo em moléculas orgânicas. As reações de fixação do nitrogênio podem ser ditas “realizadoras de uma função de destaque” para o suprimento de nitrogênio. Por que o nitrogênio é um elemento tão importante para os organismos vivos? a) Porque faz parte das moléculas de aminoácidos e nucleotídios.

Decompositores

Sobre as etapas desse ciclo biogeoquímico, é correto afirmar que em a) 1 há produção de gás carbônico e água. b) 2 há produção de oxigênio e glicose. c) 3 há consumo de glicose e oxigênio. d) 4 há consumo de água e gás carbônico. e) 5 há consumo de água e glicose.

19. (Unesp) João e Antônio apresentaram-se como voluntários para o experimento de um nutricionista. João, depois de passar um dia em jejum, foi alimentado com 500 g de milho cozido. Antônio, também depois de jejuar, foi alimentado com 500 g da carne de um frango que cresceu alimentado apenas com milho. Com relação à transferência de energia ao longo da cadeia alimentar, pode-se dizer que, no experimento, a) a quantidade de energia obtida por Antônio foi igual àquela necessária para a formação de 500 g de carne de frango. b) a quantidade de energia obtida por João foi igual àquela necessária para a formação de 500 g de milho.

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22. (Fuvest-SP) O esquema a seguir representa o ciclo do carbono.

d) João e Antônio receberam mais energia que aquela necessária para a formação de 500 g de milho.

Gás carbônico atmosférico

I

e) João e Antônio receberam menos energia que aquela necessária para a formação de 500 g de milho.

V

Produtores

IV

II

Consumidores III

Decompositores

A utilização do álcool como combustível de automóveis intensifica, principalmente, a passagem representada por: a) I. b) II. c) III. d) IV. e) V. 23. (Fuvest-SP)

Essa representação indica, necessariamente, que a) o número de indivíduos produtores é maior do que o de indivíduos herbívoros. b) o número de indivíduos carnívoros é maior do que o de indivíduos produtores. c) a energia armazenada no total das moléculas orgânicas é maior no nível dos produtores e menor no nível dos carnívoros. d) cada indivíduo carnívoro concentra mais energia do que cada herbívoro ou cada produtor. e) o conjunto dos carnívoros consome mais energia do que o conjunto de herbívoros e produtores. 21. (UFMG) Analise este esquema, em que está representado o fluxo de energia em um ecossistema: I

Diversificação das plantas vasculares adilson secco

Estabelecimento das plantas em ambiente de terra firme Massa de CO2 atmosférico (unidade arbitrária)

Reprodução proibida. Art.184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998.

adilson secco

20. (Fuvest-SP) O esquema representa o fluxo de energia entre os níveis tróficos (pirâmide de energia) de um ecossistema.

adilson secco

c) João e Antônio receberam a mesma quantidade de energia, igual àquela necessária para a formação de 500 g de milho.

25 20 15 10 5 0 600

Mesozoico

Paleozoico 500

400

300

200

100

0

Milhões de anos atrás O gráfico mostra a variação na concentração de gás carbônico atmosférico (CO2), nos últimos 600 milhões de anos, estimada por diferentes métodos. A relação entre o declínio da concentração atmosférica de CO2 e o estabelecimento e a diversificação das plantas pode ser explicada, pelo menos em parte, pelo fato de as plantas b) transformarem átomos de carbono em átomos de oxigênio.

IV

c) resfriarem a atmosfera evitando o efeito estufa.

II III

d) produzirem gás carbônico na degradação de moléculas de glicose. e) imobilizarem carbono em polímeros orgânicos, como celulose e lignina.

Considerando-se as informações desse esquema e outros conhecimentos sobre o assunto, é incorreto afirmar que as setas significam, a) em I, a energia luminosa a ser transformada em energia química. b) em II, a quantidade de energia disponível para detritívoros e decompositores. c) em III, a energia calorífica a ser convertida em energia química. d) em IV, a energia da biomassa de herbívoros disponível para carnívoros.

24. (UFV-MG) Contrariando a sua fama de vilãs, como causadoras de doenças nos seres vivos, muitas bactérias se relacionam com a natureza como agentes importantes nos ciclos biogeoquímicos. No ciclo do nitrogênio, as bactérias nitrificantes convertem a) amônia em nitrato. b) amônia em aminoácidos. c) nitrogênio atmosférico em amônia.

Capítulo 9 • Fundamentos da Ecologia

adilson secco

a) usarem o gás carbônico na respiração celular.

d) nitrato em nitrogênio. e) aminoácidos em amônia.

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Atividades

(Jornal do Brasil, 14/07/99.) A camada de ozônio da atmosfera é importante para o meio ambiente porque

adilson secco

ESTUDO REVELA QUE AMAZÔNIA FERE OZÔNIO “Maior floresta equatorial do planeta, com reflexos no meio ambiente mundial, a Amazônia registra grande número de raios, que caem a menos de 15 km do solo e têm efeito destrutivo na camada de ozônio.”

a entrada de raios solares e de ar esterilizado. O gráfico abaixo apresenta a biomassa de equilíbrio atingida pelas populações de três espécies, uma planta (embaúba) e dois animais (preguiça e gato-do-mato), após um longo período de observação neste ambiente controlado.

Biomassa

25. (Uerj)

a) fornece oxigênio, reduzindo a respiração vegetal.

27. (PUC-RS) A associação entre plantas leguminosas e bactérias do gênero Rhizobium é um exemplo de mutualismo envolvendo membros de reinos distintos. Por tratar-se de um mutualismo, ambos os organismos são beneficiados. O papel das bactérias do gênero Rhizobium nessa associação contribui significativamente para o ciclo global a) do carbono. d) do fósforo. b) do nitrogênio.

e) do enxofre.

c) da água.

Com base no conhecimento sobre o fluxo de energia ao longo da cadeia alimentar, é correto afirmar que as espécies 1, 2 e 3 representam, respectivamente, as populações de a) embaúbas, preguiças e gatos-do-mato. b) gatos-do-mato, embaúbas e preguiças. c) gatos-do-mato, preguiças e embaúbas. d) preguiças, gatos-do-mato e embaúbas. e) preguiças, embaúbas e gatos-do-mato. 30. (UEL-PR) Analise os gráficos a seguir. gráfico 1

Tempo gráfico 2

28. (UFSM-RS-Adaptado) Considere se é verdadeira (V) ou falsa (F) cada uma das afirmativas a seguir: 1. Produtores realizam fotossíntese ou quimiossíntese.

Tempo

2. Numa pirâmide de energia, o nível dos consumidores é sempre maior que o dos produtores.

A sequência correta referente às afirmativas 1, 2 e3é a) V - F - F. c) V - F - V. e) F - F - F. b) F - V - V.

d) V - V - V.

29. (PUC-RS) A fim de estudar o funcionamento de uma comunidade biótica, um biólogo “construiu” uma comunidade simplificada composta por um representante de cada nível trófico em um ambiente controlado, onde era permitida apenas

gráfico 3 Biomassa

Unidade C • Ecologia

3. Decompositores formam o primeiro nível trófico da cadeia alimentar, pois, sem eles, o fluxo de energia não pode se processar.

Espécie 3

Reprodução proibida. Art.184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998.

26. (Unimontes-MG) A adubação verde é um processo alternativo importante para plantas que passam por várias safras consecutivas, como o café e a laranja. Nesse processo, é associada ao cultivo dessas plantas uma leguminosa que, após se desenvolver, é cortada, triturada e incorporada ao solo mecanicamente. São resultados esperados desse procedimento, exceto a) aumento da formação do húmus. b) reposição de compostos nitrogenados no solo. c) redução da necessidade do uso de inseticidas. d) melhoria da aeração e umidade do solo.

Espécie 2

ilustrações: adilson secco

d) facilita a passagem da radiação infravermelha, diminuindo a ocorrência de mutagênese.

Espécie 1

Biomassa

c) bloqueia a radiação ultravioleta, protegendo os tecidos animais.

Biomassa

b) reage com ácido sulfúrico, formando a chuva ácida.

Tempo Com base nos gráficos e nos conhecimentos sobre o tema, determine a alternativa que define corretamente qual dos gráficos descreve o padrão esperado de variação da biomassa com o tempo, para que em um ecossistema ocorra uma retirada líquida de carbono da atmosfera.

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34. (Enem-MEC) Do ponto de vista ambiental, uma distinção importante que se faz entre os combustíveis é serem provenientes ou não de fontes renováveis. No caso dos derivados de petróleo e do álcool de cana, essa distinção se caracteriza a) pela diferença nas escalas de tempo de formação das fontes, período geológico, no caso do petróleo, e anual, no da cana.

31. (UEL-PR) Na região norte do Paraná, muitas áreas estão sendo ocupadas por culturas de milho e de trigo. Essas culturas têm provocado desgaste do solo. Para evitar esse desgaste, os agricultores adotam o rodízio de culturas, prática na qual se alterna o plantio do milho e do trigo com o da soja. Essa prática agrícola pode incorporar nutrientes ao solo porque a soja possui em suas raízes bactérias fixadoras de a) oxigênio. c) fósforo. e) nitrogênio.

d) pelo tempo de combustão de uma mesma quantidade de combustível, tempo muito maior para os derivados do petróleo do que do álcool.

b) carbono.

d) cálcio.

32. (UFRGS-RS) Leia o texto abaixo. “No Alasca, o salmão é capturado pelos ursos durante a desova. As partes do peixe não consumidas pelos ursos servem de alimento para outros animais e de fertilizante para as plantas. Já se observou que plantas ribeirinhas de regiões onde ursos se alimentam de salmão crescem três vezes mais do que plantas de outras áreas. Isso se deve ao fato de que as carcaças de peixe descartadas pelos ursos enriquecem o solo com um dos macronutrientes mais importantes para o crescimento das plantas.”

b) pelo maior ou menor tempo para se reciclar o combustível utilizado, tempo muito maior no caso do álcool. c) pelo maior ou menor tempo para se reciclar o combustível utilizado, tempo muito maior no caso dos derivados do petróleo.

e) pelo tempo de produção de combustível, pois o refino do petróleo leva dez vezes mais tempo do que a destilação do fermento de cana.

Questões discursivas 35. (Vunesp) Considere a afirmação: “As populações daquele ambiente pertencem a diferentes espécies de animais e vegetais”. Que conceitos estão implícitos nessa frase, se levarmos em consideração: a) somente o conjunto de populações? b) o conjunto de populações mais o ambiente abiótico? 36. (UFV-MG) Na maioria dos ecossistemas naturais encontramos vários tipos de produtores e de consumidores. A existência de várias opções alimentares interliga as cadeias em uma teia alimentar, como exemplificado abaixo. osvaldo sanches sequetin

Reprodução proibida. Art.184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998.

a) O gráfico 1, pois, com a mortalidade e a redução da biomassa, o carbono será incorporado ao solo na forma de matéria orgânica. b) O gráfico 2, pois, com o aumento da biomassa, haverá mais carbono atmosférico sendo retirado do ar. c) O gráfico 2, pois, com o aumento da biomassa, haverá também uma maior taxa de respiração. d) O gráfico 3, pois indica o que ocorreria em uma floresta madura, como na Amazônia. e) Em qualquer das três situações representadas pelos gráficos poderia haver retirada líquida, dependendo apenas da taxa respiratória.

Adaptado de: GENDE, Scott M.; QUINN, Thomas P. O salmão e a floresta. Scientific American Brasil, ano 5, n. 52, p. 86-91, set. 2006. A que macronutriente o texto se refere? a) Ao ferro. d) Ao nitrogênio. b) Ao zinco.

e) Ao manganês.

33. (Enem-MEC) A falta de água doce no Planeta será, possivelmente, um dos mais graves problemas deste século. Prevê-se que, nos próximos vinte anos, a quantidade de água doce disponível para cada habitante será drasticamente reduzida. Por meio de seus diferentes usos e consumos, as atividades humanas interferem no ciclo da água, alterando a) a quantidade total, mas não a qualidade da água disponível no Planeta. b) a qualidade da água e sua quantidade disponível para o consumo das populações. c) a qualidade da água disponível, apenas no subsolo terrestre. d) apenas a disponibilidade de água superficial existente nos rios e lagos. e) o regime de chuvas, mas não a quantidade de água disponível no Planeta.

Com base na figura e nos conceitos ecológicos, resolva, em seu caderno, os itens: a) A qual(is) ordem(ns) de consumidor(es) pertence a cobra? b) Independentemente da ordem que ocupam, quantos consumidores pertencem a um único nível trófico? c) Explique como o gavião poderia ocupar o nível trófico inferior ao da cobra. 37. (Vunesp) Leia as seguintes afirmações: O capim produz matéria orgânica através da fotossíntese.

Capítulo 9 • Fundamentos da Ecologia

c) Ao cloro.

A capivara, um animal herbívoro, pode atingir altas densidades populacionais.

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Atividades

A onça-pintada, mesmo correndo o risco de extinção, pode exercer forte pressão predatória.

Produtores

809

Consumidores primários

37

Consumidores secundários

11

Consumidores terciários

1,5

c) Nesse ecossistema, identifique os níveis tróficos ocupados por cobras, gafanhotos, musgos e sapos.

Determine, justificando: a) os fluxos que incluem os processos de fotossíntese, respiração aeróbica e fermentação realizados pelos seres vivos atuais. b) o fluxo que é diretamente afetado pelas usinas termoelétricas a carvão mineral. 42. (UFRRJ) “Os sul-africanos estão atravessando uma grave crise na alimentação, causada pelo esgotamento do solo na região. Para minimizar o problema, a Universidade da Califórnia desenvolveu uma técnica para recuperar os solos esgotados, que consiste em plantar árvores de leguminosas em meio a lavouras de alimentos.” (Adaptado de Ciência Hoje, SBPC, v. 33, n. 193, maio 2003, p. 51.) De que maneira essa técnica ajuda na recuperação do solo? 43. (Fuvest-SP) Após alguns meses de monitoramento de uma região de floresta temperada (de julho a dezembro de 1965), a vegetação de uma área foi derrubada e impediu-se o crescimento de novas plantas. Tanto a área de floresta intacta quanto a área desmatada continuaram a ser monitoradas durante os dois anos e meio seguintes (de janeiro de 1966 a junho de 1968). O gráfico a seguir mostra as concentrações de nitratos presentes nas águas de chuva drenadas das duas áreas para córregos próximos.

Produtores (8.833 kcal/m /ano)

Unidade C • Ecologia

Luz solar

a) Considerando que, na fotossíntese, a energia não é produzida, mas transformada, é correto manter o nome de “produtores” para os organismos que estão na base da pirâmide? Justifique. b) De que nível(eis) da pirâmide os decompositores obtêm energia? Justifique. 41. (Fuvest-SP) No esquema a seguir, os retângulos representam os quatro maiores reservatórios do elemento carbono em nosso planeta e as setas indicam o fluxo do carbono entre esses reservatórios.

Concentração de nitratos (mg/L) na água da chuva drenada

adilson secco

2

SUPERFÍCIE DOS CONTINENTES (3.600  109 toneladas)

(Baseado em Trabalka, J. K. & Reichle, D. E. (eds.) “The Changing Carbon Cycle: a global analysis”; Springer, Nova York, 1986.)

40. (Fuvest-SP) A ilustração mostra a produtividade líquida de um ecossistema, isto é, o total de energia expressa em quilocalorias por metro quadrado/ano após a respiração celular de seus componentes. Consumidores terciárioss (6 kcal/m2/ano) Consumidores secundários (67 kcal/m2/ano)) Consumidores primários .478 kcal/m2/ano) (1.478

D

ROCHAS (inclusive combustíveis fósseis) (50.005.000  109 toneladas)

a) Por que se usa a massa seca por unidade de área (g/m2), e não a massa fresca, para comparar os organismos encontrados nos diversos níveis tróficos? b) Explique por que a massa seca diminui progressivamente em cada nível trófico.

C

E

39. (Fuvest-SP) A tabela a seguir mostra medidas, em massa seca por metro quadrado (g/m2), dos componentes de diversos níveis tróficos em um dado ecossistema. Massa seca (g/m2)

F

adilson secco

OCEANOS (10.035.703  109 toneladas)

b) Qual a importância da incorporação do nitrogênio para os seres vivos?

Níveis tróficos

B

Reprodução proibida. Art.184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998.

38. (UFC-CE) O gás nitrogênio predomina na composição da atmosfera. Porém, em sua forma livre, N2 não é utilizado pelos organismos vivos. Sendo assim, responda: a) Como o nitrogênio ingressa nas cadeias tróficas?

A

80,0 60,0 40,0 30,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0 Jul

adilson secco

Identifique os níveis tróficos de cada um dos organismos sublinhados nas afirmações. Justifique se a cadeia alimentar formada por estes organismos poderia ser utilizada para representar o ciclo da matéria de forma completa.

ATMOSFERA (700  109 toneladas)

Derrubada das árvores

Área desmatada Área intacta

Dez Jan

1965

Dez Jan 1966

Dez Jan 1967

Jun 1968

a) Se, em 1968, a vegetação da área intacta tivesse sido removida e ambas as áreas tivessem sido imediatamente usadas para cultivo de cereais, era de se esperar que houvesse maior produtividade de grãos em uma delas? Por quê? b) Qual elemento químico do nitrato é fundamental para a manutenção de um ecossistema? Por quê?

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