Ecologia
Textos - Equilíbrio Ecológico
Prof. Germano Schüür


CIÊNCIAS DO AMBIENTE - ECOLOGIA

Unidade I - Noções Gerais de Ecologia

1.1 – Relação da Ecologia com Outras Ciências

A Ecologia é uma ciência que aproveita conhecimentos de muitas outras. Não pode dispensar os ensinamentos de Botânica, de Zoologia e de Microbiologia.

Sustenta-se também em assuntos de Fitogeografia e Zoogeografia. Necessita de conhecimentos de Fisiologia, de Genética, de Física ou de Química, entre tantas ciências.

Por ser uma ciência de síntese e também de análise deve servir-se de Estatística.

Climas, objeto de estudos da Climatologia e solos, dos quais cuida a Pedologia são, outrossim, fundamentais.

Relaciona-se com Política Econômica, uma vez que é ela quem condiciona o tipo de tecnologia a ser implantada em uma determinada região.


1.2 - Vocabulário Ecológico

Ecologia: é a ciência que estuda a relação dos seres vivos entre si e deles com o ambiente.

Componentes Bióticos e Abióticos: seres vivos e não vivos de um ecossistema.

Meio Ambiente: conjunto de fatores bióticos e abióticos que cercam e possibilitam a sobrevivência de um determinado ser vivo.

Habitat: é o lugar onde vive um organismo, ou o lugar onde devemos dirigir-nos para encontrar (endereço).

Nicho Ecológico: é a posição ou papel de um organismo dentro de sua comunidade e ecossistema, como resultante das respectivas adaptações estruturais, reações fisiológicas e comportamento específico (profissão).

Ecossistema: é um conjunto de componentes bióticos e abióticos que, num determinado meio, trocam matéria e energia.

Espécie: é o conjunto de organismo semelhantes entre si, que se reproduzem em condições naturais, sendo seus descendentes, via de regra, férteis.

População: é o conjunto de organismos de uma mesma espécie que habitam determinado espaço em determinado tempo.

Comunidade: é a associação entre seres os vivos de diversas populações de uma determinada área.


1.3 - Fluxo da Energia no Ecossistema

A energia necessária para a manutenção dos seres vivos vem, basicamente, de uma única fonte: o sol. A energia luminosa do sol é captada pelas plantas e outros organismos fotossintetizantes e convertida em energia química, sendo armazenada nos compostos orgânicos por eles produzidos.

1.3.1 - Fotossíntese

Este processo (fotossíntese = photo, luz e synthesis, produção) consiste em separar a molécula da água (H2O) em componentes, o hidrogênio (H2) e o oxigênio molecular (O2). Isso requer energia e, como já foi dito, ela provém da luz solar captada pela clorofila. A seguir, o hidrogênio se liga ao dióxido de carbono, havendo liberação de O2. Representando este processo em forma química, temos o seguinte:


       673 Kcal (luz)

12 H2O -------------> 12 H2O 602

clorofila


6 CO2 12 H2 --------------> C6H12O6 6 H2O

673 Kcal

6 H2O 6 CO2 -------------> C6H12O6 602 (equação reduzida)

clorofila

Formou-se uma grande e complexa molécula de um carboidrato, um açúcar, monossacarídeo conhecido por glicose (C6H12O6) e restou água resultante da recombinação do hidrogênio da primeira etapa e do oxigênio nela liberado.

O fracionamento da molécula d’água necessita de energia. Essa é suprida pela luz do sol. Mede-se a energia em calorias. Uma caloria é a quantidade de energia necessária para elevar de 10 C (1 grau centígrado) a temperatura de uma grama de água, que é o peso de um centímetro cúbico de água. A energia consumida neste processo de construção de cada molécula de glicose é de 673 Kcal (673.000 cal). A partir desta molécula constroem-se outras, mais ou menos complexas, de outros carboidratos, de gorduras, proteínas e outros compostos orgânicos.

1.3.2 - Respiração

Nos seres aeróbicos é a oxidação de moléculas de matéria orgânica, ao nível celular, resultando disso, moléculas menores de matéria inorgânica (gás carbônico e água). Da conversão de moléculas maiores e complexas e outras menores e simples, há uma sobra de energia.

Neste caso, podemos representar o processo da seguinte maneira:


C6H12O6 602 ------------------> 6CO2 6 H2O 673 Kcal

glicose oxigênio gás carb. água energia


Nota-se, neste processo, o oposto da Fotossíntese:

Fotossíntese Respiração Aeróbica

Construção de matéria orgânica Demolição de matéria orgânica Consumo de CO2 e H2O Liberação de CO2 e HaO Liberação de O2 Consumo de O2 Consumo de energia (673 Kcal) Liberação de energia (673 Kcal)

Os seres anaeróbicos que não utilizam e, às vezes, não toleram oxigênio, como os levedos que fermentam a massa de pão ou dos que produzem álcool fermentando o açúcar existente no caldo de cana ou suco de uva, enzimas específicas, dão origem ao álcool comum (álcool etílico) e ao gás carbônico, o que se pode colocar em expressão química da seguinte maneira:


           enzimas
C6H12O6  -------------> 2 C2H5OH         2 CO2        28 calorias

glicose álcool etílico


Nota-se que a sobra de energia é menor que na respiração aeróbica, pois, lá, a respiração é elevada a um extremo de simplificação, o que não acontece aqui, pois a molécula de álcool é ainda bastante complexa e contém muita energia.


1.4 - Cadeias Alimentares

Na natureza, nenhum ser vivo vive isolado. Todos, direta ou indiretamente, são interdependentes. Assim, podemos considerar uma cadeia alimentar como uma sucessão de organismos, ordenada de tal maneira que mostra a seqüência na obtenção de alimento da natureza. Nela participam:

Cadeia alimentar ou trófica

1.4.1 - Produtores

Correspondem a todas as plantas que realizam fotossíntese, ou seja, conseguem fabricar substâncias orgânicas a partir de compostos inorgânicos simples.

1.4.2 - Consumidores

São os seres vivos que se alimentam direta ou indiretamente dos produtores, dada sua incapacidade de produzirem seu próprio alimento. São chamados de primários, quando se alimentam exclusivamente de produtores (animais herbívoros); de secundários, quando se nutrem de consumidores primários e de terciários, quando devoram consumidores secundários.

1.4.3 - Decompositores

São organismo heterotróficos, principalmente as bactérias e fungos, que decompõem os cadáveres de produtores e consumidores libertando substâncias simples que são novamente utilizadas pelos produtores. Os decompositores são os "lixeiros" da natureza. Sem eles, tudo que morresse ficaria, eterna e simplesmente, no lugar onde tivesse caído. Materiais como o carbono, fósforo e nitrogênio fiariam presos a restos mortais e não poderiam ser utilizados por outros organismos.


1.5 - Ciclos Biogeoquímicos

O transporte de matéria nos ecossistemas reside na existência de circuitos nos quais os diversos elementos são constantemente reciclados. Em relação à energia, há uma diferença fundamental, pois esta é degradada sob forma de calor e perdida sem ser jamais reutilizada.

Os seres vivos têm necessidade de mais ou menos 40 elementos para fazer a síntese de seu protoplasma. Os mais importantes são o carbono, o nitrogênio, o hidrogênio, o oxigênio, o fósforo e o enxofre. E esses elementos principais acrescentam-se outros, necessários em quantidades menores, como o cálcio, ferro, potássio, magnésio, sódio, etc.

Esses elementos passam alternativamente da matéria viva à matéria orgânica, percorrendo ciclos, chamados biogeoquímicos.

1.5.1 - O Ciclo da Água

Um dos fundamentos para a existência de vida em um planeta é a existência de água. Na Terra ela existe sob forma de vapor na atmosfera que, ao se condensar, cai como chuva, neve ou gelo. Quando se precipita pode cair diretamente no mar ou sobre a superfície da terra, chegando aos oceanos através de rios ou lençóis freáticos (rios subterrâneos). Neste percurso, uma parte da égua é devolvida à atmosfera pela evaporação. As plantas a retiram do solo, enquanto que quase todos os animais a ingerem. A água absorvida pelas plantas serve para transportar várias substâncias minerais e participar da fotossíntese. Os organismos contêm água, pois é nesta que se realizam a maioria dos processos vitais. Tanto animais como vegetais perdem água diretamente para a atmosfera. Os vegetais e animais pela transpiração; ao animais pela evaporação pulmonar, pela filtragem renal e pelo aparelho digestivo. Todos, quando morrem, fazem retornar sua parcela de água ao ambiente. Assim, a água que as raízes das plantas tirarem do solo, ou que os animais beberem, volta para a atmosfera.

Ciclo da Água

1.5.2 - O Ciclo do Carbono

Vimos que na fotossíntese os organismos absorvem o carbono, que entra na composição de um número grande de compostos, que por sua vez, se recombinam e formam os mais diversos componentes orgânicos.

As plantas, quando servem de alimento para os consumidores, transferem a matéria orgânica, que é metabolizada em cada nível trófico seguinte. Pela respiração de cada organismo, forma-se gás carbônico, que é devolvido ao ambiente. Quando morrem, animais e plantas, são decompostos por fungos e bactérias que liberam CO2 à água ou à atmosfera.

Algumas vezes o processo de decomposição é extremamente lento. É o caso dos compostos de carbono que não foram totalmente atacados pelos decompositores e permanecem armazenados no subsolo sob forma de turfa, carvão e petróleo. Também as rochas formadas por conchas e esqueletos contêm compostos carbonados.

Ciclo do Carbono

1.5.3 - O Ciclo do Nitrogênio

O nitrogênio, mesmo ocorrendo em grande quantidade na atmosfera (78%), não pode ser aproveitado diretamente pelos vegetais e animais. Entretanto, algumas bactérias e alguns azuis (cianofíceas) podem fixar e utilizar o nitrogênio atmosférico nos solos e na água. Nas raízes das leguminosas, por exemplo, encontramos nódulos que abrigam um número imenso destas bactérias que vivem em simbiose com a hospedeira.

Assim, estas bactérias (Nitrobacter e Nitrosomonas) denominadas "fixadoras de nitrogênio" utilizam o N2 atmosférico e o transformam em nitratos (NO3) que se acumulam no solo ou na água, de onde são absorvidos pelas plantas. Estas os aproveitam na síntese de proteínas, aminoácidos, ácidos nucleicos, bases nitrogenadas, etc., que passam para os consumidores dos níveis tróficos seguintes.

Tanto animais e plantas, quando morrem, são decompostos e o nitrogênio é eliminado sob a forma de amônia (NH3). Outras bactérias, "as desnitrificantes" liberam o nitrogênio da amônia para a atmosfera na forma de N2, fechando o ciclo.

NOTA: O nitrogênio atmosférico é oxidado a nitritos e nitratos durante as tempestades com relâmpagos.

Ciclo do Nitrogênio

1.5.4 - O Ciclo do Cálcio

Com exceção do oxigênio, do carbono, do hidrogênio e do oxigênio, todos os demais elementos que fazem parte dos componentes bióticos são encontrados na crosta rochosa da Terra (litosfera) ou dissolvidos na água (hidrosfera). Como todos seguem ciclos semelhantes, consideremos o cálcio como exemplo.

Os sais de cálcio são usados por animais para a formação de esqueletos, como ossos de peixes, conchas de moluscos, carapaças de foraminíferos e envoltório de corais. Esses se acumulam no fundo dos mares, lagos e rios. Depois de milhões de anos, podem vir a construir rochas calcárias continentais, se ocorrer uma elevação do terreno. Seus compostos de cálcio, quando novamente dissolvidos pelas águas das chuvas, voltam para os oceanos. O cálcio, quando está em solução, pode ser incorporado pelas raízes e vir a fazer parte de vegetais e mais tarde de consumidores e, por fim, retornar ao solo através da ação dos decompositores.

Ciclo do Cálcio

1.5.5 - O Ciclo do Fósforo

O fósforo é um elemento essencial por participar das moléculas de DNA e RNA responsáveis pela transmissão das características genéticas, além de serem os compostos de fósforo os principais manipuladores de energia nas células vivas. Os principais reservatórios são as rochas de fosfato, depósitos de guano (excremento de aves marinhas) e depósitos de animais fossilizados. O fósforo é liberado destes reservatórios por erosão natural e filtração, e através da mineração e do uso como adubo pelo homem. Parte do fósforo é aproveitado pelas plantas na forma de fosfatos no solo, entrando, assim, na parte viva do ecossistema. Pode passar através de vários níveis tróficos antes de retornar ao solo por decomposição. Grande parte do fosfato carregado pela água ou escavado dos depósitos na rocha é eventualmente levado pelo mar - o homem e suas atividades mineradoras e distributivas aceleram este processo. Uma vez no mar, pode ser utilizado em ecossistemas marinhos ou depositado em sedimentos marinhos rasos ou profundos. Embora parte deste possa ser devolvida por corrente de ressurgência, grande parte se perde quase que permanentemente. Pode ser devolvido por processos geológicos de elevação de sedimentos, e, segundo Ehrlich, parece improvável que no futuro estes serão suficientes para contrabalançar a perda.

Ciclo do Fósforo


Germano SCHÜÜR/João Carlos SELBACH, Unisinos
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