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BIOLOGIA

Comunidade: interações entre os seres vivos

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Comunidade: interações entre os seres vivosCapítulo 6

1. As espécies de uma comunidade interagem

Relações intraespecífi cas - Uma formiga em uma comunidade irá interagir com outros organismos da mesma espécie. Você provavelmente já observou esse tipo de interação acontecendo em um formigueiro, onde existe uma sociedade de indiví-duos aparentados que dividem tarefas como forrageamento, defesa e reprodução.

Quando ocorrem interações entre indivíduos que pertencem à mesma espécie, chamamos essas interações de relações ecológicas intraespecífi cas.

Relações interespecífi cas – Uma formiga em uma comunidade irá interagir com organismos de espécies diferentes. Isso ocorre, por exemplo, entre as saúvas e os fungos que elas cultivam: as formi-gas carregam folhas cortadas para o formigueiro, das quais os fungos se alimentam; em contrapartida, as formigas se alimentam dos fungos.

Quando ocorrem interações entre indivíduos de diferentes espécies, chamamos essas inte-rações de relações ecológicas interespecífi cas.

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Relações harmônicas – As interações que uma formiga estabelece com outros organismos podem ter um efeito positivo sobre um ou sobre ambos os participantes. Um bom exemplo desse tipo de intera-ção ocorre entre algumas espécies de formigas e bor-boletas da família Lycaenidae: as larvas da borboleta secretam uma substância açucarada, que serve de ali-mento para as formigas; e as formigas, por sua vez, protegem as larvas, as pupas e os adultos da borbo-leta de predadores.

Quando ocorrem interações nas quais ambos os indivíduos participantes são beneficiados, ou nas quais um dos indivíduos é beneficiado enquanto o outro não apresenta ganhos nem perdas, chamamos essas interações de relações ecológicas harmônicas.

Relações desarmônicas – As interações que uma formiga estabelece com outros organismos podem ter um efeito negativo sobre um ou sobre ambos os parti-cipantes. Algumas espécies de formigas são bastante agressivas, alimentando-se de vários tipos de animais. A predação pelas formigas tem um efeito positivo sobre elas (que ganham alimento), mas um efeito nega-tivo sobre os animais que lhes servem de presa.

1.1. Nas relações harmônicas não há prejuízos

1.1.1. As relações harmônicas intraespecíficas ocorrem entre indivíduos da mesma espécie

Os organismos de uma mesma espécie geralmente disputam recursos do meio ambiente, estabelecendo relações de competição. No entanto, existem muitos casos de cooperação entre indivíduos co-específicos, nos quais todos saem ganhando:

Quando ocorrem interações nas quais pelo menos um dos indivíduos participantes é prejudicado, chamamos essas interações de relações ecológi-cas desarmônicas.

Na sociedade, há divisão de trabalho, mas não união física.

Há vários exemplos de cooperação entre organis-mos da mesma espécie: guepardos aparentados que caçam juntos, ou uma ave que ajuda os pais a cuidar dos irmãos mais novos. Entretanto, no caso de algu-mas sociedades, a troca de favores pode atingir níveis extremos. Pense em uma colmeia, ou em um formi-gueiro, em que grupos de insetos altamente organi-zados dividem as mais diversas tarefas, embora não exista ligação anatômica entre eles.

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Sociedade: abelhas em uma colmeia

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Colônia: anêmonas em um recife de coral

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Sociedade das abelhas: nas socie-dades das abelhas, existem três cas-tas: a rainha, o zangão e a operária. As abelhas operárias são fêmeas res-ponsáveis pela limpeza e pela defesa da colmeia, bem como pela coleta de alimento (néctar e pólen). As rainhas são fêmeas férteis, cuja função é produzir os ovos dos quais irão nas-cer todos os indivíduos da colmeia. Os zangões são machos haploides, formados por partenogênese, e sua única função é fecundar rainhas vir-gens. As colmeias da espécie Apis mellifera podem abrigar cerca de 80 mil abelhas, sendo que apenas uma é a rainha.

Sociedade das formigas: nas socie-dades das formigas, em geral, existem as seguintes castas: a rainha, o rei e os operários. As rainhas são fêmeas férteis, que produzem ovos. Os reis são machos férteis, que acasalam com as rainhas e depois morrem. Os operários são formigas assexuadas e estéreis, responsáveis pela coleta de alimento, pela defesa, por cuidar dos ovos e pela manutenção do formi-gueiro. Em algumas espécies, existem operários especializados na defesa do formigueiro, conhecidos como sol-dados. Enquanto os operários vivem apenas alguns meses, a rainha pode viver até vinte ou trinta anos.

Sociedade dos cupins: os cupins, ou térmi-tas, são insetos sociais que se alimentam de celulose proveniente da madeira de árvores ou de construções humanas. Algumas espécies são conhecidas por causar grandes prejuízos a prédios e residências. A sociedade dos cupins é constituída por três castas: as rainhas e os reis, os operários e os soldados. Os reis são machos férteis e as rainhas são fêmeas férteis. Sua função é produzir todos os demais indiví-duos do cupinzeiro. Os operários são machos e fêmeas estéreis, que realizam as atividades de coleta de alimento, cuidado da prole etc. Por fim, os soldados são indivíduos que possuem mandíbulas muito desenvolvidas, cuja função é proteger o cupinzeiro de predadores.

Na colônia, há união física e pode haver divisão de trabalho.

Em alguns seres vivos, a cooperação entre indivíduos da mesma espécie chega ao ponto em que eles for-mam grupos fisicamente unidos: as colônias. Há vários graus de interação entre os membros de uma colô-nia, dependendo da espécie. Nas colônias isomorfas, os indivíduos são todos iguais, compartilhando alimento ou abrigo. Nas colônias heteromorfas, existem indivíduos diferentes, especializados na realização de diferen-tes funções.

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MAlgas: as colônias de

algas verdes do gênero Volvox, que vivem em água doce, são formadas por organismos unicelu-lares. Os indivíduos ficam dispostos na borda de uma esfera gelatinosa e oca. Volvox é um exemplo de colônia heteromorfa: existem indivíduos res-ponsáveis pela alimen-tação e pela movimen-tação da colônia; e indi-víduos capazes de pro-duzir novas colônias por reprodução assexuada, as quais ficam dentro da colônia-mãe no início do seu desenvolvimento.

Cnidários: os corais são colônias isomorfas, nas quais inúmeros indivíduos, chamados pólipos, compar-tilham um esqueleto calcá-rio. Os pólipos que formam os corais são muito pareci-dos, não havendo especia-lização para a realização de funções específicas.

Cnidários: a espécie de cni-dário colonial conhecida como caravela-portuguesa (Physa-lia physalis) lembra um único organismo, tal é o grau de união e especialização dos indivíduos. Essa colônia heteromorfa é for-mada por quatro tipos de póli-pos: um organismo que possui a forma de uma bolsa de gás, responsável pela flutuação da colônia; pólipos diminutos que formam os longos tentáculos da colônia, responsáveis pela defesa e pela captura de presas; pólipos responsáveis pela diges-tão das presas capturadas pelos tentáculos; e pólipos responsá-veis pela reprodução.

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1.1.2. As relações harmônicas interespecíficas ocorrem entre indivíduos de espécies diferentes

As interações entre indivíduos de diferentes espé-cies que compõem uma comunidade podem ser tanto positivas quanto negativas. Nas relações positivas, um ou ambos os participantes obtêm benefícios:

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Protocooperação: um peixe limpador alimentando-se de parasitas de outra espécie de peixe.

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Comensalismo: Rêmoras aderidas ao casco de uma tartaruga

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Mutualismo: líquens (algas + fungos ou cianobactérias + fungos)

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Inquilinismo: um peixe vivendo dentro do intestino de um pepino-do-mar

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Forésia: ácaros jovens “pegando carona” em uma espécie de ácaro maior

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O mutualismo é uma relação positiva e obrigatória para ambos os participantes.

Indivíduos de espécies diferentes podem cooperar de modo que ambos obtenham benefícios. Em alguns casos, a cooperação pode evoluir até atingir um nível no qual as espécies se tornam interdependentes, não con-seguindo mais viver separadas. Nesse caso, chamamos a relação ecológica de mutualismo.Cupins e protozoários: os cupins que se alimentam de madeira de árvores e construções humanas, na reali-dade, não conseguem digerir a celulose, que é o prin-cipal componente da madeira. Então, como eles obtêm seu alimento? O intestino dos cupins está repleto de protozoários (como a Trichonympha) e bactérias capa-zes de digerir a celulose, que eles obtêm engolfando pequenos pedaços de madeira por meio da fagoci-tose. Na verdade, são os subprodutos do metabolismo desses microrganismos que os cupins usam como ali-mento. Em contrapartida, os protozoários e as bactérias ganham abrigo e um suprimento constante de celulose.

Liquens: os liquens, encontrados facilmente em cascas de árvores, sobre rochas, ou mesmo em telhados, são na verdade formados por dois tipos de orga-nismos: uma espécie de alga, ou cianobactéria; e uma espécie de fungo. O orga-nismo fotossintetizante fornece compostos orgânicos para o fungo, enquanto as hifas do fungo criam um ambiente adequado, com umidade e nutrientes, para que a alga (ou a cianobactéria) possa realizar a fotossíntese. O fungo e os produtores envolvidos no mutualismo são interdependentes, ou seja, eles não poderiam habi-tar o mesmo local isoladamente.

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Liquens

Outros exemplos de mutualismo são:• Animais ruminantes e os micro-organismos que vivem em seus sistemas diges-tórios: os micro-organismos produzem enzimas capazes de digerir a celulose ingerida pelos ruminantes, ao passo que os micro-organismos recebem alimento e abrigo.• Micorrizas: existem fungos que se associam às raízes de algumas plantas, con-tribuindo com a absorção de nutrientes presentes no solo, o que beneficia a planta. Por sua vez, a planta fornece aos fungos nutrientes orgânicos produzidos por ela.• Plantas leguminosas e bactérias do gênero Rhizobium: as bactérias formam nódulos nas raízes das plantas leguminosas, realizando a fixação do nitrogênio atmosférico e oferecendo compostos nitrogenados à planta, ao passo que a planta fornece nutrientes orgânicos às bactérias.

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A protocooperação é uma relação positiva e faculta-tiva para ambos os participantes.

Diferentemente do ocorre no mutualismo, a pro-tocooperação é uma relação ecológica na qual os par-ticipantes não são “obrigados” a viverem juntos. Isso significa que a troca de favores entre as espécies é casual, ou facultativa.

Caranguejos-eremita e anêmonas: algumas espé-cies de crustáceos, conhecidas popularmente como caranguejo-eremita, ou ermitão, geralmente colocam anêmonas-do-mar sobre a concha de gastrópode na qual seu abdômen fica inserido. Esses crustáceos se adaptaram ao uso das conchas e seu abdômen é mole (não possui uma carapaça rígida) e facilmente ata-cado por predadores. Enquanto o ermitão ganha pro-teção, em consequência das células urticantes do cni-dário (cnidócitos) que afugentam seus predadores, as anêmonas-do-mar ganham mobilidade e sobras de alimento do crustáceo. Note que, embora o ermitão e a anêmona sejam beneficiados por essa relação, eles podem viver sozinhos.

Grandes herbívoros e aves: nas savanas africanas, é comum encontrarmos grandes mamíferos herbívoros, como búfalos, rinocerontes e impalas, em associa-ção com algumas espécies de aves. Essas aves se alimentam de carrapatos e mos-cas que ficam escondidos na pelagem dos mamíferos. Assim, enquanto as aves ganham alimento, os herbívoros ganham uma “limpeza grátis”, livrando-se dos seus parasitas.

O comensalismo é uma relação na qual apenas um é beneficiado.

Algumas relações ecológicas positivas envolvem benefício para uma das partes apenas, enquanto a outra parte não é prejudicada. De forma geral, esse tipo de relação é conhecido como comensalismo, em que as vantagens da associação recaem sobre ape-nas uma das espécies, chamada de comensal. Um bom exemplo de comensalismo é encontrado entre as rêmoras, ou peixe-piloto (espécie comensal), e espé-cies de tubarão, raias, tartarugas e baleias. As rêmo-ras possuem um órgão aderente na parte superior do corpo, com o qual elas se prendem à região inferior do corpo da espécie “hospedeira”. Enquanto as rêmoras ganham transporte e restos de alimento, para a espé-cie transportadora a relação é neutra.

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Agora, vamos aprender sobre duas relações ecológicas que são variantes do comensalismo:

No inquilinismo, uma espécie usa a outra como “moradia”.

O inquilinismo pode ser visto como um caso especial de comensalismo, no qual a espécie inquilina vive dentro do corpo ou sobre o corpo da espécie hospe-deira, mas sem prejudicá-la. Assim, a espécie inquilina ganha abrigo, proteção, ou suporte, enquanto a espécie hospedeira não tem vantagens, nem desvantagens.

• Vivendo sobre o hospedeiroExemplos de inquilinismo em que a espécie

inquilina vive sobre a espécie hospedeira podem ser encontrados em florestas tropicais. Nesses ambien-tes, existem muitas espécies de plantas epífitas, como musgos, orquídeas, bromélias, samambaias, liquens etc., que crescem sobre o tronco e sobre os galhos de árvores. Observe na foto as bromélias sobre os galhos de uma grande árvore em uma floresta tro-pical. Nesse caso de inquilinismo, as plantas epífitas ganham maior acesso à luz do sol para a fotossíntese, enquanto que, para as árvores hospedeiras, o efeito é neutro.

Na forésia, uma espécie usa a outra como transporte

Um segundo caso especial de comensalismo é a forésia, em que um indivíduo “pega carona” em outro maior, geralmente alado. Assim, uma espécie usa outra espécie como meio de transporte, obtendo o benefício da dispersão, sem o gasto de energia e tempo. Para a espécie hospedeira, não há prejuízo, tampouco há benefício. Exemplos dessa relação ecológica são comumente encontrados entre artrópodes: algumas espécies de ácaros agarram-se a insetos, como besouros, moscas ou abelhas, com o objetivo de se dispersar. Observe atentamente a foto e você verá um pequeno ácaro em cima do besouro.

• Vivendo dentro do hospedeiroExemplos de inquilinismo em que a espécie inqui-

lina vive dentro da espécie hospedeira são encontra-dos em abundância nos recifes de coral. Nesses ecos-sistemas marinhos, várias espécies de pequenos pei-xes e crustáceos se abrigam no interior de espon-jas, corais e equinodermos (pepino-do-mar x peixe Fieraster). Observe na foto o pequeno crustáceo que usa uma esponja de abrigo: o crustáceo ganha um local protegido, enquanto a esponja não é beneficiada nem prejudicada.

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2. Nas relações desarmônicas, pelo menos um dos participantes é prejudicado

2.1. As relações desarmônicas intraespecíficas ocorrem entre indivíduos da mesma espécie

Os organismos que pertencem a uma mesma espécie sempre irão disputar recur-sos do meio ambiente, pois eles compartilham o mesmo nicho ecológico. Essa disputa é conhecida como competição intraespecífica. Em alguns casos, a disputa por alimento pode chegar ao ponto em que um organismo devora o outro, relação conhecida como canibalismo.

No canibalismo, um indivíduo se alimenta de outro da mesma espécie

Existem vários motivos para um indivíduo se alimentar de outro da mesma espécie, relação ecológica conhecida como canibalismo. Em algumas espécies de peixes, por exemplo, os machos se alimentam dos próprios filhotes quando a comida está escassa. Uma explicação para esse comportamento aparentemente contraditório é o investimento que os machos estão fazendo no seu sucesso reprodutivo futuro: alimentar-se dos filhotes agora para poder sobreviver e pro-criar amanhã.

No canibalismo, o indivíduo canibal é beneficiado, pois consegue se alimentar, enquanto o outro indivíduo é prejudicado, pois perde a vida ou partes do corpo.

Canibalismo sexual: fêmeas de algumas espé-cies de artrópodes (aranhas, louva-a-deus, escor-piões, etc.) e outros invertebrados podem devo-rar os machos antes, durante, ou após a cópula. Isso está ocorrendo na foto ao lado, na qual um louva-a-deus fêmea (maior) está se alimentando de um louva-a-deus macho da mesma espécie. Uma das hipóteses para explicar esse fenômeno diz que as fêmeas que se alimentam dos machos após a cópula aumentam suas reservas energé-ticas, bem como a quantidade e qualidade dos seus ovos.

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Competição intraespecífica: ursos-marrons machos disputando um território.

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Canibalismo: fêmea de aranha se alimentando do seu parceiro

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Na competição intraespecífica, um indivíduo compete com outro da mesma espécie

Organismos que pertencem à mesma espécie recorrem aos mesmos recursos limitados para sobreviver e reproduzir-se. Logo, eles sempre irão competir por esses recursos, que podem ser: alimento, água, luz, sais minerais, espaço, gás car-bônico, locais para nidificação, parceiros sexuais, refúgios, entre outros.

Quando indivíduos que pertencem à mesma espécie disputam recursos, cha-mamos essa relação ecológica de competição intraespecífica. Nessa relação, todos os competidores são prejudicados, pois cada um deles iria se sair melhor se esti-vesse sozinho no ambiente.

A competição intraespecífica pode se manifestar de duas formas: direta, ou indireta.

• Competição direta – Indivíduos da mesma espécie podem competir de forma direta quando eles lutam entre si pela posse de um território, de um harém, ou de outros recursos. Os ursos polares machos, por exemplo, podem iniciar bri-gas violentas pelo direito de acasalar com uma fêmea.

• Competição indireta – Um indivíduo pode competir de forma indireta com outro indivíduo da mesma espécie quando o primeiro consome um recurso, por-tanto tornando-o indisponível para o segundo. Por exemplo, se uma ave ocupa um bom local para a construção de um ninho, ela está competindo indiretamente com outras aves da mesma espécie, já que esse local se torna indisponível para os demais. Outro exemplo pode ser encontrado em um manguezal, onde plantas da mesma espécie absorvem nutrientes do solo para poder crescer e se desenvolver. Quando a raiz de um indivíduo capta uma molécula de fosfato (PO4

3-), por exem-plo, essa molécula não pode mais ser aproveitada pelos outros indivíduos.

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2.2. As relações desarmônicas interespecíficas ocorrem entre indivíduos de espécies diferentes

Em uma comunidade, as interações entre os orga-nismos podem ter um efeito negativo sobre pelo menos um deles. Convencionou-se chamar essas inte-rações de relações ecológicas desarmônicas.

Amensalismo – bactérias da espécie Staphylococcus aureus não conseguem crescer nos locais onde existe penicilina.

Predação – serpente comendo um roedor.

Parasitismo – espécie parasita (Cuscuta europaea) crescendo sobre uma planta hospedeira.

Competição interespecífica – águia e corvo dispu-tando uma carcaça.

Herbivoria – zebra se alimentando de gramíneas.

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Esclavagismo – Rainha da espécie Polyergus lucidus escravizando as operárias da espécie Formica archboldi

Na competição interespecífica, indivíduos de diferentes espécies competem por recursos

Quando duas ou mais espécies de uma comunidade utilizam os mesmos recur-sos, ocorre o que chamamos de sobreposição de nichos ecológicos. Como os recursos disponíveis são limitados e, muitas vezes, escassos, os indivíduos perten-centes a essas espécies irão competir por esses recursos para sobreviver. Quando indivíduos de espécies diferentes disputam os mesmos recursos, chamamos essa relação ecológica de competição interespecífica.

Na competição interespecífica, todas as espécies envolvidas são prejudicadas: a aptidão de cada uma das espécies seria maior se não houvesse competição, ou seja, se cada uma delas estivesse sozinha do ambiente.

A intensidade da competição interespecífica irá depender do grau de sobre-posição dos nichos ecológicos das espécies competidoras. Por exemplo, se uma determinada área é habitada por três espécies de aves insetívoras, haverá sobre-posição dos nichos dessas espécies no que se refere à alimentação. Agora, imagine que duas dessas espécies de aves construam seus ninhos com o mesmo tipo de material (galhos secos e teia de aranha, por exemplo). Logo, a intensidade da com-petição entre essas duas espécies será maior em relação à competição entre uma delas e a terceira espécie. Isso ocorre porque os nichos ecológicos das duas espé-cies de aves são mais semelhantes, ou seja, estão mais sobrepostos (alimentação e construção de ninhos).

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O pisco-de-peito-ruivo (esquerda) e o chapim-real (direita) são aves insetívoras encontradas na Europa. Algumas populações compartilham o mesmo habitat e disputam alguns recursos alimentares semelhantes, como pequenos insetos. Assim, entre essas duas espécies ocorre competição interespecífica

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Em uma fl oresta densa, a luz é um recurso valioso para as plantas, já que elas necessitam da luz para realizar a fotossíntese. Na competição interespecífi ca por luz, todos serão prejudicados, pois cada indivíduo sozinho em um campo aberto conseguiria fazer fotos-síntese mais efi cientemente do que em uma fl oresta.

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No amensalismo, uma espécie prejudica o desenvol-vimento de outra.

Se você já viu uma trilha deixada pela passagem do gado no pasto, ou um elefante abrindo caminho em uma fl oresta, então você já testemunhou a rela-ção ecológica conhecida como amensalismo, ou anti-biose. Nessa interação, um indivíduo de uma espécie acaba prejudicando um indivíduo de outra espécie (o amensal) de forma involuntária.

Quando um elefante caminha em uma fl oresta, invariavelmente ele pisoteia plântulas e derruba árvores. Essa relação tem um efeito negativo para as plantas destruídas.

Quando o gado pisoteia a vegetação onde ele caminha, ele acaba matando diversas plantas e

pequenos animais. Embora o gado não seja afetado, os organismos pisoteados são prejudicados

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Uma hiena espanta um bando de urubus para garantir o monopólio sobre uma carcaça. Animais carniceiros de diferentes espécies disputam o mesmo recurso alimentar: matéria orgânica morta

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Um caso bem conhecido de amen-salismo é a alelopatia. Nessa relação, um organismo produz uma substân-cia que mata, ou inibe o crescimento de outro organismo. Um dos exem-plos mais importantes de alelopatia ocorre entre o fungo Penicillium e algumas bactérias. O Penicillium pro-duz, como produto do seu metabo-lismo, o antibiótico chamado penici-lina. A penicilina impede a prolifera-ção bacteriana.

Outro exemplo de alelopatia é a maré vermelha, fenômeno que pro-voca a morte de peixes, moluscos, crustáceos e outros animais mari-nhos quando ocorre a proliferação exagerada de algumas espécies de algas. Elas produzem uma toxina que, em grandes concentrações, é fatal para outros seres vivos.

Serpente – Adaptações dos predadores: A seleção natural favorece características dos predadores que aumentam suas

chances de capturar as presas, como tamanho, velocidade, força, agilidade, potência do veneno e, no caso de várias espécies de caran-

guejos, quelas (pinças) maiores e mais fortes para quebrar as con-chas de bivalves.

Lagarto – Adaptações das presas: A seleção natural favo-rece características das presas que aumentam suas chan-ces de evitar serem capturadas por predadores, como velo-cidade, espinhos, venenos, carapaças, camuflagem e, no caso

de vários mariscos, ostras e mexilhões, conchas mais duras e resistentes para resistir às quelas (pinças) dos caranguejos.

Na predação, um indivíduo mata e se alimenta de outro

Talvez a relação ecológica mais prontamente reconhecível seja a predação: um indivíduo de uma espécie (o predador) captura, mata e se alimenta de um indiví-duo de outra espécie (a presa). Na predação, o predador é beneficiado, pois conse-

gue se alimentar, e a presa é prejudicada, pois perde a vida. Um predador nor-malmente mata e se alimenta de várias presas ao longo de sua vida.

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Maré Vermelha

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A predação é fundamental para a manutenção das teias tróficas, pois é por meio dela que a energia e a matéria são transferidas do nível trófico dos consu-midores primários para os demais consumidores. A predação também é muito importante na regulação do tamanho das populações de presas.

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As joaninhas são predadores vorazes de pulgões, pequenos insetos que sugam a seiva de plantas

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Garça azul predando um pequeno peixe em um córrego

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Aranha se alimentando de um grilo que ela acabou de capturar

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A herbivoria é o consumo de partes vivas das plantas

A interação mais aparente nos ecossistemas talvez seja a herbivoria. Um boi alimentando-se de capim em um pasto, uma lagarta comendo uma folha de uma planta e um ouriço-do-mar atacando uma alga são todos exemplos de herbivoria. Nessa relação eco-lógica, um animal (o herbívoro) consome partes vivas de organismos autótrofos, plantas ou algas. Existem autores que consideram que se o herbívoro provocar a morte da planta ele está realizando uma predação; caso consuma parte da planta, causando prejuízos, mas sem matá-la, estará realizando parasitismo.

Na herbivoria, os herbívoros são benefi ciados, pois conseguem alimento, e as plantas (ou algas) são prejudicadas, pois perdem partes do corpo.

Assim como a predação, a herbivoria é fundamen-tal para a manutenção das teias alimentares, já que é por meio dela que a energia e a matéria são transfe-ridas do nível trófi co dos produtores para os demais níveis trófi cos. © CATHY KEIFER | DREAMSTIME.COM

Lagarta da mariposa real se alimentando de uma folha de nogueira. A maioria das espécies de herbívoros conhecidas está na classe dos insetos

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O panda-gigante tem uma dieta baseada estritamente em bambu. Apesar de pertencer à ordem Carnívora, os pandas são herbívoros, ao contrário de seu primo ártico, o urso-polar, que é carnívoro

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Os coalas são marsupiais australianos que se alimentam exclusivamente de folhas de eucalipto

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O parasitismo é uma relação simbiótica antagonística

As infecções, micoses, viroses, verminoses e proto-zooses são exemplos de um mesmo tipo de relação eco-lógica, conhecida como parasitismo. No parasitismo, um organismo de uma espécie (o parasita) associa-se com um organismo de outra espécie (o hospedeiro), do qual consome tecidos específicos. Geralmente, o parasita não mata o hospedeiro, pois depende dos tecidos vivos do hospedeiro para sobreviver.

No parasitismo, o parasita é beneficiado, pois obtém alimento, e o hospedeiro é prejudicado, pois tem suas células e tecidos atacados.

• Endoparasitas

Microrganismos patogênicos, como vírus, algu-mas bactérias e alguns protozoários, são endopara-sitas, pois vivem dentro do corpo do hospedeiro. O vírus que você pode ver na ilustração abaixo é um parasita intracelular de bactérias.

As verminoses também são causadas por endopa-rasitas. Na imagem abaixo, você poder ver um oxiúro

• Ectoparasitas

Mosquitos, piolhos e carrapatos são exemplos de ectoparasitas, pois vivem fora do corpo do hospe-deiro, ou seja, na sua superfície externa. Os carrapa-tos se aderem à pele de vários animais, incluindo os seres humanos, de onde sugam seu sangue.

As sanguessugas são anelídeos ectoparasitas. Assim como os carrapatos, as sanguessugas se ade-rem à superfície do corpo do hospedeiro e se alimen-tam de sangue.

(Enterobius vermicularis), verme nematoide causador da entero-

biose em seres humanos.

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• HoloparasitasAs plantas holoparasitas, como o cipó-chumbo

(Cuscuta racemosa) e sua parente, a Cuscuta euro-paea (veja na imagem abaixo), são incapazes de fazer fotossíntese (não possuem clorofila) e precisam se associar a outras plantas para extrair delas a seiva elaborada (açúcares). Para tanto, elas possuem raízes especializadas, chamadas de haustórios, que pene-tram até o floema da planta hospedeira.

Hemiparasitas – As plantas hemiparasitas, como as espécies da família Loranthaceae, popular-mente conhecidas como erva-de-passarinho, não roubam a seiva elaborada de seus hospedeiros. Elas possuem folhas e são capazes de realizar a fotossín-tese. No entanto, suas raízes são especializadas em retirar água e sais minerais (seiva bruta) do xilema das plantas hospedeiras. Observe na foto ao lado como existem várias ervas-de-passarinho sobre a árvore hospedeira.

Os parasitas não são encontrados somente entre os micro-organismos e animais, mas também entre as plantas. As plantas parasitas podem ser divididas em dois grupos:

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Os pulgões são ectoparasitas de plantas, das quais eles sugam a seiva elaborada (açúcares)

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O esclavagismo é um tipo de parasitismo social

Algumas espécies de abelhas, vespas e, principalmente, de formigas, adapta-ram-se para roubar e escravizar indivíduos de outras espécies. Esse fenômeno é conhecido como parasitismo social, ou esclavagismo: a espécie escravocrata é beneficiada, pois ganha alimento e proteção; a espécie escravizada é prejudicada, pois cuida dos indivíduos e da prole de outra espécie.

Existem várias espécies de formigas que são parasitas sociais de outras espé-cies. A foto abaixo, por exemplo, mostra uma formiga da espécie Formica sangui-nea carregando uma pupa da espécie Formica fusca. A primeira invade uma colô-nia da segunda e “sequestra” suas larvas. Quando elas se tornam adultas, tratam a invasora como sua rainha, alimentando-a e cuidando de suas verdadeiras crias.

As formigas parasitas possuem pelo menos dois métodos para escravizar outras espécies. O primeiro é por meio de uma rainha jovem, que invade o ninho de outra espécie, mata a rainha desse ninho e então assume o seu lugar. Os ope-rários irão alimentar e cuidar da prole da rainha substituta como se fosse a sua própria. O segundo método é por meio dos operários escravocratas, que invadem ninhos de outras espécies para roubar ovos, larvas, ou pupas. Quando os indiví-duos sequestrados se tornarem adultos, eles irão alimentar as formigas escravo-cratas, cuidar de sua prole e limpar e defender seu ninho.

© LATINSTOCK/CLAUDE NURIDSANY & MARIE PERENNOU/SCIENCE PHOTO LIBRARY

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BIOLOGIA

O desenvolvimento das comunidades biológicas

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O desenvolvimento das comunidades biológicasCapítulo 7

1. Sucessão ecológica

1.1. O que é sucessão ecológica?

Se você já observou terrenos baldios, deve ter notado que enquanto alguns deles estão limpos e o solo está exposto, outros apresentam espécies de plantas herbá-ceas, arbustivas e até mesmo uma ou outra árvore. O que você observou nesses terrenos baldios é conhecido como sucessão ecológica.

© ANTHONYATA, SINISA BOTAS, MARTIN FISCHER, SERBAN ENACHE, FERNANDO RODRIGUES | DREAMSTIME.COM

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Podemos definir a sucessão ecológica como o processo de substituição de espé-cies em uma comunidade biológica ao longo do tempo.

A sucessão ecológica pode começar em uma área desprovida de vida (local onde ocorreu um derramamento de lava, por exemplo) ou em uma área que foi perturbada, como você pode notar na imagem acima. Essa floresta boreal foi atin-gida por um incêndio em 2006. Da primeira até a última imagem, acompanhamos o desenvolvimento da comunidade ano após ano, de 2007 até 2012.

1.2. Ao longo da sucessão ocorrem mudanças na composição de espécies

Quando uma comunidade é afetada por algum tipo de distúrbio, como o derrama-mento de lava de um vulcão, uma enchente, ou um incêndio, ocorre uma extinção local de espécies e a área torna-se, então, desprovida de vida. As primeiras espé-cies a colonizar essa área perturbada são conhecidas como espécies pioneiras. Ao longo do processo de sucessão ecológica, as espécies pioneiras vão sendo gradual-mente substituídas por espécies intermediárias. Ao final da sucessão, a comuni-dade será dominada por espécies semelhantes àquelas anteriores ao distúrbio: as espécies tardias, ou de clímax.

• Espécies PioneirasUma comunidade pio-

neira, ou ecese, é formada por espécies resistentes, com grande capacidade de dispersão e que são capa-zes de suportar condi-ções adversas, como calor, escassez de água e nutrien-tes e, dependendo do tipo de sucessão ecológica, até mesmo a ausência de solo. Os liquens são um exem-plo de organismo pioneiro, em ambientes com pouco solo ou onde há rochas. Em ambientes onde há solo as espécies pioneiras, geral-mente, são as gramíneas.

© MICHAEL BIEHLER | DREAMSTIME.COM

© HANNU/ WIKICOMMONS

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• Espécies IntermediáriasUma comunidade interme-

diária, ou secundária, ou sere, é aquela que se estabelece depois que as espécies pioneiras altera-ram substancialmente as caracte-rísticas da área perturbada. Assim, o local que antes apresentava con-dições adversas vai adquirindo um solo mais úmido e rico em nutrien-tes, com menor variação de tem-peratura, permitindo que espécies menos resistentes, mas mais com-petitivas, substituam as anterio-res. Os arbustos, dependendo do ambiente, podem ser exemplos de espécies intermediárias.

• Espécies tardiasUma comunidade clímax é for-

mada por espécies menos resisten-tes e com menor capacidade de dis-persão em relação às espécies pio-neiras. As espécies tardias também apresentam uma grande vanta-gem competitiva sobre as demais tanto pioneiras quanto interme-diárias. Assim, as espécies de clí-max excluem as outras quando se estabelecem no local, inaugurando uma fase de estabilidade, na qual a comunidade irá se manter mais ou menos constante ao longo do tempo. As árvores que produzem troncos maciços são um exemplo de orga-nismo tardio.

© LUIS LOURO | DREAMSTIME.COM

Aflorestaamazônicaéumexemplo de comunidade clímax formada por espécies vegetais de grande porte

© ALPTRAUM | DREAMSTIME.COM

© TIMOTHY EPP | DREAMSTIME.COM

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O cerrado também é uma comunidade clímax, mas devido principalmente às características do solo, as espécies dominantes são uma mistura de árvores baixas, arbustos e gramíneas.

No alto das montanhas, devido às condições cli-máticas, topográficas e às características do solo, a comunidade clímax é constituída por espécies baixas, como gramíneas, musgos e liquens.

1.3. A sucessão primária ocorre em substratos nus

Existem dois tipos de sucessão ecológica: a sucessão primária e a sucessão secundária. Vamos começar aprendendo o que é a sucessão primária.

A sucessão ecológica primária ocorre em locais desprovidos de vida e de solo, como, por exemplo, em uma área que sofreu um derramamento de lava, rochas expostas, dunas de areia, ou áreas expos-tas recentemente pelo derretimento de uma geleira. Os primeiros habitantes a chegar a tais locais inós-pitos são bactérias autótrofas, liquens, musgos e samambaias.

© STEFFEN FOERSTER | DREAMSTIME.COM

Samambaia crescendo em área que sofreu um recente derramamento de lava

© NOAA PHOTO LIBRARY

Liquens crescendo sobre rocha nua, na ilha de Santa Cruz(Califórnia)

© MARIA DRYFHOUT | DREAMSTIME.COM

Gramíneas crescendo sobre dunas de areia

© VIKTOR NIKITIN | DREAMSTIME.COM

© RAPPER OURIÇO/ WIKICOMMONS

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Como ocorre a sucessão primária?

Tempo

Comunidade pioneira

Comunidade clímax

Comunidades intermediárias

Comunidade pioneira - No início da sucessão primária, somente organis-mos resistentes às condições inóspitas do ambiente conseguem colonizar a área (rochas expostas, por exemplo), como liquens e musgos.

Comunidades intermediárias – As espécies pioneiras são capazes de alterar signifi cativamente o ambiente original hostil: fragmentam as rochas, iniciando o desenvolvimento do solo; permitem a acumulação de matéria orgânica por meio da decomposição dos organismos que vão morrendo; acumulam umidade; entre outros efeitos. Assim, as espécies pioneiras abrem caminho para a colonização do ambiente pelas espécies intermediárias, menos resistentes, mas que ganham a competição por recursos com as primeiras. Com o tempo, o solo vai se tornando mais profundo e rico, e as condições ambientais vão se tornando mais estáveis.

Comunidade clímax – Após centenas, ou milhares de anos, de alterações fí sicas e químicas, o ambiente se torna estável, úmido e rico em nutrientes o sufi ciente para a colonização da área pelas espécies de clímax, que serão a forma dominante da comunidade. A comunidade clímax é estável (mantém-se aproximadamente constante ao longo do tempo) e varia conforme o tipo de bioma: em uma área de clima quente e úmido, e de solo bem formado, a comunidade clímax geralmente será formada por espécies arbóreas, tolerantes à sombra, de crescimento lento e com grande capacidade competitiva.

1.4. A sucessão secundária ocorre em locais com solos já formados

A sucessão ecológica secundária ocorre em locais que já foram habitados, ou seja, locais nos quais as comunidades foram destruídas por algum tipo leve de perturbação: incêndios, enchentes, tempestades, secas e áreas alte-radas pelos seres humanos, como campos de cultivo abandonados, ou terrenos baldios. As perturbações que iniciam o processo de suces-são secundária são mais brandas do que aque-las que iniciam a sucessão primária. Após um incêndio em uma fl oresta, por exemplo, apesar da destruição da comunidade, já existe um solo bem formado, que pode conter nutrientes e sementes. Os primeiros habitantes de um local em início de sucessão secundária geralmente são gramíneas e plantas herbáceas anuais.

© STEPHAN PIETZKO | DREAMSTIME.COM

Pequenos arbustos crescendo em um local que, dois meses antes, havia sido queimado por um incêndio

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© ONDREICKA | DREAMSTIME.COM

Estágio intermediário de sucessão ecológica em uma fazendaabandonadapormuitos anos

© MARGARETE BRANDÃO WIKICOMMONS

Estágio intermediário de sucessão ecológica em um pasto abandonado na florestaamazônica

Tempo

Comunidade pioneira

Comunidade clímax

Comunidade intermediária

Perturbação

Como ocorre a sucessão secundária?

Não só a comunidade de plantas passa por estágios de sucessão ecológica, mas os animais também. A diver-sidade de aves e morcegos, por exemplo, aumenta conforme as plantas herbáceas vão sendo substituídas por árvores, que oferecem alimento e abrigo para muitas espécies.

143

Comunidade pioneira – Os primeiros organismos a ocupar uma área após uma perturbação, como um incêndio, por exemplo, são gramíneas e plantas herbáceas anuais (completam o ciclo de vida em um ano). As características que permitem a essas plantas serem as primeiras a colonizar uma área recém-perturbada são: ciclo de vida curto, ou seja, elas atingem a idade reprodutiva rapidamente; produção de um grande número de frutos e sementes, com alta capacidade de dispersão; e tole-rância a ambientes muito iluminados e com pouca umidade.

Comunidade intermediária – Após alguns anos de colonização pelas espécies pioneiras, espécies intermediárias começam a chegar e ocupar a área, como plan-tas perenes (vivem por muitos anos), arbustos e pequenas árvores de crescimento rápido. As espécies intermediárias são melhores competidoras do que as espé-cies pioneiras e, assim, a comunidade passa por uma transição gradual. Lembre-se que as espécies pioneiras mudam as condições locais, aumentando a umidade e a quantidade de nutrientes do solo e também promovendo mais sombreamento, o que facilita a ocupação do ambiente pelas espécies intermediárias.

Comunidade clímax – Ao longo de dezenas de anos, as espécies intermediárias vão sendo substituídas por espécies de clímax, que são semelhantes às espécies que ocupavam o local antes da perturbação. As características das espécies de clí-max são: ciclo de vida longo, no qual a maturidade sexual é atingida tardiamente; produção de um pequeno número de frutos e sementes, geralmente com grande quantidade de nutrientes; tolerância a ambientes pouco iluminados; e grande capacidade competitiva.

1.5. Fatores que mudam ao longo da sucessão ecológica

Clímax

• Produtividade líquida• Variação ambiental

• Biodiversidade• Biomassa• Tamanho• Teias alimentares complexas• Reciclagem de nutrientes

SereEcese

Qua

ntida

de

Biodiversidade – Ao longo da sucessão, novos nichos ecológicos vão surgindo, o que promove o aumento do número de espécies, bem como torna as teias alimen-tares mais complexas.

Biomassa – Ao longo da sucessão, o número de indivíduos que pode viver no local vai crescendo, seguindo o aumento na disponibilidade de recursos, como compostos nitrogenados, por exemplo. Lembre-se que tanto a maior quantidade de recursos, quanto as alterações físicas e químicas promovidas por algumas espé-cies ao longo da sucessão favorecem o estabelecimento de novas espécies.

Variação nas condições ambientais – Ao longo da sucessão, fatores como temperatura, umidade, luminosidade, composição química do solo, entre outros, vão se tornando mais estáveis, embora compatíveis com o clima, topografia e outras características da região. Logo, a variação nas condições ambientais locais vai diminuindo.

Produtividade líquida – Ao longo da sucessão, a produtividade primária líquida vai diminuindo, pois aumenta o número de nichos ecológicos, níveis tró-ficos e biomassa de consumidores. Assim, na comunidade clímax, a taxa de respi-ração praticamente se iguala à taxa de fotossíntese. No entanto, a produtividade bruta é maior na comunidade clímax do que na comunidade pioneira. © SERBAN ENACHE | DREAMSTIME.COM

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BIOLOGIA

Ecologia de populações

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Ecologia de populaçõesCapítulo 8

1. Populações são conjuntos de organismos da mesma espécie

Imagine uma região que contenha 10 lagos de diferentes tamanhos. Agora ima-gine que em cada um desses lagos exista um conjunto de peixes da espécie Pisces lacu. Portanto, cada um desses conjuntos corresponderá a uma população da espé-cie Pisces lacu, e essa espécie, por conseguinte, será constituída por 10 populações.

De acordo com o exemplo acima, podemos defi nir uma população como um conjunto de organismos da mesma espécie que vive e interage em uma determi-nada área, que pode ser um lago, um rio, um fragmento de fl oresta, uma monta-nha, um vale, etc.

© DREAM69 | DREAMSTIME.COM

População de tubarões-martelo do mar do Caribe

© SMELLME | DREAMSTIME.COM

População de lobos-marinhos que habita a costa dos esqueletos, na Namíbia (sul da África)

População de velósias gigantes, popularmente conhecidas como canelas-de-ema, no parque nacional da Serra do Cipó, Minas Gerais. A população que você está vendo abrange uma pequeníssima área e existem apenas duas delas no parque. As velósias gigantes são endêmicas da Serra do Cipó, ou seja, existem apenas nesse local em todo o mundo

© JEREMY RICHARDS | DREAMSTIME.COM

População de atobás-do-cabo da Reserva Natural da Ilha das Aves, oeste da África do Sul

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As populações são as entidades ecológicas que evoluem, ou seja, que mudam ao longo do tempo. Lembre-se que, embora a seleção natural atue sobre os indivíduos (favorecendo alguns e desfavorecendo outros), é a população que evolui e que se adapta ao meio ambiente.

1.1. A densidade depende do tamanho da população e da área que ela ocupa

O primeiro atributo das populações que nós vamos estudar é a densidade populacional. Ela pode ser definida como a relação entre o número de indi-víduos que pertencem à mesma espécie e a área, ou volume, que eles ocupam. Por exemplo, podemos cal-cular o número de palmeiras por quilômetro qua-drado (km2) de uma floresta tropical, o número de minhocas por metro cúbico (m3) de solo, ou o número de paramécios por mililitro (ml) de água em um lago.

Equação da densidade

DensidadePopulacionalNúmero de indivíduos

Área ou volume=

Você consegue calcular a densidade populacional do Principado de Mônaco?

Para isso você vai precisar de duas informações importantes: o tamanho da população e a área que ela ocupa. Segundo o censo de 2011, a população do principado era de 36.371 habitantes. A área da cidade possui cerca de 2,02 km2.

O Principado de Mônaco possui uma densidade populacional de cerca de 18.005 pessoas/km2, o que é mais de duas vezes a densidade da cidade de São Paulo (cerca de 7.470 habitantes por quilômetro quadrado).

1.2. As populações mudam ao longo do tempo

As populações não são estáticas, elas mudam ao longo do tempo: indivíduos nascem, morrem, ou mudam de lugar.

Portanto, para que possamos calcular a mudança, ou a variação, no tamanho de uma população, usa-mos a equação da taxa de crescimento populacional. Essa equação nos permite saber quantos indivíduos foram acrescentados a uma população, ou retirados de uma população, em um determinado tempo. Por exemplo, imagine uma população de moscas que con-tenha 5.000 indivíduos. Após 3 meses, o número de indivíduos salta para 215.000. Para calcular a taxa de crescimento, subtraímos o número de indivíduos no início do período do número de indivíduos ao final do período, e dividimos tudo pelo intervalo considerado (3 meses). Assim, a taxa de crescimento para a popula-ção de moscas será de 70.000 indivíduos / mês.

© SEAN PAVONE | DREAMSTIME.COM

População da cidade de Tóquio, capital do Japão. A região metropolitana de Tóquio possui mais de 37 milhões de habitantes, o que faz dela o maior aglomerado urbano do planeta

© BRETT CRITCHLEY | DREAMSTIME.COM

O Principado de Mônaco possui uma densidade populacional de cerca de 18.005 pessoas/km2, o que é mais de duas vezes a densidade da cidade de São Paulo (cerca de 7.470 habitantes por quilômetro quadrado)

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Equação da taxa de crescimento

Taxa de crescimentoN N

t0=

−

Na equação acima, N representa o número de indi-víduos na população ao final do período considerado;

1. Natalidade: o tamanho de uma população aumenta quando nascem novos indivíduos. A taxa de natalidade pode ser definida como a razão entre o número de nascimentos e o período considerado.

2. Imigração: o tamanho de uma população aumenta quando chegam indivíduos provenientes de outras populações. A taxa de imigração pode ser definida como a razão entre o número de indivíduos que chega à população e o período considerado.

3. Emigração: o tamanho de uma população diminui quando indivíduos deixam a área ocupada pela população. A taxa de emigração pode ser definida como a razão entre o número de indivíduos que saem da população e o período considerado.

4. Mortalidade: o tamanho de uma população diminui quando indivíduos morrem em consequência da velhice, doenças, ou à predação. A taxa de mortalidade pode ser definida como a razão entre o número de indivíduos que morrem e o período considerado.

N0 representa o número de indivíduos na popula-ção no início do período considerado; e t representa o período, ou intervalo.

Quais fatores influenciam a variação no tamanho de uma população? Podemos citar quatro fatores: natalidade, mortalidade, imigração e emigração.

148

1.2.1. O tamanho das populações tende a aumentar exponencialmente

Imagine um casal de elefantes na savana africana. Agora imagine que esse casal de elefantes tenha espaço e recursos ilimitados a sua disposição. O que irá aconte-cer com esse casal ao longo do tempo? Tenha em mente que um elefante-africano pode viver até os 100 anos de idade e tem apenas 6 filhotes em sua longa vida. Por incrível que pareça, em 750 anos, haverá 19 milhões de indivíduos vagando pela África, todos provenientes de um único casal!

Como exemplificado acima, em condições ideais, ou seja, quando há espaço e recursos ilimitados, uma população de qualquer espécie irá crescer exponencial-mente. Esse crescimento exponencial é denominado potencial biótico e repre-senta a capacidade máxima de aumento de tamanho de uma população de deter-minada espécie.

Em algumas situações, as populações podem cres-cer exponencialmente: um pequeno grupo de ratos chegando pela primeira vez a uma ilha sem preda-dores é um bom exemplo. No entanto, o crescimento exponencial não se mantém por muito tempo, ou seja, o aumento no número de indivíduos sempre cessa em algum ponto. Isso ocorre porque existem fatores limitantes agindo sobre as populações, como a com-petição, a predação, o parasitismo, a disponibilidade de recursos e o espaço. Esses fatores, que são agentes da seleção natural, são conhecidos como resistência do meio.Tempo

Limite máximo do ambiente

Nº

de in

diví

duos

Potencial b

iótico

Resistência do am

bient

e

Curva de cr

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Uma população apresenta um limite máximo para crescer denominado capaci-dade limite ou máxima do ambiente. A partir desse ponto os recursos ambientais não suportam mais indivíduos.

Vamos ver um exemplo para compreender melhor o significado da capacidade limite do ambiente. Na foto abaixo, você pode ver uma lagarta da mariposa do tomate (Manduca quinquemaculata) repleta de pupas de uma vespa parasitoide. As ves-pas parasitoides possuem um longo ovipositor, com o qual injetam seus ovos den-tro de uma lagarta. Assim que as larvas da vespa eclodem, elas passam a se ali-mentar dos tecidos do seu hospedeiro. Quando as larvas atingem um tamanho

adequado, elas entram no estágio de pupa (os casulos brancos na foto) e emer-gem da lagarta, matando-a no processo. Agora vamos imaginar que cada lagarta pode sustentar, em média, 60 larvas de vespa, e que existem cerca de 50 lagartas no ambiente. Portanto, multiplicando 60 por 50, concluímos que o ambiente em ques-

tão pode sustentar, no máximo, 3.000 vespas. Assim, nesse exemplo, a capacidade limite do ambiente é 3.000 e a resistência ambiental é representada pelo número de lagartas disponível para a vespas.

© STEPHEN BONK | DREAMSTIME.COM

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2. O crescimento populacional é controlado por vários fatores

Como já aprendemos nesse capítulo, com o aumento do número de indivíduos na população, o crescimento tende a desacelerar e, por fim, permanecer estável. Isso ocorre em razãoda equivalência entre as taxas de nata-lidade e mortalidade. Mas o que causa esse fenômeno?

O declínio na taxa de natalidade e o aumento na taxa de mortalidade são consequências de fatores depen-dentes da densidade: intensificam-se conforme o tamanho da população aumenta. Exemplos de fatores depen-dentes da densidade incluem competição (intraespecífica e interespecífica), predação e parasitismo.

Por outro lado, existem fatores que controlam o tamanho das populações e que não possuem nenhuma relação com o número de indivíduos: eles são chamados de fatores independentes da densidade.

Fatores dependentes da densidade

Os fatores dependentes da densidade interferem nas taxas de natalidade e mortalidade de forma diferente.

A competição por recursos, ou espaço, cau-sa um declínio na taxa de natalidade e pode causar um aumento na taxa de mortalidade. Observe a foto ao lado, que mostra uma colônia de gansos- -patola (Morus bassanus) em Quebec, Canadá. Na medida em que a densi-dade de aves aumenta, diminui o número de locais propícios à nidi-ficação, o que ocasiona uma diminuição na taxa de natalidade.

© ORIONMYSTERY | DREAMSTIME.COM

Vespa parasitoide do gênero Ichneumon. As vespas parasitoides depositam seus ovos dentro de lagartas, que servem de hospedeiras para as suas larvas

© RINUS BAAK | DREAMSTIME.COM

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A taxa de predação aumenta em populações de presas muito densas, pois os predadores ten-dem a concentrar seus esforços no tipo de presa mais abundante. Portanto, haverá um aumento na taxa de mortalidade.

Fatores independentes da densidade

Os fatores independentes da densidade são fato-res abióticos que alteram o tamanho das populações, como invernos frios, geadas, secas (veja a foto acima), enchentes, erupções vulcânicas, poluição etc.

19440

1.000

2.000

3.000

4.000

Núm

ero

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5.000

6.000

1950 1955Ano

1960 1966

Observe o gráfico acima, que representa o cresci-mento de uma população de renas em uma pequena ilha do Alasca. Em 1963, devido a um inverno rigoroso, a taxa de mortalidade foi extremamente alta, o que quase dizimou a população de renas.

A taxa de infecção aumenta em populações de hospedeiros muito densas, pois a maior proximidade entre os indivíduos facilita a propagação dos parasi-tas. Portanto, também haverá um aumento na taxa de mortalidade. Observe a foto acima, que mostra um morcego com a síndrome do nariz branco, uma doença causada por um fungo que mata milhões de quirópteros todo ano nos EUA. A transmissão da doença ocorre por contato físico entre os morcegos.

© ROMAN MURUSHKIN | DREAMSTIME.COM

© JORGE DELGADO | DREAMSTIME.COM

© U. S. FISH AND WILDLIFE SERVICE

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Populações de Parameciumaurelia e Paramecium caudatum

Frasco de P. caudatum + P. aurelia: em um frasco, Gause adicionou uma cultura mista das duas espé-cies, ou seja, uma população de P. caudatum e uma população de P. aurelia, ambas com o mesmo número de indivíduos. A cultura mista foi alimentada com a mesma quantidade de bactérias usada nos outros frascos. Gause contou os indivíduos de cada uma das espécies por 16 dias e observou que elas competiam por alimento. No final do experimento, a população de P. caudatum foi extinta. Por que isso ocorreu? P. aurelia foi capaz de aproveitar mais eficientemente os recursos limitados e sua população cresceu seis vezes mais rápido do que a população de P. cauda-tum. Então, Gause concluiu que, quando duas espé-cies que vivem no mesmo habitat ocupam nichos eco-lógicos muito semelhantes, elas irão competir inten-samente, ao ponto em que uma irá causar a extinção da outra. Esse fenômeno foi chamado de princípio da exclusão competitiva, ou princípio de Gause.

Núm

ero

de

indi

vídu

os

20

80

40

4 6 8Tempo (dias)

10 12 14 16 18

Gráfico para Paramecium caudatum (verde) + Paramecium aurelia (vermelho)

2.1. A predação pode causar flutuações populacionais cíclicas

A predação é um fator dependente de densidade que regula o tamanho das populações. Em alguns casos, as populações de predadores e presas pas-sam por ciclos alternados de aumento e diminui-ção no número de indivíduos. O que poderia causar esses ciclos?

A competição é um fator dependente da densidade

Em um clássico experimento, o cientista russo Georgii Frantsevich Gause (1910-1986) avaliou o papel da competição interespecífica na regulação de popu-lações de duas espécies de paramécio: Paramecium caudatum e Paramecium aurelia.

Observe os frascos com paramécios abaixo para visualizar os resultados que Gause obteve quando cada uma das espécies foi criada isoladamente e depois o que aconteceu quando ambas as espécies foram criadas juntas.

População deParamecium

caudatum

População deParamecium

aurelia

Frasco de Paramecium caudatum: em um frasco, Gause adicionou uma população de paramécios da espécie P. caudatum, que foi alimentada com uma ração composta de bactérias. O crescimento da popu-lação é representado pela curva logística, como você pode ver abaixo.

Núm

ero

de

indi

vídu

os

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4 6 8Tempo (dias)

10 12 14 16 18

Frasco de Paramecium aurelia: em um frasco, Gause adicionou uma população de paramécios da espécie P. aurelia, que foi alimentada com uma ração composta de bactérias. O crescimento da população é representado pela curva logística, como você pode ver abaixo.

Núm

ero

de

indi

vídu

os

20

80

40

4 6 8Tempo (dias)

10 12 14 16 18

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Vamos ilustrar esse fenômeno com um exemplo bem conhecido: as flutuações cíclicas no tamanho das populações de lebres e linces das florestas boreais da América do Norte. A cada 10 anos, aproximadamente, as populações de lebres e linces passam por um período de crescimento acelerado, seguido por um período de rápida diminuição no número de indivíduos.

© HOWARD SANDLER | DREAMSTIME.COM

A lebre-americana serve de presa para várias espécies de carnívoros, como linces, raposas, corujas etc. Sua dieta é composta de ramos de salgueiros e bétulas

© RICHARD BROSSEAU | DREAMSTIME.COM

O lince-canadense é um predador de pequenos mamíferos, aves e até mesmo de veados. No entanto, a maior parte de sua dieta é constituída pela lebre-americana

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Visualize abaixo o padrão cíclico de variação no tamanho populacional.

Núm

ero

de in

diví

duos

(x 1

.000

)

125

150

75

100

25

01850 ‘60 ‘70 ‘80 ‘10 ‘20 ‘30‘90 1900

50

LebreLince

Olhando para o gráfico acima, percebemos que quando a oferta de alimento é grande, o tamanho da população de lebres aumenta. Mas, como as lebres servem de presa para os linces, há um aumento na disponibilidade de alimento para esses felinos. Assim, a população de linces também experimenta um período de cresci-mento rápido.

Uma alta densidade de linces faz com que a taxa de predação sobre a popu-lação de lebres torne-se maior. Em consequência dessa alta taxa de predação, o tamanho da população de lebres sofre uma drástica queda, restando poucos indi-víduos no ambiente. Seguindo essa redução na população de lebres, o tamanho da população de linces também encolhe, já que seu suprimento de alimento (presas) torna-se escasso.

Livre da pressão predatória exercida pelos linces, a população sobrevivente de lebres pode crescer novamente, caso existam recursos alimentares suficientes. E, assim, o ciclo recomeça.

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BIOLOGIA

Nosso impacto sobre a biosfera

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Nosso impacto sobre a biosferaCapítulo 9

Ao longo da história do planeta Terra, poucas espécies foram capazes de cau-sar alterações ambientais em nível global. Entre elas, podemos citar várias cianobactérias e algas, que foram responsáveis por alterar a composição

química da atmosfera (os quase 21% de oxigênio que formam a atmosfera hoje são produtos da fotossíntese).

O Homo sapiens também pertence a esse seleto grupo, mas somos de longe a espécie que mais causou alterações ambientais, em escala global, em tão pouco tempo.

Todos os dias, milhões de toneladas de resíduos são produzidas pelos seres humanos, provenientes das mais diversas atividades: produção industrial, mine-ração, transporte, serviços, etc. Todos esses resíduos, que são liberados no meio ambiente, interferem na qualidade do ar, da água e do solo, o que traz prejuízos para a nossa saúde e para à saúde de todas as outras espécies do planeta.

© HSC | DREAMSTIME.COM

Vista da cidade de Guangzhou, na China. O crescimento acelerado do setor industrial e de transportes, aliado à uma legislação ambiental permissiva, desencadeou um severo aumento da poluição do ar, ao ponto em que é difí cil discernir a paisagem

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A poluição pode ser definida como qualquer alteração ambiental de natureza física, química ou biológica, que provoca prejuízos à qualidade do meio ambiente e à saúde dos seres vivos.

© ULRICH MUELLER | DREAMSTIME.COM

Na foto, você pode ver um rio poluído: o verde intenso é resultado do aumento descontrolado das populações de algas

© RECHITAN SORIN | DREAMSTIME.COM

Resíduos de indústrias químicas incluem diversos elementos tóxicos para os seres vivos. Se descartados incorretamente, esses resíduos irão contaminar o solo e os lençóis freáticos

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1. Nosso impacto sobre a atmosfera

1.1. A intensificação do efeito estufa está alterando o clima

Se você já entrou em uma estufa, geralmente pre-sente em jardins botânicos, você deve ter sentido como a temperatura em seu interior é maior do que a externa. Isso acontece porque as estufas são construí-das com vidro e o vidro é um bom isolante térmico: ele deixa que a luz do sol entre na estufa, mas retém parte da radiação infravermelha (calor) que tenta sair através dela. Desse modo, o ambiente no interior da estufa fica mais quente do que o ambiente externo.

O mesmo processo acontece com o nosso planeta, mas ao invés de vidro, a Terra é envolvida pela atmos-fera. Alguns dos gases presentes na atmosfera, como o gás carbônico (CO2), fazem o mesmo papel do vidro, retendo o calor que tenta deixar o planeta em direção ao espaço. A esse fenômeno natural, damos o nome de efeito estufa.

Em consequência do efeito estufa, a temperatura média da Terra gira em torno de +15 °C. No entanto, se o efeito estufa não existisse, a Terra teria uma tempe-ratura média ao redor de –18 °C!

Como você viu, o efeito estufa é essencial para a manutenção da temperatura da Terra em níveis ade-quados à vida. O problema que nós enfrentamos hoje não é o efeito estufa em si, mas a sua intensificação.

Pesquisas recentes têm indicado que a intensifi-cação do efeito estufa é causada pelos seres huma-nos. Nós somos responsáveis pela liberação de gran-des quantidades de gases estufa na atmosfera todos os dias, principalmente gás carbônico. O acúmulo de gases estufa na atmosfera aumenta sua capacidade de reter a radiação infravermelha perdida pela super-fície. Em decorrência disso, a temperatura média glo-bal está ficando mais alta, o que acarreta muitos efei-tos negativos sobre a biosfera.

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Quando a luz do sol chega até a Terra, ela precisa atravessar a atmosfera para atingir a superfície

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Parte da luz que atinge a atmosfera é refletida de volta ao espaço pelas nuvens e pelo ar. O restante chega à superfície e é absorvida, o que aquece o planeta

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A superfície aquecida da Terra perde energia na forma de calor (radiação infravermelha), a qual tende a sair do planeta

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Parte do calor irradiado pela superfície terrestre atravessa a atmosfera e se perde no espaço. No entanto, uma parcela da radiação infravermelha é absorvida por gases estufa, como o gás carbônico, e irradiada de volta para a superfície. Esse processo garante que a Terra tenha uma temperatura média propícia ao desenvolvimento da vida como a conhecemos

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A queima de combustíveis fósseis (derivados do petróleo – gasolina, diesel e gás) pelos motores a combustão dos automóveis é uma das principais causas do aquecimento global. Junto com a fumaça expelida pelos escapamentos, podemos encontrar o gás carbônico, o óxido nitroso e o ozônio.

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Não só os carros, caminhões, motocicletas e ônibus queimam combustíveis fósseis, mas também muitas indústrias, como as termoelétricas (principalmente carvão mineral)

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O desmatamento e as queimadas de florestas e campos, além de contribuírem para a perda de biodiversidade, intensificam o efeito estufa. A madeira das árvores e o próprio solo das florestas contêm muito carbono armazenado, que é liberado na forma de gás carbônico durante a combustão.

O metano é um gás estufa produzido durante a decomposição de matéria orgânica. A emissão de metano aumentou bastante na sociedade moderna devido ao despejo de esgoto, ao alagamento de terras férteis para o cultivo

de arroz e à criação de gado e outros animais ruminantes. O estômago de vacas e bois possuem muitas bactérias que fermentam o capim, o que

acaba gerando uma grande quantidade de metano

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Gases estufa

Conheça alguns gases estufa:

O vapor d’água (H2O) é formado por um átomo de oxigênio (esfera vermelha) e dois átomos de hidrogênio (esferas brancas).

O gás carbônico (CO2) é formado por um átomo de carbono (esfera cinza) e dois átomos de oxigênio (esferas vermelhas).

O metano (CH4) é formado por um átomo de carbono (esfera cinza) e quatro átomos de hidrogênio (esferas brancas).

O óxido nitroso (N2O) é formado por um átomo de oxigênio (esfera vermelha) e dois átomos de nitrogênio (esferas azuis).

O ozônio (O3) é formado por três átomos de oxigênio (esfe-ras vermelhas).

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Veja como a temperatura e a concentração de CO2 mudaram ao longo das últi-mas décadas.

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13,61880 1890 1900 1910 1920 1930 1940

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Scripps Institution of OceanographyNOAA Earth System Research Laboratory

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Gráfi co 1 – No gráfi co ao lado, você pode observar como a temperatura média global vem aumentando desde o fi nal do século XIX. Registrou-se uma eleva-ção de 0,8 °C nos últimos 100 anos. Pode parecer um pequeno aumento, mas ele já é sufi ciente para causar secas acentuadas em algu-mas regiões, chuvas torren-ciais em outras, aumento do número de furacões, der-retimento do gelo acumu-lado nas calotas polares e nas geleiras, elevação do nível dos mares e oceanos, etc. De acordo com alguns modelos climáticos, a tem-peratura média global pode aumentar mais de 6,0 °C até o fi m do século XXI, depen-dendo do ritmo de emis-sões de gases estufa pelos seres humanos.

Gráfi co 2 – Concomi-tante ao aumento de tempe-ratura, nas últimas décadas foi registrada uma elevação da concentração de gás car-bônico na atmosfera. Na era pré-industrial, a concentra-ção de CO2 girava em torno de 280 ppm (partes por milhão). Hoje em dia, a con-centração de CO2 está prati-camente em 400 ppm. Essa elevação já foi registrada em muitos locais ao redor do planeta, e representa as consequências ambientais da revolução industrial que se intensifi cou no século XIX. Desde essa época, os

seres humanos vem aumentando a queima de combustíveis fósseis, ainda a prin-cipal fonte de energia para a sociedade moderna. A quantidade de carbono arma-zenada na forma de petróleo, carvão mineral e gás natural é imensa. A combustão desses materiais provoca a liberação de muito gás carbônico, que então tende a se acumular na atmosfera e intensifi car o efeito estufa.

161

Como combater o aquecimento global?

161

Existem alternativas limpas ao uso dos combustíveis fósseis. Uma dessas alternativas são as hidrelétricas - usinas que trans-formam a energia potencial gra-vitacional da água em energia elé-trica. Embora seja uma fonte de energia menos poluidora, a ener-gia hidrelétrica requer que os cursos dos rios sejam alterados, o que provoca incontáveis prejuí-zos ecológicos e sociais.

A energia solar também é uma fonte de energia limpa que poderia substituir os combustíveis fósseis. Os painéis solares são usados para captar a energia da luz, que então pode ser convertida em energia elé-trica, ou usada diretamente para aquecer a água.

A energia eólica, ou seja, a ener-gia dos ventos, também pode ser aproveitada para gerar energia elétrica. Para isso, são necessários imensos aerogeradores e locais com ventos fortes e constantes.

Além de fontes alternativas de energia, existem outras formas de combater o aquecimento global: refl orestamento de áreas desmatadas (lembre-se que a fotossíntese dos produtores realiza o sequestro de gás carbônico da atmosfera), interrupção das quei-madas e do desmatamento, diminuição do consumo, entre outras.

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© MARTIN MURÁNSKY | DREAMSTIME.COM © KOI88 | DREAMSTIME.COM

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1.2. Os CFCs abriram um “buraco” na camada de ozônio

A estratosfera é uma camada da atmos-fera que se estende de 8-18 km até 50 km de altitude. É na estratosfera que existe uma alta concentração do gás ozônio (O3), prin-cipalmente entre 20 e 30 km de altitude, constituindo o que chamamos de camada de ozônio. Essa camada é um fi ltro natural do planeta Terra contra o excesso de radia-ção ultravioleta (UV), que é prejudicial aos seres vivos.

Algumas fábricas utilizam gases do grupo dos clorofl uorcarbonos (CFCs) em seus produtos, como a indústria de refrige-ração (geladeira, freezer, ar condicionado) e de produção de embalagens de aeros-sóis. Outras fábricas liberam CFCs durante a produção de espumas e isopor. A libera-ção de CFCs traz um grave problema para o meio ambiente, pois esses gases são car-regados para a alta atmosfera, onde provo-cam a destruição da camada de ozônio.

Visualize abaixo o “buraco” na camada de ozônio

Observe a fi gura: as cores azul e roxo representam uma área onde existe uma

baixa concentração de ozônio, enquanto as cores verde e amarelo representam

áreas onde existe uma alta concen-tração de ozônio. A imagem mos-tra que o local onde a camada de ozônio é mais rarefeita (o cha-mado “buraco”) fi ca sobre a Antár-tida, no Polo Sul. O tamanho do “buraco” em setembro de 2006, ano em que foi registrado um recorde: 27,5 milhões de km2 de depleção na camada de ozônio.

Felizmente, em 1987, fi rmou-se um tratado internacional, conhe-

cido como Protocolo de Mon-treal, no qual as nações signatárias

se comprometiam a substituir os CFCs por gases inofensivos à ozonos-

fera. Assim, com o fi m da utilização dos CFCs, estima-se que a camada de ozônio

irá se recuperar completamente por volta de 2065.

Aproximadamente 99% da radiaçãosolar ultravioleta é retida na camada de O3

© ANDRES RODRIGUEZ | DREAMSTIME.COM

© NASA | WIKIPEDIA

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Como os CFCs destroem o ozônio?

Quando a radiação ultra-violeta do sol incide sobre uma molécula de CFC, ocorre a quebra de uma liga-ção química, libertando um átomo de cloro.

F

CCI

CI CI

Molécula de clorofluorcarbono (CFC)

Radiação UV

Quando um átomo livre de cloro (Cl) encontra uma molécula de ozônio (O3), ocorre uma reação química. Os produtos dessa reação são uma molécula de monó-xido de cloro (ClO) e uma molécula de oxigênio (O2).

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Átomode cloro

Molécula de ozônioformada por três

átomos de oxigênio

Monóxidode cloro

Gás oxigênio

+

Quando um outro átomo de oxigênio de outra molécula de ozônio se encontra com uma molécula de monóxido de cloro (ClO), ocorre uma reação química que devolve o átomo de cloro (Cl) para a atmosfera e forma-se uma molécula de oxigê-nio (O2). O átomo livre de cloro poderá reagir novamente com o O3 e causar mais estrago à camada de ozônio. Estima-se que um único átomo de cloro pode destruir cerca de 100.000 moléculas de ozônio antes de voltar para a troposfera.

O CI

Átomode cloro

Átomode oxigênio

Quando um átomo livre de oxigênioreage com uma molécula de monóxido de cloro,diátomo de oxigênio é formado átomo de cloro é liberado para destruir mais de ozônio

O

Monóxidode cloro

O

O

Gásoxigênio

++

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Os átomos de oxigênio não conseguem bloquear a radiação ultravioleta, como as moléculas de ozônio fazem, assim ocorre uma maior incidência da radiação ultravioleta sobre a biosfera. Note que o termo correto é rarefação da camada de ozônio, ou seja, uma diminuição da concentração de ozônio que está sendo conver-tido em oxigênio pelos átomos de cloro; e não buraco na camada de ozônio.

Danos causados pela radiação UVA radiação UV é nociva aos seres vivos, podendo causar: queimaduras nas

superfícies dos corpos de animais e vegetais; câncer de pele, pois causa mutações no material genético (DNA); catarata; e diminuição da produtividade do fitoplânc-ton nos ecossistemas marinhos.

164

1.3. Precipitações ácidas são prejudiciais ao meio ambiente

As consequências da poluição atmosférica podem ser sentidas em locais distantes da fonte poluidora. O aquecimento global e a rarefação da camada de ozônio são bons exemplos disso. Agora vamos ver outro exemplo: as precipita-ções ácidas.

A água da chuva já é naturalmente ácida, possuindo um pH de 5,6. Isso ocorre porque o gás carbônico da atmosfera reage com moléculas de água, formando o ácido carbônico (H2CO3). As precipitações ácidas podem se manifestar na forma de chuva, neve, ou nevoeiro que tenham pH inferior a 5,2.

1. A atividade industrial e os veículos com motores à combustão queimam combustíveis fósseis, liberando na atmosfera gases como o CO2 (gás carbônico), o NO2 (dióxido de nitrogênio) e o SO2 (dióxido de enxofre). Os dois últimos gases são os principais causadores da chuva ácida.

2. Os gases derivados da queima dos combustíveis fósseis podem ser levados pelos ventos a centenas de quilômetros das fontes poluidoras. Em contato com o vapor d’água da atmosfera e das nuvens, ocorrem reações químicas entre esses gases e moléculas de água, produzindo ácidos. O dióxido de nitrogênio gera o ácido nítrico, enquanto o dióxido de enxofre gera o ácido sulfúrico.

3. Quando ocorrem precipitações, os ácidos são incorporados à água da chuva, originando as chuvas ácidas. Quando chegam à superfície, os ácidos causam muitos estragos, como a acidificação dos solos de florestas e de campos agrícolas.

4. As precipitações ácidas podem atingir lagos, rios e lençóis freáticos, diminuindo o pH da água e causando a morte de peixes, insetos aquáticos e algas.

Essas precipitações são extremamente prejudiciais ao meio ambiente, pois provocam a acidificação dos solos e da água de rios e lagos. A acidez de rios e lagos destrói a vida aquática animal e vegetal. Os solos ácidos danificam flores-tas e lavouras, já que os íons H+ interferem no processo de absorção de nutrientes (como cálcio, potássio e magnésio) pelas raízes das plantas.

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2

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Aprenda como ocorrem as chuvas ácidas:

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Uma maneira de se evitar a formação de chuvas ácidas é por meio da instala-ção de catalisadores nos escapamentos dos veículos e de filtros nas chaminés das fábricas. Esses equipamentos retêm e transformam os gases tóxicos em substân-cias inertes.

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Observe essa floresta nas montanhas da Polônia: as árvores morreram em decorrência de chuvas ácidas na região

© NIPIK WIKIPEDIA

Ao lado você pode observar mais uma floresta destruída pelos efeitos nocivos da chuva ácida, na República Checa

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A estátua ao lado, na cidade de York (Inglaterra), foi corroída e deformada em consequência dos ácidos nítrico e sulfúrico presentes na chuva ácida. Esculturas e monumentos de calcário, mármore e arenito são especialmente vulneráveis, mas a chuva ácida também acelera a corrosão de estruturas de metais

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2. Nosso impacto sobre a hidrosfera

2.1. O excesso de nutrientes traz prejuízos ao ambiente aquático

Se você já foi à cidade de São Paulo e viu o rio Tietê, ou o rio Pinheiros, então você viu o que o rápido influxo de nutrientes pode fazer aos ecossistemas aquáti-cos. Pode parecer paradoxal, mas nutrientes essenciais à vida tornam-se poluen-tes ambientais quando em grandes quantidades.

O acúmulo de nutrientes (como nitrogênio e fósforo) em ambientes aquá-ticos é um processo natural, chamado de eutrofização. A eutrofização torna-se um problema ambiental quando é acelerada pelos seres humanos: esgoto domés-tico e industrial, fertilizantes e pesticidas agrícolas, e também fezes e urina de animais domésticos são todos fontes de nutrientes que aceleram o processo de eutrofização.

Tudo começa quando um lago, um rio, ou um estuário recebe uma grande quan-tidade de resíduos residenciais, industriais, ou da agropecuária. Esses rejeitos são ricos em nitrogênio, fósforo e outros nutrientes.

O incremento na concentração de nutrientes causa um aumento acelerado no crescimento das populações de algas e cianobactérias. O maior número de indivíduos fotossintetizantes aumenta a produtividade primária do ecossis-tema aquático.

O problema do aumento descontrolado das populações de organismos produ-tores é que eventualmente eles morrem (seja por competição, ou em razão do seu ciclo de vida natural). O acúmulo de matéria orgânica morta aumenta a taxa de decomposição, realizada por bactérias e fungos. Como a decomposição é um pro-cesso que requer oxigênio (aeróbio), a concentração desse gás na água diminui, levando muitos organismos à morte, como peixes, crustáceos, larvas de insetos etc. Isso gera mais matéria orgânica morta, que por sua vez gera mais decompo-sição, levando a níveis ainda mais baixos de oxigênio. Por fim, até mesmo as bac-térias aeróbias morrem e o ecossistema aquático só pode ser habitado por bacté-rias anaeróbias que liberam substâncias que dão ao local um cheiro desagradável.

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Na foto abaixo, você pode ver um rio poluído, no qual está ocorrendo um aumento descontrolado no tamanho das populações de cianobactérias e algas (mancha verde na água).

Durante o processo de eutrofização acelerado pelos seres humanos, os microrganismos produtores chegam a formar extensos tapetes viscosos na super-fície da água. Esse fenômeno diminui a entrada de luz no ambiente aquático, causando a morte de plantas e outros organismos fotossintetizantes.

A queda na concentração de oxigênio nas águas de rios, lagos e mares, em consequência da decomposi-ção, causa um aumento exagerado nas taxas de mor-talidade de várias populações de organismos, como os peixes.

Para evitar a eutrofização acelerada dos ecossistemas aquáticos, deve-se tra-tar o esgoto doméstico e industrial antes de despejá-lo nos rios. Além disso, tam-bém se deve combater o uso excessivo de fertilizantes nitrogenados nas cultu-ras agrícolas.

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2.2. Alguns poluentes se acumulam ao longo da cadeia alimentar

Em 2011, um tsunami atingiu a costa do Japão e causou grandes estragos, incluindo o vazamento de isótopos radioativos da usina nuclear de Fukushima. Os isótopos radioativos se espalharam por quilômetros ao redor do local do aci-dente, contaminando tanto o meio abiótico, quanto o meio biótico. Ainda hoje, a pesca em áreas próximas à usina nuclear está proibida. Você saberia dizer por quê?

A radiação é letal para os seres humanos e não apenas quando somos expostos a ela diretamente. Acontece que os isótopos radioativos, como o Césio-137, podem ser absorvidos por plantas e algas, entrando assim na cadeia alimentar. Desse modo, quando os produtores são ingeridos pelos consumidores primários, estes passam a concentrar em seus tecidos os radioisótopos de todos os organismos dos

quais eles se alimentaram. Por fi m, quando nós consumimos peixe ou leite contami-nado, a quantidade de isótopos radioativos que ingerimos é enorme, devido ao seu acú-mulo ao longo da cadeia alimentar.

Não só os isótopos radioativos possuem a propriedade de se acumular ao longo da cadeia alimentar. Vários poluentes apre-sentam a mesma característica nociva, pois não podem ser degradados pelas bactérias: pesticidas, como o DDT (abreviação para diclorodifeniltricloroetano); e metais pesa-dos, como chumbo, mercúrio e cádmio. O grande problema desse efeito acumulativo, conhecido como magnifi cação trófi ca, é o fato dos seres humanos ocuparem o topo da cadeia alimentar. Quanto mais alto o nível trófi co que uma espécie ocupa, maior será a concentração de poluentes nos seus tecidos. Você pode observar esse fenômeno nos organismos da cadeia alimentar mari-nha ao lado, que ocorre em um local conta-minado por DDT (pesticida já proibido em muitos países).

Papagaio-do-mar=25 ppm

Zooplâncton=0,125 ppm

Fitoplâncton= 0,025 ppm

Concentraçãode DDT

Arenque=1,5 ppm

Conheça um método alternativo ao uso dos pesticidas: o controle biológico.

Como combater o uso dos pesticidas?

Uma forma efi ciente e não poluente de se evitar o uso de agrotóxicos é o con-trole biológico. Essa técnica consiste no emprego de um inimigo natural de uma espécie de praga agrícola para controlar o tamanho de sua população.

A técnica do controle biológico pode requer o emprego de organismos que não ocorrem normalmente na área de cultivo, ou apenas o aumento e conservação de sua população, no caso da espécie já ocorrer naturalmente na região.

Os predadores geralmente são inimigos naturais generalistas, ou seja, eles irão con-sumir várias espécies de pragas, ou mesmo outras espécies de organismos. As joani-nhas, por exemplo, são predadores vorazes de pulgões, ácaros e pequenas lagartas.

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Parasitas normalmente são inimigos naturais especialistas, ou seja, eles infectam espécies especí-fi cas de hospedeiros. Na foto abaixo, você pode ver duas plantas de amendoim: na foto superior, a planta foi comida por uma espécie de lagarta; na foto infe-rior, a planta não foi comida, pois possui um gene da bactéria Bacillus thuringiensis, um parasita natural da espécie de lagarta que ataca o amendoim.

Os parasitoides são vespas ou moscas que depo-sitam seus ovos no interior do corpo de insetos hos-pedeiros. A relação entre parasitoide e hospedeiro é mais específi ca do que a relação presa-predador. Na foto abaixo, você pode ver uma vespa que coloca seus ovos em larvas de borboletas e mariposas.

Outra forma de controle biológico de insetos inde-sejáveis, como o Aedes aegypti transmissor da dengue e febre amarela, é a liberação no ambiente de machos estéreis. Esses machos passam a competir com os machos saudáveis pelas fêmeas. Ao acasalarem com elas evitam que novos descendentes nasçam, dimi-nuindo a população desses insetos.

2.3. Derramamento de petróleo e os prejuízos ambientais

Algumas das atividades que mais poluem os ocea-nos e as águas costeiras são a prospecção e o trans-porte de petróleo, um combustível fóssil formado há milhões de anos por restos de seres vivos. Essas ativi-dades em si não causam grandes alterações ambien-tais, mas quando acontecem acidentes, os prejuízos aos ecossistemas aquáticos são enormes.

Acidentes envolvendo grandes navios petroleiros, oleodutos, ou plataformas de petróleo já ocorreram no Brasil, nos EUA, na França, no México, no Kuwait e em muitos outros lugares. As consequências desses acidentes incluem: queda no turismo; prejuízo para a indústria da pesca; explosões; e a morte de milhares de organismos marinhos.

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Em 2010, houve um grande vazamento de petróleo de uma das plataformas da empresa Deepwater Horizon, no México. O vazamento demorou meses para ser contido e calcula-se que mais de 5.000 barris de petróleo foram despejados no oceano todos os dias.

Quando aves e mamíferos são cobertos com petróleo, suas penas e pelos perdem a capacidade de isolamento térmico e os animais podem morrer de hipotermia.

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Derramamento de petróleo no Golfo do México. Como o petróleo é menos denso do que a água, ele forma uma película que pode cobrir centenas de quilômetros quadrados de mar, difi cultando a contenção dos estragos ecológicos. Essa película forma uma camada refl etora que difi culta a penetração da luz diminuindo a atividade fotossintética do fi toplâncton e, assim, causa alterações nas cadeias alimentares. Além disso, o petróleo pode ser dispersado pelas correntes marinhas, atingindo praias e manguezais

As consequências do derramamento de petróleo sobre os seres vivos incluem: envenenamento de aves e mamíferos, que desenvolvem problemas no sistema digestório, pulmões e fí gado; cegueira; perda da capa-cidade de voo, no caso das aves; e inibição da fotossín-tese realizada por algas e plantas aquáticas, devido à redução da entrada de luz no oceano.

Existem algumas formas de remediar os proble-mas ambientais causados por esses acidentes, como o uso de barreiras fl utuantes para conter a dispersão do petróleo; queima controlada do combustível; uso de detergentes para emulsifi car o petróleo; e a biorre-mediação. A biorremediação é uma técnica que con-siste na dispersão, na área contaminada, de bactérias capazes de degradar o petróleo.

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3. Nosso impacto sobre a pedosfera (solo)

O solo é a camada mais externa da litosfera. Ele é formado pela ação do intemperismo e dos seres vivos sobre as rochas, que são fragmentadas e altera-das quimicamente.

O solo é fundamental para a nossa sobrevivência, já que serve de substrato para quase todas as espécies cultivadas pelos seres humanos e protege as reservas de água subterrânea. Dessa forma, a contaminação do solo é um grave problema ambiental, pois interfere na qualidade da produção agropecuária e também na saúde humana.

Dependendo da origem dos agentes poluentes, a poluição do solo pode ser clas-sifi cada em poluição agrícola, industrial ou urbana.

Poluição agrícolaO grande problema da prática agrícola decorre do uso de pesticidas, os quais

podem ser inseticidas (para o controle de insetos), herbicidas (para o controle de ervas daninhas) ou fungicidas (para o controle de fungos). Assim como ocorre nos ambientes aquáticos, os pesticidas podem ser absorvidos pelas raízes das plantas e se acumular ao longo das cadeias alimentares terrestres (magnifi cação trófi ca).

A aspersão de pesticidas na lavoura acaba contaminando o solo, o que pode causar a morte de vários organismos, como artrópodes, moluscos, vermes e micro--organismos que vivem nesse ambiente. Além disso, tanto os pesticidas como os fertilizantes, podem ser lixiviados do solo e atingir os lençóis freáticos e aquíferos. Se a água for usada para consumo humano, essas substâncias causarão vários pro-blemas de saúde.

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Poluição industrial

Toda atividade industrial gera resíduos, os quais podem contaminar e poluir o solo. Dentre esses resí-duos, estão os metais pesados (mercúrio, chumbo, arsênico, cádmio, cromo etc.). Esses elementos podem contaminar tanto áreas de cultivo como lençóis freá-ticos. Se ingeridos, podem causar câncer, malforma-ções congênitas e outros problemas de saúde.

Os solos também podem ser contaminados por petróleo e seus derivados, provenientes de reserva-tórios em refinarias ou tubulações de transporte. Os hidrocarbonetos que compõem o petróleo podem matar a vegetação local e a fauna do solo, além de contaminar os lençóis freáticos, inviabilizando o uso da água para o consumo humano ou agropecuário.

Poluição urbana

Todos os dias, nas grandes cidades, milhões de toneladas de resíduos sólidos são produzidas. Os resí-duos sólidos, ou simplesmente lixo, incluem tanto materiais orgânicos (restos de vegetais e animais usa-dos na alimentação) quanto inorgânicos (embala-gens, produtos manufaturados etc.). Se descartados de forma inadequada, os resíduos sólidos se tornam uma fonte de poluição do solo. Isso ocorre quando o lixo é despejado em lixões a céu aberto.

Um dos maiores problemas ambientais causados pelo descarte inadequado do lixo urbano são a forma-ção e a lixiviação do chorume (observe a foto abaixo) para os lençóis freáticos. O chorume é um líquido orgânico, escuro, de odor forte, que é derivado do pro-cesso de decomposição do lixo. Ele apresenta diver-sos componentes orgânicos e também pode conter metais pesados. Se o lixo for acondicionado em ater-ros sanitários apropriados, nos quais são usadas téc-nicas de impermeabilização, o chorume não irá conta-minar os lençóis freáticos. Além disso, o metano (CH4) derivado da decomposição do lixo não será liberado livremente na atmosfera.

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Soluções para o lixo urbano

Grande parte dos resíduos sólidos inorgânicos pode ser reciclada, como papéis, plásticos, vidros e metais. No processo de reciclagem, a matéria-prima contida em embalagens e outros produtos é reaproveitada para a produção de novos mate-riais. Dessa forma, podemos diminuir a quantidade de lixo que vai para os lixões e aterros sanitários, ao mesmo tempo em que conservamos os recursos naturais.

A parcela orgânica do lixo urbano, ou mesmo os resíduos provenientes da agropecuária, podem ser transformados em biogás por meio de biodigestores (observe a foto abaixo). Nesse processo, bacté-rias anaeróbias decom-põem os resíduos orgâ-nicos e produzem diver-sos gases como subpro-dutos, principalmente o metano (CH4). O metano (também chamado de gás natural) pode ser usado como combustível ou empregado na produ-ção de energia elétrica. Além disso, os materiais sólidos que se acumulam nos biodigestores podem ser usados como fertili-zantes na agricultura.

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Leitura complementar: Inversão térmica

Se você já observou uma cidade de um local elevado, durante o inverno, você deve ter notado uma camada escura cobrindo as construções. Esse fenômeno é conhecido como inversão térmica.

Em uma situação normal, quando o sol aquece a superfície terrestre, o ar próximo ao solo fica mais quente (e portanto menos denso) e sobe, enquanto o ar mais frio (mais denso) das camadas superiores da atmosfera desce. Essas tro-cas atitudinais de ar são chamadas de correntes de convecção. A inversão tér-mica geralmente ocorre no inverno, quando o ar frio próximo ao solo demora para se aquecer (ou não se aquece), ficando desse modo preso entre a superfície e camadas mais quentes de ar.

O fenômeno da inversão térmica se torna um problema ambiental quando acontece em áreas urbanas, onde existe uma grande concentração de poluen-tes atmosféricos. Como as correntes de convecção são interrompidas durante a inversão térmica, partículas, gases tóxicos e poeira ficam presos junto com a camada de ar frio, impedidos de subir para camadas mais altas. Isso gera um aumento nos casos de problemas respiratórios entre os habitantes.

Vista aérea da cidade de Phoenix, Arizona (EUA). Observe atentamente a camada de ar escura, logo acima da superfície. Durante a inversão térmica nas grandes cidades, os poluentes atmosféricos ficam presos na camada de ar frio próxima ao solo.

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Ar mais frio

Ar frio

Ar quente

Ar frio

Camada de inversão (ar quente)

Ar frio

Quando as inversões térmicas ocorrem em áreas rurais e fl orestas, onde existe muita umidade, formam-se nevoeiros próximos ao solo. Na foto acima, podemos detectar o fenômeno da inversão térmica ocorrendo na Floresta Negra (Alemanha).

Veja como ocorre a inversão térmica:

Em condições climáticas normais, formam-se correntes de convecção: o ar junto a superfí cie é aquecido, torna-se menos denso e sobe; e o ar nas camadas mais altas da atmosfera, frio e mais denso, desce.

Durante o fenômeno da inversão térmica, o ar junto à superfí cie não se aquece, tornando-se assim

mais frio do que o ar logo acima. Desse modo, as correntes de convecção são interrompidas e a camada

de ar frio junto ao solo vai acumulando poeira e poluentes atmosféricos.

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