Resumo da terica e prtica de Ecologia Parte A (vegetal)

Rodrigo Amaro e Silva, EEA, 2009/2010

Pegada Ecolgica: mede a procura da humanidade sobre a biosfera, em termos de rea

de terra e mar biologicamente produtiva necessria para providenciar os recursos

utilizados e absorver os resduos criados pelo Homem.

Biocapacidade: bioprodutividade de uma dada rea. Actualmente a nvel global esta

inferior pegada ecolgica.

Servios de Ecossistemas:

- Servios de apoio: ciclo de nutrientes, formao de solos e produo primria

- Servios de abastecimento: produo de alimentos, gua doce, materiais, combustveis

- Servios de regulao: regulao do clima, das inundaes, purificao da gua,

polinizao das plantas e controlo de pragas.

- Servios culturais: estticos, educacionais, recreativos, espirituais.

Sistemas que suportam a vida na Terra: troposfera, estratosfera, hidrosfera, litosfera,

biosfera.

Baixa concentrao de CO2 e razovel concentrao de O2 importantes para haver vida

Ciclo de energia percorre os vrios nveis de cadeiras alimentares e dissipada como

calor

Elementos importantes para os organismos: nitrognio, fsforo, enxofre, potssio,

clcio, magnsio, ferro, sdio.

Radiao solar: parte absorvida/reflectida/reemitida

Pigmentos (clorofila a e b) absorvem mais azul e vermelho para a fotossntese (cerca de

0,1% da energia solar)

Fotossntese: consumo de CO2 e H2O e formao glucose (produo de biomassa e

usada na respirao celular) e O2. Este processo aumenta com o aumento da intensidade

da luz at um valor de produtividade mxima (Pmax) e radiao acima desse valor

causa fotoinibio (diminui a fotossntese).

A clorofila tem uma limitao quanto absoro de CO2.

Eficincia fotossinttica ():eficincia da utilizao da luz, declive inicial da curva P-E

Irradincia de saturao (Ek): valor da irradincia obtido atravs da interseco das

rectas definidas por e Pmax.

Ponto de compensao (Ec): irradincia a que a respirao e a fotossntese se

equilibram

Clulas aclimatadas a alta luz vo ter maior produtividade mxima mas menor

eficincia fotossinttica.

Eficincia de explorao = Consumo / Biomassa Disponvel

Eficincia de assimilao = Assimilao / Consumo

Eficincia de produo lquida = Crescimento e reproduo/ assimilao

Eficincia ecolgica = Ef explorao * Ef assimilao * Ef produo lquida

Eficincia ecolgica: produto das eficincias com que os organismos exploram os

recursos disponveis e os convertem em biomassa; um dos factores que determina o n

de nveis trficos numa dada cadeia.

Produo bruta (GP): glucose produzida na fotossntese; taxa a que os produtores de

um ecossistema convertem a energia solar em energia qumica armazenada na biomassa

Produo lquida (NP): glucose que sobra da respirao celular (R) para produzir

biomassa, e que passa para os nveis trficos seguintes

NP=GP-R

Produo secundria: biomassa disponvel para os nveis trficos seguintes

(consumidores secundrios, tercirios...) produzida pelos consumidores primrios

Componentes biticos dos ecossistemas: produtores, consumidores, decompositores

Biodiversidade Gentica: variabilidade gentica dentro de uma espcie ou populao

de espcies: n de espcies presentes num dado habitat

funcional: diversidade de processos biolgicos e qumicos tais como o fluxo de energia e a reciclagem de matria necessria para a sobrevivncia das espcies,

comunidades e ecossistemas

ecolgica: variedade de ecossistemas terrestres e aquticos numa dada rea

Cadeias/Teias trficas: a cada nvel que a energia passa h dissipao de energia

Energia absorvida dissipada para realizar trabalho ou perdida como calor; dissipada

para respirao; dissipada para processos metablicos, excreo e morte (disponvel

para os detrivoros); o que sobra est disponvel para o prximo nvel trfico.

Eficincia ecolgica: % da energia transmitida para o seguinte nvel trfico (diminui

medida que se avana de nvel.

Um ecossistema constitudo por biomas terrestres (pradarias, deserto, florestas

conferas, chaparral, savana, tundra,) e aquticos (lagos, rios, esturios, recifes de coral, oceano) e cada um tem a sua fauna e flora caracterstica.

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Em zonas florestais 10% da PAR (radiao fotossinttica activa) reflectida na coroa

superior e grande parte absorvida nas zonas superiores. Nas pradarias 20% reflectida

pela superfcie e o resto absorvido maioritariamente nas zonas mdias e inferioes.

ndice de rea foliar (LAI) = rea foliar total/rea projectada no solo

Aguas tipo I ocenicas Aguas tipo II costeias (mais partculas em suspenso, turva)

Pigmentos: clorofila a e b, cartenoides, lutena

Fotossntese: formao de ATP(energia) e NADPH, existe excitao dos electres que

vo transmitir energia

Rubisco (ou ribulose difosfato): enzima fundamental na fotossntese, que fixa o

carbono

Ciclo de Calvin: rubisco fixa CO2; ATP e NADPH dissociam-se fornecendo energia,

formam-se outros compostos, o carbono forma glucose e o rubisco regenerado,

consumindo parte da energia

A fotossntese tem rentabilidade limitada pois a partir de uma dada PAR, esta no

consegue aumentar o seu rendimento.

Ponto de compensao: PAR a partir da qual o CO2 absorvido equivale ao CO2

libertado, quando realizada a respirao celular.

< luz => > quantidade de clorofila para compensar (pouca luz implica que preciso

mais pigmentos para poder ter uma fotossntese rentvel)

> luz => > pigmentos protectores (a luz em excesso pode danificar a planta, da ser

necessria proteco Plantas que crescem sombra tm ponto de compensao e saturao para uma PAR

inferior das plantas que crescem ao sol.

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Nutriente limitante -> factor limitante do crescimento

Quanto mais disponvel est um nutriente, mais este absorvido e se encontra presente

nos organismos

Lagos oligotrficos: pouca vegetao costeira, baixa concentrao de nutrientes e

plncton.

Lagos eutrficos: muita vegetao costeira, elevada concentrao de nutrientes e

plncton. Muita densidade de peixes mas s at uma dada profundidade algo superficial.

No h oxignio no fundo que permita haver vida, pois h muitas plantas e peixes

superfcie

Os nutrientes so transportados nos rios da terra para o mar

Factores que controlam a produo primria: luz, nutrientes e turbulncia do mar

Hiptese do ferro: >ferro => > crescimento do fitoplancton => maior sequestro do CO2

No se sabe como afectaria os ecossistemas

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Produtividade = Biomassa / tempo

Turn Over: tempo de renovao da biomassa

< tamanho de um organismo => < turnover => > taxa de renovao

Como os organismos e ecossistemas so sistemas abertos apesar de haver dissipao de

energia ao avanar nos nveis trficos, desde que haja entrada de matria e energia o

sistema mantm-se estvel

Energia entra na biosfera como luz visvel e fica armazenada nas ligaes covalentes da

glucose

Temperatura e precipitao so interdependentes: >temperatura => > necessidade de

gua

Evapotranspirao: reflecte tanto a demanda (funo da temperatura) como a

disponibilidade (funo da precipitao) de gua

Sistemas com elevada produtividade: entrada de energia nos sistemas. Por exemplo:

elevada temperatura e precipitao, uso de adubos, mistura de guas nos ecossistemas

marinhos, energia da mar nos ecossistemas costeiros.

Energia ingerida = energia assimilada + energia dissipada na excreo e compostos

nitrogenados

Energia assimilada = produo secundria + respirao

Produo secundria = energia ingerida respirao energia dissipada na excreo e compostos nitrogenados

Razo alimento assimilado/alimento ingerido (A / I) (eficincia de assimilao): varia

de espcie para espcie. Baixa nos insectos, elevada nos carnvoros

Razo produo liquida/alimento assimilado (P/A): baixo nos mamferos, mdio nos

insectos.

Relao entre as duas razes: A/I * P/A = P/I => produo/consumo => eficincia de

produo de biomassa dentro de um nvel trfico

Tempo de residncia da energia em cada nvel trfico (anos) = Energia armazenada na

biomassa/Produo lquida

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Herbvoros ingerem plantas que absorvem carbono atmosfrico, digerem-nas, produzem

outros compostos de carbono. Consumidores mesmo processo. Decompositores

libertam o carbono de novo para a atmosfera. (ciclo do carbono)

No mar o CO dissolvido na gua, parte fica em sedimentos e parte entra na cadeira trfica desses ecossistemas atravs do fitoplancton (produtor) e depois tambm

sedimenta.

Se no houvesse fitoplancton a quantidade de CO2 atmosfrico seria muito maior, pois

este responsvel pelo transporte do CO2 da superfcie do oceano para a profundidade.

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Transpirao nas plantas: perda de gua atravs dos estomas

Para a fotossntese estes tm de estar abertos logo h perda de gua

> evapotranspirao => > precipitao e > temperatura => > produtividade

A evapotranspirao depende da gua presente no solo, da temperatura e da rea foliar

Evapotranspirao potencial: quantidade de gua que seria retirada do solo se a

humidade fosse ilimitada e se a vegetao cobrisse 100% da rea

Biomas:

- Deserto: quando a evapotranspirao excede a precipitao (plantas suculentas, sem

folhas, s abrem estomas noite)

- Tundra: ar frio, plantas rasteiras pois elevao em relao ao solo, com o ar frio e em

movimento uma desvantagem

- Savanas: zonas planas, vegetao com poucas rvores pois precipitao suficiente

para ervas mas no para muitas rvores.

- Pradarias: solo rico com acumulao de matria orgnica

- Chaparral: influncia do mar, invernos pouco rigorosos e veres quentes, zonas

sujeitas a fogos, arbustos e rvores.

- Florestas tropicais: elevada temperatura constante e elevada precipitao/humidade.

Elevada diversidade biolgica.

- Florestas temperadas: invernos frios, veres quentes, precipitao abundante, rvores

folha caduca

- Taiga: forma das folhas (agulha) permite que temperatura da folha = temperatura do

exterior. No perde gua por evapotranspirao.

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So as bactrias e as cianobactrias que fixam o azoto atmosfrico. Introduz-se o azoto

nas cadeias trficas tambm atravs de adubos.

Enxofre: oceanos so a maior fonte de aerossis com sulfato. Vulces tambm so

importantes.

Coccolitoforos produzem gs com enxofre, com origem no oceano, que libertado no

estado gasoso quando estas clulas morrem, formando partculas que vo constituir

ncleos de condensao, ou seja, importante para o ciclo da gua.

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Sucesso ecolgica: sequncia de etapas (estgios) de um determinado ecossistema,

comeando com uma comunidade pioneira at atingir o clmax.

Existem dois tipos de sucesses:

- Primria, onde a evoluo se d a partir de um solo desprovido de organismos, onde

no havia vida (dunas p.e.)

A->B->C->D

- Secundria, quando se d um desastre ambiente ou devido aco humana e que uma

dada comunidade regride e recomea uma nova evoluo; ocorre num local onde j

houve vida (campo de cultivo abandonado, rea ardida que previamente tinha

organismos

A->B->C(desastre ambiental) B->C->D

Stress salino: mantm permanentemente o ecossistema numa fase inicial da sucesso

(baixa diversidade, alta produtividade)

Comunidade pioneira: espcies c/ elevadas taxas de crescimento, tamanho pequeno,

elevada capacidade de disperso

Espcie dos ltimos estdios da sucesso: crescimento lento, tamanho grande e reduzida

capacidade de disperso

Cada estdio da sucesso uma comunidade distinta e definida

Estdio = Sere

No existe uma sequncia obrigatria, alguns estdios podem no aparecer

Estes conceitos aplicam-se a nvel de ecossistemas a nvel terrestre e marinho

Clmax: fim aparente da sucesso, ecossistema atinge uma situao de equilbrio, bem

estabelecida, produtividade baixa

Teoria de Clements (unidireccional): uma regio s tem um clmax, e desde que ocorra

tempo suficiente todos os estdios convergem para o clmax

Teoria de Watt (sucesso cclica): a vegetao substituda ciclicamente

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Produtividade primria marinha

Mtodos de determinao in situ da PPL: anlise de 14

C/produo de

O2/fluorescncia (processos morosos e que no representa a grande variabilidade

espacial e temporal)

O fitoplancton influencia a cor dos oceanos atravs da clorofila e estas alteraes da cor

podem ser medidas atravs de satlites.

Deteco remota e Prod. Prim. Lq.: podem-se fazer estimativas atravs de dados

disponibilizados por satlite (ferramenta essencial para a compreenso da disbtribuio

global e quantificao da PPL).

Eutrofizao costeira: enriquecimento da gua de ecossistemas costeiros em nutrientes

que causa um crescimento acelerado de algas e outras plantas aquticas (aumento da

produtividade primria), que afecta a qualidade da gua e que tende a criar

desequilbrios no ecossistema

Eutrofizao natural: processo lento caracterstico de ecossistemas lnticos (guas

paradas, como lagos p.e.)

Eutrofizao artificial/cultural: processo desencadeado/acelerado pela actividade

humana que ocorre em ecossistemas aquticos (esturios, rios)

Causas da eutrofizao:

- arrastamento de nutrientes pela gua das chuvas;

- utilizao de adubos na agricultura;

- descargas de efluentes urbanos/industriais.

Consequncias da eutrofizao:

- maior ocorrncia de blooms de fitoplancton

- crescimento acelerado de algas (algumas txicas) e outras plantas aquticas

- aumento do quo turva a gua => luz atinge menor profundidades da gua

- morte de organismos => reduo da biodiversidade

- produo de odores desagradveis

- impossibilidade da utilizao da gua

Classificao de um ecossistema aqutico com base na carga em nutrientes e

produtividade:

Oligotrfico < Mesotrfico < Eutrfico

(menos nutrientes e produtividade) (mais nutrientes e produtividade)

Habitat Lntico:

- zona litoral: gua pouco profunda em que a luz penetra at ao fundo, tipicamente

ocupada por plantas com razes;

- zona limntica: zona de gua at onde a luz chega

- zona profunda: abaixo do nvel onde chega a luz

Esturio: zona de acumulao de nutrientes trazidos pelos rios, zona propicia para

agricultura, zona de descarga de efluentes

Medidades de combate eutrofizao:

- limpeza e reoxigenao de lagos e rios

- construo e melhoria de estaes de tratamento

- reduo e optimizao da utilizao de fertilizantes

- legislao, monitorizao e fiscalizao

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Aco humana e as alteraes globais:

- aumento de CO2 na atmosfera => aumento da temperatura / perturbao do ciclo de

carbono

- alterao dos padres de precipitao

- alterao do uso dos solos e suas consequncias (uma utilizao excessiva leva

desflorestao => < sequestro de CO2

Fogo: factor de perturbao nos ecossistemas mediterrnicos; um dos factores

responsveis pelas mudanas climticas; causa perda de biodiversidade

Recuperao de um espao aps o fogo:

1- Capacidade das espcies para suportar o fogo (mecanismos como: bancos de sementes que germinam devido ao aumento de temperatura, ou o facto de alguns rgos

das plantas serem subterrneos)

2- Entrada de espcies de zonas vizinhas

Consequncias de fogos controlados:

- Reduo de biomassa e risco de fogos de grandes propores

- criam-se condies que favorecem certas espcies

- maximizao da biodiversidade

- melhora a qualidade e quantidade das zonas de pasto

- manipulao da composio da vegetao

- eliminao de agentes patognicos

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Espcie invasora: no nativa do ecossistema em questo; a sua introduo no

ecossistema em questo causa ou provvel que cause prejuzo econmico ou

ambiental ou que prejudique a sade humana.

Qualquer organismo pode ser uma espcie invasora

Causas para a introduo de espcies invasoras num ecossistema:

- aco humana (principal),

- qualquer perturbao que afecte/remova a vegetao nativa e que perturbe o solo

promove essas espcies,

- falta de predadores e parasitas para efectuarem um controlo quanto a essas espcies,

- alteraes climticas.

Impacto das espcies invasoras nos ecossistemas:

- perda de produtividade,

- perda de biodiversidade

- aumento da eroso, fogos e cheias

- aumento no consumo de gua (afecta o balano de gua)

- altera a composio do solo e os microorganismos l presentes

- reduz o valor do ecossistema

Espcies invasoras tm capacidades de reproduo, disperso, crescimento, entre outras,

elevados que lhes permite introduzirem-se e ocuparem um ecossistema de forma rpida

e eficaz.

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Gases de efeito de estufa: CO2, metano (CH4), vapor de gua, xido de azoto (N2O),

ozono (O3)

Concentrao de CO2 na atmosfera afecta a fotossntese, o uso da gua, a qualidade das

colheitas agrcolas, produo de biomassa, biodiversidade.

Branqueamento de corais: ecossistemas afectados pelo aumento da temperatura, que

causa a acidificao da gua.

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Metodologias de amostragem:

- parcela ou quadrados,

- linha,

- pontos,

- distncias.

Quantificao da biomassa:

- Mtodo directo (destrutivo)

- Mtodo indirecto (estimado atravs de variveis como altura e densidade da madeira

das rvores, ou o dimetro da rvore altura do peito (DAP).

Biomassa = (*r2*h)/2 * * Da

(*r2*h)/2 => volume do lenho => densidade da madeira Da => densidade absoluta da espcie (individuo/hectar)

Mtodo dos quadrados: faz-se uma amostragem de todas as rvores numa parcela

definida, contam-se as espcies presentes e calcula-se a cobertura (*(DAP/2)2)

Mtodo dos quadrados pontuais (pontos): reduzir o quadrado a um ponto com a ajuda

de arames, til para calcular cobertura de herbceas

Mtodo das linhas: o quadrado reduzido a uma linha sobre o terreno, anotando o

comprimento dos segmentos de recta interceptados pelos indivduos de cada espcie

Mtodo das distancias: calcula-se a distancia do centro da cobertura de cada planta a

uma dada linha de referencia

Frmulas:

Densidade Total = 10000 / distncia mdia aos pontos

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