Ciclos Biogeoquímicos

O trajeto das substâncias do ambiente abiótico para o mundo dos seres vivos e o seu retorno ao mundo abiótico completam o que chamamos de ciclo biogeoquímico.

O termo é derivado do fato de que há um movimento cíclico de elementos que formam os organismos vivos (“bio”) e o ambiente geológico (“geo”), onde intervêm mudanças químicas. 

Em qualquer ciclo biogeoquímico existe a retirada do elemento ou substância de sua fonte, sua utilização por seres vivos e posterior devolução para a sua fonte.

OS CICLOS MAIS COBRADOS NO ENEM SÃO O DA ÁGUA, DO NITROGÊNIO E O DO CARBONO.

Ciclo da Água

A água apresenta dois ciclos: 

Ciclo curto ou pequeno: É aquele que ocorre pela lenta evaporação da água dos mares, rios, lagos e lagos, formando nuvens. Estas se condensam, voltando à superfície na forma de chuva ou neve.

Ciclo longo:  É aquele em que a água passa pelo corpo dos seres vivos antes de voltar ao ambiente. A água é retirada do solo através das raízes das plantas, sendo utilizada para a fotossíntese ou passada para outros animais através da cadeia alimentar. A água volta à atmosfera através da respiração, transpiração, fezes e urina. 

Ciclo do Nitrogênio

Resumo: https://www.youtube.com/watch?v=dqELtXOe0pU

O componente predominante na atmosfera é o gás nitrogênio (N₂), elemento pouco reativo quimicamente. Existem dois caminhos para que esse nitrogênio seja aproveitável pela biosfera: a fixação abiótica, que acontece pela força dos raios, e a fixação biológica, realizada por bactérias, algumas que vivem livres e outras que estão em simbiose com plantas, principalmente as plantas leguminosas, como o feijão, a soja e o amendoim.

No total, a fixação representa apenas 12% do nitrogênio necessário para a produção primária do conjunto da biosfera. O restante é obtido por meio da reciclagem do nitrogênio presente na matéria orgânica. 

Há uma série de bactérias que oxidam o nitrogênio orgânico e o transformam em nitrogênio mineral, que pode ser absorvido pelas plantas através de suas raízes.

O ciclo do nitrogênio pode ser dividido em algumas etapas:
  • Fixação: Consiste na transformação do nitrogênio gasoso em substâncias aproveitáveis pelos seres vivos (amônia e nitrato). Os organismos responsáveis pela fixação são bactérias, retiram o nitrogênio do ar fazendo com que este reaja com o hidrogênio para formar amônia. 

• Amonificação: Parte da amônia presente no solo, é originada pelo processo de fixação. A outra é proveniente do processo de decomposição das proteínas e outros resíduos nitrogenados, contidos na matéria orgânica morta e nas excretas. Decomposição ou amonificação é realizada por bactérias e fungos.

• Nitrificação: É o nome dado ao processo de conversão da amônia em nitratos.

• Desnitrificação: As bactérias desnitrificantes (como, por exemplo, a Pseudomonas denitrificans), são capazes de converter os nitratos em nitrogênios molecular, que volta a atmosfera fechando o ciclo. 

Ciclo do Carbono

Vídeo aula: Ciclo do carbono (Bio Krill)

https://www.youtube.com/watch?v=1TDKSgw9V8Q

As plantas realizam fotossíntese retirando o carbono do CO2 do ambiente para formatação de matéria orgânica.

Esta última é oxidada pelo processo de respiração celular, que resulta em liberação de CO2 para o ambiente. A decomposição e queima de combustíveis fósseis (carvão e petróleo) também libera CO2 no ambiente.

Além disso, o aumento no teor de CO2 atmosférico causa o agravamento do "efeito estufa" que pode acarretar o descongelamento de geleiras e das calotas polares com consequente aumento do nível do mar e inundação das cidades litorâneas.     

         

Fluxo de energia ( parte 2)

RAP  do Fluxo de energia: 

https://www.youtube.com/watch?v=9HG0eJ0bygk

ATIVIDADES 3 - FLUXO DE MATÉRIA E ENERGIA

https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSctaO86FPZJBtItq_cpPDjC9-HJ_5IU6wFCzFS8UwskRIdGug/viewform?usp=sf_link

Fluxo de Energia em um Ecossistema

A energia que mantém a vida flui nos Ecossistemas ao longo da cadeia alimentar. 

https://www.youtube.com/watch?v=6V-VOHDJ8jQ

Os ecossistemas são sistemas abertos caracterizados pelas entradas e saídas de energia. Este fluxo de energia é fundamental para o funcionamento e manutenção dos ecossistemas e é expresso como a quantidade de energia que flui entre os organismos de uma comunidade biológica.

 A principal fonte de energia é proveniente do sol. Os organismos fotossintetizantes, como as plantas e algas, transformam esta energia solar em energia química, utilizando-a na síntese de matéria orgânica através do processo de fotossíntese. 

Algumas bactérias autotróficas realizam a quimiossíntese, processo no qual ocorre produção de matéria orgânica sem utilização de energia luminosa.

Parte desta energia fixada como energia química na matéria orgânica pelos autotróficos (organismos produtores dos ecossistemas) é liberada para o meio na forma de CALOR através do processo de respiração celular. A energia que não é eliminada fica armazenada nestes organismos, levando ao aumento de sua biomassa. 

Os animais não conseguem sintetizar matéria orgânica, assim, quando se alimentam dos vegetais (produtores) estão ingerindo a energia química armazenada nos compostos orgânicos e são chamados de consumidores primários (herbívoros).

O fluxo de energia parte dos organismos produtores (parte inferior da pirâmide) para os consumidores (níveis superiores). Quanto maior o nível em que se encontra o ser vivo, menos energia está disponível. 

Os consumidores primários também liberam energia na forma de calor e estocam a outra parte. Outros animais, chamados de consumidores secundários, alimentam-se dos consumidores primários e assim recebem a energia armazenada. 

Os consumidores secundários servirão de alimento para os consumidores terciários e assim por diante. Esta passagem de energia por organismos que consomem e são consumidos é denominada cadeia alimentar e cada posição ocupada pelos organismos ao longo desta cadeia recebe o nome de nível trófico.

Assim, os produtores, que formam a bases das cadeias alimentares, ocupam o 1º nível trófico, os consumidores primários ocupam o 2º nível, os consumidores secundários o 3º nível e assim sucessivamente. 

O nível trófico que uma espécie ocupa diz respeito a sua função em determinada cadeia, por isso a mesma espécie pode ocupar diferentes níveis tróficos dependendo da cadeia considerada.

Os organismos decompositores são responsáveis pela decomposição da matéria orgânica, liberando sais minerais e outros elementos no meio para serem utilizados novamente. Ocupam o último nível da transferência de energia e podem atuar em qualquer nível da cadeia alimentar, pois decompõem a matéria orgânica dos organismos produtores e consumidores mortos, podendo receber a energia de todos os níveis tróficos.

Muitas vezes os decompositores não são representados nas cadeias alimentares ou são representados em um nível paralelo aos demais níveis. É importante destacar que na representação de uma cadeia alimentar a direção da seta sempre aponta para o nível trófico que recebe a energia.

A quantidade de energia que flui em uma cadeia alimentar DIMINUI à medida que passa de um nível trófico para outro. Isso acontece porque os organismos de cada nível trófico utilizam parte da energia assimilada em suas atividades metabólicas, com consequente liberação de energia na forma de calor. 

Deste modo, a energia disponível para os consumidores primários é sempre maior do que a disponível para os consumidores secundários e assim por diante. O fluxo de energia é UNIDIRECIONAL, pois a energia disponível para um determinado nível trófico não retorna ao nível trófico anterior.

Define-se como produtividade primária bruta (PPB) o total de biomassa produzida pelos produtores a partir da assimilação de energia solar em uma determinada área e período de tempo. Como parte desta energia é utilizada pelos organismos, a outra parte é a que fica disponível para os consumidores primários, denominada produtividade primária liquida (PPL). Portanto, a PPL corresponde à PPB menos o que foi gasto na respiração dos produtores. 

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Relações Ecológicas

Em um ecossistema, os seres vivos relacionam-se com o ambiente físico e também entre si, formando o que chamamos de relações ecológicas.

As relações ecológicas ocorrem dentro da mesma população (isto é, entre indivíduos da mesma espécie), ou entre populações diferentes (entre indivíduos de espécies diferentes). 

Essas relações estabelecem-se na busca por alimento, água, espaço, abrigo, luz ou parceiros para reprodução (recursos)

Relações Harmônicas (+) Intra-específica (entre indivíduos da mesma espécie)

Sociedade

União entre indivíduos em que há divisão de trabalho. Ex.: insetos sociais (abelhas, formigas e cupins).

O que mais chama a atenção em uma colmeia é a sua organização. Todo o trabalho é feito por abelhas que não se reproduzem, as operárias. Elas se encarregam de colher o néctar das flores, de limpar e defender a colmeia e de alimentar as rainhas e as larvas (as futuras abelhas) com mel, que é produzido a partir do néctar.

A rainha é a única fêmea fértil da colmeia coloca os ovos que irão originar outras operárias e também os zangões (os machos), cuja única função é fecundar a rainha.

Cada indivíduo pode sobreviver separadamente, porém é mais vantajoso compartilhar funções.

Portanto, uma sociedade é composta por um grupo de indivíduos da mesma espécie que vivem juntos de forma  permanente e cooperando entre si.

Entre os mamíferos também encontramos vários exemplos de sociedades, como os dos castores, a dos gorilas, a dos babuínos e a da própria espécie humana (SOCIEDADE APENAS EM TEORIA). A divisão de trabalho não é tão rigorosa quanto as abelhas, mas também há varias formas de cooperação. 

Colônia

Associação anatômica (corpo unido) formando uma unidade estrutural e funcional. 

Ex.: coral-cérebro, caravela.

Ela forma um grupo de organismos da mesma espécie que formam uma entidade diferente dos organismos individuais. Por vezes, alguns destes indivíduos especializam-se em determinadas funções necessárias à colônia. Um recife de coral, por exemplo, é construído por milhões de pequenos animais (pólipos) que secretam à sua volta um esqueleto rígido. 

As bactérias e outros organismos unicelulares também se agrupam muitas vezes dentro de um invólucro mucoso.

Relações  Intraespecíficas Desarmônicas (-)

Competição Intraespecífica

Indivíduos da mesma espécie competem por um ou mais recursos que, na maioria das vezes, não estão disponíveis em quantidade suficiente no ecossistema. Pode delinear uma população, principalmente em seu tamanho.

Quando um ambiente não permite a migração de indivíduos e o alimento começa a diminuir, naturalmente os mais velhos e os menos aptos serão prejudicados e acabam morrendo por falta de alimento.

Alimento, água, parceiros reprodutivos, abrigos, etc., são exemplos destes recursos.

Canibalismo

Um animal mata e se alimenta de outro da mesma espécie.

Ex: viúva-negra fêmea que, após o ato reprodutivo, arranca e devora a cabeça do macho. Fêmeas de louva-a-deus também devoram seus machos.

Relações ecológicas interespecíficas 

São relações que ocorrem entre indivíduos de espécies diferentes. Essas podem ser harmônicas (ou positivas) quando há benefício para pelo menos uma das espécies; ou desarmônicas, quando há prejuízo para uma ou ambas as espécies.

Relações Interespecíficas Desarmônicas

DICA: As relações interespecificas desarmonicas contribuem para o controle das populações

- Predação (ou predatismo): uma espécie animal captura, mata e come indivíduos de outra espécie animal – as presas. Esse é um mecanismo que regula a densidade populacional de presas e predadores.

- Herbivoria: animais herbívoros se alimentam de partes vivas das plantas. 

Ex: bovinos se alimentando de capim. Pode ser vista como uma relação harmônica, caso consideremos a herbivoria como sendo vantajosa para o animal e desvantajosa para a planta.

- Competição interespecífica: duas espécies de uma comunidade disputam os mesmos recursos do ambiente. 

Ex: raízes de plantas competindo por água e nutrientes; gafanhotos e gado competindo por capim; ciliados competindo por alimento, etc.

*Amensalismo

Tipo especial de competição interespecífica e que consiste em uma espécie sendo prejudicada sem que haja qualquer prejuízo ou benefício para a outra. Indivíduos de uma mesma espécie liberando substâncias que prejudicam ou impedem o desenvolvimento de outras espécies competidoras, como os fungos que liberam antibióticos que matam bactérias, e plantas que liberam no solo substâncias inibidoras do desenvolvimento de plantas de outras espécies; grupos de animais maiores, como uma manada de elefantes, esmagando plantas e pequenos animais ao se locomoverem, etc.

- Parasitismo: uma espécie parasita outra – hospedeira – como forma de obter alimento. A espécie hospedeira se prejudica com a relação.

 Ex: Carrapato parasitando cães; taenia e ser humano; cipós que extraem seiva de outras plantas, etc.

Relações Interespecíficas Harmônicas

- Protocooperação (mutualismo facultativo) → COBRADO EM PROVA E NO ENEM😉

Espécies que possuem condições  de viverem sozinhas, mas que se associam a outras, trocando benefícios. 

Ex: crocodilos que convivem com certas aves (pássaro-palito) que se alimentam dos detritos e sanguessugas presentes em sua boca;

- anêmonas-do-mar e caranguejo-eremita: estas se aproveitam dos restos de alimento do eremita que, por sua vez, se beneficia com os mecanismos de defesa das anêmonas, etc.

- Inquilinismo

Uma espécie vive sobre ou no interior de uma espécie dita hospedeira a fim de se proteger ou conseguir recursos adicionais, sem que esta última seja prejudicada. 

Ex: bromélias e orquídeas se abrigando em troncos de árvores em busca, principalmente, de luz solar.

- Comensalismo

Uma espécie é beneficiada em termos alimentares e a outra é indiferente, em termos de custo-benefício. 

Ex: abutres e urubus se beneficiando com os restos alimentares de animais carnívoros; 

-tubarão e peixe-piloto – este se aproveita dos restos alimentares daquele.

- Mutualismo  → COBRADO EM PROVA E NO ENEM😉

No mutualismo, ambas as espécies se beneficiam e é indispensável à sobrevivência, uma vez que pode envolver trocas de alimentos e de produtos de metabolismo. 

Ex: líquens – associação de algas (realiza fotossíntese e produção de matéria orgânica) e fungos (absorção de água e nutrientes); 

-cupins e protozoários – estes digerem a celulose, que não é digerida naturalmente por aqueles;

- fungos e raízes de plantas – micorrizas, onde o fungo auxilia na absorção das raízes e recebe produtos orgânicos destas. 

ATIVIDADES 2 PARA SEREM REALIZADAS:

https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSdlzNmUi9bWJbBKcqfupG6siJ25Rw4ComKYjD8cMbhyfP6PdQ/viewform?usp=sf_link

Cadeia e Teia alimentar

Os seres vivos de uma comunidade são ligados através de sua alimentação. Um coelho alimenta-se de plantas e uma raposa come coelhos. Esses elos são fazem parte da cadeia alimentar.

Animais e plantas tiram energia de sua alimentação. As plantas usam a energia do Sol para sintetizar seu próprio alimento – são os produtores, ou a origem. Os animais não podem fazer sua própria comida, por isso têm de comer plantas ou outros animais – são os consumidores.

Como os animais comem mais do que um tipo de alimento, fazem parte de várias cadeias alimentares. Diversas cadeias podem ser unidas em uma teia alimentar.

Componentes da cadeia alimentar

Produtores

Dentro de uma cadeia alimentar existem os elos ou níveis tróficos (alimento). Todas elas apresentam o primeiro nível trófico formado pelos autótrofos, que são as plantas ou as algas. Esses organismos são denominados produtores, pois convertem a energia solar em energia química, por meio da fotossíntese. De um modo geral, os produtores das cadeias terrestres são as plantas e das cadeias aquáticas, as algas, responsáveis pela formação do fitoplâncton.

Consumidores

Os elos seguintes da cadeia são formados pelos consumidores, organismos heterótrofos, que pelo fato de não realizarem a fotossíntese, devem obter o alimento já pronto. Entre eles existe uma sequência: os consumidores primários, ou de primeira ordem, aqueles que comem os produtores; os secundários, ou de segunda ordem, os que se alimentam dos consumidores primários, os terciários, etc.

Uma cadeia alimentar pode ser formada por muitos elos de consumidores, dependendo da variedade de espécies que habitam o mesmo ecossistema. No entanto, raramente há mais do que cinco níveis tróficos numa mesma cadeia, pois os últimos elos recebem parcelas cada vez menores de energia.

Os herbívoros são considerados consumidores primários, pois sempre formam o segundo nível trófico. Já os carnívoros, sempre ocupam os níveis superiores, ou seja, dos consumidores secundários em diante.

Decompositores

Além dos produtores e consumidores, as cadeias alimentares são formadas pelos decompositores (principalmente bactérias e fungos). Esses organismos se alimentam dos que morreram, permitindo a reciclagem dos nutrientes minerais.

Isso significa que as substâncias orgânicas que formam os seres vivos, como as proteínas, os carboidratos, os lipídios, os ácidos nucleicos, são transformadas em substâncias inorgânicas ou minerais e voltam a fazer parte dos produtores, reconstituindo os elementos químicos que compõem os seus corpos.

A ação dos decompositores permite a fertilização do solo e também a reposição dos minerais nos ambientes aquáticos.

A imagem acima é a representação esquemática de uma cadeia alimentar formada por plantas (produtores), caramujos (consumidores primários), lambaris (consumidores secundários), peixes maiores (consumidores terciários) e garças (consumidores quaternários). O último nível trófico, não representado, é ocupado pelos organismos decompositores.

Teia alimentar

Geralmente os consumidores ocupam mais de um nível trófico, pois a oferta de alimentos pode variar dentro de um certo ecossistema. Com isso, várias cadeias podem se entrelaçar, formando uma teia alimentar.

No exemplo a seguir, observe os diferentes níveis tróficos ocupados pelos animais, não esquecendo de verificar que o sentido da seta parte do ser que é comido para o que come.

A teia alimentar representa o máximo de relações tróficas dentro de um ecossistema.

Se pegarmos a galinha como exemplo, verificamos que ela ocupa diversos níveis tróficos: consumidor primário (segundo nível trófico), quando come as plantas; consumidor secundário (terceiro nível trófico), quando come o embuá; consumidor terciário (quarto nível trófico), quando come a aranha.

Observação: Na cadeia alimentar, a matéria tem fluxo cíclico e a energia apresenta fluxo unidirecional.


Atividades

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Aula 1 - Introdução à Ecologia.

Ecologia é a ciência que estuda o relacionamento dos seres vivos entre si e com o meio ambiente.

A partir do protoplasma (matéria viva), forma-se a célula, daí os tecidos, que constituem os órgãos que se agrupam em sistemas que formam os organismos complexos, espécies, etc. Estes são os chamados níveis de organização. 

Espécie: É o conjunto de populações naturais semelhantes (estruturalmente, funcionalmente e bioquimicamente) que, ao serem intercruzados, produzem descendentes férteis.

População: É o conjunto de indivíduos pertencentes à mesma espécie que vivem numa determinada área. Por exemplo, população de formigas em um determinado formigueiro; população de lombrigas parasitando o intestino de um ser humano; 20 mil ratos vivendo numa grande cidade.

Comunidade ou biocenose: É o conjunto de populações que vive numa mesma área geográfica. Por exemplo, animais, plantas, fungos e bactérias interagindo dentro de uma floresta.

Biótopo: (thopos, lugar) corresponde à área demarcável e ao conjunto de elementos físicos e químicos do ambiente, como ar, água e solo, que reúnem uma comunidade (biocenose).

Ecossistema: É o conjunto de interações, formado pelo ambiente físico (fatores abióticos) e a comunidade (fatores bióticos).

Os fatores abióticos correspondem aos componentes físico-químicos do ambiente, como o solo, a água, o ar, a temperatura, a salinidade, a pressão. Já os fatores bióticos são constituídos pelos seres vivos. Entre esses dois componentes do ecossistema existe uma intensa troca de matéria e energia. 

O ecossistema é uma estrutura autossustentável que deve apresentar 3 níveis básicos de seres vivos: os produtores, os consumidores e os decompositores.

Biosfera: O conjunto de todos os ecossistemas do planeta (Bios = vida; sphaira = esfera, globo). É a região do planeta habitada pelos seres vivos. 

Habitat: É o lugar específico onde uma espécie pode ser encontrada, corresponde ao “endereço” do indivíduo, por exemplo: uma bromélia pode ser o habitat de uma rã, um lago pode ser o habitat de uma alga.

Nicho ecológico: É a função executada pelo organismo dentro do ecossistema, corresponde à “profissão” do indivíduo. Isso significa que devemos considerar basicamente os hábitos alimentares (o que come e a quem serve de alimento) e as características reprodutivas (como se reproduz) da espécie, por exemplo: o barbeiro (transmissor da doença de Chagas) é um inseto hematófago (se alimenta de sangue) de hábitos noturnos, o leopardo atua como predador, devorando grandes herbívoros, como zebras e gnus.

Quando seres de espécies diferentes ocupam o mesmo nicho, ou seja, apresentam os mesmos hábitos, dizemos que ocorre competição (interespecífica) entre eles.

Ecótono: A zona de transição entre dois ou mais ecossistemas constitui o ecótono ou ecótone, ocorre, por exemplo, entre as águas de um rio ou lago e o solo, podendo formar alagadiços ou pântanos, ou estuários (área de transição onde as águas de um rio encontram-se com as águas do mar). 

Nessas regiões, observa-se maior densidade de organismos de uma mesma espécie e maior númerode espécies do que os encontrados nos ambientes adjacentes, ou seja, maior biodiversidade.

Biodiversidade: refere-se ao conjunto das espécies de seres vivos que compõem a vida na Terra ou que estão presentes em determinada região.

Ela descreve a riqueza e a variedade de espécies; a variedade dos genes de cada indivíduo (diversidade genética da espécie estudada); bem como a variedade de ecossistemas dentro de uma área, bioma ou do planeta (diversidade de ecossistemas).

Equilíbrio ecológico: Os seres vivos animais, quando entregues à Natureza, vivem dentro de um perfeito equilíbrio ecológico. 

O equilíbrio animal é mantido principalmente através da cadeia alimentar. Direta ou indiretamente, todos ao animais se alimentam de vegetais. Há, porém, os animais vegetarianos, que ingerem diretamente os vegetais, e os carnívoros, que devoram outros animais, alimentando-se indiretamente das plantas. E por fim, morrendo, os animais alimentam as próprias plantas