AUla 5 - Ecologia de Ecossistema

ECOLOGIA DE ECOSSISTEMA

Tansley, A.G. 1935. The Use and Abuse of VegetationalConcepts and Terms, Ecology 16: 284-307..

DEFININDO ECOSSISTEMA

Arthur G. Tansley

“O conjunto de organismos com seus ambients físicos e químicos

formam um ecossistema” (Ricklfes,2003)

“Ecossistema é o conjunto de organismos vivos numa determinada área,

que interagem comseu ambiente físico de tal forma que haja um fluxo de

energia e ciclagem de materiais entre partes vivas e não-vivas.”

(Chapman & Reiss, 1997, p.185)

Ciclagem de materiais(C, N, etc.)

Energialuminosa

Energiaquímica

Calor

Materiais brutosOrganismos

Materiais processados Organismos

Ambiente de entrada Ambiente de saídaSistema+ +

ECOSSISTEMA

REPRESENTAÇÃO DO ECOSSISTEMA

2 Ecossistemas com maior taxa ou intensidade metabólica

dependem mais dos ambientes de entrada e saída

1 Ecossistemas maiores dependem em menor grau do ambiente

exterior

3 Ecossistemas com desequilíbrio autotrófico-heterofrófico são

mais dependentes dos elementos externos para se reequilibrar

4 Ecosssistemas em estágios mais avançados de desenvolvimento

tendem a ser menos dependentes do exterior

AMBIENTES DE ENTRADA E SAÍDA

1 Ponto de vista trófico

estrato autotrófico

estrato heterotrófico

2 Ponto de vista biológico

substâncias inorgânicas (C, N, CO2, H2O ,entre outras)

compostos orgânicos

ambientes atmosférico/hidrológico/substrato

produtores

macroconsumidores ou fagótrofos

microconsumidores ou decompositores

COMPONENTES DOS ECOSSISTEMAS

Componentes Estruturais

COMPONENTES DOS ECOSSISTEMAS

Componentes Funcionais

fluxo de energia

cadeias e teias alimentares

diversidade (tempo e espaço)

ciclos de nutrientes

sucessão e evolução

controle (estabilidade)

“Os organismos não somente se adaptam ao ambiente físico,

mas, através de sua ação conjunta nos ecossistemas, também

adaptam o ambiente geoquímico segundo as suas

necessidades biológicas.” (ODUM, 1983, p.15)

Marte Vênus Terra sem vida Terra real

Gás carbônico 95% 98% 98% 0,03%

Nitrogênio 2,7% 1,9% 1,9% 79%

Oxigênio 0,13% Traços Traços 21%

Tsuperficial -53o C 477o C 290±50o C 13o C

Comparação de Condições Atmosféricas e de Temperatura de Marte, Vênus, Terra e

uma Terra hipotética sem vida. (Lovelock, 1979)

Lovelock, J.E. & Margulis, L. (1973). Atmospheric homeostasis by and

for the biosphere: The Gaia hypothesis. Tellus, v.26, p.1-10.

James E. Lovelock

Lynn Margulis

HIPÓTESE DE GAIA

o Um conjunto de partes inter-relacionadas que

trabalham na direção de um objetivo.

o Todo sistema é um sub-sistema de um sistema

maior.

o Os sistemas podem ser classificados quanto à

sua: natureza (natural/artificial) , origem

(concreto/abstrato) e tipo (aberto/fechado).

o Os sistemas têm propósito, são afetados pela

globalidade e sofrem os efeitos tanto da entropia

como da homeostase.

Organização & Informação

FUNCIONAMENTO DOS ECOSSISTEMAS

Bertalanffy, L. von (1950). An Outline of General Systems Theory."

British Journal for the Philosophy of Science, v. 1, n. 2, p.139-164.

Ludwig von Bertalanffy

Eugene P. Odum

“Além dos fluxos de energia e ciclos de materiais, os

ecossistemas são ricos em redes de informação que

compreendem fluxos de comunicação físicos e químicos que

interligam todas as partes e governam ou regulam o sistema

como um todo.” (Odum, 1983, p.29)

Natureza Cibernética dos Ecossistemas

Retroalimentação

Howard T. Odum

A B

FUNCIONAMENTO DOS ECOSSISTEMAS

Biodiversidade

Estabilidade Produtividade

FUNCIONAMENTO DOS ECOSSISTEMAS

FUNCIONAMENTO DOS ECOSSISTEMAS

Tempo

perturbação

elasticidade

Faixa de operação

normal

A estabilidade nos ecossistemas

2 Os organismos devem incorporar a energia através de compostos orgânicos

1 Deve existir um suprimento constante de energia.

3 Deve existir uma ciclagem de materiais entre os organismos e o ambiente

4 A biodiversidade deve estar presente.

A estabilidade nos ecossistemas

FUNCIONAMENTO DOS ECOSSISTEMAS

Hipótese nula

FUNCIONAMENTO DOS ECOSSISTEMAS

Vitousek, P.M. & Hooper, D.U. 1993 Biological diversity and terrestrial

ecosystem biogeochemistry. In E.-D. Schulze and H. A. Mooney (eds),

Biodiversity and ecosystem function, 3–14. Berlin. Springer- Verlag

Peter M. Vitousek

David U Hooper

Fu

nci

on

am

en

to

Riqueza de Espécies

Ehrlich, P.R. & Ehrlich, A.H. (1981) Extinction. The causes and

consequences of the disappearance of species. New York. Random

House.

Paul R. Ehrlich

Anne H. Erhlich

Hipótese Rivet

FUNCIONAMENTO DOS ECOSSISTEMAS

Fu

nci

on

am

en

to

Riqueza de Espécies

Ehrlich, P.R. & Ehrlich, A.H. (1981) Extinction. The causes and

consequences of the disappearance of species. New York. Random

House.

Paul R. Ehrlich

Anne H. Erhlich

Fu

nci

on

amen

to

Riqueza de Espécies

Hipótese de Redundância

FUNCIONAMENTO DOS ECOSSISTEMAS

Hipótese Idiossincrática

Fu

nci

on

amen

to

Riqueza de Espécies

Lawton, J.H. 1994 What do species do in ecosystems? Oikos 71, 367–

374.

John H. Lawton

FUNCIONAMENTO DOS ECOSSISTEMAS

Ecossistema global

A biosfera é “ auto-contida” (self-contained)

Fatores abióticos mais importantes para

estrutura e dinâmica da biosfera são:

energia solar

água

temperatura

“ A biosfera é a tênue camada superficial da

terra na qual a vida pode desabrochar (...)”

(Hutchinson,1970)

BIOSFERA E BIOMAS

SOLSTÍCIODE

INVERNO(Hemisfério Sul)

EQUINÓCIODE

PRIMAVERA(Hemisfério Sul)

SOLSTÍCIODE

VERÃO(Hemisfério Sul)

EQUINÓCIODE

OUTONO(Hemisfério Sul)

BIOSFERA E BIOMAS

Baixo ângulo de incidênciada luz solar

Atmosfera

PóloNorte

60º N

30º N

Trópico deCancer)

0º (Equador)

30º S

60º S

Pólo Sul

Trópico deCapricórnio)

Baixo ângulo de incidênciada luz solar

Incidência diretada luz solar

BIOSFERA E BIOMAS

Ar úmido

ascendente

TRÓPICO

Ar seco

descendente

ZONA

TEMPERADA

ZONA

TEMPERADA

Ar seco

descendente

Biosfera

Onde quer que haja condições similares, desenvolvem-se

ecossistemas similares

Uma floresta tropical no Brasil (Mata Atlântica) é semelhante a

uma na África (Congo)

Em regiões de mesma zona climática pode-se encontrar os

mesmos tipos de plantas e animais ainda que não exatamente as

mesmas espécies.

“Grande biossistema regional ou subcontinental caracterizado por um

tipo principal de vegetação ou outro identificador da paisagem.”

(Odum, 1983, p.3)

Biomas Terrestres e Biomas Aquáticos

BIOSFERA E BIOMAS

BIOSFERA E BIOMAS

30oN

30oS

Tundra

Localizada na faixa circumpolar ártica (60o – 75o latitude norte)

Baixa temperatura (-28 a -34ºC)

Invernos longos e verões curtos

Solo raso e esponjoso

Solo tipo PERMAFROST

Baixa diversidade biológica

Curto período de crescimento e de reprodução

BIOMAS TERRESTRES

Tundra ártica Tundra alpina

Tundra

BIOMAS TERRESTRES

Tundra

musgos e líquens

arbustos de pequeno porte

BIOMAS TERRESTRES

Tundra

Bubo scandiacus Ursus maritimus

Ovibos moschatus Lepus articus

BIOMAS TERRESTRES

Floresta Boreal, Floresta de Conífereas ou Taiga

Localizada 45o – 60o latitude norte

Invernos longos e verões mais longos

e chuvosos

Temperatura oscila entre -54oC e 21o C

Pouca precipitação anual: 40-100 mm

Solo ácido e pobre

Solo tipo PERMAFROST

BIOMAS TERRESTRES

Floresta Boreal, Floresta de Conífereas ou Taiga

Pitilium crista castrensis

Grandes Ecossistemas Terrestres

Floresta Boreal, Floresta de Conífereas ou Taiga

Ptilium crista castrensis Alces alces

Lutra canadensis Lynx rufus

Grandes Ecossistemas Terrestres

Floresta Temperada Decídua

Estações climáticas bem definidas

Precipitação média entre 750 mm e 1500 mm

Solo relativamente rico

Vegetação perde as folhas durante o outono

BIOMAS TERRESTRES

Campos temperados

Maior bioma terrestres

Precipitação anual – 300 a 500 mm

Sazonalidade marcante

Período longo de crescimento

Solos ricos em M.O. e nutrientes

Gramínea associada a Cyperaceaeformam a vegetação dominante

Alta biodiversidade

Bioma sujeito freqüentemente a ação do fogo

BIOMAS TERRESTRES

Desertos

Baixa precipitação anual

1. áreas áridas (<250 mm)

2. semi-áridas (250-500 mm)

Principais desertos situam-se entre as latitudes 15o - 40o nos hemisfério sul e norte (regiões de ar descendente)

BIOMAS TERRESTRES

Desertos

Deserto de Thar, Índia/Paquistão

Deserto de Atacama, Chile Deserto de Gobi, China /Mongólia

Deserto de Mojave, E.U.A

BIOMAS TERRESTRES

Desertos

Yucca brevifolia

Carnegiea gigantea

Dipodomys sp

BIOMAS TERRESTRES

Savana ou Campos tropicais

Altas temperaturas

Estações seca e chuvosa definidas

Precipitação media anual entre 500mm e 1300mm

Ocorrência de muitas espécies de herbívoros

BIOMAS TERRESTRES

Florestas tropicais

Desenvolve-se a baixas altitude

Apresenta nessas áreas estrutura e

ecologia semelhantes, embora com espécies

diferentes.

Sua temperatura mantém praticamente

invariável ao longo do ano e não há distinção

entre verão e inverno.

Precipitação elevada e distribuída ao longo

de todo o ano

Umidade relativa do ar elevada.

Alta diversidade vegetal e animal

Vegetação apresenta estratificação vertical.

Baixa luminosidade atinge o solo (pequena

quantidade de espécies arbustivas e

herbáceas)

BIOMAS TERRESTRES

Relação com a temperatura e precipitação anual média

BIOMAS TERRESTRES

Características fundamentais dos principais biomas

Bioma Precip. e Umidade Temperatura Vegetação Solo Diversidade

Tundra umidade e chuva moderadas

frio perpétuo verão muito curto

herbéceas líquens musgos

solo congelado na maior parte do ano

baixíssima

Taiga(Florestas Boreais)

umidade e chuva moderadas

inverno muito frio e verão frio

árvores perenifólias,

arbustos

solo raso, pedregoso muito baixa

Florestas Temperadas chuva homogênea e moderada

estações quente e fria

árvores caducifólias

fértil moderada

Campos estação seca longa inverno frio e verão moderado

principalmente gramíneas

moderado a fértil baixa

Florestas Tropicais muita chuva, umidade alta,

pouca sazonalidade

quente o ano todo

árvores perenes,

arbustos, cipós, epífitas

pobre a moderadamente fértil

altíssima

Savanas Tropicais estações seca e úmida bem marcadas

alta a moderada gramíneas, árvores baixas e

arbustos

pobre a moderadamente fértil

alta

Desertos pouca umidade e chuva

grande variação diária

arbustos, cactos

pobre a fértil baixa a moderada

BIOMAS TERRESTRES

BIOMAS AQUÁTICOS

Ecossistemas Aquáticos Marinhos

BIOMAS AQUÁTICOS

Ecossistemas Aquáticos Marinhos

Estuário

Coral de Recife Zona intertidal

BIOMAS AQUÁTICOS

Ecossistemas Aquáticos Continentais

ambientes lóticos

represas

ambientes lênticos

áreas alagadas ou pântanos

BIOMAS AQUÁTICOS

BIOMAS BRASILEIROS