Ecologia_AS_Ribeiro_&_JC_Vilar_2007

Ecologia I

Adauto de Souza Ribeiro

Aracaju/SE 2007

Presidente da Repblica Luiz Incio Lula da Silva Ministro da Educao Fernando Haddad Secretrio de Educao a Distncia Carlos Eduardo Bielschowsky Governador do Estado de Sergipe Marcelo Dda Chagas Secretrio de Estado da Educao Jos Fernandes Lima

Reitor Josu Modesto dos Passos Subrinho Vice-Reitor Angelo Roberto Antoniolli Pr-Reitor de Graduao Antnio Ponciano Bezerra Coordenador Cesad Lilian Cristina Monteiro Frana Vice-Coordenadora Itamar Freitas Coord. do Curso de Licenciatura em Cincias Biolgicas Silmara de Moraes Pantaleo

Elaborao de Contedo

Adauto de Souza Ribeiro e Jeane Carvalho VilarCopidesque Tas Cristina Samora de Figueiredo Projeto Grfico Hermeson Alves de Menezes Leo Antonio Perrucho Mittaraquis Tatiane Heinemann Bhmer Diagramao Joo Eduardo Batista de Deus Anselmo Igor Bento Lino Ilustrao Arlan Clcio dos Santos Edgar Pereira Santos Santana Capa Hermeson Alves de Menezes Foto Capa Isa Vanny Farias

Copyright 2007, Universidade Federal de Sergipe / CESAD. Nenhuma parte deste material poder ser reproduzida, transmitida e gravada, por qualquer meio eletrnico, mecnico, por fotocpia e outros, sem aprvia autorizao, por escrito da UFS.

Ribeiro, Adauto de Souza; Vilar, Jeane Carvalho. Ecologia I. Adauto de Souza Ribeiro - So Cristvo: Universidade Federal de Sergipe CESAD, 2007.

1. Biologia. 2. Ecologia. 3. Ambiente.

Assessoria de Comunicao Guilherme Borba Gouy Coordenao Grfica Giselda Barros Coordenao de Material Didtico Digital Jean Fbio Borba Cerqueira (Coordenador) Daniel Rouvier Dria Evandro Barbosa Dias Filho Jssica Gonalves de Andrade Luzileide Silva Santos Mrcio Venncio

Coordenao Pedaggica Maria Neide Sobral (Coordenadora) Hrica dos Santos Matos Coordenao de Plos Flora Alves Ruiz (Coordenadora) Jussara Maria Poerschke Coordenao de Tecnologia da Informao Manuel B. Lino Salvador (Coordenador) Andr Santos Sabnia Daniel Silva Curvello Gustavo Almeida Melo Heribaldo Machado Junior Luana Farias Oliveira Rafael Silva Curvello

COORDENAO DE MATERIAL DIDTICO IMPRESSOItamar Freitas (coordenador) Alysson Prado dos Santos Arlan Clecio dos Santos Christianne de Menezes Gally Clara Suzana Santana Edgar Pereira Santos Neto Edvar Freire Caetano Fabola Oliveira Criscuolo Melo Gerri Sherlock Arajo Helder Andrade dos Santos Henry Hudson Fontes Passos Hermeson Alves de Menezes Lara Anglica Vieira de Aguiar Luclio do Nascimento Freitas Manuel Messias de Albuquerque Neto Silvania Couto da Conceio Tas Cristina Samora de Figueiredo Tatiane Heinemann Bhmer

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE Cidade Universitria Prof. Jos Alosio de Campos Av. Marechal Rondon, s/n, Jardim Rosa Elze CEP 49100-000 - So Cristvo - SE Fone (79) 2105- 6600 - Fax (79) 2105- 6474

SumrioAULA 1 Princpios e fundamentos da Ecologia.....................................................................07 AULA 2 Evoluo, seleo, adaptao e especiao.................................................................25 AULA 3 Condies, recursos, habitat e nicho.........................................................................45 AULA 4 Adaptao em ambientes terrestres..........................................................................61 AULA 5 A energia nos sistemas ecolgicos............................................................................85 AULA 6 Obtendo energia e matria para o metabolismo do ecossistema..........................105 AULA 7 Produtividade dos ecossistemas..............................................................................125 AULA 8 Ecologia trfica: teias alimentares............................................................................139 AULA 9 Os ciclos biogeoqumicos: movimentos da matria.............................................159 AULA 10 Os ciclos biogioquimicos e alteraes.....................................................................173 AULA 11 Ecossistemas marinhos...........................................................................................195 AULA 12 Ecossistema de esturio e manguezais...................................................................217 AULA 13 Ecossistemas aquticos............................................................................................229 AULA 14 Ecossistemas tropicais............................................................................................247 AULA 15 Ecossistemas agrcolas e urbanos...........................................................................267

PRINCPIOS E FUNDAMENTOS DA ECOLOGIAMETA MET AApresentar o conceito de Ecologia, sua importncia e suas funes.

aula

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OBJETIVOSAo final desta aula, o aluno dever: definir ecologia como cincia; distinguir a relao entre ecologia e ambientalismo; redigir sobre a estrutura e funcionamento dos sistemas naturais; e compreender os alicerces da ecologia;

Montanhas (Fonte: http://www.esalq.usp.br)

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l, caro aluno. Seja bem-vindo ao nosso primeiro encontro. Iniciaremos nossa aula introduzindo o objetivo do estudo da ecologia. Ento, vamos l! O estudo da ecologia tem como objetivo o entendimento das relaes fsico-qumicas com os sistemas biolgicos. A parte que envolve a fsica no INTRODUO estudo ecolgico busca compreender os fenmenos energticos e o fluxo da matria, com base nas leis da termodinmica e transformaes da energia. As questes qumicas, relacionadas ecologia, tratam das reaes envolvendo a matria, os nutrientes e seus ciclos, a inEcologia terferncia dos elementos na transformao e obteno de enerEstudo das relaes gia, a produo de matria e suas transformaes. A parte biolentre os componentes biticos e abiticos do gica busca inserir os organismos neste contexto energtico e de ambiente. produo da matria, suas relaes e as conseqncias destas interaes com o meio, de acordo com o hbitat e do conjunto de adaptaes dos organismos ao meio, este conjunto conhecido como nicho ecolgico. Assim, a ecologia trata das relaes entre a biocenose que a prpria comunidade biolgica, e o bicoro, entendido como o ambiente. Ao conceituarmos ecologia como cincia, ns devemos focar nossas atenes aos princpios fsico-qumicos e biolgicos que regem os sistemas ecolgicos que compem o meio ambiente. bom separar a ECOLOGIA do AMBIENTALISMO, porque embora ambos usem alguns vocbulos comuns, diferem fundamentalmente quanto gramtica, estrutura da linguagem e quanto aos objetos e objetivos de estudo, apesar de circularem juntos nos meios de comunicao nos dias atuais. Ao longo do curso procurem se aprofundar nos conceitos ecolgicos e busquem o entendimento funcional das relaes existentes no meio ambiente, com base na evoluo e na sobrevivncia das espcies, para entenderem de fato o verdadeiro significado da palavra ECOLOGIA. Boa aula!

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Princpios e fundamentos da Ecologia

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termo ecologia tem origem nas palavras gregas OIKOS e LOGOS, as quais, juntas, significam o estudo da casa. Por analogia, ecologia significa o estudo do hbitat. O termo ecologia foi originalmente empregado em 1866, pelo zologo alemo Ernest Haeckel (18341919) e trata do estudo das relaes entre O QUE ECOLOGIA? os seres vivos e o ambiente onde vivem. Haeckel definiu o termo ecologia como sendo o corpo do conhecimento que trata da economia da Comunidade natureza. O hbitat a rigor o ambiente onde vive determiBiocenose, grupos de nada espcie ou comunidade, caracterizado por suas proindivduos, plantas ou priedades fsicas e biticas. Ns podemos fazer analogia enanimais, da mesma espcie ou espcies tre a economia e a ecologia, j que a primeira trata do diferentes, que vivem gerenciamento dos recursos da casa e, deste modo, muitos num determinado hbitat, interagindo princpios econmicos se aplicam a aspectos ecolgicos, entre si atravs da como a alocao de recursos, avaliao de custo e benefcio procura por comida e espao vital. A comuque existe entre as relaes entre as espcies, o modo como nidade tambm recoexploram o ambiente para suas sobrevivncias e como os nhecida pela sua estrutura, constituda pelas indivduos se relacionam entre si.espcies dominantes.

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COMO EVOLUIU O CONCEITO DE ECOLOGIA PS HAECKEL?Burdon-Sanderson (1890) definiram a ecologia como um dos ramos avanados das trs divises das cincias naturais - fisiologia, morfologia e ecologia -, conceito que envolve a preocupao com a dinmica das comunidades e populaes. Outros ecologistas se preocuparam com as reservas de energia, como o ecologista ingls Elton que, em 1927, descreveu a histria natural dos organismos vivos com nfase na ecologia animal. Na dcada de 1961, Andrewartha descreve a ecologia como o estudo da distribuio e abundncia de organismos. A ecologia moderna atingiu a maioridade em 1942, com o desenvolvimento do con9

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EcossistemaSistemas ecolgicos: sistemas naturais limitados por espaos fsicos naturais. Os ecossistemas tm estrutura e dinmica. A estrutura diz respeito composio, formada pelos componentes biticos e abiticos. Os abiticos so os fatores fsicos e qumicos. Os biticos so constitudos pelos organismos auttrofos (plantas), hetertrofos (animais consumidores) e pelos organismos decompositores. A dinmica dos sistemas ecolgicos diz respeito funcionalidade destes, como ocorrem, por exemplo, a ciclagem de nutrientes dentro e entre ecossistemas e comunidades, como se relacionam as espcies nas cadeias trficas (alimentares), quais so as taxas de produtividade primria e secundria.

ceito trfico-dinmico do americano R. L. Lindeman, que detalha o fluxo da energia atravs do ecossistema. Esses estudos quantitativos foram aprofundados pelos irmos Odum, Eugene e Howard, norte-americanos. Eugene Odum (1964) a entende como o estudo da estrutura e da funo da natureza, ressaltando os processos ecofisiolgicos na determinao da estrutura dos ecossistemas; seu irmo Howard se interessou mais pelo fluxo de energia nos ecossistemas. Em meados da dcada de 1970, Krebs (1972) ampliou o conceito de Andrewartha ao definir a ecologia como o estudo das interaes que determinam a distribuio e abundncia dos organismos, ressaltando a importncia das interaes biticas (competio e predao) na estrutura das comunidades. A partir deste marco, a ecologia passa a ser entendida como o estudo cientfico dos processos que regulam a distribuio e a abundncia de organismos e das interaes entre eles. o estudo de como estes organismos interferem, transportam e transformam a energia e a matria na biosfera. Ou seja, a ecologia estuda como o planejamento e a integrao da estrutura e do funcionamento do ecossistema. Em 1980, Ricklefs definiu a ecologia como o estudo da interao dos organismos dentro do mundo natural. Ressaltou, ainda, que empreendimentos humanos afetam os processos naturais. Podemos ento dizer que o objetivo da ecologia entender os princpios operacionais dos sistemas naturais e predizer suas respostas s mudanas estruturais. Assim entendido, podemos vislumbrar diversas conexes da disciplina Ecologia com outros campos do conhecimento, como a biologia vegetal e animal, taxonomia, fisiologia, gentica, comportamento, meteorologia, pedologia, geologia, sociologia, antropologia, fsica, qumica e matemtica.

O QUE NO ECOLOGIAA ecologia no ambientalismo e nem ecologia profunda. A ecologia uma cincia, inter e multidisciplinar, com base nos10


princpios biolgicos, fsicos e qumicos e que deve ser livre de juzo de valor, bem e mal. Os ambientalistas advogam por aes determinadas, causas, posies polticas e ideolgicas. Na ecologia os eclogos estudam a natureza sob vrias perspectivas diferentes, sendo que cada nvel diferente de hierarquia dos sistemas ecolgicos tem estruturas e processos nicos. Observe o esquema abaixo:

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Podemos notar que este nvel de organizao integrado ou interdependente de outros nveis; no existem brechas ou linhas definidas em um sentido funcional, nem mesmo entre organismos e a populao. O organismo individual, por exemplo, no pode sobreviver muito tempo sem sua populao. De forma semelhante, a comunidade no pode existir sem a ciclagem dos materiais e o fluxo de energia no ecossistema. Entenderemos isso melhor nas aulas seguintes.

POR QUE ESTUDAR ECOLOGIA?Em funo da curiosidade de entender como a natureza funciona Uma pergunta que tem nos intrigado saber como o mundo11

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HbitatsConceito relacionado local; determinado espao de um ambiente que utilizado por uma ou mais espcies e grupos taxonmicos. Geralmente o hbitat est associado ao tipo e estrutura da formao vegetal da localidade a que se refere. Por exemplo, as restingas litorneas podem ser designadas como um hbitat, o manguezal pode ser outro hbitat, ambos dentro da mata atlntica.

PopulaoNo sentido biolgico, grupo de indivduos de uma espcie que ocupam o mesmo hbitat ou hbitats distintos, num determinado tempo, durante o qual esto reprodutivamente isolados de outros grupos.

funciona em torno de ns. A resposta no simples, porque estamos buscando a compreenso do que somos feitos e como fazemos parte do meio onde vivemos. Pela responsabilidade de sermos um nico componente bitico racional que faz parte do ecossistema - Como nossas aes afetam o ambiente? Como minimizar os efeitos prejudiciais dessas nossas aes? Observemos os seguintes exemplos. A pesca excessiva nos lagos e mares est no limite de sua capacidade de suporte. A ocupao desordenada e descontrolada das reas naturais est gerando fragmentao, degradao e a destruio completa dos hbitats dos animais e plantas, devido a construo de casas, pontes, rodovias, usinas, agricultura e pecuria. Os desmatamentos, para aumentar as reas de agricultura, e a poluio industrial provocam gigantescos impactos ambientais sobre o clima. Estes so apenas alguns exemplos, nada confortveis, para a sociedade ps-industrial. A perda da biodiversidade e a mudana global do clima so processos reais hoje. S foram realmente levados a srio quando estudos quantitativos revelaram que minimizar j no suficiente, preciso reverter estas mudanas, se que isso possvel! Vivemos numa sociedade consumista e extremamente individualista que precisa refletir urgentemente sobre seus valores e princpios de existncia. Conhecer a natureza proporciona a compreenso dos processos e permite o real direcionamento de nossas aes - O mundo vivo natural em torno de ns j est estabelecido a muito tempo. Parte dos problemas causados por ns exige solues criativas, parte a prpria natureza faz, pois os sistemas ecolgicos tm seus mecanismos que buscam constante sustentabilidade. Mas os sistemas ecolgicos no so entidades que ns pegamos e vemos, so redes complexas, as quais ns utilizamos modelos para entender e avaliar a sustentabilidade das inter-relaes. Vamos refletir um pouco: Como poderemos alimentar a populao humana que est em crescimento? Atualmente estamos com 6,7 bilhes de humanos no planeta, se continuarmos no ritmo

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de crescimento em que estamos, em meados do sculo 21 seremos aproximadamente 9 bilhes e no final deste sculo 12 bilhes. Quando as populaes crescem exageradamente dispara-se o mecanismo de regulao e controle dos nascimentos e migraes, com a imediata conseqncia de falta de recursos e problemas com relao ao espao vital. Observe o crescimento logstico representado abaixo:

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Neste grfico, vemos uma linha chamada capacidade de suporte. H muitas definies para capacidade suporte, principalmente quando este conceito comeou a ser empregado para populaes humanas, principalmente a partir de 1970. A capacidade de suporte humana difere um pouco do conceito ecolgico tradicional, na medida em que temos conhecimentos para alterar a capacidade de suporte de um determinado recurso. Por ora, basta entendermos que a capacidade de suporte, representada pela letra K, o nmero mximo de organismos que pode ser suportada em determinada rea ou hbitat, num determinado espao de tempo. Atravs da aplicao dos princpios de sustentabilidade possvel minimizar os impactos causados pela presena humana no meio ambiente Os sistemas ecolgicos, nos quais se inserem todas populaes que ali crescem e se reproduzem, incluindo os humanos, mantm suas propriedades biolgicas controladas em equilbrio dinmico, de tal modo que as circunstncias que suportam a vida determinam os rumos evolutivos dos indivduos. Se a seleo fator determinante de especiao, a manuteno das13

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condies ideais de sobrevivncia e adaptaes dos indivduos (nicho ecolgico) mantm o potencial bitico das populaes relativamente estvel. Deste modo, o desenvolvimento sustentado pode promover a continuidade das espcies que observamos nos diversos sistemas ecolgicos j estabelecidos. Ento, quando h quebra desta sustentabilidade, a ecologia nos ajuda a compreender problemas complexos de causa e efeito. Os exemplos so diversos, tanto em escala global como regional. Em escala global ns temos como exemplos a invaso de sapos na Austrlia, de porcos selvagens no Hava, a invaso da perca do Nilo no lago Vitria, nos Estados Unidos. Em escala regional ns temos como exemplo a invaso da algaroba na caatinga e a tilpia nos rios e lagos.

COMO ESTUDAR ECOLOGIA?Que tipos de experincias os eclogos executam? Os eclogos observam a natureza. O eclogo um observador da natureza e utiliza a sua percepo e capacidade de abstrao para determinar e distinguir o funcionamento dos processos ecolgicos. As observaes so feitas no campo ou no laboratrio, mas na natureza que est acontecendo a trama da vida. Dispondo de algumas ferramentas indispensveis, como a estatstica e modelos matemticos, o eclogo exercita a capacidade de previso das interaes e pode produzir modelos que contribuem para o entendimento da natureza. Guarde bem a palavra interao! Procuram entender o microcosmo. Muitas vezes invivel trabalhar o todo, ento os eclogos isolam pores ou partes do todo, manipulam condies e constroem modelos ligando as partes antes isoladas construindo o todo atravs de sistemas ecolgicos. Ao delimitar as partes, o eclogo formula suas questes e elabora suas hipteses para explicar os fenmenos naturais. O objetivo garantir que cada parte, circunstncia do modelo ou microcosmo, possa ser manipulado sem que se perca a14


viso de conjunto que o componente estudado faz parte. Desenvolvem modelos matemticos e estatsticos. Atravs da estatstica que faz inferncia e das equaes matemticas que constroem modelos, os eclogos descrevem as interaes quantitativas entre os ecossistemas, para compreender as relaes entre os organismos e o meio ambiente, natural ou alterado. Os modelos matemticos ajudam a descrever, interpretar e manipular as diversas conexes dentro dos sistemas ecolgicos, assim como a estatstica permite comparar as diversas fases das biocenoses. Proporcionam conectividade multidisciplinar. O entendimento das interaes complexas, bem como suas conexes biolgicas, requer o auxlio de outras reas do conhecimento. Estas interaes so chamadas de multidisciplinares e podem ser de ordem biolgica, com o auxlio da gentica, evoluo, fisiologia; comportamentais, como a etologia; fsico-qumicas, tais como a biogeoqumica, geologia, hidrologia, climatologia; e scio-econmicas, como a antropologia, a sociologia e a economia. Vamos entender melhor isso! Ecologistas geralmente precisam coletar informaes quantitativas sobre hbitats, comunidades e populaes. Entretanto, na maioria das vezes, impossvel monitorar todo o hbitat para se obter medidas de todos os organismos que vivem em uma rea. Um bilogo, raramente, pode coletar todos os dados sobre os quais ele quer tirar concluses. Por exemplo, se ele necessitar tirar concluses sobre a massa corporal de ratos num hbitat determinado, o nico modo de se obter os registros de todos os ratos, com 100% de confiana, seria capturando todos os indivduos uma tarefa impossvel de ser realizada na Cerrados (Fonte: http://www.2.ucg.br).

1 aulaBiocenoseBiota ou comunidade biolgica a associao de populaes de espcies diferentes que habitam um bitopo comum.

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prtica. Uma alternativa coletar apenas alguns ratos e registrar a massa corporal individualmente e, desta poro, inferir para todos os indivduos. Para isso, precisamos do auxlio da ferramenta estatstica, a qual, a partir de uma amostra, nos permite fazer inferncias para toda a populao. Vejamos outro exemplo: um pesquisador estava interessado em estudar as possveis relaes ecolgicas que pudessem existir entre concentrao de nutrientes e altura das rvores de uma pequena mata situada em relevo ondulado. Sua hiptese era que nas baixadas, mais midas que as reas mais elevadas, alm da umidade poderia haver diferenas nas concentraes de nutrientes quando comparado com as reas altas; estes fatores poderiam estar afetando diferentemente as alturas das rvores desses ambientes. Em primeiro lugar, o pesquisador decidiu verificar a variabilidade nas alturas das rvores nos dois ambientes (baixada e reas elevadas). Para isso, teve que descrever as amostras. A metodologia utilizada foi a seguinte: a) ao longo de dois transectos de 500m cada, percorridos nos dois ambientes, realizou amostragens medindo as alturas das rvores; b) utilizou para sua anlise trs espcies de plantas que ocupavam os dois ambientes: figueira (Fcus sp, Moraceae), ip (Tabebuia sp, Bignoniaceae) e angico (Piptadenia sp, Leguminosa), todas as rvores de porte mdio; c) na baixada mediu 18 figueiras, 10 ips e 15 angicos; na parte mais alta mediu 15 figueiras, 14 ips e 12 angicos; d) fez uma distribuio de freqncias para verificar possveis assimetrias, ordenando naturalmente os dados e computou os dados coletados atravs da estatstica, para verificao16


de sua hiptese. Ao final do estudo, para interpretao biolgica dos resultados, o pesquisador necessitar de informaes adicionais de outras reas do conhecimento como a biogeoqumica, climatologia, fisiologia vegetal e da prpria ecologia.

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POR ONDE COMEAR A ESTUDAR ECOLOGIA?Devemos partir do pressuposto que os organismos, populaes, comunidades e ecossistemas representam os elementos bsicos para estudarmos ecologia. O que um organismo em ecologia? Uma abordagem que permite entender o organismo represent-lo como a unidade real que sofre presso e seleo natural. Por definio, um organismo um indivduo e, portanto, a unidade menos favorecida no processo de seleo natural, j que os limites de sobrevivncia so impostos sobre ele. Alguns fenmenos biolgicos aparentemente no se encaixam bem nestes processos de seleo natural, como o caso da aranha viva-negra (Latrodectans matans), cujo macho geralmente devorado pela fmea imediatamente aps a cpula. Como poderamos explicar esta relao? Comparando-se pares de vivas-negras, no qual o macho ou devorado ou reage e sobrevive, verificou-se que os que no so devorados permanecem em contato por mais tempo na populao, aumentando a chance de fecundar as fmeas e, portanto, levando a sobrevivncia dos indivduos que portam os genes que eles transmitem aos seus descendentes. A seleo favorece a espcie e no o indivduo. Se favorecesse o indivduo, permitiria que o mesmo se adaptasse s condies do meio, na qual o correto a sobrevivncia dos mais adaptados. Mas isto iria gerar vrios casos anmalos, que a seleo se encarrega de selecionar no conjunto. Este conjunto a populao, por isto dizemos que a seleo se d ao nvel da populao, atravs dos indivduos, claro.17

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O que vem a ser uma populao em ecologia: podemos dizer que a populao pode ser reconhecida como a unidade de seleo natural e dos processos evolutivos. A populao representa um grupo de indivduos semelhantes que vivem numa determinada rea e que podem se cruzar entre si, deixando descendentes frteis. Este o conceito de populao biolgica. O que garante a unidade da populao a capacidade de interao e intercruzamento dos organismos. Aqueles que vivem e se reproduzem mais tm mais chances de passar seus genes para as geraes futuras, conseqentemente, as chances de sobrevivncia so maiores. Indivduos que se reproduzem mais tambm tm chance de terem maior diversidade gentica. Na luta pela vida a diversidade fator essencial para a sobrevivncia das espcies. O que uma comunidade em ecologia: se procurarmos pensar num conjunto de populaes diferentes que interagem entre si (relaes intra-especficas e interespecficas) na mesma rea, ns nos aproximamos do conceito de comunidade. As relaes entre indivduos de mesma espcie ou entre indivduos de espcies diferentes podem ser harmnicas ou desarmnicas, a depender dos benefcios ou prejuzos acumulados na relao. Cuidado para no confundir o conceito de comunidade biolgica com o de comunidade clmax (um ecossistema)! O que vem a ser um ecossistema? Seria uma comunidade que atingiu seu limite bitico e agora est em equilbrio? O ecossistema representa as relaes entre os seres vivos e o meio fsico e qumico, todos interagindo juntos em uma determinada rea. Os princpios que definem um ecossistema aplicam-se em todas as escalas, desde um pequeno lago at os continentes. So unidades ecolgicas que atingiram uma homeostase dinmica, limitadas pelo potencial bitico das espcies envolvidas e pelos recursos disponveis no meio. Um ecossistema que est em homeostase dinmica a representao de uma suces18


so ecolgica que atingiu seu mximo desenvolvimento bitico. E os biomas o que representam? Representam um conjunto de ecossistemas terrestres com vegetao caracterstica e fisionomia tpica, em que predomina certo tipo de clima. So representados pela vegetao sob caractersticas climticas semelhantes. Como diferenciar os biomas? A latitude seria um bom fator de diferenciao, j que a determinao do tipo vegetao dada pela interao entre a temperatura e pluviosidade? Biosfera: Pelcula magntica sobre a superfcie da Terra onde existe vida, a unificao de todos os ecossistemas. Este um sistema altamente ordenado, coeso e regido pela energia do sol. Quais os nveis de organizao de um ser vivo em relao ao ambiente? As populaes so moldadas por seus ambientes e, sucessivamente, modificam seus componentes abiticos. Dizemos que formam nveis de organizao que trocam energia. Observe o modelo geral proposto pelo RICKLEFS (2003).

1 aulaBiomaTermo genrico que se refere aos tipos fisionmicos da vegetao. Utilizado para situar comunidades, ecossistemas ou regies geogrficas com vegetaes complexas, sua abrangncia restrita.

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Interaes entre nveis diferentes levam s propriedades emergentes. Pelo princpio do controle hierrquico de Odum, medida que os componentes produzem seus efeitos, surgem novas propriedades diferentes daquelas produzidas pelos nveis. No h como explicar todas as propriedades em um nico nvel com base na compreenso dos componentes que esto abaixo dele. O que voc acha que o Odum quer dizer com isso?

COMO APRENDEMOS ECOLOGIA?Iniciaremos propondo uma srie de questes para que voc responda atravs de pesquisa bibliogrfica e apresente os resultados durante as discusses em sala de aula. Comearemos com os fluxos de energia: em nvel individual, como os seres vivos fazem para viver? Em nvel de ecossistema, como a energia se desloca? E quanto aos nutrientes: como a disponibilidade dos nutrientes limita o crescimento dos seres vivos? Como os seres vivos se adaptam aos ciclos dos nutrientes? Em seguida, nos concentraremos nas populaes e nas comunidades: como os modelos numricos de crescimento populacional podem proporcionar o entendimento das populaes e comunidades? De que modo a disputa pelos mesmos recursos pode provocar mudanas no equilbrio de populaes?

Panda (Fonte: http://www.colegiosaofrancisco.com.br).

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significado mais apropriado para ecologia est associado evoluo e visa o entendimento das relaes dos indivduos e populaes com o ambiente (ecologia evolutiva). O nvel de abordagem na ecologia evolutiva, portanto, no est no ecossistema CONCLUSO em si, mas nas relaes ambientais entre indivduos, populaes e comunidades (expresso da diversidade). Outra abordagem importante do nosso estudo sobre ecologia de populaes, em particular dos humanos, principalmente nos seus aspectos relacionados quantidade (escassez) e qualidade (poluentes) dos recursos disponveis (ecologia aplicada), conservao e manejo, diversidade e capacidade de suporte. No menos importante a ecologia de sistemas, que trata principalmente do fluxo de energia dos organismos e comunidades, analisados atravs de modelos que avaliam o mundo o real, como os problemas relacionados ao manejo de recursos naturais, inter-relaes entre produtores, consumidores e decompositores, interligando as variveis atravs de relaes de causa e efeito. Assim, para o entendimento da estrutura e dinmica dos sistemas naturais so necessrias algumas ferramentas bsicas, como a estatstica e modelos matemticos operacionais, alm de dispormos da interao entre diversas reas do conhecimento como a qumica, fsica, matemtica, geologia, geografia, hidrologia, climatologia, gentica, evoluo e etologia, dentre outras.

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RESUMOA ecologia uma subrea da biologia, cujos fundamentos foram formulados com base biolgica. Atualmente a ecologia vem despertando a ateno de muitas pessoas, mesmo quando no conhecem o significado exato do termo. Nesta primeira aula, voc foi apresentado a alguns aspectos bsicos desta cincia, para que saiba da importncia de utilizar adequadamente os conceitos e termos ecolgicos. Estes conceitos, quando interpretados descuidadamente por outras reas, podem implicar em perda de preciso e significado em relao a vrios aspectos, como seleo natural e evoluo, que esto intimamente associados ecologia. Alm disso, voc entrou em contato com s vrias abordagens utilizadas para estudar os fenmenos ecolgicos.

ATIVIDADES1. D exemplo de seres vivos que modificam seus ambientes (no mencionado em aula). 2. Qual a relao entre ecologia e ambientalismo? 3. O que so espcies invasoras em escala global (continental) e local? Por que elas representam um problema to srio para os ecologistas? 4. D exemplo de um ecossistema e explique como composta a comunidade correspondente. 5. Quais os tipos de experincia que os ecologistas realizam? Quais so as vantagens e as desvantagens de cada uma? 6. De que forma a vida transforma a superfcie da Terra? Se todas as formas de vida desaparecerem, o que acontecer? O que voc compreende das seguintes afirmaes: a biosfera a criao do sol e sob condies termodinmicas da biosfera, a gua um agente qumico poderoso..., mas em um planeta extinto a gua ...um composto de fraca atividade qumica. 7. Descreva como o fluxo de energia pareceria diferente se voc22


estivesse: a) dentro de uma clula, b) em uma nave espacial, olhando para a Terra. Sem possuir conhecimentos prvios, como voc qualificaria a vida?

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LEITURA COMPLEMENTAREsta aula inicial traz uma srie de novas informaes sobre a ecologia, que sero tratadas com mais propriedade nas prximas aulas. Portanto, uma boa leitura nos livros didticos indicados auxiliar vocs durante o estudo. Para melhor compreenso do tema sugerimos algumas leituras complementares: CARVALHO, C. M.; VILAR, J. C. Parque Nacional Serra de Itabaiana. Levantamento da Biota. Ibama/UFS, 2005. VICENTE, A. et al. Descrio parcial e preliminar dos hbitats da Serra de Itabaiana, Sergipe. Publicaes Avulsas do Centro Acadmico Livre de Biologia. n. 1, p. 7-21, 1997.

PRXIMA AULANa prxima aula, veremos sobre as teorias evolutivas; adaptao, com nfase nos tipos de seleo que podem atuar nos organismos e o processo de especiao nos grupos recentes.

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REFERNCIASODUM, E. P.; BARRET, G. W. Fundamentos de Ecologia. So Paulo Thomson Learning, 2007. POUGH, F.H., JANIS, C. M.; HEISER, J. B. A vida dos vertebrados. 3 ed. So Paulo: Atheneu, 2003. RICKLEFS, R. E. A economia da natureza. 5 ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2003. TOWSEND, C. R., BEGON, M.; HARPER, J. L. Fundamentos em Ecologia. Porto Alegre: Artmed, 2006.

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EVOLUO, SELEO, ADAPTAO E ESPECIAOMETA MET AApresentar as teorias sobre evoluo e as diferenas fundamentais entre as teorias de Lamarck e Darwin; mostrar as relaes entre seleo natural e a gentica; apresentar a teoria sinttica da evoluo; mostrar a importncia da biologia da especiao.

aula

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OBJETIVOSAo final desta aula, o aluno dever: descrever sobre a percepo e os conceitos relacionados evoluo, voltados rea biolgica; discutir o processo de seleo natural, com nfase nos tipos de seleo que podem atuar nos caracteres fenotpicos de um organismo; e discutir a importncia da evoluo das espcies, atravs do modelo de especiao geogrfica. Adaptao das girafas (Fonte: http://www.colegiosaofrancisco.com.br).

PR-REQUISITOSO aluno dever conhecer o conceito de ecologia, sua importncia e suas funes

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l, caro aluno. Na aula de hoje, veremos as teorias evolutivas, os tipo de seleo dos indivduos, a adaptao e os tipos de especiao. Iniciaremos abordando sobre as teorias evolutivas, na qual no possvel falar de evoluo sem falarmos de Charles Darwin, ingls, e Jean Baptiste Lamarck, francs. Ambos eram evolucionistas e sabiam da INTRODUO importncia do ambiente como fator limitante nos processos de mudanas estruturais. A idia de Lamarck era de que uma caracterstica quando aparecia na populao era em resposta ao ambiente e TODOS os indivduos apresentariam a caracterstica, sendo herdada para seus descendentes. Darwin foi revolucionrio por admitir as variaes entre indivduos da mesma espcie e propor que so estas variaes que permitem a evoluo. O que muito influenciou Darwin nas suas idias foi a viagem que fez a bordo do Beagle, navio ingls que passou tambm pelo Brasil. Foi nas ilhas Galpagos que a ateno de Darwin voltou-se para as variabilidades, ao observar as iguanas (Iguana iguana) das ilhas. Quem deu, anos mais tarde, a resposta que Darwin estava procurando foi o monge agostiniano Gregor Mendel, austraco, que vivia num mosteiro fazendo cruzamentos entre plantas. As experincias de Mendel foram fundamentais para estabelecer as bases de entendimento da variabilidade. A variao dos caracteres morfolgicos e o estabelecimento das diferenas e descontinuidades entre categorias taxonmicas, plantas e animais, so influenciadas por vrios fatores, que promovem ou inibem a especiao. Alguns fatores so internos no organismo (fatores genticos) e outros so externos (fatores ambientais clima, vegetao, relevo, solos e hidrografia). Estes fatores interferem no fluxo gnico entre indivduos e podem promover o isolamento reprodutivo entre populaes, o qual o mecanismo bsico para o processo de especiao. Ento, esta ser a abordagem terica que vamos ver nesta aula: i) adaptao e seleo natural; ii) processos de especiao e iii) os tipos de especiao.

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Evoluo, seleo, adaptao e especiao

este momento, olharemos um pouco para a histria evolutiva que circunda o cientificismo e de que modo os evolucionistas trabalharam seus princpios. Idias evolucionistas so bem antigas e j estavam presentes em textos filosficos, l na Grcia pr-socrtica. Porm, s no final do sculo XVIII e incio do sculo TEORIAS EVOLUTIVAS XIX, que os naturalistas passam a propor conceitos evolucionistas para explicar a provvel diversidade observada no mundo. Em 1809, o francs JeanBaptiste-Pierre Antoine de Monet, Cavaleiro de Lamarck, criou a palavra biologia (biologie, em francs) e props a primeira teoria baseada em argumentos coerentes que explicariam a evoluo biolgica, mais tarde chamada de Lamarckismo. Para Lamarck o ambiente moldaria pouco a pouco o aperfeioamento de caractersticas vitais, as quais seriam transmitidas integralmente aos descendentes. Vejamos alguns exemplos: a) guias das montanhas poderiam ser muito predadas em ambientes terrestres e seu tamanho grande no permitiria com que explorasse adequadamente o ambiente, porque voariam a baixas altitudes somente. As guias das montanhas pouco a pouco iriam aumentando a capacidade pulmonar a ambientes rarefeitos de oxignio, possibilitando fazerem ninhos cada vez mais altos, diminuindo a presso de predao nos filhotes e permitindo um melhor campo de viso para capturarem suas presas, caracterstica adquirida pouco a pouco entre TODOS os indivduos da populao e herdada por seus descendentes. b) muitas espcies de primatas poderiam ser presa fcil no cho ou limitados para explorar partes mais altas das rvores, fazendo com que passassem parte da vida no cho, sujeitos a toda sorte Aguia (Fonte: http://ww.yavannildeslair.blogger.com.br).27

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Girafas (Fonte:

de predao e limitando a explorao por comida e abrigo. A cauda prensil, caracterstica adquirida pouco a pouco entre TODOS os indivduos da populao, em virtude do ambiente florestado, possibilitaria explorar melhor os recursos, caracterstica que seria passada para TODOS os descendentes, melhorando cada vez mais esta caracterstica. c) girafas iriam esticando cada vez mais o pescoo, em virtude das folhas das rvores serem altas e elas se http://www.gforum.tv). alimentarem destas folhas. A cada gerao o pescoo iria aumentando cada vez mais, e esta caracterstica seria transmitida a TODOS das geraes seguintes, que iriam cada vez mais aperfeioando esta caracterstica. Enquanto que para Darwin uma caracterstica poderia aparecer em alguns indivduos na populao; se estas caractersticas possibilitassem uma melhor explorao dos recursos do ambiente (adaptao), ento estes indivduos seriam selecionados e teriam mais chance de deixar descendentes, os quais herdariam tambm esta caracterstica. Os demais indivduos teriam menos habilidade de explorar o ambiente e deixariam cada vez mais menos descendentes, at que a caracterstica fosse fixada na populao. Exemplos: a) dentre todos os indivduos de guia das montanhas com pulmo limitado para absorverem oxignio a grandes altitudes, alguns indivduos apresentariam um pulmo com maior capacidade para viver em ambientes rarefeitos de oxignio. Estes indivduos seriam selecionados e poderiam explorar as partes mais altas das montanhas para fazerem seus ninhos protegidos de predao, alm de aumentarem o campo de viso para caa. Os indivduos que no apresentassem esta caracterstica pulmonar no seriam

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selecionados e deixariam poucos descendentes, at desaparecerem. b) alguns indivduos de uma populao de primatas teriam a cauda mais prensil do que outros, possibilitando com que explorassem com mais eficientemente a copa das rvores para suas sobrevivncias. Estes indivduos seriam selecionados e deixariam mais descendentes do que os que tivessem cauda menos prensil e, portanto, menos adaptados a explorarem os ambientes das copas das rvores. Os indivduos que tivesse cauda prensil seriam mais bem adaptados a ambientes arbreos e deixariam mais descendentes, tambm mais bem adaptados a viverem nas rvores e portanto estarem submetidos menor presso de predao. c) num ambiente com rvores altas viviam girafas com pescoos de vrios comprimentos. Os indivduos cujos pescoos maiores permitissem aos animais atingirem a copa das rvores com mais facilidade poderiam explorar melhor o ambiente e seriam selecionados. Por explorarem melhor o ambiente seriam mais bem adaptados e deixariam mais descendentes, enquanto os ouPrimata (Fonte: tros iriam pouco a pouco deixando menos descendentes, por terem pouca habilidade para explorarem o ambiente.

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http://www.zoonit.org.br).

LAMARCK VERSUS DARWINAs diferenas fundamentais entre as teorias de Lamarck e de Darwin so as seguintes: a) variabilidade: para Lamarck todas as caractersticas que eventualmente surgissem, apareceriam em TODOS os indivduos, no haveria variabilidade; para Darwin as caractersticas para explorar o ambiente variavam entre os indivduos, em alguns poucos (indivduos) estas caractersticas davam maior habilidade para explorar o ambiente, b) adaptao e seleo natural: Lamarck no utilizava o termo seleo natural porque para ele todos seriam selecionados con29

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juntamente; para Darwin todos os indivduos de uma espcie num determinado local apresentariam as mesmas caractersticas, porm aqueles que fossem mais adaptados poderiam melhor explorar o ambiente e seriam selecionados, c) sucesso reprodutivo: Lamarck no focava diretamente a reproduo diferencial, porque o ambiente afetaria a todos da mesma maneira; para Darwin aqueles indivduos que fossem mais aptos (melhores adaptados) deixariam mais descendentes do que os indivduos menos adaptados.

A TEORIA SINTTICA DA EVOLUOErnst Mayr (1904-2005), grande evolucionista germano-americano, formulou a teoria sinttica da evoluo: a) todos os indivduos apresentam variabilidade nos caracteres (veja os exemplos sobre variaes nos caracteres que falamos anteriormente para explicar Lamarck e Darwin); b) todos os indivduos apresentam tendncia para se reproduzirem em altas taxas, porm no o fazem porque existem mecanismos limitantes; c) indivduos com caractersticas melhores adaptadas ao ambiente so selecionados (seleo natural), portanto a variabilidade resulta em sucesso reprodutivo diferencial; os organismos menos adaptados deixaro menos descendentes do que os melhores adaptados; d) a seleo natural e adaptao so os resultados de processos competitivos: competio por fmeas e machos, competio por espao, competio por comida.

A SELEO NATURAL E A GENTICAA variabilidade proporciona aqueles indivduos mais aptos (melhores adaptados) a chance de serem selecionados, porque apresentam sucesso reprodutivo diferenciado e, devido a este sucesso diferenciado conseguem, com mais eficincia, passar seus genes30


para as prximas geraes. Evoluo um processo que ocorre devido seleo natural. Ento seleo natural o agente responsvel pela evoluo. Trs tipos de seleo podem atuar nos caracteres fenotpicos de um organismo: 1. Seleo estabilizadora: os indivduos apresentam variaes normais e extremas de fentipos. Em ambientes constantes a distribuio de fentipos normal, os fentipos intermedirios tm mais chance de deixar descendentes do que os variantes que ficam nos extremos. Isto significa que o processo de seleo est em eliminar os extremos, que tm dificuldade em explorar o ambiente. Vejamos um exemplo: fmeas de aves so atradas pela colorao azul da asa. A colorao azul da asa o carter. Indivduos com coloraes extremas, mais azuladas ou menos, no so to atrados pelas fmeas e, portanto, tero menos chance de deixarem descendentes. A seleo chama-se estabilizadora porque mantm estvel o carter, neste exemplo a asa azul. Isto tem haver tambm com seleo sexual, porque aqueles indivduos com fentipos extremos no so muito aceitos no grupo. Exemplo de ambiente estvel: no existe ambiente estvel, mas existe uma normalidade ambiental, por exemplo, pocas de chuva bem estabelecidas e sem catstrofes, tipo El Nio, fogo ou seca muito pro(Fonte: http://www.flickr.com). longada, como no serto. 2. Seleo direcional: a seleo atua nos fentipos em uma das reas de rejeio da curva normal (esquerda ou direita), seleciona fentipos extremos. Suponha agora que naquele ambiente estvel e com seleo fenotpica normal, ocorra uma catstrofe: seca intensa e

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Me e filhote cuco (Fonte:

prolongada, desaparecimento da mata, poluio do ar devido erupo de um vulco (cinzas na atmosfera encobrindo o sol). Sob estas condies que alteraram o ambiente, tambm poder haver um deslocamento da aptido em deixar descendentes para um fentipo extremo. Por exemplo: num ambiente estvel ocorreu uma seca muito prolongada durante anos. A mata secou e regrediu, expondo as aves que tinham variaes no azul da asa. Se num ambiente estvel havia uma seleo para eliminar os extremos, com esta situao de ambiente transformado, a seleo eliminou os extremos da rea direita (asas muito azuladas) e parte da mdia para a esquerda, sobrevivendo http://trilhosdepo.blogspot.com). apenas aqueles indivduos com pouco azul na asa, porque eram menos vistos pelas presas e podiam se aproximar mais. Somente as fmeas que aceitaram esta nova condio tambm deixaram descendentes durante o perodo da seca. Ateno: voltando o ambiente a ser estvel, dever voltar tambm a condio de seleo estabilizadora, porque as variaes so genticas e inevitavelmente e iro reaparecer na populao. Se a situao de instabilidade for muito demorada, dezenas de centenas de anos, possvel que a normalidade seja atingida somente com aqueles indivduos com pouco azul na asa. 3. Seleo disruptiva: suponha as mesmas variaes fenotpicas do exemplo anterior. O ambiente estvel ficou alterado, mas formando mosaicos, tipo reas de mata, com pouco mais de umidade durante uma grande seca prolongada, rodeada por reas abertas. Os extremos sero selecionados agora, os indivduos ao redor da mdia

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(centro da curva) sero excludos por serem menos aptos. Exemplo: nas reas abertas sobrevivem aqueles indivduos com pouco azul na asa, porque so menos vistosos e conseguem se aproximar da presa com mais facilidade do que os indivduos muito azulados. As fmeas acabam por aceitar estes machos, porque, como os machos, tm tambm as asas com pouca intensidade de azul. J nas reas de mata, os indivduos bem azulados se adaptam melhor e so mais bem aceitos pelas fmeas, azulonas tambm. O resultado deste processo ser dois fentipos e duas populaes. Eventualmente fmeas azulonas cruzam com machos poucos azuis e viceversa, mantendo o fluxo gnico na populao ou podem ficar espcies distintas mesmo, com total interrupo do fluxo gnico. Quando isso ocorre, a seleo deixar de ser disruptiva e passar a ser estabilizadora para bichos de mata e de rea aberta. Observe os grficos abaixo dos diferentes tipos de seleo:

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ESTABILIZADORA

DIRECIONAL

DISRUPTIVA

Assim, podemos dizer que a seleo estabilizadora atua em ambientes estveis; seleciona fentipos intermedirios e elimina variaes extremas. J a seleo direcional atua em ambientes instveis; fentipos intermedirios podem no ser os que deixam mais descendentes e os fentipos extremos podem ser selecionados. Outro tipo de seleo a disruptiva, que atua em ambientes heterogneos; fentipos intermedirios, que deixam menos descendentes, so separados por fentipos extremos, que deixam mais descendentes, que o caso dos polimorfismos.

Seleo naturalParte da teoria que explica a origem das espcies, proposto em 1858, pelos naturalistas ingleses Charles Darwin e Alfred Wallace.

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BIOLOGIA DA ESPECIAONicho ecolgicoConjunto de adaptaes necessrias sobrevivncia e manuteno biolgica de um indivduo. Fator de n dimenses. Cada caracterstica que define o modo como o indivduo busca a sua sobrevivncia (como o comportamento alimentar, dieta, tipo de reproduo, comportamento reprodutivo, adaptaes ao hbitat e microhbitat) constitui uma dimenso do nicho.

A teoria sinttica da evoluo tem como base a variabilidade gentica e a seleo natural. Isso explica a evoluo das espcies ao longo do tempo, mas este esquema deve ser complementado para explicar a multiplicao do nmero de espcies, atravs da especiao geogrfica. A especiao geogrfica composta por trs pressupostos bsicos: a) especializao ecolgica das espcies, b) fragmentao do territrio de uma espcie e c) evoluo de um mecanismo de isolamento gentico. a) Especializao ecolgica - cada espcie explora, de uma maneira que lhe prpria, os recursos ambientais de sua rea de distribuio: espao para viver, tipo de alimento, energia solar, local para reproduo, fuga do predador, comportamento alimentar. Estes so s alguns exemplos. Este conjunto de especializaes constitui o nicho ecolgico da espcie. Se duas espcies exploram da mesma maneira um recurso ambiental que no existe em quantidade suficiente para todas, diz-se que esto em concorrncia (ou competio). O resultado da concorrncia pode ser a extino de uma delas no local. b) Fragmentao do territrio a rea ecologicamente favorvel a uma espcie no permanece imutvel no tempo. Ela pode aumentar ou diminuir como um todo, ou fragmentar-se. Esta disjuno do territrio causada por mudanas climticas, eventos geolgicos, causas antrpicas, e vo determinar o aparecimento de faixas de territrio onde a vida da espcie impossvel. Esta faixa pode ser chamada de barreira ecolgica. Devido s barreiras pode tambm ser formados os refgios. c) Graus de isolamento reprodutivo multiplicao de espcies dentro da mesma rea. Aqui fundamental entender o processo de desaparecimento da barreira ecolgica (ou geogrfica), que pode colocar em contato novamente as populaes que estavam separadas com o surgimento da barreira. Espcies

ExtinoProcesso de eliminao dos gentipos e fentipos menos adaptados; desaparecimento total de espcies ou txons de um dado hbitat ou biota. O processo de extino pode ser em massa ao longo do tempo geolgico, global e local.

RefgiosSo enclaves de reas de mata circundadas por reas abertas e mais ridas, que podem proporcionar recursos adicionais para a sobrevivncia de uma ou mais espcies.

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de mata quando ficam submetidas s retraes da floresta podem ter populaes assim separadas. Se a mata se expande novamente, as populaes ao ficarem expostas s reas abertas, quando uma floresta se retrai, podem acionar vrios mecanismos que permitem adaptaes ao novo ambiente.

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TIPOS DE ESPECIAOAs populaes ou espcies de animais e vegetais esto distribudos da seguinte forma entre os domnios morfoclimticos brasileiros: a) espcies simptricas: espcies ou populaes que ocorrem juntas na mesma rea geogrfica, no mesmo hbitat ou em hbitats diferentes dentro da mesma rea geogrfica. Por exemplo, as aves que ocorrem nas pequenas matas das beiras dos riachos da Serra de Itabaiana so simptricas com aquelas que ocorrem nas matas de encosta, porm no ocupam o mesmo hbitat; ou as aves que vivem no dossel da mata, se alimentando de insetos de copa, so simptricas com aquelas que ocupam as partes mais baixas das pequenas matas, mas no ocupam o mesmo hbitat; ou lagartos que vivem nas areias brancas e nas pedras da S. Itabaiana, so simptricos mas no ocupam o mesmo hbitat. b) espcies paraptricas: parecido com alopatria; as espcies ocupam regies contguas (prximas ou em contato), porm no se sobrepem. Os melhores exemplos so as35

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aves de reas abertas e fechadas do cerrado. Os indivduos chegam at a borda do seu hbitat, mas no se atrevem a entrar no outro ambiente, porque existem mecanismos que impedem este trnsito entre hbitats, os quais funcionam como eficientes barreiras. Os pequenos mamferos e rpteis so outros bons exemplos de parapatria, uma espcie chega at o limite de distribuio da outra, mas no se sobrepem nem geograficamente e nem nos hbitats. Entre os domnios morfoclimticos tambm ocorre este tipo de distribuio, duas espcies podem se distribuirem amplamente em dois domnios em contato, por exemplo, cerrado e amaznia, mas no se sobrepem. c) espcies aloptricas: uma separao espacial de espcies ou populaes, uma disjuno. So animais e plantas que ocupam diferentes regies geogrficas ou diferentes domnios morfoclimticos. Por exemplo, as plantas aparentadas chamadas indistintamente de cabea-denegro so na verdade um grupo de espcies aloptricas: algumas so do cerrado, outras da caatinga e ainda outras so do agreste ou da mata atlntica; as reas de distribuio no se sobrepem. Estas plantas constituem um grupo de espcies distintas, com distribuio aloptrica, porm so popularmente conhecidas pelo mesmo nome popular. Outro exemplo o das cobras jararacas do gnero Bothrops, um grupo complexo, constitudo por mais de 20 espcies, distribudas em todos os domnios morfoclimticos. So espcies distintas, conhecidas no geral como jararacas, porm a distribuio de muitas espcies aloptrica, por exemplo, entre as espcies da amaznia e da caatinga, cujas reas de distribuio no esto em contato. Podem ocorrer ainda dois tipos de especiao aloptricas:

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1. Vicarincia: distribuio de uma espcie ancestral em duas ou mais reas, separadas na atualidade por uma barreira geogrfica efetiva entre as sub-populaes isoladas. 2. Peripatria: ocorre quando h formao de uma colnia perifrica a partir da populao original, por disperso e, aps vrias geraes, ocorre isolamento reprodutivo.

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teoria sinttica da evoluo tem como base a variabilidade gentica e a seleo natural. A variabilidade decorre da reproduo sexuada que produz variabilidade, ou seja, recombinao dos arranjos gnicos. A seleo natural promove a formao de novas espcies, j que os organismos competem pela sobrevivncia e apeCONCLUSO nas os mais aptos so selecionadas. A seleo s possvel porque os filhos no so iguais aos pais e, na competio por uma melhor adaptao ao ambiente, as variaes vantajosas tendem a serem preservadas, enquanto as variaes desvantajosas tendem a serem eliminadas. Em outras palavras, a seleo natural contribui para a adaptao da espcie no seu ambiente. Na seleo natural das espcies, a luta pela sobrevivncia no se d entre os indivduos apenas, mas sim entre os indivduos e o ambiente. E lembre-se, o indivduo no se adapta ao meio (lamarckismo), a populao (ou a espcie) que pode se adaptar (darwinismo), atravs dos indivduos. Podemos ento dizer que para que ocorra uma especiao temos 5 estgios bsicos que devem ocorrer: a) Uma nica populao em um ambiente homogneo; b) alterao do ambiente e migrao para novos ambientes produzem diferenciao; c) modificaes posteriores e migraes conduzem ao isolamento geogrfico de algumas raas e subespcies; d) algumas dessas subespcies isoladas se diferenciam quanto s modificaes gnicas que controlam os mecanismos de isolamento; e) modificaes no ambiente permitem com que populaes geograficamente isoladas coexistam novamente na mesma regio, mas podem no trocar genes, embora em contato, tornando-se espcies distintas.

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RESUMONa primeira abordagem desta aula, discutimos algumas teorias bsicas sobre evoluo e vimos modelos evolutivos aplicados a estas teorias. Vimos como ocorrem os processos evolutivos na natureza, principalmente relacionados ao sucesso reprodutivo das espcies, os hbitats, simpatria e como pode se dar a especiao, como que uma espcie pode dar origem a outra. A outra abordagem que fizemos durante a aula, diz respeito aos processos evolutivos envolvidos na especiao de grupos recentes e quais os mecanismos envolvidos na evoluo dentro dos grupos. Isto quer dizer que algumas populaes locais, geograficamente prximas, podem ter seus fluxos gnicos interrompidos por barreiras geogrficas. Estas barreiras so formadas por expanses e retraes de florestas devido aos ciclos paleoclimticos. Uma espcie adaptada s reas fechadas, de mata, pode em determinadas situaes tornarem-se adaptadas s reas abertas, separando populaes. Se este isolamento for prolongado, as populaes podem interromper definitivamente o fluxo gnico entre os indivduos, promovendo o surgimento de nova espcie uma espcie deu origem a outra. Discutimos como os eventos podem promover este processo, e isso envolveu alguns conceitos que vimos sobre seleo natural e adaptao.

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ATIVIDADES1. Defina o que se entende por especiao. Voc tem alguma restrio ao conceito? Qual o evento determinante para que ocorra especiao? 2. Escolha um dos modelos de especiao, explique-o e d exemplos de espcies que se enquadram no modelo escolhido (No utilize exemplos da aula!). 3. Como ns podemos estudar as variaes biolgicas na prtica? 4. Voc pode dar 3 exemplos de variaes que observa no dia-a-dia?

COMENTRIO SOBRE AS ATIVIDADES1. Cuidado ao falar em competio: evolutivamente o efeito mais marcante da competio a diversidade ecolgica, tambm chamada separao de nichos, levando a formao de comunidades complexas. Tambm pode levar a um aumento na eficincia em explorar recursos. Entretanto, ocorre que os exemplos de competio em natureza so muito difceis de serem observados; freqentemente h sobreposio para um aspecto do nicho, porm os demais ficam livres, ou seja, sobreposio total difcil de ocorrer, embora em teoria, possa explicar muito da diversidade biolgica. Competio (ou concorrncia) similar sobreposio de nicho entre duas espcies. Pode ocorrer ainda um tipo particular de competio: a interespecfica, entre indivduos da mesma espcie, dentro da mesma populao. Ocorre geralmente entre machos por fmeas, entre machos por tamanho do corpo ou territorialidade. Ainda aqui, a seleo natural dotou populaes e indivduos de mecanismos em que estes tipos de concorrncia podem

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ser diminudos. Ao se falar em competio, tambm tem que ser levado em conta e mencionado os parmetros definidores de concorrncia: capacidade de suporte, nmero de organismos (densidade), tempo e tipo de crescimento populacional. Tambm o conceito e entendimento de nicho tm que estar bem afiados. 2. Sobre os refgios, estes se formam quando as barreiras so muito extensas e as reas propcias vida de uma espcie torna-se restrita. Durante as oscilaes climticas do Pleistoceno (20.000 a 10.000 anos atrs) formaram-se alguns refgios na mata amaznica e na mata atlntica, tornando a vida favorvel em algumas destas reas restritas, para as espcies que so de mata. Durante um perodo glacial o ar torna-se mais seco e as florestas se retraem, num perodo interglacial as florestas se expandem. Estamos agora num perodo em que passamos de um timo mido, indo provavelmente, para um perodo seco. Os refgios atuais so os brejos de altitude; reas florestadas no topo ou nas encostas de serras, cercadas por caatinga. 3. Ns temos no Brasil vrios tipos de formaes vegetais e sabemos que os animais e plantas so bastante fiis ao hbitat, devido s especializaes adquiridas: espcies de reas abertas no entram na mata e aquelas de mata jamais freqentam as reas abertas. As formaes vegetais brasileiras podem ser categorizadas por regies, denominadas domnios morfoclimticos. Um domnio morfoclimtico uma rea de extenso sub-continental, caracterizada por cinco fatores: vegetao, relevo, clima, solos e hidrografia. Quando estas 5 caractersticas se sobrepem, estamos na rea nuclear de um domnio. Por exemplo, o domnio morfoclimtico da caatinga caracterizado pelo cho pedregoso, presena de lajeiros e rochas expostas, extensas plancies recortadas por serras baixas formadas em climas ridos e semi-ridos desde

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o Tercirio, rios intermitentes e sazonais, clima atual semirido com chuvas em torno de 300 a 700 milmetros ao ano e vegetao xeroftica ou semi-xeroftica, constituda por cactos e plantas de folhas pequenas, com adaptaes para perda de gua. A rea nuclear da caatinga toda a regio onde estas caractersticas se sobrepem. O contato da caatinga com a mata atlntica chamado de agreste, uma caatinga mitigada. Um exemplo de agreste em Sergipe a regio de Itabaiana. Quando entramos em Itabaiana em direo a Xing, por exemplo, toda aquela regio prxima de Canind agreste, comeando a caatinga pelas redondezas de N.S. da Glria e Poo Redondo. Ento, as espcies animais e vegetais esto distribudas nestes domnios. Fica claro agora, que apenas algumas espcies amaznicas so encontradas no cerrado e, dificilmente na caatinga, porque possuem especializaes para viverem e exercerem um conjunto de especializaes em ambientes especficos. claro que uma espcie amaznica pode ser irm de uma espcie de cerrado; ou uma espcie da caatinga do Piau ser espcie irm de uma que ocorre em Sergipe. Falamos de espcies irms que ocorrem entre domnios e dentro de um domnio, sem trocarem genes, devido s barreiras geogrficas, ecolgicas, etolgicas. Estas barreiras vo promover isolamento reprodutivo entre as populaes, mesmo entre populaes de espcies prximas, descendentes de um ancestral comum. Estas barreiras impedem ou reduzem o fluxo gnico entre populaes, promovendo isolamentos reprodutivos em vrios graus.

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PRXIMA AULANa prxima aula, abordaremos as caractersticas fundamentais de um ambiente, que o tornam habitvel: suas condies ambientais e recursos disponveis.

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REFERNCIASABSABER, A. Os domnios da natureza no Brasil. So Paulo: Ateli Editorial, 2003. POUGH, F. H., JANIS, C. M.; HEISER, J. B. A vida dos vertebrados. 3 ed. So Paulo: Atheneu, 2003. TOWSEND, C. R.; BEGON, M.; HARPER, J. L. Fundamentos em Ecologia. Porto Alegre: Artmed, 2006. VANZOLINI, P. E. Zoologia Sistemtica, Geografia e a origem das espcies. So Paulo: USP/Instituto de Geografia, 1970.

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CONDIES, RECURSOS, HBITAT E NICHOMETA MET AApresentar os efeitos das condies ambientais, as condies limitantes aos organismos e os recursos essenciais para os organismos.

aula

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OBJETIVOSAo final desta aula, o aluno dever: identificar os efeitos das condies ambientais para os organismos e os recursos necessrios; e descrever sobre a importncia da interao das condies e recursos para a distribuio e abundncia das espcies.

PR-REQUISITOSO aluno dever revisar os assuntos relativos a evoluo, seleo, adaptao e especiao.

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aro aluno, entendemos como condio limitante ou fator limitante qualquer condio que se aproxime ou exceda os limites de tolerncia. Sob condies estveis, o constituinte essencial disponvel em valores que mais se aproxima da necessidade mnima tende a ser um limitante (lei do mnimo de Liebig). Representa a idia de que um INTRODUO organismo no mais forte que o elo mais fraco de sua cadeia ecolgica de existncia (BEGON, 2007). No somente algo de menos pode ser um fator limitante, como proposto por Liebig (1840), mas tambm algo demais, como calor, luz e gua. Assim os organismos apresentam um mnimo e um mximo ecolgico; a amplitude entre esses dois representa os limites de tolerncia. Tal abordagem fisiolgica tem ajudado os eclogos a entender a distribuio dos organismos na natureza; no entanto, isso s uma parte da histria. Todos os requisitos fsicos podem estar bem dentro dos limites de tolerncia de um organismo, o qual ainda pode falhar por causa de interaes biolgicas, como competio ou predao (BEGON, 2007). O clima, a topografia, os solos e a influncia destes no meio ambiente determinam o carter da vida vegetal e animal sobre a superfcie da Terra. Todo sistema biolgico apresenta trocas de energia e matria (e outras interaes) com o mundo abitico, embora a expresso desses processos seja diferente de acordo com as condies ambientais especficas de cada lugar. Para entender a distribuio e abundncia das espcies preciso conhecer: a) sua histria; b) os recursos que cada espcie requer; c) os efeitos das condies ambientais; d) as taxas de nascimento, morte e migrao dos indivduos; e e) os efeitos das interaes com outros organismos.

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Condies, recursos, hbitat e nicho

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ondio definida como um fator ambiental abitico que varia no tempo e no espao como, por exemplo, a temperatura, umidade, pH e salinidade. As condies podem ser modificadas pela presena de outros organismos, mas diferentemente dos recursos, no so consumidas. A forma precisa da curva de resposta a uma CONDIES condio varia de condio para condio. AlAMBIENTAIS guns princpios auxiliares lei de tolerncia podem ser descritos, tais como: 1. os organismos podem ter uma grande amplitude de tolerncia para um fator e uma estreita amplitude para outro; 2. os organismos com grandes amplitudes de tolerncia a fatores limitantes provavelmente tero distribuio mais ampla; 3. quando as condies no so timas para uma espcie em relao a um fator ecolgico, os limites de tolerncia podem ser reduzidos a outros fatores ecolgicos; 4. comum os organismos no viverem em uma amplitude tima de um fator fsico particular; 5. a reproduo um perodo crtico quando fatores ambientes parecem ser mais limitantes. Para um grau relativo de tolerncia, entrou em uso uma srie de ter mos em ecologia que usam os prefixos esteno, que significa estreito, e euri, que significa amplo (BEGON, 2007). Estenotrmicoeuritrmico: refere-se tolerncia estreita e ampla, respectivamente, da temperatura.Deserto africano (Fonte: http://www.cchla.ufpb.br).

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- Estenodrico-eurdrico: refere-se tolerncia estreita e ampla, respectivamente, da gua. - Estenoalino-euralino: refere-se tolerncia estreita e ampla, respectivamente, da salinidade. - Estenofgico-eurifgico: refere-se tolerncia estreita e larga, respectivamente, do alimento. - Estenocio-euricio: refere-se tolerncia estreita e ampla, respectivamente, da seleo de hbitat. Estes termos se aplicam no somente no nvel de organismo, mas tambm nos nveis de comunidade e ecossistema. Por exemplo, os recifes de coral so muito estenotrmicos, ou seja, prosperam somente a uma estreita margem de temperatura. Uma queda de 2C prolongada estressante, causa branqueamento ou perda das algas simbiticas que possibilita aos corais prosperar em guas com nvel de nutriente muito baixo (BEGON, 2007). Observe o grfico abaixo que apresenta os limites relativos de tolerncia de organismos estenotrmicos e euritrmicos. Para as espcies esteno-trmicas, os valores mnimo, timo e mximo esto prximos, portanto uma pequena diferena na temperatura, que teria pouco efeito em uma espcie eritrmica, freqentemente crtica.

CONDIES LIMITANTES AOS ORGANISMOS

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CONDIES LIMITANTES AOS ORGANISMOS TEMPERATURAVariaes na temperatura na superfcie da Terra possuem uma grande variedade de causas, como: efeitos da latitude e altitude, efeitos continentais, sazonais e diurnos, alm de efeitos microclimticos. Existem muitos exemplos de distribuies de plantas e animais que so relacionados a alguns aspectos da temperatura ambiental, como a riqueza de famlias de plantas florescentes nos hemisfrios norte e sul. No hemisfrio sul s existem famlias de plantas acima de 20oC negativos e observa-se um aumento do nmero de famlias, em ambos os hemisfrios, com o aumento da temperatura.

3 aula

pH DO SOLO E DA GUAO pH do solo em ambientes terrestres e o pH da gua em ambientes aquticos so condies que exercem fortes influncias na distribuio e abundncia dos organismos. Alm disso, existem efeitos indiretos do pH, j que o pH do solo, por exemplo, influencia na disponibilidade de nutrientes e/ou na concentrao de toxinas. Observa-se que a disponibilidade de N, P, e K varia muito de acordo com o pH do solo, e apesar da ampla tolerncia de plantas a diferentes pH do solo, poucas espcies sobrevivem em pH abaixo de 4.5.

SALINIDADEPara plantas terrestres a concentrao de sais na gua do solo oferece resistncias osmticas captao de gua. Alm disso, a salinidade em ambientes aquticos pode ter gramde influncia na distribuio e abundncia das espcies.49

Ecologia I

VENTOS, ONDAS E CORRENTESNa natureza existem muitas foras ambientais que possuem efeito atravs da fora do movimento fsico como o ar e a gua. Estas condies possuem importncia particular para espcies aquticas, como algas e animais bentnicos que normalmente apresentam adaptaes para tolerar a fora de correntes e turbulncias.

POLUIO AMBIENTALUm expressivo nmero de condies ambientais que, infelizmente, tem crescido em importncia, est relacionado aos produtos derivados de atividades txicas, geralmente antrpicas, como o dixido de enxofre. Metais pesados, como o cobre e o zinco, limitam a distribuio de espcies de plantas, j que em altas concentraes estes elementos so letais. Entretanto, a variao gentica dos organismos http://www.gocities.com). pode, algumas vezes, levar evoluo de formas tolerantes poluio, de modo que a poluio fornece uma oportunidade ideal de observar o processo evolutivo em ao. Exemplos destes processos so a chuva cida, o efeito estufa e o aquecimento global.

Poluio (Fonte:

RECURSOSDe acordo com Tilman (1982) tudo aquilo que consumido por um organismo denominado recurso; assim como o nitrato, fosfato e luz so recursos para uma planta, o nctar e o plen so para uma abelha, e assim por diante.50


Os recursos para os organismos vivos so basicamente os compostos dos quais seu corpo formado, a energia envolvida em suas atividades e os locais ou espaos nos quais eles desenvolvem seu ciclo de vida.

3 aula

RECURSOS ESSENCIAIS PARA OS ORGANISMOS RADIAOA radiao solar o nico recurso energtico que pode ser usado nas atividades metablicas das plantas. A energia radiante chega at uma planta atravs do fluxo de radiao vinda do sol, tanto diretamente, quanto depois de passar pela atmosfera e ser refletida ou transmitida. O valor da radiao como recurso depende criticamente do suprimento de gua. A radiao interceptada no resulta em fotossntese a no ser que haja CO2 disponvel, e a rota de entrada deste composto atravs da abertura dos estmatos. Se os estmatos esto abertos, a gua evapora e se mais gua perdida que ganhada, as plantas so prejudicadas. Assim, as plantas apresentam algumas estratgias que reconciliam a atividade fotossinttica com a perda controlada de gua, como: a) plantas com ciclo de vida curto apresentam alta atividade fotossinttica quando a H 20 abundante e dormncia de sementes no restante do perodo; b) plantas de ciclo de vida longo podem apresentar o chamado polimorfismo seqencial: folhas grandes e de cutcula fina quando a gua abundante, substitudas por folhas menores, decduas e de cutcula grossa quando a gua do solo torna-se escassa; c) presena de plos e cera na superfcie adaxial e presena de estmatos na superfcie abaxial; d) adaptaes fisiolgicas, como plantas C4 e plantas CAM.51

Ecologia I

FOTOSSNTESE C3, C4 E CAMA taxa fotossinttica das plantas uma funo dependente da intensidade luminosa. A fotossntese um processo muito complexo que compreende muitas reaes fsicas e qumicas e independentes, cujos produtos primrios da etapa fotoqumica so o ATP e o NADPH2: 1. a etapa fotoqumica, antigamente chamada de fase luminosa; 2. a etapa qumica, tambm chamada de ciclo fotossinttico redutivo do carbono, ou fase escura.

VIA FOTOSSNTESE C3Nas plantas C3 a fixao do carbono ao nvel de acar ou outros compostos pode ser considerado ocorrendo em quatro fases distintas: - A fase de carboxilao, catalisada pela enzima Rubisco. - A fase de reduo, em que se utiliza o NADPH2 e ATP. - A fase de regenerao do aceptor de CO2. - A fase de sntese de produtos. - Via fotossinttica C4. As plantas C4 podem ser divididas em trs subtipos, dependendo do tipo de enzima descarboxilativa usado nas clulas da bainha do feixe vascular. Estes subtipos so (Quadro 1):Grupo C 4 Enzima Descarboxilativa NADP - enzima mlica NADP - enzima mlica PEP - carboxicinase Exemplos milho, cana de acar, sorgo Mileto Panicum miliaceum Capim colonio Panicum maximum

1. Formadora de Malato 2. Formadora de aspartato 3. Formadora de aspartato

Quadro 1. Trs subtipos de plantas C4, a enzima carboxilativa inicial a PEPcarboxilase (1) e o primeiro produto estvel o oxalacetato.

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VIA FOTOSSINTTICA CAMAs plantas CAM (do ingls, Crassulacean Acid Metabolism) so plantas especialmente adaptadas a regies ridas, com altas temperaturas diurnas, baixas temperaturas noturnas, alta radiao e baixo teor de gua no solo. Agavceas, Bromeliceas, Cactceas, Crassulceas, e Orquidceas. Caro aluno, para voc obter mais informaes sobre fotossntese acesse o endereo http://www.ufv.br/dbv/pgfvg/FOTO12.htm.

3 aulaFotossntese o processo de converso de energia luminosa em energia qumica, em que o vegetal sintetiza substncias orgnicas a partir de gua, dixido de carbono e luz; influenciada por fatores internos como o grau de abertura dos estmatos e a quantidade de clorofila; e por fatores externos, como luz, concentrao de CO2, temperatura.

GUA DISPONIBILIDADE DA GUA NO SOLODepende da tenso superficial pontes de hidrognio. A entrada de gua na planta depende da diferena de presso osmtica observada entre as clulas endodrmicas da raiz e o meio externo. As plantas retm grande quantidade de sais minerais (o que eleva sua presso osmtica) na raiz para permitirem a entrada de gua (por osmose) no xilema (o que eleva a presso matricial no interior das traqueides). Paralelo a este processo h evapotranspirao foliar controlada pelos estmatos, o que permite a suco foliar e conseqente subida da seiva bruta. A capilaridade da gua auxilia as tenses fsicas observadas entre as molculas de gua que compem a soluo.

SOLOSO solo constitui o suporte fsico e fonte de nutrientes para a planta. A sua importncia decisiva na distribuio geral da vegetao e no desenvolvimento dos vegetais. No existe uma regra geral que determine qual o fator mais importante (se o clima ou o solo). Note que quando o clima no for fator limitante, normalmente o solo , determinando variaes em pequenas reas dentro de um mesmo clima.53

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SimbioseProtocooperao; relao mutuamente vantajosa entre dois ou mais organismos vivos de espcies diferentes. Na relao simbitica, os organismos agem ativamente em conjunto para proveito mtuo, o que pode acarretar em especializaes funcionais de cada espcie envolvida.

ConsumidoresCategoria trfica (alimentar) constituda por animais que ingerem outros ou que se alime-ntam de matria orgnica particulada. Consumidores primrios so aqueles que se alime-ntam de plantas (her-bivoria); consumidores secundrios (carnvoros de 1a. ordem) alimentamse dos herbvoros, consumidores tercirios (carnvoros de 2 ordem) alimentam-se de outros carnvoros. Alguns autores reconhecem ainda os consumidores quaternrios, os quais se alimenta dos tercirios (carnvoros de 3 ordem), como alguns hema-tfagos.

As caractersticas fsicas e qumicas do solo so muito importantes no desenvolvimento da planta, pois so estas que determinam a disponibilidade de nutrientes e a possibilidade de penetrao das razes para suporte fsico da planta. Um solo arenoso propicia a penetrao de razes, mas no retm gua e, conseqentemente, no retm nutrientes. Portanto, um solo no adequado para o desenvolvimento vegetal. J um solo argiloso pesado, com alta capacidade de reter nutrientes e gua, demasiado duro para a penetrao de razes. J um solo de caractersticas medianas, por exemplo, um solo fraco do tipo argilo - arenoso, seria o ideal para um bom desenvolvimento vegetal. As plantas devem se mover em direo aos nutrientes que est em forma de soluo. Quando h baixa disponibilidade destes, freqentemente aumenta a rea de adsoro das razes. Algumas desenvolvem associaes simbiticas com fungos. O nutriente pode ser capturado passivamente (via difuso) atravs da raiz quando a sua concentrao no solo excede, maior que a das clulas das razes, e quando concentrao de nutriente na soluo do solo mais baixa que as clulas das razes, h uma captura e transporte ativo (uptake) dos nutrientes para dentro das clulas com gasto de energia. Outra estratgia das plantas para obter nutrientes em solo pobre est na capacidade de fazerem associaes (simbioses) com fungos. Esta associao fungo - razes aumenta a absoro mineral. Quanto ao crescimento das plantas em solos pobres de nutriente, a regulao est no crescimento, isto , diminui lentamente durante as estaes desfavorveis e acelera nas estaes favorveis (por exemplo, a sempre-viva). Quando h excesso de nutrientes o crescimento est direcionado mais para a raiz e menos para o broto. Na maior parte dos solos a distribuio de nutrientes altamente heterognea, pois o suprimento de nutrientes em pequenas escalas vem das plantas e animais em decomposio, urina, alteraes ou perturbaes da crosta do solo.

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OXIGNIOO oxignio um recurso tanto para plantas quanto para animais. Este gs se difunde e solubiliza lentamente na gua, podendo tornar-se limitante em ambientes aquticos ou alagados. Assim, animais aquticos devem manter um fluxo contnuo de gua atravs de suas superfcies respiratrias (exemplo: brnquias de peixes) ou possurem grandes reas superficiais em relao ao volume corporal (exemplo: crustceos que possuem apndices).

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ORGANISMOS COMO RECURSOSOrganismos autotrficos assimilam recursos inorgnicos atravs de pacotes de molculas orgnicas (protenas, carboidratos). Estes se tornam recursos para hetertrofos (decompositores, parasitas e predadores) criando uma cadeia de eventos, na qual cada consumidor de recursos torna-se um recurso para outros consumidores. Em cada elo desta cadeia alimentar pode-se reconhecer pelo menos trs vias: 1. Decomposio: o corpo ou parte do corpo dos organismos morre e torna-se recurso para os decompositores (bactrias, fungos, detritvoros). Os decompositores usam os organismos somente aps a morte destes. 2. Parasitismo: os organismos vivos so usados como recursos enquanto ainda esto vivos. O parasita um consumidor que geralmente no mata seu recurso alimentar e se alimenta de um ou poucos organismos durante sua vida. 3. Predao: o consumidor mata e ingere outro organismo ou parte dele como recurso. A herbivoria um tipo de predao, na qual a presa (recurso) no morta e somente parte dela utilizada.

DecompositoresOrganismos que convertem energia orgnica em inorgnica ou formas mais simples, atravs de vrios processos de fragmentao e catabolismo enzimtico, cujo resultado final a remineralizao da matria orgnica, como por exemplo fungos e bactrias (ver saprfita).

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Ecologia I

ESPAOTodos os organismos vivos ocupam espao e este pode ser normalmente considerado como recurso. Assim, plantas podem competir com outras por espao no dossel, ou seja, competir por luz e CO2 que so capturados no dossel. Da mesma forma, plantas podem requerer espao para as razes, ou seja, espao onde est a gua e nutrientes. O espao pode se tornar um recurso limitante se for a aglomerao dos indivduos que limita o que eles podem fazer, mesmo quando o recurso alimentar for abundante. Um exemplo pode ser visto em comunidades de lagartos que fazem termorregulao sobre as rochas. Eles esto certamente utilizando uma condio a temperatura mas, ao mesmo tempo, usam microhbitats favorveis para esta atividade, deixando-os indisponveis para outros indivduos. Quando as espcies competem por espao, temos duas situaes: 1. Competio de Explorao: onde a espcie ou indivduo A no reage presena da espcie ou indivduo B, mas sim diminuio de recursos causada por B. 2. Competio de Interferncia: A reage presena de B, capturando o espao - um comportamento chamado de territorialismo. O comportamento territorialista, comumente observado em grandes animais e pssaros, est geralmente associado comportamentos reprodutivos e, tipicamente, um indivduo estabelece seu territrio atravs de comportamentos agressivos.56


uitas das idias aqui expostas podem ser associadas ao conceito de nicho ecolgico. O termo nicho freqentemente mal compreendido e mal empregado, muitas vezes utilizado imprecisamente para descrever o hbitat onde o organismo vive. Nicho no um loCONCLUSO cal, mas uma idia, um conjunto das tolerncias e exigncias de um organismo a fim de cumprir seu modo de vida. O nicho um fator de n dimenses e envolve vrias condies que limitam o crescimento e a reproduo dos organismos (como umidade relativa, pH, velocidade do vento, fluxo de gua) e sua necessidade de recursos variados (como nutrientes, gua e alimento).

M

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RESUMONa aula de hoje foram apresentados aspectos sobre como os organismos reagem aos fatores que limitam as suas atividades vitais e atuam dentro dos limites de tolerncia, os quais afetam a sobrevivncia dos indivduos e populaes. As condies limitantes dos organismos esto relacionadas temperatura, pH do solo e da gua, salinidade e clima. Estas condies afetam tambm o modo como os organismos utilizam os recursos disponveis, como por exemplo, a radiao solar, a gua, solos, oxignio e o espao vital. Estes fatores esto relacionados com o nicho ecolgico das espcies, um conjunto de fatores de n dimenses que determinam o modo de vida das espcies e o relacionamento entre estas.

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Ecologia I

ATIVIDADES1. Na sua opinio, as populaes de todos os organismos crescem da mesma forma? Lembre-se da capacidade de suporte. 2. Quais as condies necessrias para que os organismos desempenhem suas atividades vitais? Quais os recursos que os organismos encontram e utilizam no meio ambiente? 3. O que significa amplitude de tolerncia para um organismo? 4. Como voc relaciona os recursos disponveis no meio para uma populao de animais e nicho ecolgico? 5. Como os organismos utilizam o espao para desenvolver suas atividades vitais?

NOTAS EXPLICATIVASCompetio - A teoria da evoluo atravs de seleo natural tem a competio (concorrncia) como um dos fatores determinantes. Entretanto, todas as tentativas para mostrar em natureza competio entre duas espcies no foram conclusivas. A concluso que os cientistas chegaram foi que os recursos chegam para todos os indivduos. Em situaes especiais pode haver falta de algum recurso e acionar o processo competitivo. Nicho ecolgico - Este conceito freqentemente confundido com lugar, o que limita muito o seu entendimento. Quando autores falam em profisso, para se referir ao nicho, esto querendo dizer que h uma ampla variedade de aes e estratgias que os organismos usam. O mais correto para entendermos a extenso do conceito se referir ao nicho como um conjunto de adaptaes ou um fator de n dimenses. Por exemplo, comportamento alimentar, reprodutivo, tipos de reproduo so dimenses do nicho e cada espcie tem um conjunto de adaptaes diferente de outra espcie.

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PRXIMA AULANa prxima aula, falaremos sobre as caractersticas dos ambientes terrestres e aquticos, e suas variaes.

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REFERNCIASODUM, E. P.; BARRET, G. W. Fundamentos de Ecologia. So Paulo Thomson Learning, 2007. RICKLEFS, R. E. A economia da natureza. 5 ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2003. TOWSEND, C. R.; BEGON, M.; HARPER, J. L. Fundamentos em Ecologia. Porto Alegre: Artmed, 2006.

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Ecologia I

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ADAPTAO EM AMBIENTES TERRESTRESMETA MET AApresentar a conquista do meio terrestre, estratgias adaptativas e as adaptaes das plantas e animais em ambientes ridos.

aula

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OBJETIVOSAo final desta aula, o aluno dever: reconhecer que a adaptao a chave da evoluo; relacionar os diferentes tipos de estratgias adaptativas e atributos morfo-fisiolgicos e comportamentais utilizados pelos organismos diante de fatores limitantes; constatar que a conquista terrestre contnua e que os fatores gua e temperatura so os fatores limitantes; e reconhecer o papel do fogo como processo adaptativo das plantas e animais do cerrado e savanas

Teiu (Fonte: http://www.protegerorio.blog.spot.com).

PR-REQUISITOSO aluno dever revisar os assuntos relativos evoluo, seleo, adaptao e especiao e saber as caractersticas e diferenas entre condies e recursos.

Ecologia I

aro aluno, a conquista do meio terrestre teria iniciado ainda nos ambientes marinhos. Este novo meio proporcionou oportunidades, mas tambm dificuldades. Em terra existia abundante espao desocupado, luz intensa durante o dia, grande disponibilidade de oxignio e dixido de carbono (pois estes gases circuINTRODUO lam mais livremente do que na gua). No entanto, a dificuldade principal era praticamente fatal, a falta de gua, que em vez de estar disponvel se encontrava, por vezes, a muitos metros da superfcie. Para a adaptao completa ao meio terrestre foi necessrio desenvolver estruturas adequadas para enfrentar alguns desafios importantes, tais como: manter a gua no organismo, transport-la eficientemente, evitar a evaporao, reduzir os efeitos ionizantes dos raios ultravioleta. As estruturas morfo-fisiolgicas das plantas permitiram ultrapassar as dificuldades, mas no surgiram simultaneamente em todos os grupos vegetais e sim surgiram gradualmente. Tanto para as plantas como para os animais a conquista do meio terrestre, a adaptao, foi a chave da evoluo. um princpio universal, a espcie ajusta suas caractersticas corporais e comportamentais (que o geneticista chama de fentipo) aos fatores ecolgicos do hbitat onde vivem, principalmente aos fatores limitantes.

C

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Adaptao em ambientes terrestres

A

vida teve origem no mar, segundo se pensa atualmente. Apenas aps os organismos autotrficos terem se diversificado em ambientes marinhos ocorreu a invaso do meio terrestre. Este novo meio proporcionou oportunidades, mas tambm dificuldades. Em terra existia abundante espao desocuMEIO TERRESTRE pado, luz intensa durante o dia, grande disponibilidade de oxignio e dixido de carbono (pois estes gases circulam mais livremente do que na gua). No entanto, a dificuldade principal era praticamente fatal, a falta de gua, que em vez de estar disponvel se encontrava, por vezes, a muitos metros da superfcie. A colonizao do meio terrestre deve ter ocorrido h cerca de 450 M.a., a partir de ancestrais aquticos, provavelmente algas clorofitas multicelulares relativamente complexas e como parte de uma relao endomicorrizica. As plantas so multicelulares, autotrficas com clorofila a, associada a b, usam como substncia de reserva o amido e a sua parede celular sempre formada por celulose. Estas caractersticas apontam para uma relao filogentica com as algas clorofitas, que viveriam em margens de lagos e oceanos, sujeitas a condies alternadamente favorveis e desfavorveis. A maioria das caractersticas em que as plantas diferem das algas clorofitas deriva de adaptaes vida em meio seco. Esta evoluo teria iniciado com o surgimento de dois grandes grupos: um ancestral das atuais brifitas e outro ancestral das plantas vasculares. O primeiro no apresentaria tecidos con- Alga Clorofitas (Fonte: http://www.nucleodeaprendizagem.com.br).63

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Ecologia I

Negro (Fonte:

dutores, ao contrrio do segundo. Posteriormente teriam surgido as plantas vasculares com sementes e depois as plantas vasculares com semente e flor. Para a adaptao completa ao meio terrestre foi necessrio desenvolver estruturas adequadas para enfrentar alguns desafios importantes: gua este lquido j no banha toda a superfcie da planta, logo como obt-la, no s para retirar os nutrientes solveis, mas tambm para encher as clulas novas; Transporte a especializao que se torna obrigatria (a gua apenas existe no solo, logo apenas as razes faro a sua absoro, por exemplo) implica a necessidade de deslocamento de substncias por toda a planta; Evaporao a perda excessiva de gua deve ser evitada, mantendo, no entanto, uma superfcie suficientemente extensa para realizar trocas gasosas; Excesso de radiao ultravioleta - o meio terrestre permanentemente bombardeado por raios U.V., que a gua absorve parcialmente, logo os organismos esto sujeitos a taxas mutagnicas levadas se no existirem pigmentos de proteo; Suporte num meio sem suporte passivo, por flutuao, como o meio areo, h dificuldade http://www.raizcultura.blog.files). em manter uma estrutura volumosa ereta; Reproduo gametas, zigoto e embrio correm srios risco de dessecao; Variaes ambientais drsticas o meio terrestre muito mais extremo que o meio aqutico. As estruturas que permitiram ultrapassar as dificuldades no surgiram simultaneamente em todos os grupos vegetais, surgiram gradualmente. Primeiro deve ter surgido os esporos com parede resistente, que protege da seca o material gentico, permitindo a disperso eficiente pelo meio terrestre. A cutcula, com a sua barreira cerosa de cutina, produziu uma barreira

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Adaptao em ambientes terrestres

contra a perda de gua e diretamente ela est associada aos estomatos, que provavelmente deve ter evoludo simultaneamente, permitindo a fotossntese atravs da troca de gases. Igualmente fundamental foi o surgimento de tecidos de transporte, xilema e floema, que resolvem importantes problemas para qualquer organismo terrestre. O passo seguinte teria sido a diferenciao de rgos, permitindo uma maior eficincia na captao de gua, sustentao e captao de luz para a fotossntese. O passo final da adaptao no meio terrestre teria sido a reduo da gerao gametofita e o surgimento da semente com as suas qualidades de proteo do embrio.

4 aula

ADAPTAO A CHAVE DA EVOLUO um princpio universal a espcie ajustar suas caractersticas corporais e comportamentais (que o geneticista chama de fentipo) aos fatores ecolgicos do hbitat onde vive, principalmente aos fatores limitantes. Esse ajustamento chamado adaptao. Os eclogos evolutivos tm especial interesse por conhecer a ao dos fatores ecolgicos e os mecanismos de adaptao, para entenderem um pouco mais sobre o processo da evoluo, pois a evoluo nada mais do que a constante adaptao da espcie ao ambiente onde vive. Essa adaptao contnua acumula modificaes na estrutura gentica at produzir uma espcie totalmente nova

1. ESTRATGIAS ADAPTATIVASOs geneticistas e eclogos evolutivos notaram, tambm, que em muitas espcies comum o fenmeno do polimorfismo, isto , a existncia de indivduos da mesma espcie, porm diferentes entre si em algumas caractersticas (tamanho, cor, preferncia alimentar, forma do corpo). Logo surgiu a pergunta: Por que no so, sempre, todos iguais?; qual a vantagem adaptativa em haver esse polimorfismo?. A resposta veio por meio do conceito de estratgias adaptativas que significa o tipo de estrutura fenotpica (seja com um s fentipo na espcie ou com65

Eco

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Ecologia_AS_Ribeiro_&_JC_Vilar_2007