1 1 FUNDAMENTOS DE ECOLOGIA Aula nº 3 Prof. Luís Chícharo 2 NÍVEIS DE ORGANIZAÇÃO EM ECOLOGIA AUTOECOLOGIA (organismos) DEMOECOLOGIA (populações) SINECOLOGIA (comunidades) Complexidade Interrelações FACTORES AMBIENTAIS
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FUNDAMENTOS DE ECOLOGIAAula nº 3
Prof. Luís Chícharo
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NÍVEIS DE ORGANIZAÇÃO EM ECOLOGIA
AUTOECOLOGIA(organismos)
DEMOECOLOGIA(populações)
SINECOLOGIA(comunidades)
Complexidade
Interrelações FACTORES AMBIENTAIS
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NÍVEIS DE ORGANIZAÇÃO EM ECOLOGIA
AUTOECOLOGIA
DEMOECOLOGIA
SINECOLOGIA
Complexidade
Interrelações
FACTORES AMBIENTAIS
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AUTOECOLOGIA
DEMOECOLOGIA
SINECOLOGIA
Complexidade
Interrelações
Espécie A
Espécie B
FACTORES
AMBIEN
TAIS
NÍVEIS DE ORGANIZAÇÃO EM ECOLOGIA
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CLASSIFICAÇÃO DOS FACTORES ECOLÓGICOS
Factores bióticos e abióticos
Factores dependentes e independentes da densidade
Condições e Recursos
Ex: A salinidade não depende da densidade dos peixes num aquárioEx: O oxigénio dissolvido depende da densidade dos peixes num aquário
Ex: A taxa de predação da população de raposas depende da densidade da população de lebres
Ex: temperatura no interior da colmeia - factor abiótico?
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CLASSIFICAÇÃO DOS FACTORES ECOLÓGICOS
Condições e Recursos
Factor ambiental abiótico que varia no tempo e no espaço masque pode ser alterado pela presença de organismos
Tudo o que é consumido pelos organismos" (Tilman, 1982)
Ex: a luz é consumida pelas plantas para produção de biomassaEx: a toca de um esquilo ao ser utilizada não possibilita a sua utilização para outro fim por outro animal pelo que a toca é "consumida" (recurso)
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INFLUÊNCIA DOS FACTORES ECOLÓGICOS
eliminam as espécies das zonas com ambientes não favoráveis
determinam a distribuição espacial e temporal das espécies
►
►
► modificam as taxas de natalidade e de mortalidade
condicionam a abundância das espécies
favorecem a ocorrência de modificações adaptativas
determinam o sucesso das espécies (extinção e especiação)
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TIPO DE INFLUÊNCIA DO FACTOR ECOLÓGICO NO DESEMPENHO DAS ESPÉCIES
1 – factor ecológico afecta o desempenho de forma contínua,entre níveis extremos Ex. temperatura e pH.
3 – Influência reduzida do factor é essencial para o desempenho mas é negativa em intensidades elevadas. Ex. P.ex. NaCl (animais) e micronutrientes Zn, Mg..
(plantas)
2 – influência do factor ecológico só afecta desempenhoem valores de intensidade elevados Ex. toxinas, poluentes
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MÉTODOS PARA ANÁLISE DO DESEMPENHO DAS ESPÉCIES
► métodos morfométricos
Ex: relação peso/comprimento; peso das estruturas rígidas/peso total
► métodos histológicos
Ex: diâmetro e estrutura das células do tubo digestivo
► métodos bioquímicos
Ex: triglicerídeos/colesterol; DNA/mg peso seco; RNA/DNA
► métodos fisiológicos
Ex: taxas filtração, taxas excreção, “scope for growth”
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MÉTODOS FISIOLÓGICOS – “SCOPE FOR GROWTH”
The scope-for-growth (SFG) of an animal is the portion of assimilatedenergy used for secondary production after maintenance requirementsare met.
The SFG can be calculated as the difference between absorption (A), and the sum of the respiration (R) and excretion (U) [SFG = A -(R+U)].
Scope-for-growth estimates appear to be suitable for comparisons ofeffects of various culture conditions on animals.
(Adaptated from: Saoud and Anderson, 2004)
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MÉTODOS FISIOLÓGICOS – “SCOPE FOR GROWTH”
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MÉTODOS FISIOLÓGICOS – “SCOPE FOR GROWTH”
Se em má condição ou num ambiente com stress, as taxasde respiração e excreção são mais elevadas, consumindomais energia e deixando menos disponível para a reprodução e crescimento.
Como consequência, esta espécie sujeita a este impacto, cresce e reproduz-se menos (altera a sua abundância), a sua área de distribuição é eliminada ou reduzida (altera a distribuição), ou sofre modificações adaptativas.
Taxas fisiológicas indicammetabolismo e evidenciam a existência de fluxos de matériae energia
ENERGIA
MATÉRIA
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Cada ser vivo apresenta, face aos diversos factores ecológicos, limites de tolerância, entre os quais se situa o óptimo ecológico
LEI DA TOLERÂNCIA (SHELFORD, 1911)
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AMPLITUDE DA TOLERÂNCIA VALÊNCIA ECOLÓGICA
AMPLO
REDUZIDO
EURI…..
ESTENO…..
EURITÉRMICOEURIHALINO
ESTENOTÉRMICOESTENOHALINO
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FACTOR ECOLÓGICO LIMITANTE: LEI DO MÍNIMO(LEIBIG, 1840)
“O crescimento (dos vegetais) é limitado pelo elemento cuja concentração é inferior ao valor mínimo (abaixo do qual não existe
crescimento)”.
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Inventory of Water Total amount ofwater: 1,385,990.5 x 1015 kg
Data from Chahine, 1992, The hydrological cycle and its influence on climate, Nature, v. 359, p. 373-380;
CICLO DA ÁGUAEstimated Flows of Water in
the Global Water CycleFlows given in units of 1015
kg/year
Residence times
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CICLO DA ÁGUA: INTERVENÇÃO HUMANAPer Capita Water Use in 1987
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CICLO DO CARBONO
Estimated major stores of carbon on theEarth.
AQUECIMENTO GLOBAL
“CARBON SEQUESTRATION”
3000 m
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CICLO DO CARBONO: INTERVENÇÃO HUMANA
Seasonalvariation
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1 Pg C = 1 x 1015 g C
“CARBON SEQUESTRATION”
3000 m
CICLO DO CARBONO: INTERVENÇÃO HUMANA
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CICLO DO FÓSFORO
Risco de eutrofizaçãoRisco de eutrofização
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CICLO DO AZOTO
ncycle.exe
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TRANSFERÊNCIA DE MATÉRIA E ENERGIA NOS SISTEMAS ECOLÓGICOS
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TRANSFERÊNCIA DE MATÉRIA E ENERGIA: LEIS DA TERMODINÂMICA
2nd law of thermodynamics - a tendency toward entropy or maximum disorganization of structure and maximum dissipation of utilizable energy – mínimaexergia (Rudolf Clausius and William Thomson (Lord Kelvin), mid. XIX)
1st law of thermodynamics - the energy can neither be created nor destroyed(Julius Robert Mayer, 1842)
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Life-processes consume the exergy in the energy.
EXERGIA E PROCESSOS BIOLÓGICOS
Exergy - thermodynamic concept expressing energy or biomassquality in an Ecosystem (Jørgensen & Mejer, 1979):
Exergy is dependent on the structural complexity of the biomass or its quality
Specific Exergy (SpEx) -Exergy per biomass unity
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where Ci is biomass of a certaintaxonomic or functional groupand βi is the genetic informationon it (DNA).
EXERGIA : “QUALIDADE” DOS ECOSSISTEMAS
∑=
=1i
iiCEx β
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INTEGRAÇÃO ENTRE VÁRIAS ESFERAS? TERRA UM SUPER-ORGANISMO?
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HIPÓTESE DE GAIA: BIOSFERA CONTROLA O CLIMA
James Lovelock, 1979
“Gaia is a complex entity involving theEarth’s biosphere, atmosphere, oceans, and soil;
the totality constituting a feedback of cybernetic system which seeks an optimal physical and chemical
environment for life on this planet”
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HIPÓTESE DE GAIA : EVIDÊNCIA 1
N (<3%) CO2 (95%)No oxygen
atmosphere inchemical equilibrium
N (77%), CO2( 0.03%)21% Oxygen
atmosphere not inchemical equilibrium
N (<2%) CO2 (95%)No oxygen
atmosphere inchemical equilibrium
MARSEARTHVENUS
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HIPÓTESE DE GAIA : EVIDÊNCIA 2
Gephrocapsa sp, one of many species ofcoccolithophorids living in the ocean
DMS dimethyl sulphide
CCN cloud-condensation nuclei
Coccolithophorids in theBering Sea
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HIPÓTESE DE GAIA : MODELO DAISYWORLD
Daisyworld is a very simple planet that has only two species of life on its surface -- whiteand black daisies. The planet is assumed to be well-watered, with all rain falling at night sothat the days are cloudless. The atmospheric water vapor and CO2 are assumed to remainconstant, so that the greenhouse of the planet does not change. The key aspect ofDaisyworld is that the two types of daisies have different colors and thus different albedos. In this way, the daisies can alter the temperature of the surface where they are growing
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HIPÓTESE DE GAIA : MODELO DAISYWORLD
black daisies absorb more heat white daisies reduce TºC
optimum interval
Coevolution of climate and vegetation at increasing (red) and decreasing (blue) insolation. T0 is the global temperature of the corresponding planet without vegetation
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MODELO DAISYWORLD
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MODELO DAISYWORLD
No site:http://library.thinkquest.org/C003763/flash/gaia1.htm
Podem ser feitas simulações do “Planeta das Margaridas”
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O que foi falado nas últimas aulas:
Níveis de organização em ecologiaClassificação dos factores ecológicosInfluência dos factores ecológicos nos organismosInfluência do factor ecológico no desempenho das espécies Métodos para análise do desempenho “performance” das espécies Lei da tolerância de Shelford (1911)Valência ecológicaLei do Mínimo (Leibig, 1840)Circulação da matéria e energia nos sistemasLeis da termodinâmicaExergia e processos biológicosCiclos biogeoquímicos: água, carbono, azoto, fósforoA Hipótese de Gaia
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