estrutura e funcionamento, Esquemas de Biologia

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ECOLOGIA E

ANÁLISES

AMBIENTAIS

Agnes Reis

Estrutura e funcionamento

dos ecossistemas e biomas

Objetivos de aprendizagem

Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados:

 Conceituar ecossistemas e biomas.  Descrever as interações entre organismos nos ecossistemas e nos biomas.  Reconhecer os principais biomas brasileiros e suas relações ecológicas.

Introdução

Bioma pode ser entendido como uma grande paisagem da Terra, ou seja, uma área geográfica contínua com características semelhantes, como no caso da grande Floresta Amazônica. Um mesmo bioma inclui inúmeros ecossistemas, e ambos integram os elementos da geografia e da biologia em constante interação. Essa área de estudos é especialmente importante para o Brasil, um país certamente singular em termos de recursos naturais e que possui a maior biodiversidade do planeta. Neste capítulo, você vai conhecer os conceitos de ecossistema e bioma e estudar as inúmeras interações que ocorrem entre os organis- mos vivos nos mais distintos ambientes da Terra, além de reconhecer os principais biomas do mundo e especialmente os brasileiros.

1 Ecossistemas e biomas

Nosso planeta abrange em si distintas paisagens, formadas por componentes e elementos vivos e não vivos. São eles:

 componentes bióticos — compreendem os seres vivos, como plantas, animais e bactérias;  componentes abióticos — compreendem os fatores não vivos, como água, solo, vento, etc.

Segundo Gurevitch, Scheiner e Fox (2009), a palavra ecossistema foi cunhada por Sir Arthur George Tansley em 1935, para descrever um sistema completo, ou seja, os organismos vivos e os fatores abióticos dos quais dependem e estão conectados. No entanto, os ecossistemas não são autônomos, pois podem fazer parte de sistemas maiores ou se sobreporem, interagindo uns com os outros.

Quando estudamos as conexões da natureza, ou seja, os processos ecoló- gicos, alguns termos devem ser reconhecidos, dentre os quais destacamos os seguintes (CAIN; BOWMAN; HACKER, 2018):

 Produtor/autotrófico — organismo que sintetiza sua própria energia a partir de uma fonte externa, como do Sol, fornecendo energia para outros seres vivos. Exemplo: plantas e algas.  Consumidor/heterotrófico — organismo que não sintetiza sua pró- pria energia, mas a obtém a partir da ingestão de organismos vivos. Exemplo: animais.  Decompositores — organismos que obtêm energia de matéria orgânica morta e que disponibilizam nutrientes. Também heterotróficos.  Ciclagem de nutrientes — movimento cíclico de um determinado nutriente no meio biótico e abiótico.  Produção primária líquida (PPL) — quantidade de energia fixada pela fotossíntese ou outro meio externo de obtenção de energia, menos a quantidade utilizada na respiração celular.  População — conjunto de organismos de uma mesma espécie.  Comunidade — conjunto de populações de um determinado local ou região.

A ciência denominada ecologia de ecossistemas trata do fluxo de ener- gia e ciclagem química entre os organismos e o ambiente (REECE et al ., 2015; SADAVA et al ., 2019). Nesse sentido, os ecólogos procuram entender como os ecossistemas funcionam, ou seja, como os distintos componentes

interagem entre si. Para isso, podem, por exemplo, investigar a taxa de entrada de nitrogênio em uma comunidade vegetal específica ou mesmo como ocorre a taxa de entrada e saída de sílica em um ambiente aquático com algas diatomáceas, organismos que fixam a sílica para formação de sua carapaça. Dessa forma, não seria possível compreender o ecossistema, ou seja, a relação entre os organismos vivos e o meio ambiente, caso o estudo estivesse pautado apenas na espécie em questão ou mesmo no ambiente físico. Apenas com a análise da interação é possível compreender como ocorre o fluxo de energia ou mesmo a ciclagem química, e assim entender como está funcionando o ecossistema. Outro conceito bastante conhecido na ecologia é o de bioma , e que é distinto de ecossistema. Enquanto um ecossistema é entendido como qualquer sistema ecológico completo, como no caso de um ambiente aquático ou uma única bromélia, por exemplo, o bioma deve ser compreendido como as grandes paisagens da Terra. Compreendem uma unidade geográfica em grande escala com elementos e características similares, como clima, altitude, condições edáficas e fitofisionomia (formação vegetal). Dessa forma, podemos considerar que o bioma integra diversos ecossistemas, mas apresenta um tipo homogêneo de ambiente e paisagem. Nesse sentido, imagine os elementos que distinguem, por exemplo, as paisagens da Floresta Amazônica e de desertos (REECE et al ., 2015; SADAVA et al ., 2019). A variação climática, especialmente temperatura e regime de chuvas, bem como as condições edáficas, ou seja, do solo, são determinantes para forma- ção da fitofisionomia, ou seja, da vegetação predominante (GUREVITCH; SCHEINER; FOX, 2009). Acompanhe na Figura 2 a distribuição dos biomas em relação a temperatura e precipitação. Note que a tundra se localiza em um clima com temperatura e precipitação mais baixas, enquanto a floresta tropical possui temperatura e precipitação mais elevadas.

Figura 3. Mapa mostrando a distribuição geográfica dos principais biomas do mundo. Fonte: Gurevitch, Scheiner e Fox (2009, p. 418).

Os biomas não ocorrem apenas no ambiente terrestre, mas também em ambientes aquáticos. De acordo principalmente com as características físicas e químicas, os ecólogos distinguem entre biomas de água doce e biomas marinhos. O bioma marinho cobre cerca de 75% da superfície da Terra e, dessa forma, afetam diretamente a biosfera (REECE et al., 2015).

Regiões biogeográficas

Conforme Sadava et al. (2019), Alfred Russel Wallace e Charles Darwin, além de evidenciarem a existência da seleção natural, também indicaram que existe um padrão de distribuição de espécies no planeta que não po-

deria ser explicado pela variação climática ou geológica. Ao estudar o arquipélago malaio, Wallace conseguiu dividir a região em duas metades distintas, conforme as características da fauna e flora, totalmente diferentes, e atribuiu essa distinção a um canal entre Bali e Lombok, tão profundo que funcionou como uma barreira evitando que a fauna e a flora desses dois locais se conectassem, o que resultaria em componentes bióticos totalmente distintos. A partir dessas observações, Wallace estabeleceu a base conceitual da biogeografia, ou seja, o estudo dos padrões de distribuição das espécies e/ou populações na Terra. A partir desses estudos, hoje podemos dividir o planeta em seis regiões biogeográficas: Neártica, Paleoártica, Neotropical, Etiópica, Oriental e Australásia (Figura 4). Cada uma dessas regiões apresenta biotas, ou seja, seres vivos, diferenciadas. Estudos posteriores revelaram que a de- riva continental, isto é, os movimentos das placas tectônicas da Terra, foi a principal responsável pelo estabelecimento das barreiras físicas impostas aos seres vivos e, portanto, responsável pelo desenvolvimento diferenciado da biota nessas diferentes regiões.

Figura 4. Mapa mostrando as regiões biogeográficas do mundo. Fonte: Adaptada de Sadava et al. (2019).

Com relação às interações intraespecíficas, as mais comuns são sociedade, colônia, competição e canibalismo, dentre as quais as duas primeiras são relações harmônicas e as duas últimas, desarmônicas. No caso das sociedades, os grupos ficam reunidos e existe hierarquia e divisão de trabalho, como no caso dos cupins, formigas e abelhas. No caso das colônias, os organismos estão conectados uns aos outros. Elas podem ser fixas, como no caso das esponjas e pólipos, ou livres natantes, como as caravelas e as algas filamentosas. O canibalismo acontece quando um indivíduo mata o outro para se alimen- tar. Exemplo disso é a fêmea da aranha viúva-negra, que após a fecundação alimenta-se do macho. Já a competição é uma interação intraespecífica, mas também interespecífica. Nela, indivíduos dependem de um mesmo recurso, seja alimento, água ou mesmo espaço, e tal concorrência pode afetar negativamente ambas espécies, seja seu crescimento, sua reprodução e/ou sua sobrevivência.

Como exemplo de competição interespecífica, podemos imaginar a interação entre leões e hienas na África, que podem competir pelo mesmo alimento, já que ambos são carnívoros. Mas o mesmo pode ocorrer de forma intraespecífica, já que duas hienas ou mesmo dois leões também podem lutar pelo mesmo alimento caçado.

Além da competição, outras interações podem ser interespecíficas desar- mônicas, como predação, parasitismo e amensalismo. Quanto às harmônicas, as mais conhecidas são o mutualismo, o comensalismo e a protocooperação. As interações harmônicas são interações em que pelo menos uma espécie se beneficia, e nenhuma é prejudicada, como no caso do comensalismo. Um exemplo dessa relação é a atividade do peixe-piloto, que se alimenta dos restos alimentares do tubarão. No mutualismo, a interação é necessária para a sobrevivência das espécies, e ambas se beneficiam. A associação de algas e fungos formando líquens é um exemplo dessa interação. Outro exemplo é o caso das bactérias Rhizobium , que vivem em nódulos nas raízes das plantas leguminosas e são fixadoras de nitrogênio, disponibilizando esse elemento essencial para utilização das plantas. Já na protocooperação, as duas populações envolvidas são beneficiadas, mas a associação não é obrigatória. A predação (Figura 5) é uma interação em que um indivíduo de uma espécie consome partes ou mesmo indivíduos inteiros de outra espécie.

Assim, a predação é positiva ao organismo predador, mas negativa ao or- ganismo predado. Essa interação pode ser carnívora ou mesmo herbívora; no primeiro caso, o organismo predado é um animal e no segundo, uma planta. Outro caso de predação é o parasitismo, em que o predador é um parasita que consome parte ou todo o alimento do hospedeiro. Nem todos os parasitas podem matar, mas muitos causam doenças. Por sua vez, o amensalismo é a interação em que um indivíduo ou espécie é prejudicado e o outro não é afetado, como no caso de uma manada de elefantes provocando o pisoteamento da vegetação. Nesse caso, os elefantes não são afetados, mas as plantas, com certeza, são.

Figura 5. Imagem mostrando uma interação de predação. Fonte: Elana Erasmus/Shutterstock.com.

Embora essas interações sejam claras entre os seres vivos, estão longe de representar a totalidade das relações existentes. Além disso, é importante destacar que essas interações ocorrem constantemente e não param de se alterar ao longo do tempo e dentro de um ecossistema ou bioma (BEGON; TOWNSEND; HARPER, 2007; REECE et al ., 2015; ODUM, 1988).

Figura 7. Fotografia mostrando o bioma Amazônia. Fonte: Amazônia ([2014], documento on-line).

Por sua vez, a Caatinga compreende cerca de 845 mil km 2 , aproximadamente 10% do território nacional, e é um bioma exclusivamente brasileiro. Esse bioma é formado por uma vegetação arbórea arbustiva predominantemente baixa e caducifólia, do tipo savana estépica, e com muitas cactáceas. A paisagem apresenta refúgios montanhosos e, apesar das poucas chuvas, conta com lagoas, áreas úmidas temporárias e rios. Já o bioma Mata Atlântica compreendia uma área de 1,1 milhão de km 2 , ou 13% do território brasileiro; no entanto, foi drasticamente fragmentada e reduzida a cerca de 193 mil km 2. Abrange formações florestais diversas (floresta ombrófila densa, mista e aberta, floresta estacional semidecidual e decidual), áreas de manguezais, restingas e campos de altitude associados a áreas brejosas. É um bioma que abriga uma biodiversidade única de espécies, inclusive com muitas endêmicas e ameaçadas de extinção.

A redução drástica e a alta fragmentação da Mata Atlântica, aliada à grande importância de sua biodiversidade, conferiu ao bioma proteção legal sob a Lei nº. 11.428/2006, conhecida como Lei da Mata Atlântica, regulamentada pelo Decreto nº. 6.660/2008. Além disso, todo dia 27 de maio é comemorado o Dia Nacional da Mata Atlântica (BRASIL, 2010).

Em extensão, o Cerrado é o segundo maior bioma brasileiro, com cerca de 2 milhões de km 2 , ou 24% do território nacional. É formado por uma vegetação principalmente do tipo savana (cerradão, cerrado, campo sujo e campo limpo), mas também são observadas matas ciliares, florestas estacionais e presença de veredas de buritis. O Cerrado abriga uma grande biodiversidade, inclusive com muitos animais endêmicos, ou seja, que só ocorrem nesse bioma, além de abrigar as cabeceiras das principais bacias hidrográficas do Brasil (Tocantins, Araguaia, Xingu, Tapajós, Paraguai e São Francisco).

Hotspots são áreas delimitadas no mundo que apresentam alta biodiversidade e sobretudo espécies endêmicas e em perigo de extinção (REECE et al., 2005). O termo foi proposto na revista Environmentalist, por Norman Myers, em 1988, incluindo pri- meiramente 10 localidades. Hoje, há 36 locais considerados hotspots, que representam 2,4% da superfície da Terra e quase 43% das espécies endêmicas de aves, mamíferos, répteis e anfíbios do planeta (CONSERVATION INTERNATIONAL, c2020). Os critérios para delimitação de hotspots são dois:  áreas com 1.500 espécies endêmicas, ou seja, que só existem naquela região;  áreas que já perderam três quartos de sua vegetação original. No Brasil, o Cerrado e a Mata Atlântica são considerados hotspots.

O Pantanal compreende uma área de mais de 150 mil km 2 , ou 1,8% do território brasileiro. Abrange a maior paisagem predominantemente plana e inundável do mundo e apresenta uma grande biodiversidade terrestre e aquática.

BRASIL. Ministério do Meio Ambiente. Mata Atlântica comemora seu dia e celebra ano da biodiversidade. 2010. Disponível em: https://www.mma.gov.br/informma/item/6306- -mata-atlantica-comemora-seu-dia-e-celebra-ano-da-biodiversidade. Acesso em: 14 jun. 2020.

CAIN, M. L.; BOWMAN, W. D.; HACKER, S. D. Ecologia. 3. ed. Porto Alegre: Artmed, 2018.

CONSERVATION INTERNATIONAL. Biodiversity hotspots: targeted investment in nature’s most important places. c2020. Disponível em: https://www.conservation.org/priorities/ biodiversity-hotspots. Acesso em: 14 jun. 2020.

GUREVITCH, J.; SCHEINER, S. M.; FOX, G. A. Ecologia vegetal. 2. ed. Porto Alegre: Artmed,

IBGE lança o Mapa de Biomas do Brasil e o Mapa de Vegetação do Brasil, em come- moração ao Dia Mundial da Biodiversidade. Agência IBGE, 2004. Disponível em: https:// agenciadenoticias.ibge.gov.br/agencia-sala-de-imprensa/2013-agencia-de-noticias/ releases/12789-asi-ibge-lanca-o-mapa-de-biomas-do-brasil-e-o-mapa-de-vegetacao- -do-brasil-em-comemoracao-ao-dia-mundial-da-biodiversidade. Acesso em: 14 jun.

LIMA, N. E. de. et al. Caracterização e história biogeográfica dos ecossistemas secos neotropicais. Rodriguésia, v. 69, nº. 4, p. 2209–2222, 2018.

ODUM, E. P. Ecologia. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1988.

REECE, J. B. et al. Biologia de Campbell. 10. ed. Porto Alegre: Artmed, 2015.

SADAVA, D. et al. Vida: a ciência da biologia. 11. ed. Porto Alegre: Artmed, 2019. 2 v.

Leituras recomendadas

AGUIAR, S. Redes-biomas: informação e comunicação para ação sociopolícia em ecorregiões. Ambiente & Sociedade, v. 19, nº. 3, p. 233–252, 2016. Disponível em: https://www.scielo.br/pdf/asoc/v19n3/pt_1809-4422-asoc-19-03-00231.pdf. Acesso em: 14 jun. 2020.

KONIG, F. et al. Bioma Pampa: interações entre micro-organismos e espécies vegetais nativas. Rev. de Ciências Agrárias, v. 37, nº. 1, p. 3–9, 2014. Disponível em: http://www. scielo.mec.pt/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0871-018X2014000100002&lng=p t&nrm=iso. Acesso em: 14 jun. 2020.

SADAVA, D. et al. Vida: a ciência da biologia. 8. ed. Porto Alegre: Artmed, 2009. 2 v.

SOS MATA ATLÂNTICA. Bem vindo à SOS mata atlântica: nossa missão é inspirar a sociedade na defesa da Mata Atlântica. Disponível em: https://www.sosma.org.br/ sobre/quem-somos/. Acesso em: 14 jun. 2020.

TOWNSEND, C. R.; BEGON, M.; HARPER, J. L. Fundamentos em ecologia. Porto Alegre: Artmed, 2009.

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