Recursos
Recurso – substância ou fator consumido por
organismo e que sustenta taxas de
crescimento populacional proporcionais à sua
disponibilidade.
Recurso
Consumido
quantidade. Competição.
Consumidor
manutenção.
diminuição da
usa o recurso para sua
Redução ou aumento da disponibilidade de
recursos afeta processos biológicos.
Água, luz, nutrientes, espaço, tocas, parceiros.
Recursos Renováveis – presas – nascimento
supre a demanda dos predadores.
Recursos Não Renováveis não se regeneram –
espaço – uma vez ocupado torna-se indisponível.
Radiação
Luz – fonte de energia dos produtores
espectro de comprimentos de onda.
Luz visível – pequena parte do espectro
adequada à fotossíntese.
400nm (violeta) -700nm (vermelha)
fotossinteticamente ativa.
Luz refletida, transmitida ou absorvida.
Radiação varia no tempo e nos espaço.
Variações diárias e sazonais.
Excesso de luz – fotoinibição.
Distribuição desigual da luz em ambientes
– perda de intensidade e de qualidade.
Locais completamente expostos à luz
tem insolação de cerca de 500 w/ m2.
Maioria das plantas de áreas abertas
tem ponto de compensação entre 1 e
2 w/ m2 e ponto de saturação entre
30 e 40w/m2.
Plantas de interior de florestas tem
pontos bem abaixo.
Plantas de sombra e plantas de sol.
Utilização mais eficiente da radiação em
intensidades diferentes.
Podemos ter folhas de sol e sombra dentro da
mesma planta – arranjo tridimensional da copa.
Árvores - intolerantes a sombra e intolerantes.
Atmosfera transparente para a parte
visível do espectro.
O3 – absorve comprimentos de onda
menores
Água e CO2 absorvem comprimentos
maiores.
Água absorve ou espalha a luz
10m – 50%
100m – 93%
Absorve comp. longos e espalha comp.
curtos.
Verde – maiores profundidades.
Fitoplancton e plantas flutuantes também
sombreiam vegetais em maiores
profundidades.
Variação da capacidade fotossintética de
vegetais aquáticos – diferentes pigmentos com
ótimos de absorção em comprimentos de onda
distintos.
-Algas superfície
-Algas de
profundidade
Taxas de fotossíntese variam de
acordo com a quantidade de luz
disponível.
A resposta fotossintética das
plantas ao aumento da radiação
luminosa tem dois pontos
importantes, que irão variar de
acordo com a espécie.
O primeiro é o ponto à partir do qual
a fixação de energia compensa a
respiração – ponto de compensação.
O segundo é o ponto a partir do qual
não há mais aumento da fotossíntese
com aumento da luminosidade – ponto
de saturação.
Maioria das plantas primeiro passo da
fotossíntese é a conversão do CO2 em
fosfoglicerato (3PG), um composto de
3 carbonos – fotossíntese C3
ocorre no mesofilo das folhas – ciclo
de Calvin-Benson.
CO2 + RuBP – 2 3PG
1 carbono
5 carbonos
3 carbonos
A enzima responsável pela assimilação, a
carboxilase RuBP- baixa afinidade com o
CO2, para aumentar a eficiência - grandes
quantidades da enzima (até 30% do peso
seco do tecido seco foliar).
A enzima também catalisa a reação
reversa em altas concentrações de O2,
especialmente em temperaturas elevadas.
Fotossíntese autolimitante a medida em
que os níveis de CO2 caem.
Para resolver o problema as plantas
podem manter estômatos abertos, porém
isto leva a perda de água.
Solução: Elevar a concentração de CO2 e
reduzir de O2 no próprio tecido foliar.
Algumas plantas de climas quentes usam
um passo inicial diferente na assimilação
do CO2 e separam espacialmente o ciclo
de Calvin-Benson.
Fotossíntese C4 pois resulta em um
composto inicial de 4 carbonos
Reação catalisada pela carboxilase PEP,
que tem alta afinidade pelo CO2.
A assimilação ocorre no mesofilo, mas a
fotossíntese e o ciclo de Calvin-Benson
ocorre nas células especializadas que
circunda os veios das folhas – células da
bainha.
Algumas plantas de ambientes com alto
stress hídrico usam mesmas vias das
plantas C4, porém separam a assimilação
do CO2 e o ciclo de Calvin-Benson entre
dia e noite.
Durante a noite as plantas abrem
estômatos e assimilam CO2 na forma de
ácido málico e OAA de 4 carbonos
armazenando-os em altas concentrações
em vacúolos nos tecidos foliares –
metabolismo do ácido crassuláceo ou
CAM.
De dia os estômatos se fecham e os
ácidos orgânicos são reciclados para
liberar o CO2 para o ciclo de CalvinBenson.
Assimilação de CO2 e regeneração de PEP
mediadas por enzimas diferentes, com
temperaturas ótimas diferentes.
“Forrageamento” de água
Disponibilidade relacionada a estrutura
física dos solos.
Moléculas de água se atraem e também
são atraídas pelas partículas do solo –
atração capilar – retenção de água no solo.
Água: disponibilidade relacionada a
estrutura física dos solos.
Moléculas de água se atraem e
também são atraídas pelas partículas
do solo – atração capilar – retenção
de água no solo.
Solos – areia (>0,05mm), silte (0,002
a 0,05mm) e argila (<0,002).
partículas menores retém mais água
por volume de solo – mais partículas,
maior superfície de partículas.
Raízes assimilam água ligada mais
fracamente às partículas do solo. Mais
próximo às superfícies das partículas dos
solos maior a força de aderência –
potencial de água do solo ou potencial
mátrico.
Potencial mátrico - máximo na superfície
da partícula e decresce com a distância.
Por convenção a água se move no sentido
do menor potencial (maior capacidade de
extrai água).
A distancia de 0,005mm o potencial
mátrico é de cerca de -0,1atm.
A água retida por um potencial menor
é drenada para fora do solo por
gravidade – águas subterrâneas.
A quantidade de água retida por
potenciais mais negativos que -0,1
atm é chamada de capacidade de
campo.
Conforme o solo seca, a água que fica
está retida por uma força cada vez
maior.
Solos com potenciais da ordem de
–100 atm são muito secos.
Maioria das plantas consegue extrair
água de solos com -15 atm
mais negativos as plantas murcham –
ponto de murchamento do solo.
Plantas obtêm água do solo pelo
potencial osmótico.
Água se move de ambiente com menor
concentração para o de maior
concentração de soluto - osmose.
Força pela qual uma solução atrai água
por osmose – potencial osmótico,
também pode ser expresso como uma
pressão.
Nas plantas, as membranas impedem
a passagem de alguns carboidratos e
proteínas, transportam ativamente
íons para dentro da célula contra ao
gradiente de difusão - manter altas
as concentrações de soluto.
O potencial osmótico depende da
concentração de solutos, e não de sua
massa, assim uma massa de um soluto
pequeno gera um potencial maior do
que uma a mesma massa de um soluto
maior.
A concentração de um molar cria um
potencial osmótico de -21 atm, assim,
o potencial osmótico da células dos
pelos radiculares de uma planta com
ponto de murchamento de -15 atm é
equivalente ao potencial osmótico de
uma solução de cerca de 0,7 molar.
Plantas de desertos e ambientes
salinos podem ter potenciais de até –
60 atm, pela concentração de
aminoácidos, carboidratos ou ácidos
orgânicos.
Plantas conduzem água das raízes às
folhas através dos elementos do
xilema – restos ocos de células
conectados como tubos.
Para fluir contra a gravidade e
resistência dos elementos de vaso, os
potencias das raízes às folhas devem
ser mais cada vez mais negativos.
http://www.colegiosaofrancisco.com.br/alfa/modelo-fisico-de-munch/imagens/modelo-fisico-de-munch-8.jpg
Folhas geram potencial negativo
quando a água se evapora da
superfície das células foliares.
O ar seco a 20ºC tem potencial de
-1332 atm. A transpiração gera um
gradiente do ar até o solo.
O potencial produzido nas folhas levou a
teoria da tensão-coesão¸
Força para mover a água dos elementos do
xilema gerada quando a água se move nos
tecidos vasculares da folhas até as
células para substituir as moleculas
perdidas por evaporação.
potencial de -20 a -50atm e é transmitida
por todo o caminho por tensão superficial.
Retirada de água cria zonas de
esgotamento do recurso.
Gradientes de potencial entre os poros do
solo – fluxo de água em direção a planta.
Porém, maior diferença de potencial maior
a resistência ao fluxo até a raiz.
Água vinda pela superfície não se
distribui uniformemente.
Pode haver diferenças grandes no
potencial ao longo do perfil do solo
Desertos – camadas superficiais com a
capacidade de campo e partes profundas
abaixo do ponto de murchamento –
espécies com mecanismos de dormência
para proteção contra chuvas
insuficientes.
Estabelecimento do sistema radicular –
resposta a eventos futuros.
Ambientes com apenas chuvas ocasionais
solos secos – raízes profundas pouco
ganho.
Raízes profundas são vantajosas no caso
de reservatórios profundos abastecidos
em períodos de maior pluviosidade.
Nutrientes minerais
Obtenção no solo.
Macronutrientes – N, P, S, K, Ca, Mg, Fe.
Elementos traço – Mn, Zn, Cu, B, Mo.
Cada um com forma de absorção e suprimento
particulares.
Disponibilidade e difusão afetam as plantas.
Uso diferenciado nos tecidos.
Estratégia de crescimento também
determina eficiência de exploração dos
recursos.
Sistemas radiculares podem se adaptar a
situação ambiental e reagir à
disponibilidade e competição.
Crescimento – alongamento da raiz
(exploração/prospecção) e depois
produção de raízes laterais (utilização).
Forma de ramificação diminui competição.
Crescimento encontra heterogeneidade –
resposta com ramificação livre em zonas
ricas e restrita em zonas de escassez.
Disponibilidade de água tem interação
com nutrientes.
Zonas secas – sem crescimento – sem
utilização de recursos.
Escassez de nutriente – diminui o
crescimento e capacidade da planta de
encontrar novas fontes de água ou
nutrientes – Interação entre nutrientes.
Nitratos se movem mais livremente e
podem ser transportados de grandes
distâncias.
Zonas de esgotamento no caso de nitratos
podem ser amplas, possibilitando
sobreposição entre raízes vizinhas –
competição pode ocorrer entre raízes de
uma mesma planta.
Quanto maior a mobilidade, o recurso
será melhor se explorado por raízes
amplas (diminuindo sobreposição).
Quanto menos livremente a água se
movimenta pelo solo – mais reduzidas as
zonas de esgotamento - exploração
intensiva.
Disponibilidade e interação entre
nutrientes e solo determinam
coeficientes de difusão – influencia as
zonas de esgotamento.
Plantas com sistemas radiculares
diferentes podem explorar de forma
diferenciada o solo, esgotando recursos e
tolerando concentrações diferentes dos
elementos.
Heterótrofos – consomem outros seres
vivos.
Predadores consomem seres ou parte de
seres vivos – matam presas.
Pastejo – partes da planta.
Consumidores podem ser especialistas ou
generalistas. Padrão de uso do recurso
depende, dentre outros, da qualidade do
mesmo e do tempo de vida do predador.
Especialização – aumento da eficiência no
uso do recurso. Pode criar dependência.
Plantas e animais são bem distintos em
relação ao conteúdo nutricional.
Células vegetais com parede celular
contendo celulose, lignina e outros
materiais estruturais. Conteúdo elevado
de C em relação ao N. 40:1
Em animais, fungos e bactérias 10:1.
Gordura e proteinas.
Casca – células mortas com suberina e
lignina.
Maior concentração de N – meristemas
das gemas.
Sementes – ricas em óleos e amido.
Frutos – açúcar
Grandes diferenças – epecialização dos
herbívoros nas partes das plantas.
Apesar das diferenças nas dietas –
animais diferem pouco no seu conteúdo
nutricional.
Carnívoros não tem problemas com a
digestibilidade. Diferenças nas soluções
para encontrar, capturar e manejar
presas.
Herbívoros devem diminuir relação alta
entre C e N. Resíduos ricos em C.
C – pode estimular ou limitar a atividade
decompositora e assim o crescimento das
plantas.
Utilização da energia possível para seres
com capacidade de mobilizar celulose e
ligninas.
Maioria dos seres incapaz.
Procariotos e protozoários simbiontes.
Se parede não é digerida – sem acesso ao
material da célula – mastigação,
cozimento, moagem.
Decomposição do tecido vegetal por
procariotos – retiram N e outros
nutrientes do entorno. Corpo dos
procariotos digerido e assimilado com
maior rapidez - animais detritívoros
preferem detrito vegetal já colonizado
por microorganismos.
Defesas contra a predação - físicas,
químicas, comportamentais e
morfológicas.
Defesa – exerce pressão sobre o
predador – superação da defesa. Pode
levar a especialização.
Defesa leva a aumento no gasto de
energia para consumo.
Defesas físicas – espinhos, cascas de
sementes
Defesas químicas – metabólitos
secundários. Glucosnatos, alcalóides,
terpenóides, etc.
Custo para produção.
Ação contra ampla gama de herbívoros –
menos contra os especializados.
Coevolução
Defesas quantitativas – redutores de
digestão – taninos – ampla gama de
herbívoros – difícil de ser superada.
Defesas qualitativas – tóxicas.
Toxicidade – resposta específica dos
herbívoros – especialização.
Plantas de vida curta – recurso
imprevisível. Investem menos na defesa.
Vida longa aparentes para muitos
herbívoros – defesa generalizada.
Herbívoros – generalistas e especialistas.
G – bom desempenho contra substâncias
não sujeitas a coevolução. Especialistas
bom desempenho contra defesas
específicas.
Plantas podem variar concentração de
defesas dentro do mesmo indivíduo e em
resposta a herbivoria.
Partes mais importantes – defesas
produzidas o tempo todo.
Menos importantes – produção em
resposta ao dano.
Animais – mais opções de defesa,
incluindo compostos químicos.
Herbívoros podem utilizar compostos das
plantas.
Cripsia
Aposematismo – animais com defesas
químicas se tornam chamativos – predador
aprende.
Mimetismo batesiano – imitação de
espécie com defesa.
Mimetismo mülleriano – conjunto de
animais com defesa exibindo padrões
semelhantes.
Recursos essenciais – insubstituíveis.
Ex: macronutrientes para as plantas
Recursos substituíveis. Ex zebras e gnus
(na migração) e herbívoros residentes
para leões.
Complementares – necessidade de
consumo de um item diminui com a
presença do outro. Arroz e feijão.
Antagônicos – necessidade de consumo
aumenta na presença do outro.
Inibição – excesso é prejudicial