Processos ecológicos nos ecossistemas:
tipificação, abordagens, aplicações na
gestão ambiental e na conservação da
biodiversidade
Nome: Débora Chaves Moraes
Ecologia energética 2/08
Introdução
- Conceito de ecossistema
“qualquer unidade que inclua a totalidade dos organismos (comunidades) de uma área determinada, que atuam
em reciprocidade com o meio físico de modo que uma corrente de energia conduza a uma estrutura trófica,
a uma diversidade biótica e a ciclos biogeoquímicos (Odum, 1977)”.
É através dos processos ecológicos que a energia e a
matéria fluem no ecossistema
• Tipificação:
1) Produção
A Produção primária das
plantas, algas e algumas
bactérias forma a base das
cadeias alimentares
ecológicas. O ecossistema
ganha energia, portanto,
através da assimilação
fotossintética de luz pelos
autótrofos presentes neste
(produção autóctone), e
também através do transporte
de matéria orgânica para
dentro do sistema a partir de
fontes externas (entrada
alóctone).
2)Consumo
Animais, fungos e a maioria dos microrganismos obtêm sua energia a partir
de nutrientes das plantas e animais, ou dos restos mortais deles.
Eles possuem papel duplo como consumidores e produtores de alimento.
A cada etapa da cadeia alimentar 80-95% da energia são perdidos, ou seja, a
energia que passa de um elo para o outro na cadeia alimentar diminui por
causa da respiração e do desvio de estoques alimentares não utilizados
para as cadeias alimentares de base detritívora.
3) Ciclagem
Diferentemente da energia, que entra no ecossistema como luz e sai como calor,
ocorre uma ciclagem dos nutrientes: eles são regenerados e retidos dentro do
sistema. Isso ocorre porque a matéria é assimilada em formas inorgânicas pelas
plantas e é convertida em biomassa, e volta às formas inorgânicas pelo processo de
decomposição.
O dióxido de carbono, por exemplo, é produzido pela respiração e é assimilado pelas
plantas durante a fotossíntese. Cada elemento volta no final para uma forma
inorgânica no seu ciclo através do ecossistema.
A compreensão de como os elementos circula entre os componentes do ecossistema
é crucial para se entender a regulação da estrutura e funcionamento do ecossistema.
•
•
Estrutura: organização das comunidades. Ex. abundância, composição de espécies,
diversidade, padrão de distribuição.
Funcionamento de ecossistemas - funcionamento é um conjunto de mecanismos e
processos que conduzem a um maior ou menor grau de estabilidade. Sendo que,
estabilidade do ecossistema é uma propriedade emergente que, em geral, reflete o
balanço entre resiliência e resistência a perturbações
A energia que chega a um nível trófico depende da produção primária líquida (a
base da cadeia alimentar), da eficiência de transferência entre níveis tróficos.
Os fatores limitantes da Produção Primária são: luz, água, temperatura, duração
da estação de crescimento, nutrientes e disponibilidade de CO2.
A eficiência fotossintética de um ecossistema é tipicamente 1-2%: a energia
restante
é
refletida
ou
perdida
na
forma
de
calor.
•
O movimento de energia e materiais através de uma cadeia alimentar pode ser
caracterizado pela eficiência de assimilação (a razão entre a assimilação e a
digestão) e pela eficiência de produção líquida (a razão entre a produção e a
assimilação). A eficiência ecológica (porcentagem de energia transferida de um nível
para outro) varia entre 5 a 20%.
•
Como a maior parte da produção biológica é consumida por um organismo ou outro,
pouca energia se acumula em qualquer nível trófico. Em vez disso é atingido um
equilíbrio entre a produção de biomassa de um nível e o consumo em outro, de
modo que a estrutura trófica de um ecossistema permanece constante. Em casos de
desequilíbrio, a energia pode se acumular em um ecossistema, seja como matéria
orgânica no solo, seja como sedimentos orgânicos em ecossistemas aquáticos.
Nesse caso, é dito que a eficiência de exploração -isto é, a proporção da produção
em um nível que é consumida por um organismo no nível trófico superior- é inferior a
100%.
• Abordagens
•
A diversidade e identidade das espécies influenciam positivamente nos
processos ecossistêmicos. Complementariedade de nicho. Uma maior
diversidade proporciona uma exploração mais efetiva dos recursos
disponíveis, aumentando as taxas dos processos ecossistêmicos
Comunidades mais diversas podem possuir uma espécie com alta taxa de
incorporação de biomassa e/ou transformação de energia ou matéria
•
As pressões antropogênicas podem atuar quer diretamente modificando a
atividade dos organismos envolvidos num determinado processo ecológico,
quer indiretamente alterando a estrutura das comunidades (composição e
diversidade em espécies) afetando assim processos ecológicos vitais.
Qualquer desequilíbrio que leve à acumulação ou depressão de alguns
componentes de um ecossistema é normalmente corrigido pelos processos
dinâmicos de manutenção do ecossistema, por ex.: em ambientes com
excesso de detrito acumulado, percebe-se o aumento do número de
detritívoros. Da composição da atmosfera, até o caráter mais básico de um
ambiente, as plantas, os animais e os micróbios vêm modificando
fortemente as condições dos ecossistemas.
•
Quando processos naturais são rompidos os ecossistemas podem não
mais ser capazes de manter a si próprios. Isso pode ser percebido, por
exemplo, nas mudanças que ocorrem nos solos e nas correntes de água
após o desmatamento numa floresta pluvial tropical. Como os solos
tropicais das baixadas contêm poucos nutrientes, a fertilidade natural de
muitos ecossistemas tropicais é mantida pela constante reciclagem entre
os detritos e as plantas vivas. Quebrando-se o ciclo, pelo desmatamento de
florestas, os nutrientes são perdidos. Assim, manter uma biosfera
sustentável requer que conservemos os processos ecológicos
responsáveis por sua produtividade.
•
A introdução de espécies exóticas é outro impacto antrópico que tem o potencial de
alterar a estrutura do ecossistema e romper suas funções ecológicas. Em
ecossistemas aquáticos, por exemplos, a introdução de consumidores (predadoreschave) nos altos níveis da cadeia alimentar pode virtualmente eliminar os níveis
inteiros de peixes planctívoros menores. Consequentemente, a quantidade de
zooplâncton aumenta drasticamente e as algas são eliminadas da água, reduzindo a
produtividade total do ambiente.
•
Qualquer substância que intensifique a produtividade em um habitat pode ser
considerada um fertilizante. São aplicados fertilizantes (por exemplo, N e P) na
agricultura, e parte deles é carreado para o subsolo e de lá para os rios, lagos e
oceanos. A entrada desses nutrientes frequentemente perturba os ciclos sazonais de
uso e regeneração dos nutrientes em corpos naturais de água, levando à
acumulação de material orgânico, altas taxas de decomposição bacteriana e
desoxigenação da água. Sob tais condições os peixes podem se sufocar e contribuir
ainda mais para a carga de material orgânico na água. O aporte direto de matéria
orgânica, através do esgoto, cria o que é conhecido como demanda biológica de
oxigênio, significando que a decomposição desses materiais por bactérias consome
o oxigênio presente na água. As entradas orgânicas não estão relacionadas com a
produtividade natural do sistema e criam condições tais que uma corrente ou lago
podem se tornar anóxicos por longos períodos e inadequados para muitas formas de
vida, reduzindo a biodiversidade do ambiente.
•
Substâncias tóxicas produzidas pelos seres humanos, como por exemplo, o pesticida
orgânico conhecido como DDT, utilizado em plantações, se acumulam no ambiente,
e podem alterar a estrutura do ecossistema, reduzindo a biodiversidade deste.
•
T. C. Foin e seus colegas recentemente pesquisaram as causas dos declínios das
popluções para as espécies ameaçadas nos Estados Unidos. Dentre as principais
causas encontradas estão: a introdução de espécies exóticas e a sobreexploração.
Os sistemas de diversidade mais alta têm maior probabilidade de incluir algumas
espécies que podem suportar estresses específicos. A diversidade propriamente dita
pode ajudar a estabilizar a função do ecossistema em face da variação ambiental
Aplicações na gestão e conservação da
biodiversidade
1)O desequilíbrio na ciclagem do carbono: alteração na biodiversidade /
política de gestão
• Nos últimos anos, a concentração de dióxido de carbono na
atmosfera tem aumentado cerca de 0,4% anualmente; este
aumento se deve à utilização de petróleo, gás e carvão e à
destruição das florestas tropicais.
• A emissão e acumulação de gases como o dióxido de carbono na
atmosfera, é conhecida mundialmente como efeito estufa. Segundo
LEGGET (1992), gases-estufa são aqueles que provocam a
retenção da radiação infravermelha na atmosfera, aquecendo assim
a superfície da Terra e camada inferior da atmosfera.
• Com o aumento de dióxido de carbono (CO2) na atmosfera, os
oceanos absorvem mais gás e tornam-se mais acídos.
Perda da biodiversidade, pois esta acidez dificulta a produção, por
exemplo, do exoesqueleto de carbonato de cálcio das estrela-domar e dos corais
•
•
O Protocolo de Quioto
Em 1997, occorreu a Conferência em Quioto foi a mais abrangente e que
culminou com a adoção do famoso protocolo, um dos marcos mais
importantes desde a criação da Convenção Quadro das Nações Unidas
sobre Mudança do Clima (CQNUMC). Ele foi fundamentalmente utilizado
como instrumento de combate às mudanças climáticas.
•
O Protocolo de Quioto definiu: para sua entrada em vigor, seria necessária
a ratificação por pelo menos 55 países industrializados (ou Anexo I) e que,
juntos, comprometeriam-se a reduzir pelo menos 5,2% de suas respectivas
emissões combinadas de GEEs. Isso corresponde a pelo menos 55% das
emissões globais totais dos GEEs em relação aos níveis 1990 até o
período entre 2008 e 2012.
• O programa Rivfunction (Integrando a Função do
Ecossistema na Avaliação da Qualidade e Gestão do
Ambiente)
• RIVFUNCTION é um projeto de investigação PanEuropeu que visa desenvolver e divulgar uma
ferramenta de diagnóstico para avaliação do estado
ecológico da qualidade dos rios em termos funcionais.
• O método é baseado na decomposição de folhada e é
potencialmente aplicável pelas agências nacionais e
regionais responsáveis pela implementação da directiva
quadro da água da União Europeia (DQA-UE). A
avaliação biológica do estado ecológico é
presentemente baseada puramente em aspectos
estruturais dos rios como o tipo, número e diversidade
de animais e plantas dulciaquícolas.
• Contudo, estas medidas não avaliam alterações ao funcionamento
do ecossistema. A integridade funcional relaciona-se com taxas,
padrões e importância relativa de processos ao nível do
ecossistema como a produção fotossintética e a decomposição de
matéria orgânica.
• A serapilheira é principal fonte de energia em muitos rios e ribeiros
de pequenas dimensões e a sua decomposição um processo
ecológico fundamental. Na decomposição estão envolvidos muitos
tipos de organismos tais como bactérias, fungos e invertebrados. A
medição das taxas de decomposição da serapilheira providencia
uma avaliação integrada do funcionamento dos ecossistemas quer
temporalmente quer através da estrutura das comunidades. Outras
vantagens desta avaliação é que ela é aplicável a uma vasta região
geográfica e requer menores conhecimentos taxonómicos do que
os métodos de avaliação tradicionais. Os agregados naturais de
folhas podem ser imitados como unidades experimentais e os
procedimentos experimentais são facilmente padronizados.
• Objetivos do projeto
• Testar se a decomposição das folhas é um bom indicador de
integridade funcional.
• Avaliar a resposta da decomposição das folhas à eutrofização e à
manipulação da floresta ripícola.
• Desenvolver uma ferramenta de avaliação: incluindo metodologia e
valores-limite de referência para as taxas de decomposição das
folhas os quais permitirão definir diferentes classes de qualidade
ecológica.
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•
•
Efeito da eutrofização na decomposição da folhada/folhas
O aumento de nutrientes provocado por compostos fosfatados e
nitrogenados é um problema grave que afeta o estado ecológico dos
sistemas aquáticos europeus. O seu efeito na decomposição revela uma
resposta aproximadamente unimodal para os dois tipos de folhas, com
taxas de decomposição baixas nos extremos do gradiente de nutrientes.
Os resultados mostram que a decomposição das folhas é sensível à
concentração de nutrientes para níveis moderados de eutrofização. Esta é
a parte do gradiente de nutrientes em que as medidas estruturais são
muitas vezes pouco sensíveis. Por isso o método dos sacos de folhas
permite uma melhor avaliação do impacto do enriquecimento em
nutrientes/orgânico no estado ecológico em comparação com os sistemas
de classificação tradicionais como o BMWP e os índices de diversidade
baseados em macroinvertebrados
http://www.ecolab.ups-tlse.fr/rivfunction/download/Leaflets/RivFunction_Portuguese.pdf9:22
• Conclusões preliminares
• A decomposição da folhada tem uma utilização
potencial como medida da integridade funcional
e portanto de avaliação do estado ecológico.
• É necessária uma seleção cuidadosa dos locais
de referência devido à variabilidade natural das
taxas de decomposição.
• A padronização é fundamental para criar um
protocolo robusto e aplicável.
Para manter a biosfera sustentável significa que
devemos conservar os processos ecológicos.
• Bibliografia:
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http://www.ecolab.upstlse.fr/rivfunction/download/Leaflets/RivFunction_Portuguese.pdf
http://www.aticaeducacional.com.br/images/secoes/atual_cie/img/carbono_
ciclo.jpg
http://www.floresta.ufpr.br/~lpf/efeitoestufa.html
http://geototal.blogs.minas.gincanadomilenio.org.br/files/2007/11/reciclar2.gi
f
Ricklefs, R. E. Energia no Ecossistema. In: Riclefs R. E., 2003. A economia
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Ricklefs, R. E. Extinção e conservação. In: Riclefs R. E., 2003. A economia
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Ricklefs, R. E. Desenvolvimento econômico e ecologia global. In: Riclefs R.
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Towsend, C. R.; Begon, M; Harper, J. L.O fluxo de energia e matéria
através dos ecossistemas. In: Towsend, C. R.; Begon, M; Harper, J. L.
Fundamentos em ecologia. Edt. Artemed. Porto Alegre. 592p.