DISCIPLINA: IBB057 – ECOLOGIA / CURSO IB14 – CIÊNCIAS NATURAIS / UFAM
O
MATERIAL DE APOIO DIDÁTICO / 2 SEMESTRE 2010
O AMBIENTE FÍSICO
O AMBIENTE FÍSICO
Propriedades da Água
A água e suas propriedades constituem o elemento essencial para a manutenção da vida, sendo
também o elemento básico, junto com o clima para a conformação dos biomas.
Uma propriedade especial da água – enquanto todas as outras substâncias se tornam mais densas
em temperatura mais baixas, a água se torna menos densa à medida que resfria abaixo de 4 oC e se
expande. Nos organismos, a estabilidade dos tecidos, substâncias e enzimas está em grande medida
associada as propriedades térmicas da água (conceitos de calor sensível e latente).
Luz, Fotossíntese e Carbono
A luz é a fonte primária de energia para a bioesfera. Na fotossíntese a medida que o Carbono é
reduzido, o Oxigênio é liberado de sua forma na água para a sua forma molecular (O2).
A fotossíntese utiliza a parte visível do espectro de luz, que corresponde ao comprimento que varia
entre aproximadamente 400 nm (violeta) e 700 nm (vermelho). Este intervalo é chamado de região
fotossinteticamente ativa (PAR –
photosynthetically active region) do
espectro.
A absorção de luz na água é limitada
com o aumento da profundidade. A
zona estreita próxima à superfície onde
existe luz suficiente para a fotossíntese
é chamada de zona eufótica. Além disso,
a água absorve com maior facilidade os
comprimentos de ondas mais longos; a
maior parte da radiação infravermelha
desaparece nos primeiros metros de
água. Em água do mar pura, o conteúdo
de energia da luz na parte visível do
espectro diminui para 50% a uma
profundidade de 10 metros e cai para
7% a 100 metros.
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Temperatura
A temperatura em associação com aspectos pluviométricos conformam os biomas terrestres. Mais
além disso a relação dos seres vivos com este parâmetro do ambiente físico levou a seguinte
classificação:
- as plantas e as espécies animais, em sua maioria são ectotérmicos, ou seja, contam com fontes
externas de calor para determinar o ritmo do seu metabolismo. Essa categoria inclui
invertebrados e também peixes, anfíbios e répteis;
- outros animais, principalmente aves e mamíferos, são endotérmicos, isto é, regulam sua
temperatura e seu metabolismo, gerando calor corporal.
A distinção entre ectotérmico e endotérmico em alguns casos pode ser pouco definida. Alguns
ectotérmicos típicos, como os insetos podem controlar a temperatura corporal por meio de
atividades musculares. Por outra parte, alguns endotérmicos também típicos, como ratos-silvestres
e morcegos, experimental uma acentuada queda de temperatura corporal quando estão em
processo de hibernação. A maioria das espécies estão restritas a uma faixa estreita de temperatura.
Em temperaturas extremamente altas, enzimas e outras proteínas tornam-se instáveis, se
decompõem e o organismo morre. Entretanto, podem surgir dificuldades antes que esses extremos
sejam atingidos. Em temperaturas altas, os organismos terrestres são refrescados pela evaporação
da água (transpiração), mas isso, por sua vez, pode acarretar problemas sérios, talvez letais, de
desidratação; ou, como as reservas de água escasseiam, a temperatura do corpo pode subir
rapidamente. Mesmo onde a perda de água não é um problema, como ente organismos aquáticos,
por exemplo, a morte é geralmente inevitável se as temperaturas forem mantidas por longo período
acima de 60oC. As exceções, determinados fungos termófilos e arqueobactérias podem viver nestas
temperaturas. Por outra parte, a temperatura está bastante associada com a velocidade das
reações, em particular as de natureza bioquímica e de solubilidade de gases dissolvidos na água, em
particular o Oxigênio.
Oxigênio
O oxigênio abundante na atmosfera, é relativamente escasso na água, onde sua solubilidade e taxa
de difusão são baixas. A partir da atmosfera, o Oxigênio se dissolve nos ecossistemas aquáticos
devido à diferença de pressão parcial. Este mecanismo é regido pela lei de Henry, que define a
concentração de saturação de um gás na água, em função da temperatura e da pressão exercida
pelo gás sobre a superfície do líquido. A salinidade também interfere na taxa de saturação do
Oxigênio dissolvido (OD). Assim, a taxa de saturação do OD é diretamente proporcional à pressão
atmosférica e inversamente proporcional com a salinidade. Para facilitar o entendimento das
variabilidades deste elemento nas águas, se utiliza a sua expressão em termos de porcentagem de
saturação, embora seja habitual também expressar em termos de concentração por volume
(mg/litro).
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O oxigênio é o elemento precursor do processo de reação química denominado por oxidação. Este
termo possui uma variedade de significados para os químicos, mas no intemperismo químico ele se
refere às reações com oxigênio que resultam na formação de um óxido (um ou mais elementos
metálicos combinados com o Oxigênio) ou, se a água estiver presente, um hidróxido (um elemento
metálico ou radical combinado com OH). Por exemplo, o ferro metálico quando combinado com o
oxigênio para formar o óxido de ferro hematita:
potencial Hidrogeniônico (pH)
O potencial Hidrogeniônico (pH), representa a atividade do hidrogênio na água, resultante
inicialmente da dissociação da própria molécula da água e posteriormente acrescida pelo hidrogênio
proveniente de outras fontes (ácidos, nitritos, clorídricos, etc) resultantes da dissociação de ácidos
orgânicos como o ácido acético, que resulta da “fase ácida” da decomposição anaeróbia da matéria
orgânica, dentre outros.
O pH é medido em uma escala logarítmica,
variando entre 0 e 14. Quando a concentração
dos íons de Hidrogênio e de hidróxidos são
iguais, o pH é neutro ou pH = 7. Das
importâncias deste parâmetro, cabe destacar
que as águas ácidas acumulam substâncias
húmicas que, por sua vez, têm efeitos sobre a
vida dos organismos aquáticos, de forma direta
ou indiretamente. A preferência das bactérias
por águas alcalinas (pH > 7.0) e dos fungos por
águas ácidas, está a base de muitas diferenças
ecológicas entre ambos tipos de extremos de
águas. De todo modo, o pH de um ecossistema
aquático é um bom indicador para um conjunto
de importantes propriedades relacionadas com
a distribuição biológica, que podem ser
utilizadas como base de um estudo limnológico
regional .
Ácido estomacal
Bebidas carbonatadas
Chuva ácida
Maioria dos Ecossistemas
de águas Continentais
(rios, lagos, etc.)
Sangue humano
Oceanos
Lagos alcalinos
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Acidez, industrialização e chuva ácida
A acidez indica concentração de íon de hidrogênio e é medida na escala de pH. Um pH igual a 7 é
neutro, enquanto valores menores que este, indicam condições ácidas, e valores maiores indicam
condições alcalinas ou básicas. Uma chuva normal possui um pH de cerca de 5.6 , tornando-a
levemente ácida. A chuva ácida é definida como uma precipitação atmosférica, com um pH de valor
menor que 5.0 .
A água e o dióxido de Carbono na atmosfera reagem para formar ácido Carbônico que se dissocia e
produz íons de Hidrogênio e de bicarbonato. O efeito dessa reação é que todas as precipitações são
levemente ácidas.
Vários processos naturais, incluindo o vulcanismo e as atividades das bactérias do solo, introduzem
gases na atmosfera, que causam a chuva ácida. As atividades humanas, no entanto, produzem
tensão atmosférica adicional. Por exemplo, a queima de combustível fóssil (petróleo, gás natural,
carvão e seus derivados) tem acrescentado dióxido de Carbono à atmosfera. O óxido de Nitrogênio
(NO) da combustão interna das máquinas e o dióxido de Nitrogênio (NO2), que é formado na
atmosfera do NO, reage para formar o ácido nítrico (HNO3). Embora o dióxido de Carbono e os gases
de Nitrogênio contribuam para a chuva ácida, o maior culpado é o dióxido de Enxofre (SO 2), que é
primordialmente liberado pela queima do carvão que contém Enxofre. Quando o carvão, é
queimado, o enxofre se oxida para formar o dióxido de Enxofre (SO2):
S (no carvão) + O2 (gás) → SO2 (gás)
As instalações para a queima de carvão liberam o dióxido de Enxofre na atmosfera, onde ele reage
com o Oxigênio para formar o trióxido de Enxofre (SO3):
2 SO2 (gás)+ O2 (gás) → 2SO3 (gás)
E, finalmente, o trióxido de Enxofre reage com as gotículas de água da atmosfera para formar ácido
sulfúrico (H2SO4), o principal componente da chuva ácida:
SO3 (gás)+ H2O (líquido)→ H2SO4
Os efeitos da chuva ácida variam. O solo e ecossistemas aquáticos tornam-se ácidos à medida que
perdem a capacidade de neutralizar a precipitação ácida. Com o aumento da acidez, todos os
processos biológicos que de alguma forma estão condicionados por este parâmetro, sofrem
modificações.
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