Introdução ao estudo da Ecologia A palavra ecologia é derivada do grego e pode ser dividida em duas partes: “Eco”, vem de “oikos” (grego) e significa casa, ambiente; enquanto, “logia” e derivada do termo grego “logos” e significa estudo. Assim, o termo Ecologia pode ser compreendido como o estudo da casa, ou do ambiente. Foi criada pelo cientista alemão Ernst Haeckel para designar a ciência que estuda as relações entre seres vivos e meio ambiente. Dessa forma, a Ecologia é definida como um ramo da Biologia que estuda as relações entre os seres vivos e o meio ambiente onde vivem, bem como a influência que cada um exerce sobre o outro. O meio ambiente afeta os seres vivos não só pelo espaço necessário à sua sobrevivência e reprodução, mas também às suas funções vitais, incluindo o seu comportamento, através do metabolismo. Por essa razão, o meio ambiente e a sua qualidade determinam o número de indivíduos e de espécies que podem viver no mesmo habitat. Por outro lado, os seres vivos também alteram permanentemente o meio ambiente em que vivem. Conhecer a estrutura e o funcionamento do meio ambiente para que atitudes de preservação de recursos naturais sejam tomadas, é hoje, umas das principais funções da Ecologia. Os principais ramos de estudo da ecologia envolvem o estudo de populações, comunidades e de ecossistemas que compõe a Biosfera. Consolidando Conceitos: Da população à Biosfera. As Populações são conjuntos de pessoas ou organismos de uma mesma espécie que habitam uma determinada área, num espaço de tempo definido. As Comunidades são conjuntos de espécies diferentes que sofrem interferência umas das outras. É comum dizer que que a comunidade representa a parte biótica do meio. Ecossistema é o conjunto formado por todas as comunidades que vivem e interagem em determinada região e pelos fatores abióticos que atuam sobre essas comunidades. A estrutura de um ecossistema é formada por dois componentes: Um componente Biótico e um componente Abiótico. Os fatores bióticos (bio = vida) são aqueles que correspondem ao meio vivo. Assim, todos os elementos causados pelos organismos vivos em um ecossistema são fatores bióticos. Fatores abióticos correspondem aos componentes não vivos do ecossistema, como por exemplo, água, luminosidade, temperatura, salinidade, pressão atmosférica, solo, sais minerais, etc; com os quais, as comunidades interagem. A Biosfera é a união de todos os ecossistemas existentes na Terra. Os campos, os córregos, os desertos, os oceanos, as matas, etc. Hábitat: local de vida do organismo e Nicho Ecológico: papel da espécie. O hábitat é o local, o “endereço”, em que um determinado organismo pode ser encontrado. Por exemplo: o hábitat do gavião é o topo das árvores, enquanto o hábitat das algas marinhas são oceanos. O nicho ecológico é o conjunto de características que podem ser definidas como o papel (ou a “profissão”) desempenhado por uma espécie em um ecossistema. No caso do gavião, o nicho engloba seu habitat, o alimento por ele consumido, a temperatura do meio, as relações reprodutivas, as parcerias benéficas ou prejudiciais (parasitas) e outras características que favorecem a sobrevivência da espécie no meio. O hábitat de duas espécies diferentes pode ser o mesmo. Por exemplo: o louva-a-deus e a formiga podem viver no mesmo hábitat. O nicho ecológico deles, porém não é o mesmo. A formiga vive cortando folhas da vegetação para nutrir os fungos dos quais se alimenta no formigueiro, e a sua reprodução envolve a deposição de ovos pela rainha no formigueiro. Já o louva-a-deus alimenta-se de formigas e de outros insetos e serve de alimento para aranhas e pássaros; em sua reprodução, a fêmea deposita ovos nas folhas e nas cascas de arbustos que encontra no ambiente. Cadeias e Teias alimentares O termo cadeia alimentar refere-se à sequência em que se alimentam os seres de uma comunidade. Em uma cadeia alimentar os seres vivos podem ser de dois tipos: autotróficos ou heterotróficos. Seres vivos autotróficos são aqueles que podem sintetizar seu próprio alimento. Por exemplo: as plantas. As plantas realizam a fotossíntese que é o processo através do qual a energia luminosa é transformada em energia química (glicose). A glicose é por fim empregada nos processos metabólicos das plantas (crescimento, síntese de tecidos, etc) Seres heterótrofos são aqueles que obtém seu alimento por ingestão (a maioria dos seres vivos). Todos os consumidores primários (herbívoros), consumidores secundários (carnívoros que alimentam-se de herbívoros), consumidores terciários (carnívoros que alimentam-se de carnívoros), etc.; são seres heterótrofos. Seres vivos autótrofos e heterótrofos mantém relação entre si. Os seres autótrofos que convertem substâncias inorgânicas (água, CO2) em moléculas orgânicas (glicose, proteínas) são responsáveis pela produção da matéria que será consumida pelos seres heterótrofos. As cadeias alimentares apresentam três componentes: 1) Produtores: são organismo autótrofos fotossintetizantes. Transformam e energia solar em energia química, contida nos alimentos. São compostos pelos vegetais e por algumas algas; no mar, são representados pelo fitoplâncton (principalmente, pelo conjunto de microalgas) 2) Consumidores: são os organismos heterótrofos. Se alimentam diretamente dos produtores (herbívoros), ou de outros consumidores (carnívoros). Dentro dos consumidores, podemos encontrar: - os consumidores primários ou de primeira ordem, que são representados pelos herbívoros. – consumidores secundários ou de segunda ordem, que são os carnívoros que se alimentam dos herbívoros. Pode haver, ainda, consumidores terciários ou quaternários que se alimentam, respectivamente, de consumidores secundários e terciários. 3) Decompositores: São as bactérias e os fungos que se alimentam de matéria orgânica morta, como os restos alimentares dos demais seres vivos. Esses microrganismos têm o importante papel de devolver ao ambiente os nutrientes minerais. Assim, esses nutrientes podem ser reutilizados pelos produtores. Os decompositores efetuam, dessa forma, uma reciclagem de nutrientes minerais ao “desmanchar” a matéria orgânica. Em cadeias alimentares os elos entre cada um dos componentes da cadeia são chamados de níveis tróficos. O nível trófico pode ser considerado como a posição que cada ser vivo ocupa dentro de uma cadeia alimentar, como mostrado nas cadeias abaixo: Na cadeia alimentar ao lado, os produtores constituem o primeiro nível trófico, os consumidores primários constituem o segundo nível trófico, e, os consumidores secundários constituem o terceiro nível trófico. Existem diversas cadeias alimentares nos ecossistemas. A reunião de todas elas constitui uma teia alimentar. Numa teia alimentar, a posição de alguns consumidores pode variar de acordo com a cadeia da qual participam. Observe no esquema da cadeia alimentar ao lado, que alguns consumidores podem participar de vários níveis tróficos. É o caso do gavião, que sendo, carnívoro pode ocupar mais de um nível (consumidor secundário na cadeia: planta rato gavião; ou, consumidor quaternário na cadeia: planta gafanhoto pássaro cobra gavião). Já os animais herbívoros sempre atuarão como consumidores primários. Pirâmides Ecológicas As pirâmides ecológicas são representações gráficas das cadeias alimentares e dos níveis tróficos de um ecossistema. A base de toda pirâmide sempre será representada por um produtor. Cada um dos degraus acima do nível dos produtores corresponderá aos consumidores primários, secundários ou terciários, etc. As pirâmides ecológicas podem ser de três tipos: pirâmide de números, pirâmide de biomassa e pirâmide de energia. 1) Pirâmide de Número: Uma pirâmide ecológica de números mostra a quantidade de indivíduos em cada nível trófico da cadeia alimentar proporcionalmente à quantidade necessária para a dieta de cada um desses. Por exemplo: uma grande quantidade de capim é necessária para alimentar 100 alces, e esses, por sua vez, servem de alimento para dez leões (A). Além disso, há casos em que o organismo produtor possui um grande porte, neste caso, admita-se uma árvore que nutri uma quantia considerável de seres herbívoros. Neste caso, a pirâmide de números, é denominada de pirâmide inversa (B). A) B) 2) Pirâmide de Biomassa: é considerada a massa corpórea (biomassa) e não o número de cada nível trófico da cadeia alimentar. O resultado será similar ao encontrado na pirâmide de números: os produtores terão a maior biomassa e constituem a base da pirâmide, decrescendo a biomassa nos níveis superiores. 3) Pirâmide de Energia: indica a quantidade de energia em cada um dos níveis tróficos de uma cadeia alimentar. Nunca é invertida! A energia solar captada pelos produtores vai-se dissipando ao longo das cadeias alimentares sob a forma de calor, uma energia que não é utilizável pelos seres vivos. À medida que esta energia é dissipada pelo ecossistema, ocorre uma permanente compensação com a utilização de energia solar fixada pelos produtores, passando depois através de todos os outros elementos vivos do ecossistema. O nível energético mais elevado, nos ecossistemas terrestres, é constituído pelas plantas clorofiladas (produtores). O resto do ecossistema fica inteiramente dependente da energia captada por eles, depois de transferido e armazenada em compostos orgânicos. O nível imediato é constituído pelos herbívoros. Um herbívoro obterá, portanto, menos energia das plantas clorofiladas do que estas recebem do Sol. O nível seguinte corresponde ao dos carnívoros. Apenas parte da energia contida nos herbívoros transitará para os carnívoros e assim sucessivamente. Esse fato explica porque as cadeias alimentares estão geralmente limitadas a 4 ou 5 níveis tróficos, pois há perdas de energia muito significativas nas transferências entre os diferentes níveis. Consequentemente, a quantidade de energia que chega aos níveis mais elevados já não é suficiente para suportar ainda outro nível trófico. O fluxo de energia. O fluxo de energia é unidirecional isto é, se dá sempre no sentido indicado abaixo: Produtores consumidores decompositores O nível energético diminui à medida que se afasta dos produtores.