Nome: Débora Chaves Moraes Ecologia energética 2/08

1. Processos ecológicos nos ecossistemas: tipificação, abordagens, aplicações na gestão ambiental e na conservação da biodiversidade Nome: Débora Chaves Moraes Ecologia energética 2/08

2. 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)”.

3. 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). É através dos processos ecológicos que a energia e a matéria fluem no ecossistema

4. 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.

5. 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

6. 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.

7. 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%.

8. 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 ecossistêmicosComunidades mais diversas podem possuir uma espécie com alta taxa deincorporação 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.

9. 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.

10. 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 (predadores-chave) 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.

11. 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

12. Aplicações na gestão e conservação da biodiversidade 1)O desequilíbrio na ciclagem do carbono: alteração na biodiversidade / política de gestão

13. 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-do-mar e dos corais

14. 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.

15. O programa Rivfunction (Integrando a Função do Ecossistema na Avaliação da Qualidade e Gestão do Ambiente) • RIVFUNCTION é um projeto de investigação Pan-Europeu 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.

16. 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.

17. 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.

18. 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

19. http://www.ecolab.ups-tlse.fr/rivfunction/download/Leaflets/RivFunction_Portuguese.pdf9:22http://www.ecolab.ups-tlse.fr/rivfunction/download/Leaflets/RivFunction_Portuguese.pdf9:22

20. 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.

21. Para manter a biosfera sustentável significa que devemos conservar os processos ecológicos.

22. Bibliografia: • http://www.ecolab.ups-tlse.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.gif • Ricklefs, R. E. Energia no Ecossistema. In: Riclefs R. E., 2003. A economia da Natureza. Edt. Guanabara KooGan S.A., Rio de Janeiro. 503p • Ricklefs, R. E. Extinção e conservação. In: Riclefs R. E., 2003. A economia da Natureza. Edt. Guanabara KooGan S.A., Rio de Janeiro. 503p • Ricklefs, R. E. Desenvolvimento econômico e ecologia global. In: Riclefs R. E., 2003. A economia da Natureza. Edt. Guanabara KooGan S.A., Rio de Janeiro. 503p • 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.