Ecologia - ecossistemas

Os seres vivos interagem, continuamente, entre si. O mosquito Aedes aegypti leva milhares de pessoas à morte, transmitindo-lhes febre amarela ou dengue. Enquanto isso, nas regiões temperadas do planeta, com a chegada do inverno, o frio e a neve matam os mosquitos. Como todos os organismos, eles dependem do ambiente. Esses acontecimentos são típicos da ecologia, a ciência que estuda as relações entre diferentes espécies e entre elas e o meio físico (solo e clima).

A fim de se reproduzirem, os mosquitos necessitam de poças d’água em seu habitat, o local em que vivem. A reprodução por larvas e pupas aquáticas é parte do nicho ecológico dos mosquitos, ou seja, o conjunto de condições e estratégias que lhes permitem sobreviver.

Pode-se investigar como se relacionam as diferentes espécies animais e vegetais que coabitam uma região, sem destacar uma em particular. Desta forma, o alvo é a comunidade, formada por todas as populações das diferentes espécies. Conhecendo também as relações entre a comunidade e o ambiente físico, estaremos tratando do ecossistema como um todo.

O aspecto de um ecossistema depende das características de solo e clima de cada local e das espécies que nele se instalaram. Um ecossistema terrestre com aspectos típicos é considerado um bioma. É o caso da caatinga e do pantanal.

Ao estudarmos a totalidade dos ambientes em que existe vida, na terra, na água e no ar, juntamente com todos os seres que vivem neles, estamos estudando a biosfera.

A espessura da biosfera é um tanto irregular, devido ao fato de haver locais onde a vida é escassa ou mesmo inexistente. Por exemplo, em mares, lagos, florestas, pântanos e campos a vida é abundante e variada. Há, porém, áreas tão secas ou tão frias que dificultam, ou até impedem, o desenvolvimento da maioria dos seres vivos. É o caso das regiões quentes e desertas localizadas na faixa equatorial e das regiões geladas situadas junto aos polos, onde poucas espécies conseguem viver.

Os seres vivos – componentes bióticos – de um ecossistema podem ser divididos em autótrofos e heterótrofos. A maioria dos seres autótrofos (algas, plantas e certas bactérias) faz fotossíntese, captando energia luminosa do Sol e utilizando-a na fabricação de matéria orgânica (produtores). Os animais, fungos, protozoários e a maioria das bactérias são heterótrofos, isto é, necessitam obter substâncias orgânicas (alimentos) a partir de outros seres vivos ou de seus produtos (consumidores).

Os seres autótrofos fotossintetizantes, além de produzirem praticamente todo o alimento consumido pelos heterótrofos, liberam gás oxigênio (O₂) no ambiente. Esse gás é utilizado na respiração pelos animais, pelas próprias plantas e por muitos microrganismos.

Os componentes abióticos de um ecossistema são representados por fatores físicos, como luminosidade, temperatura, ventos, umidade etc, e por fatores químicos, como a quantidade relativa dos diversos elementos químicos presentes na água e no solo.

A ação combinada de luminosidade, temperatura, pressão, ventos, umidade e regime de chuvas constituem o clima. A radiação solar que atinge a Terra é um dos principais determinantes do clima. Além das radiações visíveis (luz ) utilizadas pelos seres autótrofos na fotossíntese, as emanações solares contêm raios infravermelhos, responsáveis pelo aquecimento da atmosfera e do solo, o que faz as temperaturas na superfície terrestre serem favoráveis à vida.

A temperatura ambiental é uma condição ecológica fundamental para distribuição dos seres vivos pelo planeta. Locais muito quente ou muito frios somente podem ser habitados por espécies altamente adaptadas a essas condições.

A temperatura interfere em outros fatores climáticos, assim como os ventos, a umidade relativa do ar e a pluviosidade (índice de chuvas) de uma região.

Certo número de elementos químicos devem se apresentar na água e no solo para garantir a sobrevivência dos seres vivos. Os sais de fosfatos são constituintes fundamentais da matéria viva (ATP, fosfolipídios, etc); os sais de cálcio estão na composição óssea e dentária; e assim tantos outros. Os sais essenciais aos seres vivos são chamados nutrientes minerais.

Cadeias alimentares – produtores e consumidores

A sequência linear de seres vivos em que um serve de alimento para o outro é chamada de cadeia alimentar. Uma cadeia alimentar completa apresenta três categorias de organismos, que constituem seus níveis tróficos (do grego trofos, alimento, nutrição): o nível dos produtores, o nível dos consumidores e o nível dos decompositores (fungos e bactérias).

Algas e plantas captam a energia luminosa proveniente do Sol e a transformam em energia química, que permanece armazenada nas moléculas orgânicas. Os consumidores primários, ao comerem esses produtores, aproveitam a energia das moléculas orgânicas ingeridas, usando-a nos seus processos vitais, inclusive para fabricação (anabolismo) de suas próprias moléculas.

De forma equivalente, os consumidores secundários usam a energia das moléculas orgânicas ingeridas, que seguirá assim na cadeia alimentar. A transferência de energia é, portanto, unidirecional, ou seja, sempre tem início com a captação da energia luminosa pelos produtores e termina pela ação dos decompositores.

Ao morrer, tanto os produtores como os consumidores servem de alimento a certos fungos e bactérias, os quais decompõem a matéria orgânica dos “cadáveres” para obter energia, e por isso são chamados decompositores.

Um exemplo de cadeia alimentar no ecossistema marinho pode ser esquematizado do seguinte modo:

Em um ecossistema, entretanto, as relações alimentares entre os organismos que o compõem não são tão simples. No mar, por exemplo, o filoplâncton, pode ser comido pelo zooplâncton e também por certos peixes e caramujos herbívoros. O zooplâncton, por sua vez, pode ser comido por peixes, que poderão ser comidos por outros peixes maiores.

Além disso, existem organismos que se alimentam tanto de produtores como de consumidores. Esses organismos são chamados onívoros e podem alimentar-se do fitoplâncton, do zooplâncton ou de peixes.

Dessa forma, em um ecossistema existem várias cadeias alimentares que se relacionam, formando uma complexa rede de transferência de matéria e de energia. A esse complexo dá-se o nome de teia alimentar.

A palavra “nicho”, que passa a ideia de um “ambiente escondido”, inspirou o conceito de “nicho ecológico”, ou seja, conjunto de relações e atividades próprias de uma espécie, isto é, o “modo de vida” único e particular que cada espécie explora no habitat.

Gause estudou o comportamento de populações de diferentes espécies de protozoários do gênero Paramecium. Estes eram mantidos em frascos e alimentados periodicamente com bactérias.

Curvas de crescimento de populações de paramécios:

(a) quando cultivadas isoladamente.

(b) quando cultivadas juntas.

No gráfico (a), as curvas foram obtidas quando as duas espécies eram cultivadas separadamente. Os meios de cultura apresentavam o mesmo nível de acidez e ambas as populações foram alimentadas periodicamente com a mesma quantidade de bactérias. O Paramecium aurelia mostrou-se mais eficiente no aproveitamento eliminar e consequente crescimento.

No gráfico (b), as duas espécies foram cultivadas juntas, no mesmo frasco. Havia igual número de exemplares de Paramecium caudatum e de Paramecium aurelia; a cultura foi alimentada exatamente como na cultura anterior. O resultado mostrou que ocorria competição entre as duas espécies de paramécios e o Paramecium aurelia mostrou maior eficiência e acabou por eliminar o Paramecium caudatum.

Gause concluiu que, se duas populações exploram nichos ecológicos semelhantes no mesmo habitat, elas tendem a competir acirradamente, e, provavelmente, uma acabará eliminando a outra, ou a forçará a emigrar. Essa conclusão foi denominada, por Gause, princípio da exclusão competitiva.

A competição entre duas espécies que exploram o mesmo nicho ecológico pode levar a três diferentes situações:

a) uma das espécies se extinguir;

b) uma das espécies ser expulsa do território;

c) uma ou ambas as espécies adaptarem seus nichos ecológicos em função da competição.

A pirâmide alimentar representa quantitativamente a cadeia alimentar.  Pode ser de:

a)  número.

b)  biomassa.

c)  energia.

Cada nível é representado por um retângulo, cujo comprimento é proporcional à quantidade de energia acumulada.

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