Aula 3

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A Estrutura e Funcionamento de Ecossistemas 
 
A distribuição espacial e o desenvolvimento dos grandes 
domínios paisagísticos da superfície terrestre estão condiciona-
dos às características do meio físico, com destaque ao clima, aos 
solos e à topografia. A compreensão da sua dinâmica, entretanto, 
requer também a análise da estrutura interna e funcionamento de 
cada ambiente. 
 
Segundo Gliessman, um ecossistema 
pode ser definido como um sistema 
funcional de relações complementares 
entre organismos vivos seu ambiente, de 
forma arbitrária, as quais, no espaço e no 
tempo, parecem manter um equilíbrio 
dinâmico, porém estável. 
A função do ecossistema depende das relações que se 
estabelecem entre o meio físico e o meio biótico por meio do 
fluxo de matéria e energia e das interações e inter-relações entre 
as espécies que habitam esse meio. Essas relações podem adquirir 
um caráter de harmonia, quando uma espécie auxilia a outra, ou 
de desarmonia, quando uma espécie é predadora da outra. O 
conceito de ecossistema é biocêntrico, tendo o organismo com 
elemento principal. O meio abiótico serve de substrato para o 
desenvolvimento dos organismos. 
Considerando as inter-relações entre as espécies, os ecossistemas 
se organizam de forma hierárquica em diversos estágios. No 
primeiro estágio encontramos os indivíduos, que quando 
agrupados formam o próximo estágio, isto é, a população da 
mesma espécie. O conjunto de populações de espécies diferentes 
forma a comunidade, e esta, quando considerada conjuntamente 
com o meio físico, constitui o ecossistema propriamente dito. 
No estágio mais simples está o organismo individual. O estudo 
deste nível de organização é chamado autoecologia, pois procura 
entender o comportamento de um único indivíduo de uma espécie 
quando exposto ao estresse produzido por fatores de ordem 
ambiental. A tolerância em maior ou menor grau vai definir a 
distribuição espacial deste indivíduo no ambiente. 
No próximo estágio são agrupados os indivíduos da mesma 
espécie, formando a população. O seu estudo é chamado de 
ecologia de populações. Normalmente o estudo da população se 
constitui em importante ferramenta para determinar quais os 
fatores ambientais que interferem no seu desenvolvimento, além 
de detectar se o ambiente tem a capacidade de suporte para 
manter e sustentar aquela população ao longo do tempo. 
O seguinte estágio de organização é formado por populações 
de espécies diferentes, que juntas ocupam um determinado lugar, 
estabelecem relações e criam a comunidade. O estudo do nível de 
organização da comunidade é conhecido como ecologia de 
comunidade. As relações de competição que se estabelecem entre 
as comunidades têm efeito direto sobre a distribuição e 
predominância de uma espécie sobre a outra. 
O último estágio corresponde ecossistema propriamente dito, 
visto que este inclui todos os fatores bióticos e abióticos de um 
determinado ambiente e suas interações. Uma característica 
importante dos ecossistemas diz respeito ao surgimento de novas 
propriedades que não estavam presentes no estágio anterior. 
Os ecossistemas estão sujeitos a grandes perturbações, tanto de 
ordem natural quanto pela intervenção do homem. A natureza, no 
entanto, tem a capacidade de recuperação, pois mediante a 
sucessão ecológica proporcionada pelo conjunto das condições 
ambientais, ela busca adquirir as características originais ou 
próximas a elas, mesmo que isso leve muito tempo. Conforme a 
dinâmica desse processo o ecossistema pode buscar novamente o 
equilíbrio dinâmico e a estabilidade. 
 
A Energia no Ecossistema 
A dinâmica interna dos 
ecossistemas está 
intimamente relacionada à 
capacidade dos mesmos em 
absorver energia solar e de 
ciclar os nutrientes por 
meio dos processos 
biogeoquímicos. 
No mundo físico e em 
ecossistemas, a energia 
move-se constantemente de 
um lugar para outro e muda de forma. Como isso ocorre é 
descrito por duas leis da termodinâmica. 
De acordo com a primeira lei da termodinâmica, a energia não 
é criada nem destruída, não importando que transferências ou 
transformações ocorram. A energia muda de uma forma para 
outra quando se move de um lugar para outro ou é usada para 
realizar trabalho. 
A segunda lei da termodinâmica afirma que, quando a energia é 
transferida ou transformada, parte dela é convertida em uma 
forma que não pode mais ser passada adiante e não fica disponível 
para realizar trabalho. Esta forma degradada de energia é calor, 
que é simplesmente o movimento desorganizado de moléculas. A 
segunda lei da termodinâmica significa que sempre há uma 
tendência na direção de maior desordem, ou entropia. 
A energia flui somente em um sentido dentro do ecossistema, ou 
seja, do Sol para os produtores (vegetais clorofilados), daí para os 
consumidores (animais) e destes para o ambiente. A principal 
fonte de energia é o Sol, cuja energia ingressa no ecossistema 
pelo processo chamado fotossíntese, desenvolvido pelas plantas e 
algas. Durante esse processo a energia solar é convertida em 
energia potencial e armazenada na biomassa. Quando os 
organismos se utilizam da biomassa como fonte de alimento, 
parte da energia acumulada é transformada em calor, sendo 
perdida para o ambiente pela respiração, portanto não está mais 
disponível para realizar trabalho. Essa mesma situação ocorre 
quando da decomposição da matéria orgânica por organismos 
decompositores. 
 
Os Nutrientes no Ecossistema 
Os nutrientes fluem por todos os compartimentos do ambiente na 
forma de ciclos, pois podem se deslocar de um componente 
abiótico, como o solo, para um biótico, no caso as plantas, e 
posteriormente voltar para o solo. Também podem fazer outro 
caminho, ou seja, sair de um componente biótico como as plantas, 
ir para o solo e ser absorvido pelas plantas, iniciando o ciclo 
novamente. 
A ciclagem dos nutrientes por meio dos ciclos biogeoquímicos é 
determinada pelas condições do meio físico no qual se insere cada 
ecossistema e principalmente pelo fluxo de energia. Sendo a 
energia proporcional à complexidade da cadeia trófica temos, 
então, a ciclagem ocorrendo em velocidades diferentes de acordo 
comas características ecológicas e posição geográfica dos 
ecossistemas. 
Nas regiões de climas quentes e úmidos a ciclagem da matéria 
orgânica, por exemplo, é mais acelerada, já nas áreas de climas 
frios esse processo é mais demorado, pois o metabolismo dos 
organismos também é mais lento. 
Existe uma variedade grande de nutrientes que são ciclados nos 
ecossistemas. Dentre eles podemos destacar os macronutrientes, 
como o carbono (C), o nitrogênio (N), o oxigênio (O), o fósforo 
(P), o enxofre (S) e a água. 
Também são ciclados nos ecossistemas inúmeros outros 
elementos, denominados de micronutrientes, como o ferro (Fe), o 
magnésio (Mg), o manganês (Mn), o zinco (Zn), entre outros, que 
apesar das necessidades serem menores, são de importância 
significativa para o desenvolvimento da biodiversidade,dado que 
complementam a nutrição de plantas e animais. 
O CICLO DO CARBONO 
 O carbono está presente em 
todos os organismos, tendo 
como grande reservatório a 
atmosfera, na qual se 
encontra sob a forma de 
dióxido de carbono (CO2). O 
carbono tem relativa 
facilidade de se deslocar da 
atmosfera para o meio 
biótico, pois é absorvido 
pelas plantas durante a 
fotossíntese. A partir daí é convertido em biomassa na forma de 
carboidratos. A biomassa quando descomposta incorpora carbono 
no solo e quando queimada libera-o para
a atmosfera, dando 
início a novo ciclo. O carbono também é encontrado no interior 
da Terra preso em rochas carbonáticas ou nos grandes 
reservatórios de hidrocarbonetos, como os de petróleo, gás natural 
e carvão, os chamados combustíveis fósseis. A queima destas 
fontes de carbono libera grandes quantidades desse elemento para 
a atmosfera, por isso ele é considerado um dos gases do efeito 
estufa. 
 
O CICLO DO NITROGÊNIO 
O nitrogênio (N2) é o elemento 
de presença mais significativa 
na atmosfera, atingindo 78%. 
Ele apresenta-se sob a forma de 
gás nitrogênio, sendo essencial 
para todas as formas de vida, 
uma vez que participa do 
processo de elaboração da 
biomassa, no entanto a maioria 
dos organismos não pode 
utilizá-lo nesta forma. O 
nitrogênio então precisa ser 
transformado em amônia, nitrato e nitritos, formas estas nas quais 
o nitrogênio torna-se disponível para ser absorvido pelas plantas. 
Essa transformação pode se dar por fenômenos naturais, como no 
caso dos relâmpagos, que convertem o nitrogênio em nitratos, e 
também pelo trabalho de algumas plantas e bactérias que possuem 
a propriedade de fixar o nitrogênio do ar. 
Outra possibilidade refere-se aos processos artificiais, como 
aqueles em que a indústria química transforma o gás nitrogênio 
em fertilizantes. A Figura 4 a seguir mostra o ciclo do nitrogênio 
na natureza. 
 
 
 
O CICLO DO FÓSFORO 
Um dos nutrientes mais 
importantes para a 
construção de organismos é 
o fósforo. O seu ciclo tem 
início com o processo de 
intemperismo das rochas, 
sendo incorporado ao solo 
de forma lenta. A partir do 
solo o fósforo é absorvido 
pelas plantas e passa a fazer 
parte da biomassa, podendo 
retornar ao solo pela 
decomposição de matéria orgânica ou excrementos de animais. 
Geralmente o fósforo é mais escasso que outros nutrientes, por 
isso a necessidade de constante reciclagem dentro do ecossistema, 
sob pena de a falta do nutriente gerar limitações ao 
desenvolvimento do sistema como um todo. 
 
 
 
 
 
 
 
O CICLO DA ÁGUA 
A água é o elemento 
determinante para o 
desenvolvimento dos 
ecossistemas, uma vez que os 
seres vivos são constituídos 
em grande parte de água e a 
utilizam constantemente para 
a manutenção do seu 
metabolismo. A exuberância 
de um ecossistema depende 
entre outros fatores da disponibilidade de água. A água é ciclada 
na natureza por uma série de processos que incluem a evaporação, 
saturação, condensação e precipitação, tendo como grandes 
reservatórios os oceanos, as geleiras, o subsolo e a atmosfera. 
 
ECOSSISTEMAS NATURAIS 
E AGROECOSSISTEMAS COMPARADOS 
 
 
1. Fluxo de Energia 
O fluxo de energia em agroecossistemas é bastante alterado pela 
interferência humana. Insumos derivam principalmente de fontes 
humanas e, freqüentemente, não são auto-sustentáveis. Assim, os 
agroecossistemas tomam-se sistemas abertos, onde parte 
considerável da energia é dirigi da para fora do sistema na época 
de cada colheita, em vez de ser armazenada na biomassa que 
poderia, então, se acumular dentro do sistema. 
 
2. Cic1agem de Nutrientes 
A recic1agem de nutrientes é mínima na maioria dos agroecossis-
temas, e o sistema perde quantidades consideráveis com a colheita 
ou como resultado de lixiviação ou erosão, devido a uma grande 
redução nos níveis de biomassa pernanente mantidos dentro do 
sistema. A exposição freqüente de solo nu entre plantas cultivadas 
e, temporariamente, entre épocas de cultivo também cria 
"vazamentos" de nutrientes do sistema. Para repor essas perdas, 
ultimamente, os produtores têm contado intensamente com 
nutrientes de insumos externos, fabricados a partir do uso de 
petróleo. 
 
3. Mecanismos Reguladores de População 
Devido à simplificação do ambiente e redução nas interações tró-
ficas em agroecossistemas, raramente populações de plantas 
cultivadas ou de animais são auto-reprodutoras ou auto-
reguladoras. Os insumos humanos, na forma de sementes ou 
agentes de controle, freqüentemente dependem de grandes 
subsídios de energia, determinando o tamanho das populações. A 
diversidade biológica é reduzida, as estruturas tróficas tendem a 
se tomar simplificadas, e muitos nichos não são ocupados. O 
perigo de praga catastrófica ou erupção de doença é alto, apesar 
da intensiva interferência humana. 
 
4. Estabilidade 
Os agroecossistemas, se comparados aos ecossistemas naturais, 
têm muito menos resiliência, devido à sua reduzida diversidade 
funcional e estrutural. Quando a colheita é o enfoque principal, há 
perturbação em qualquer equilíbrio que se tenha estabelecido, e o 
sistema só pode ser mantido se a interferência externa - na forma 
de trabalho humano e insumos humanos externos - for mantida. 
 
Embora tenham sido apontados contrastes agudos entre 
ecossistemas naturais e agroecossistemas, sistemas reais de ambos 
os tipos existem num contínuo. Por um lado, poucos ecossistemas 
"naturais" são verdadeiramente naturais, no sentido de serem 
completamente independentes da influência humana; por outro, os 
agroecossistemas podem variar bastante em sua necessidade de 
interferência humana e insumos.