- um sumário dos principais assuntos abordados.
- um conjunto de questões para serem objetivamente respondidas. As respostas a tais perguntas poderão ser encontradas diretamente no livro texto.
- tópicos para seminários, projetos em grupos e monografias para serem desenvolvidos em grupo ou individualmente onde o leitor seja docente ou próprio estudante terá que basear-se em literatura de enriquecimento em justaposição ao conteúdo da obra.
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Essa parte começa com uma síntese histórica da evolução do estudo ecológico através dos tempos. A importância de certas contribuições de cientistas tais como tais como Malthus, Darwin ou Haeckel é destacada. A seguir são apresentadas as definições modernas de Ecologia bem como seus enfoques atuais. As unidades ecológicas são introduzidas a seguir: populações, comunidades e ecossistemas. Algumas definições acessórias relevantes tais como ecótipo, habitat e nicho são também introduzidas ao leitor - sempre de forma muito direta e objetiva.
Questões objetivas
1) Quem foi que propôs o termo Ecologia?
2) Qual foi a contribuição de Darwin para o desenvolvimento da Ecologia?
3) Defina e diferencie comunidades de ecossistemas
4) O que são ecótipos e quais os tipos de ecótipos existentes?
5) Qual é o paralelismo existente entre nicho ecológico e fenótipo?
Temas para discussão
1) Em que medida e Ecologia, a Economia se diferenciam de outras ciências tais como a Química ou Matemática?
2) Quais são as consequências para o estudo da ecologia, o fato de que trata-se de uma ciência moderna ainda sem um corpo de "leis" definidas e universalmente aceitas?
3) Para que serve o nicho hipervolumétrico. Ele é real ou virtual?
Parte I
Capítulo 1 - Ecologia das populações - parte 1
Sumário
O capítulo começa com algumas definições essenciais tais como a de população e de suas principais formas de expressão quantitativa, ou seja, a densidade e a abundância. A questão da amostragem é também abordada. Os atributos da população são tratados nesse capítulo introdutório. No entanto, o ponto central do capítulo é a apresentação dos dois principais modelos de crescimento populacional, o modelo exponencial (densidade independente) e o modelo logístico (densidade independente). Em ambos os casos, é apresentada a formulação matemática e gráfica de ambos os modelos com uma descrição bem detalhada dos principais parâmetros.
Questões específicas
1) O que é densidade? Qual é a diferença entre abundância e densidade?
2) Quais são os critérios adequados para se estudar uma população pelo método dos quadrados?
3) Quais são os atributos demográficos de uma população?
4) O que é potencial biótico de uma população?
5) Defina e diferencie taxa instantânea (r) de taxa líquida (R) de crescimento?
6) Como se estima o tempo de duplicação de uma população crescendo segundo o modelo exponencial?
7) Porque, na natureza, as populações raramente se enquadram no crescimento exponencial?
8) O que é a capacidade de suporte do meio?
9) Porque as populações que são limitadas pela densidade raramente se estabilizam em torno da capacidade de suporte do meio?
10) Quais são os requisitos para que uma população obedeça ao modelo logístico de crescimento?
Temas para discussão
1) Discuta o significado dos termos taxa instantânea de crescimento ( r) e taxa natural de crescimento (G). Quais são seus significados e aplicações em Ecologia de populações e demografia de modo geral?
2) Apesar dos modelos de crescimento populacional apresentarem limitações teóricas e práticas, eles são extremamente importantes para se entender a dinâmica das populações naturais. Discutir essa afirmação.
3) Em que grupos de organismos você esperaria encontrar populações que possam ser enquadradas em cada um dos modelos de crescimento populacional? Busque, na literatura, novos exemplos e traga-os para discussão em sala.
Capítulo 2 - Ecologia das populações - parte II
Sumário
Esse capítulo trata de técnicas demográficas voltadas para o estudo das populações: tabelas de vida, pirâmides de idade e curvas de sobrevivência. O capítulo ainda aborda a questão da regulação das populações trazendo a clássica tabela de Price (1975), com uma divisão muito didática do papel exercido pelos fatores denso-dependentes e fatores indenpendentes da densidade no controle das populações naturais.
Questões específicas
1) Quais são os dois tipos de tabela de vida que você conhece?
2) Quais são os principais parâmetros existentes em toda tabela de vida?
3) Como podemos calcular a taxa de crescimento de uma população a partir de uma tabela de vida?
4) Descreva e diferencie as pirâmides de idades para uma população em crescimento e outra em senescência?
5) Quais são os tipos de curvas de sobrevivência que você conhece?
6) Quais são os principais fatores endógenos atuantes no controle das populações?
Temas para discussão
1) Para que servem as tabelas de vida?
2) Como se pode estimar a produtividade de uma população a partir das informações contidas em uma tabela de vida?
3) Você conhece outras técnicas demográficas que podem ser utilizadas no estudo das populações?
4) Como o estudo de uma população pode auxiliar a conservação do ecossistema onde esta população ocorre?
Capítulo 3 -Interações entre as espécies
Sumário
O capítulo inicialmente trata das definições dos principais tipos de relações positivas e antagônicas entre as espécies. A seguir, é definida a coevolução e o seu papel no entendimento das complexas adaptações recíprocas na relação planta-herbívoros. O foco central desse capítulo, no entanto, são as relações de competição e predação entre as espécies, onde são apresentados os principais modelos tóricos existentes sobre o assunto tais como o modelo de competição interespecífica de Lotka-Volterra e o modelo de predação de MacArthur-Rosenweig.
Questões específicas
1) Diferencie protocooperação de mutualismo.
2) Quais são as relações antagônicas entre duas espécies?
3) O que é coevolução ? Dê alguns exemplos bem documentados dessa relação.
4) Quais são os critérios de Wiens para se determinar se duas espécies estão em competição?
5) Diferencie os termos competição "por recursos" de competição "por interferência".
6) Quais são os resultados previstos para uma interação competitiva pelo modelo de Lotka-Volterra?
7) O que são isóclinas de crescimento nulo?
8) Quais são os principais tipos de predadores existentes em Ecologia?
9) De um exemplo de população que apresenta gerações discretas e outro para populações com gerações contínuas.
10) Em que medida a eficiência de um predador pode gerar instabilidade na relação dele com a sua presa?
Temas para discussão
1) O que é modelo "estocástico" e modelo "determinístico"? Porque é importante usar modelos matemáticos em Ecologia, mesmo considerando que todos eles apresentam limitações quanto a sua aplicação?
2) Discuta: a predação pode ser uma relação benéfica para a população de presas. Que tipo de benefício ela pode trazer?
Capítulo 4 - Metapopulações
Sumário
O capítulo começa apresentando alguns conceitos fundamentais bem como o modelo proposto por Lewins. A seguir, o capítulo trata da aplicação do conceito de metapopulações na natureza bem como de uma alternativa conceitual para metapopulação (source-sink systems, ou sistemas "fonte-escoadouro"). Finalmente, o capítulo traz um exemplo de metapopulação de um mamífero tropical.
Questões objetivas
1) Defina o que são metapopulações.
2) Qual são os quatro modelos de metapopulações?
3) Relacione extinção de espécies com metapopulações.
4) O que é um "habitat-fonte" e um "habitat-escoadouro"?
Temas para discussão
1) Qual a importância do conceito de metapopulações em gestão ambiental?
2) Qual a relação entre fragmentação de habitat e metapopulações?
Parte II
Capítulo 5 - Comunidades e ecossistemas
Sumário
O capítulo introduz inicialmente a diversidade conceitual do termo comunidade. A seguir, são apresentadas as principais características e atributos das comunidades. O próximo ponto concentra-se na questão da natureza da comunidade. O capítulo ainda trata dos índices de similaridade e finaliza definindo o termo ecossistema.
Questões objetivas
1) Cite três diferentes conceitos de comunidade. Quais são as diferenças conceituais entre eles?
2) Diferencie taxocenose de guilda
3) Quais são as principais propriedades das comunidades?
4) Quais são as principais escolas de pensamento que existem em relação às diferentes visões sobre a natureza das comunidades?
5) As evidências da existência real das comunidades se enquadram em determinados critérios. Quais são eles?
6) Como se pode medir o grau de associação entre duas espécies dentro de uma comunidade?
7) Qual é a importância dos índices de similaridade em Ecologia de comunidades?
8) Diferencie " índice binário" de "índice quantitativo".
9) Quais são os principais atributos dos ecossistemas?
Temas para discussão
1) As comunidades existem mesmo em Ecologia? Qual é a real natureza das comunidades?
2) Como se pode medir a similaridade de uma comunidade com outra vizinha? Porque é importante determinarmos o grau de similaridade nesses casos? Quais as implicações teóricas da similaridade em comunidades?
3) Os lagos foram o modelo de partida para o desenvolvimento da noção de ecossistema. Podemos aplicar o mesmo termo para sistemas artificias tais como reservatórios ou os chamados "agroecossistemas"?
Capítulo 6 - Classificação de comunidades
Sumário
O capítulo está ainda voltado para a questão da complexidade do conceito de similaridade nas comunidades. No entanto, agora, partimos para uma visão não mais centrada na comparação de um par de espécies mas sim de toda a comunidade. Dessa forma, o capítulo foca na questão da classificação das comunidades. Os principais critérios de classificação são apresentados bem como é apresentado um caso de estudos baseado na classificação de uma comunidade planctônica em um reservatório tropical. O capítulo procura dar uma visão histórica ao processo da classificação de comunidades, apresentando a técnica pioneira da análise de gradientes. E, por último, o capítulo ainda trata da questão das técnicas e das "escolas de pensamento" ligadas ao tema da classificação de comunidades.
Questões objetivas
1) Quais são os critérios de classificação de comunidades?
2) Diferencie classificação de ordenação de comunidades.
3) O que são os chamados "números de adaptação" (ou escores ambientais) em uma análise de gradientes?
4) Quais são as principais "escolas de pensamento" existentes em relação à classificação de comunidades?
Temas para discussão
1) Qual é a relação entre "número de adaptação" (na análise de gradientes) e os diferentes índices usados para definir os indicadores ambientais (índices de saprobidade, etc) ?
2) Quais são as principais críticas em relação ao uso intensivo de técnicas de análises de gradientes, classificação e ordenação? O que essas críticas têm a ver com a aplicação do método científico da experimentação e do teste de hipóteses?
3) Seria possível estudar uma comunidade "in vitro" dentro de um laboratório?
Capítulo 7 -Biodiversidade: Métodos de mensuração
Sumário
O capítulo enfoca inicialmente o conceito de riqueza em espécies bem como as suas diferentes escalas (local e regional) para, em seguida, passar ao tema dos modelos de distribuições de espécies: série logarítmica, distribuição log-normal e a distribuição "brocken stick". A seguir, são apresentados os principais índices de diversidade: Shannon, Simpson, Berger-Parker, McIntosh e os índices de riqueza ou variedade. O capítulo encerra apresentando a técnica de Jack-Knife, usada para avaliar a eficácia de qualquer índice de diversidade.
Questões objetivas
1) O que é o conceito de riqueza (ou diversidade) local e regional?
2) A quais comunidades o modelo de Fisher melhor se aplica?
3) O que são "oitavas de abundância" e qual é a sua aplicação na distribuição log-normal?
4) Dê exemplos de comunidades que se enquadram no modelo log-normal. Quais são as principais características dessas comunidades?
5) Quais são as limitações teóricas do modelo de Preston?
6) Qual é o principal pressuposto das comunidades que se enquadram no modelo de MacArthur?
7) A maioria dos índices de diversidade se baseiam em dois conceitos diferentes : riqueza e equitatividade (ou equitabilidade), ou seu inverso, a dominância. Explique-os.
Temas para discussão
1) As fundamentações teóricas dos principais índices de diversidade são muito diferentes: teoria da informação (Shannon), teoria das probabilidades (Simpson), geometria descritiva (MacIntosh). Discuta as bases teóricas desses índices e, em função disso, estabeleça as limitações de cada índice considerando a realidade biológica (ou ecológica).
2) A proteção da natureza pode ser dividida em preservação da biodiversidade e manutenção de processos ecológicos. Qual deles é mais importante? Podemos apenas preservar a biodiversidade (estrutura) sem pensar nos processos?
Capítulo 8 - Biodiversidade: padrões biogeográficos
Sumário
Esse capítulo aborda os padrões de biodiversidade mais importantes, dentre eles o gradiente latitudinal e as diferenças entre ilhas e continentes (teoria da biogeografia de ilhas). Em relação ao gradiente latitudinal, o capítulo traz uma revisão das principais teorias que procuram explicar o fenômeno. A seguir, a biogeografia de ilhas é tratada. O capítulo encerra não antes de analisar e dissecar uma das questões mais centrais na ecologia moderna: a questão do "equilíbrio ecológico".
Questões objetivas
1) Em relação ao gradiente latitudinal: cite exemplos de vertebrados e invertebrados onde seja evidente a existência de aumento de diversidade nas baixas latitudes.
2) Faça um quadro-sumário com os argumentos que suportam as principais teorias que explicam o fenômeno.
3) Refaça o quadro acima, dividindo as teorias que se baseiam em equilíbrio e as teorias que se baseiam em distúrbios (não equilíbrio).
4) A teoria de biogeografia pressupõe a existência de um "equilíbrio dinâmico" (steady state). Porque?
5) Após uma leitura atenta do capítulo, procure refazer a figura 8.1 sozinho, sem consulta ao livro. Explique-a para seus colegas e confira o resultado.
6) O que é complexidade e estabilidade de um ecossistema? Como podemos medir essas características?
Temas para discussão
1) Nem todos os grupos de animais e plantas apresentam maior diversidade nos trópicos. Dê exemplos. Procure discutir esses casos em relação às teorias que explicam a maior diversidade nas baixas latitudes.
2) Inicialmente, pensava-se que ecossistemas mais complexos seriam os mais estáveis. No entanto, isso nem sempre é verdadeiro. Faça uma pesquisa sobre o tema e organize um painel sobre o assunto com seus colegas de classe.
Capítulo 9 - O nicho ecológico e a estrutura de comunidades
Sumário
O capítulo aborda a teoria moderna do nicho ecológico, principalmente em termos da potencialidade do conceito em explicar as principais mudanças na estrutura das comunidades. Os principais atributos do nicho tais como a "largura de nicho", a "sobreposição de nichos", e os máximos na utilização de recursos be como a noção de simetria/assimetria nos níveis de atividade são tratados dentro de uma concepção gráfica. O capítulo encerra com uma série de "casos de estudos" onde é demonstrada a importância do nicho ecológico no entendimento da estrutura das comunidades.
Questões objetivas
1) Qual seria a função mais importante do conceito de nicho ecológico para os ecólogos?
2) Quais são as "três regiões" do nicho ecológico?
3) Quais são as propriedades aditivas dos nichos ecológicos?
4) Como podemos medir a interseção (ou interposição) entre dois nichos similares?
5) Qual é a importância da alometria (relações biométricas tipo tamanho, peso, etc) na descrição dos nichos ecológicos de espécies semelhantes? O que é "nicho morfométrico"?
Temas para discussão
1) Discutir: apesar de todo o conhecimento (empírico) acumulado ao longo das últimas décadas sobre o nicho ecológico, não se pode ainda fazer uma generalização sobre a relação entre o nicho ecológico e a estrutura das comunidades.
2) Discutir: a noção de "nicho multidimensional" ou ( "hipervolumétrico") é importante em termos teóricos mas o conceito é muito difícil de ser verificado na natureza. Qual é a importância teórica desse conceito e porquê é difícil realizar tal tipo de mensuração?
3) Porquê o "nicho fundamental" é muito mais amplo do que o "nicho realizado" e porque o "ótimo de atividades" do "nicho realizado" está, na grande maioria dos casos, distante do "nicho fisiológico ótimo"?
4) O conhecimento dos nichos em uma comunidade pode ser a chave para o entendimento de seu funcionamento. No entanto, para entendermos o real funcionamento dos nichos, devemos eliminar os efeitos da variabilidade ambiental no comportamento das espécies. Como isso pode ser feito?
Capítulo 10 - A influência da competição sobre a estrutura das comunidades
Sumário
O capítulo inicia discutindo as revisões de Schoener e Connel sobre a importância da competição intra e interespecífica. Em seguida, são discutidos alguns casos de estudos clássicos na literatura tais como os estudos com a samambaia Pteridium conduzido por Lawton, os estudos com abelhas de Pyke, as investigações com roedores no deserto realizadas por Brown e os trabalhos com crustáceos gamarídeos de Fenchel. O capítulo passa, a seguir, para uma abordagem menos empírica e mais teórica, analizando duas teorias atuais sobre o assunto: a teoria da competição de Tilman e os modelos neutralistas (vários autores, dentre eles Simberloff).
Questões objetivas
1) Faça uma síntese das principais conclusões dos trabalhos de Schoener e Connel sobre competição.
2) O que é comunidade "não saturada"? Qual é a relação desse conceito com o de "nicho vago"?
3) O que é "competição fantasma" ( ghost competition ) ?
4) Quais são os critérios para se determinar se a competição realmente é importante dentro de uma comunidade?
5) Discuta os resultados dos estudos de Pyke com abelhas Bombus do Colorado e de Fenchel com os crustáceos Gammarus na Dinamarca. Seus resultados são contraditórios?
6) Como é possível a coexistência de muitas espécies com diferentes habilidades em competir por recursos em uma mesma comunidade?
7) Quais são as limitações existentes na teoria de Tilman?
8) Faça um sumário sobre o status quo atual dos conhecimentos sobre a importância da competição na estruturação das comunidades.
9) O que são "modelos neutralistas"?
Temas para discussão
1) Discutir: Os conceitos de "nicho vago", "comunidade não saturada" e os "modelos neutralistas" puseram fim a uma era: a ecologia evolutiva.
2) Discutir: As inúmeras evidências empíricas e experimentais sobre a importância da competição na estruturação das comunidades demonstram - de forma inequívoca - o papel da teoria da evolução na estruturação das comunidades.
Sumário
O capítulo inicia com uma análise do papel da predação e competição na estruturação das comunidades em função do equilíbrio ecológico. A seguir, são tratados os efeitos de predadores generalistas e especialistas bem como dos predadores parasitas. O capítulo passa a apresentar toda uma série de teorias sobre a predação: teoria do forrageamento ótimo (MacArthur e Pianka), teoria da predação de sementes (Janzen), teoria do tamanho eficiência (Dodson) e teoria da cascata trófica (Carpenter).
Questões objetivas
1) Quais são os efeitos de predadores generalistas sobre as comunidades? Dê exemplos.
2) Quais são os efeitos de predadores especialistas sobre as comunidades? Dê exemplos.
3) Descreva o estudo de Paine com comunidades em costões rochosos nos EUA.
4) Qual a relação entre produtividade e especialização na dieta de predadores?
5) Qual é a relação entre a probabilidade de sobrevivência de uma semente e a distância da planta mãe?
6) Explique a teoria do tamanho-eficiência de Dodson.
7) O que são efeitos de base de cadeia (bottom up) e de topo de cadeia (top down)? Dê exemplos.
Temas para discussão
1) Discutir: Considerando as evidências empíricas, os estudos experimentais, a densidade de teorias propostas nos últimos anos, fica evidente que a predação tem um papel muito mais importante do que a competição na estruturação das comunidades.
2) Considerando que o zooplâncton de pequeno porte é menos eficiente em remover partículas nutritivas, explique o fato desse tipo de zooplâncton ser dominante em muitos lagos e reservatórios neotropicais. Qual é a relação desse fato com a baixa produção de peixes observadas nesses lagos? O que deve ser feito para aumentar a produção de peixes? É possível fazer isso sem aumentar a produção primária?
Capítulo 12 - Sucessão Ecológica
Sumário
Os conceitos básicos da sucessão são inicialmente apresentados. A seguir, são apresentadas as hipóteses do monoclímax, do policlímax e do clímax padrão. As sínteses teóricas de Odum e Margalef sobre as regularidades da sucessão são apresentadas e discutidas. A seguir, o capítulo apresenta o modelo de sucessão de Connel & Slatyer bem como a forma de modelizar as diferentes estratégias através das matrizes de transição. O capítulo encerra abordando os padrões gerais observados na sucessão de diversos ambientes aquáticos sejam eles temperados ou tropicais.
Questões objetivas
1) Qual é a importância dos cerrados na região de Lagoa Santa (MG) para a teoria geral da sucessão ecológica?
2) Qual foi a contribuição de Clements para a base conceitual da sucessão ecológica?
3) Defina: estágio seral, clímax climático, clímax edáfico, disclímax e policlímax.
4) Quais são as principais modificações observadas na estrutura das espécies, na produção e na ciclagem de nutrientes ao longo de um processo sucessionário clássico (i.e: sucessão secundária em campo agrícola abandonado)?
5) Explique o que são "estratégias facilitadora", "inibidora" e de "tolerância".
6) Em relação à sucessão em lagos tropicais e temperados quais são as principais diferenças?
Temas para discussão
1) Discuta as interrelações e possíveis contradições entre os termos "clímax" e ecossistemas naturais "fora de equilíbrio". É possível haver clímax em comunidades regularmente afetadas por distúrbios tais como o fogo (ex: campos rupestres) ou enchentes (ex: sistemas ripários tais como várzeas alagáveis)? Como compatibilizar esses dois conceitos?
2) Discuta o papel dos sistemas autodestrutivos ou distróficos em termos sucessionais. Podemos considerar a sucessão para ambientes distróficos como uma verdadeira sucessão?
3) Em que medida as mudanças climáticas globais (aumento nas temperaturas médias da atmosfera) podem afetar os padrões gerais de sucessão?
Parte III
Capítulo 13 - A energia solar na biosfera
Sumário
O capítulo se inicia abordando as bases termodinâmicas essenciais para entendermos o fluxo de energia dentro de um ecossistema. A seguir, é feita uma análise do espectro da luz solar e do ambiente energético da biosfera. As principais transformações usualmente sofridas pela radiação solar ao atravessar a atmosfera e a hidrosfera são descritas. Finalmente o capítulo aborda a questão das variedade de unidades de energia usadas em ecologia bem como a forma de realizar as transformações entre as diferentes unidades.
Questões objetivas
1) Refazer o exercício 1 da página 140, porém para a luz vermelha ( = 0,60 nm).
2) Após atravessar um metro de água destilada qual é o comprimento de onda que é mais absorvido e qual o que é menos absorvido?
3) O que é "efeito estufa"?
4) Quais são os principais agentes que absorvem a radiação solar na atmosfera terrestre?
5) Uma luz fluorescente comum emite cerca de 800 lux a 50 cm de distância. A quantos joules.cm-2 corresponde essa taxa de iluminação?
Temas para discussão
1) Você tem uma idéia de quanta radiação chega à superfície de sua cidade em um dia de verão, sem nuvens e sem aerossóis (poeira), às 12:00 horas? Se você pudesse coletar toda essa energia e convertê-la para uso doméstico, quais aparelhos de sua residência poderiam funcionar somente com essa fonte de energia? Qual é a origem da energia usada em sua casa? Faça uma lista (o mais detalhada possível) dos possíveis impactos ambientais na geração dessa energia?
2) Os astronautas da estação espacial internacional (ISS) estão expostos a vários tipos de radiações não existentes na superfície da terra. Eles precisam de algum tipo de proteção contra essas radiações?
3) Porque a radiação ultra-violeta causa danos (podendo ser até letal) para os seres vivos? Qual é a relação entre radiação ultra-violeta e o "buraco" de ozônio?
Capítulo 14 - Ecologia trófica - parte 1
Sumário
O capítulo aborda as formas clássicas de estudar e interpretar as relações tróficas entre os seres vivos: cadeias alimentares, teias tróficas, pirâmides energéticas, matrizes tróficas e fluxos trófico-dinâmicos. Os principais tipos de cadeias alimentares são apresentados na forma de casos de estudos classicos na literatura tais como a teia alimentar do arenque do Mar do Norte. As teias alimentares e seus atributos são abordados, a seguir. Esse capítulo ainda trata das pirâmides tróficas, das matrizes de transferência de energia e dos modelos tróficos dinâmicos. Nesse último caso, é apresentado o modelo de Cedar Bog, clássico em Ecologia.
Questões objetivas
1) Diferencie e exemplifique "cadeia de pastoreio" e "cadeia de detritos".
2) Quais são os principais atributos das teias alimentares?
3) O que é conectância de uma teia alimentar?
4) Quais são as principais diferenças nas relações de biomassa (B) e produção (P) entre uma comunidade florestal, uma comunidade de vegetação herbácea, uma comunidade planctônica e uma comunidade bentônica? Faça uma tabela comparativa entre os valores relativos de P e B.
5) As matrizes de transferência trófica são uma das formas mais completas de expressar as relações energéticas em uma comunidade. No entanto, elas apresentam um complexidade enorme para serem contruídas. Considere uma comunidade qualquer e descreva os passos necessários para se montar uma matriz trófica de seus principais componentes.
Temas para discussão
1) O conhecimento das interações tróficas é obviamente um tema central na Ecologia. Imagine agora algumas aplicações práticas desse tipo de conhecimento. Discuta suas idéias com seu docente e seus colegas.
2) Os reservatórios do Brasil são pouco piscosos. Seria possível aumentar a produção de peixes nesses reservatórios apenas "redesenhando" a cadeia trófica? A cadeia trófica nesses ambientes geralmente é dominada por pequenos organismos do zooplâncton, ineficientes na captura do alimento disponível (vide capítulo 11, teoria do tamanho-eficiência). Quais as consequências ambientais da criação de reservatórios possuindo teias alimentares ineficientes em evitar a capitalização da biomassa de produtores primários?
Capítulo 15 - Ecologia trófica - parte II
Sumário
Nessa parte são tratados os diversos tipos de eficiências ecológicas dividindo-as entre aquelas calculáveis entre níveis tróficos e aquelas estimadas dentro de um mesmo nível trófico. As relações entre a ingestão, assimilação e a produção são apresentadas bem como é feita uma comparação das eficiências entre autótrofos e heterótrofos. O capítulo aborda em seguida alguns métodos para a avaliação de relações tróficas entre as espécies.
Questões objetivas
1) Defina os seguintes termos: ingestão, assimilação, excreção e produção.
2) O que é o metabolismo basal e como ele pode ser medido?
3) Existem diferenças bem marcantes quanto as eficiências de crescimento (P/I ou P/A), eficiências de assimilação (A/I) ou eficiências de digestão (A/C) entre herbívoros e carnívoros. Comente-as e explique as possíveis causas. Observação: As quantidades de alimento ingerido (I) ou de alimento consumido ( C) são, em essência, a mesma variável.
4) Quais seriam as diferenças a serem esperadas em termos de eficiência de produção ou de crescimento entre herbívoros com diferentes metabolismos, como por exemplo, invertebrados pecilotérmicos e vertebrados homeotérmicos? Nota: na tabela 15.1, a letra E, equivale ao termo ingestão (I).
5) Quais são as diferenças em termos de eficiências de conversão (P/Irradiância) entre plantas C3 e plantas C4?
6) Quais são as tendências evolucionárias observadas nas eficiências ecológicas?
7) Cite os principais métodos existentes na literatura para se avaliar as relações tróficas entre as diferentes espécies.
Temas para discussão
1) O nicho trófico, termo proposto por Elton (1928), é uma dos principais atributos do chamado nicho hipervolumétrico. No entanto, muitas vezes não é fácil determinar exatamente o que um animal está consumindo. Discuta o assunto e traga alguns exemplos da literatura.
2) Discuta os dois fatos seguir: fato 1: copépodes calanóides possuem eficiências de produção (P/A) mais elevadas do que os cladóceros. Fato 2: os calanóides são muito mais importantes nos oceanos do que os cladóceros. Os cladóceros porém podem ser mais abundantes em situações transitórias tais como as populações de Daphnia em lagos, principalmente os lagos eutróficos, onde não existe limitação por alimento.
Capítulo 16 - Fotossíntese
Sumário
De início, a fotossíntese é definida bem como é justificada a faixa de radiação eletromagnética utilizada nesse processo. O capítulo descreve quais são os organismos fotossintetizantes bem como os principais pigmentos envolvidos na captura da luz pelas plantas. A organela onde ocorre a fotossíntese é descrita, a seguir. A maior ênfase do capítulo é dada na bioquímica da fotossíntese. O capítulo encerra comentando as principais diferenças da fotossíntese bacteriana e os principais habitats onde ela ocorre.
Questões objetivas
1) Porquê a luz visível é aquela porção do espectro eletromagnético da radiação solar utilizado na fotossíntese?
2) Quais são os principais tipos de organismos fotossintetizantes?
3) Quais são as diferenças entre as clorofilas, os carotenos e os ficopigmentos?
4) Descreva a estrutura de um cloroplasto típico e as suas principais funções.
5) Descreva as fases clara e escura da fotossíntese.
6) Deferencie plantas C4 de plantas C3.
7) O que é fotorrespiração?
Temas para discussão
1) Qual é a relação entre evapotranspiração e fotossíntese?
2) Quais são as principais diferenças adaptativas entre as plantas decíduas e as coníferas sempre verdes?
3) Quais são as principais diferenças adaptativas entre as plantas C4 e as plantas CAM?
Capítulo 17 - Produção primária - parte 1
Sumário
O capítulo comenta, em princípio, a importância do estudo de processos nos ecossistemas. A seguir, são apresentados os principais métodos para a mensuração da produção primária seja em ambientes aquáticos seja em ambientes terrestres.
Questões objetivas
1) Em um experimento para a determinação da produção primária pelo método dos frascos claros e escuros, obtêve-se os seguintes resultados: média das réplicas dos frascos claros: 7,0 mgO2.l-1, média das réplicas dos frascos escuros: 5,8 mgO2.l-1. Concentração inicial de oxigênio: 6,5 mgO2.l-1 . Tempo de incubação: 4 horas. Calcule a produção bruta, a produção líquida e a respiração em mgC.h-1. Para a conversão em unidade de carbono considere o coeficiente de conversão fotossíntetica de 1,0, ou seja, para cada mol de CO2 fixado é liberado 1,0 mol de O2. 1 mol de CO2 equivale a 44 g de CO2 e um mol de O2 equivale a 32 g de O2. Isso equivale a dizer que para cada mg de O2 liberado são consumidos 1,375 mg de C02 e, desse total, 0,375 mg de Carbono (C).
2) Quais são as principais vantagens e desvantagens do uso do método do carbono-14 para se estimar a produção primária em ambientes aquáticos?
3) Quais são os principais métodos para se determinar a produção primária nos ambientes terrestres?
4) Descreva sumariamente o princípio de funcionamento de um analisador de CO2 ( IRGA- infra red gas analyser )
Temas para discussão
1) Procure dados de produção primária na literatura para um mesmo tipo de ambiente. Compare os resultados alcançados e os diferentes métodos usados. Peça ao seu docente para organizar um painel em sala com cada aluno pesquisando um tipo diferente de ambiente.
2) Porque é importante medir a produção primária? Quais os principais tipos de aplicações desse tipo de estudo? É importante termos idéia da produção primária de áreas a serem preservadas? Porquê?
Capítulo 18 - Produção primária - parte 2
Sumário
O capítulo trata dos fatores limitantes da produção primária. Inicialmente, a radiação é considerada principalmente em termos das três formas pelas quais as plantas a esse fator: inibição, saturação e limitação. A seguir, o capítulo trata dos nutrientes como fatores limitantes. A tabela periódica é dividida em termos de necessidades nutricionais dos organismos. A razão de Redfield e a lei do mínimo são apresentadas. Os radioisótopos são também tratados: os tipos de radiações que emitem, a sua diversidade, a sua origem, e seus efeitos sobre a biota. A seguir, os elementos são divididos nas classes de macronutrientes e micronutriente e as principais funções biológicas de cada um deles é descrita. O capítulo introduz o modelo de crescimento de microorganismos baseado na cinética de absorção de nutrientes que demonstra o efeito da limitação por nutrientes na dinâmica do crescimento dos organismos. Finalmente, o capítulo trata da questão do efeito da limitação pela temperatura.
Questões objetivas
1) Identifique na figura 181 as três regiões de respostas dos produtores primários (fitoplâncton): inibição, saturação e limitação.
2) O que são metais traços (pesados)? Dê exemplos.
3) Quais são os elementos químicos usualmente limitantes para a produção primária de ambientes aquáticos?
Temas para discussão
1) Comente: "fatores de perda" (veja a página 26 definições e tipos desses fatores) não são a mesma coisa que "fatores limitantes". Porque a herbivoria (grazing) ou o parasitismo são "fatores de perda" e não fatores limitantes para a produção primária? Discuta tais diferenças com base em duas ciências de apoio à Ecologia: demografia e ecofisiologia.
2) Faça uma pesquisa sobre os seguintes metais: chumbo (Pb), cádmio (Cd) e mercúrio (Hg). Será que existem fontes de contaminação desses metais nos cursos de água em sua cidade? O que pode ser feito para diminuir essa contaminação ambiental? Peça a seu docente para organizar uma atividade em grupo sobre esse tema.
3) A eutrofização de ambientes aquáticos é caracterizada basicamente por um aumento da produção primária. Em sua cidade, existem ambientes aquáticos eutróficos? Quais são as fontes de aporte elementos limitantes à produção primária desses ambientes? O que pode ser feito para diminuir esse aporte? Faça uma pesquisa (jornais, bibliotecas) sobre o histórico da degradação dos ambientes aquáticos em sua cidade. Avalie o grau de conscientização dos habitantes (entrevistas, questionários) sobre a questão da degradação dos cursos de água e sua relação com o aporte de elementos limitantes da produção primária. Como a degradação ambiental afeta a qualidade de vida em sua comunidade?
Capítulo 19 - Produção primária - parte 3
Sumário
O capítulo trata dos padrões de produção primária inicialmente em ecossistemas aquáticos: padrões temporais e padrões biogeográficos. Os padrões temporais vão desde oscilações diurnas a ritmos sucessionais. O capítulo ainda trata da comparação de ritmos sazonais em dois tipos de "casos de estudos": lagos tropicais e temperados. Finalmente, o capítulo passa a considerar a escala global, discutindo os principais padrões existentes, comparando os principais ecossistemas aquáticos e terrestres entre si e apresentando a tabela clássica de Whittaker (1975) sobre os valores de biomassa e produção da biosfera.
Questões objetivas
1) Descreva o ritmo diurno da fotossíntese e discuta as principais razões que levam ao estabelecimento desse padrão.
2) Compare os ciclos sazonais de produção primária entre reservatórios oligotróficos (Jurumirim) e reservatórios eutróficos (Paranoá) do Brasil. E compare esses valores com um lago temperado, Bodensee, Alemanha.
3) Porquê a produção primária nas costas do Chile e do Perú são muito mais elevadas do que os valores encontrados ao longo da costa brasileira?
Temas para discussão
1) Organize um painel com valores de produção primária em ecossistemas terrestres brasileiros (ex: cerrado e floresta tropical). Compare os valores obtidos com os dados sobre os reservatórios.
2) Comentar: Apesar da produção primária dos reservatórios brasileiros ser relativamente elevada em alguns casos, a atividade de pesca comercial existente nesses sistemas pode ser considerada desprezível.
Capítulo 20 - Produção secundária - parte 1
Sumário
O capítulo inicialmente trata do conteúdo energético e da composição bioquímica dos alimentos. Em seguida, o tema da digestibilidade e da dieta elementar é tratado. Os tipos de alimentação são, em seguida, apresentados.
Questões objetivas
1) Quais são as partes que possuem maiores reservas energéticas dos vegetais? Porquê?
2) O que são proteínas e qual são as suas funções básicas nos organismos?
3) Quais são os aminoácidos essenciais para a dieta humana?
4) O que são lipídeos e qual é a sua composição bioquímica elementar?
5) Existem variações temporais nos teores de lipídeos dos animais? Dê exemplos.
6) O que é composição elementar de um organismo? Qual é a importância do conhecimento dessa composição?
7) Dê exemplos de organismos micrófagos e macrófagos.
Temas para discussão
1) É possível a existência de duas populações de uma mesma espécie com "status" nutricionais bem diferenciados, mesmo sem haver escassez de alimento. Proponha hipóteses que possam explicar o fenômeno. Qual seria a importância ecológico-evolutiva caso essa situação perdurasse por muito tempo?
2) Quais são as relações entre composição elementar e "status" nutricional?
3) Faça uma tabela comparativa da composição elementar de diferentes tipos de vegetais e animais.
4) Faça uma tabela comparativa da composição bioquímica (teores de proteínas, carbohidratos e lipídeos) de diferentes partes de um peixe, uma ave e um mamífero. Quais são as diferenças encontradas?
Capítulo 21 - Produção secundária - parte 2
Sumário
Inicialmente, o capítulo justifica a utilização do o zooplâncton como modelo de estudos para a determinação da produção secundária. A seguir, são apresentadas as relações entre o alimento disponível e as taxas de ingestão, de assimilação, respiração e produção. A determinação e o significado dessas taxas é comentado e ilustrado com diversos casos de estudos provenientes de regiões temperadas e tropicais. A seguir, o capítulo entra na parte de produção. Observação: o leitor deve observar que a palavra "tradução" aparece por equívoco tipográfico no lugar de "produção". Os principais métodos para a determinação da produção secundária no zooplâncton são então apresentados. Finalmente, o capítulo ainda traz alguns exemplos de produção secundária mensurada em diferentes tipos de animais.
Questões objetivas
1) Porquê o zooplâncton é um bom modelo de estudos para a produção secundária?
2) Em que "rotas" a energia alocada na produção secundária pode seguir?
3) Qual é a diferença entre "taxa de filtração" e "taxa de ingestão"? E quais são as relações entre essas taxas?
4) Qual é o significado da excreção de nutrientes do zooplâncton para a ciclagem de elementos em um lago?
5) Quais os paralelos existem entre o método demográfico para se estimar a produção secundária e as tabelas de vida (pags. 31 e 32)?
6) Quais as diferenças entre "métodos demográficos" e "métodos fisiológicos" para se determinar a produção secundária?
7) Discuta os valores de produção secundária da tabela 21.1 (pág. 207).
Temas para discussão
1) Discuta a afirmativa: "embora os valores de produção secundária do zooplâncton em reservatórios tropicais no Brasil possam ser eventualmente elevados em alguns casos, as eficiências de transferência trófica são em geral baixas e, por consequência, observa-se uma gradual "capitalização" da biomassa de algas" . Procure dados que corroborem ou contradizem esta nossa hipótese. Discuta isso com base nos valores de pescado observados em rios e reservatórios e busque indícios de que haja uma crescente capitalização de biomassa de fitoplâncton nos reservatórios. Peça a seu docente para organizar um grupo de seminários sobre o assunto onde seja enfocados os aspectos econômicos, socais e ecológicos envolvidos na construção de reservatórios.
2) Quais são as principais aplicações do estudo da produção secundária do zooplâncton? Em que tipo de atividades econômicas essas informações são importantes ou mesmo essenciais?
Capítulo 22 - Ciclos Biogeoquímicos - parte 1
Sumário
O capítulo trata, em sua introdução, dos compartimentos bióticos e abióticos existentes nos ciclos biogeoquímicos. É feita ainda uma divisão dos principais tipos de ciclos. O ciclo da água é tratado a seguir. Inicialmente, são apresentadas as propriedades físico-químicas da água bem como a importância dessas propriedades na manutenção do clima da biosfera. Posteriormente, é feita uma análise dos principais compartimentos desse ciclo existentes na biosfera.
Questões objetivas
1) Quais são os tipos de ciclos biogeoquímicos existentes?
2) Porquê existem correntes oceânicas? Qual a importância delas para a delimitação do clima de sua cidade?
3) Porquê o depósito atmosférico da água é importante em termos ecológicos?
4) Onde está a maior parte da água doce do nosso planeta?
Temas para discussão
1) A água será um dos recursos em escassez para a humanidade no século XXI. Encontre evidências disso na literatura científica e na imprensa.
2) Estabeleça um "plano de gestão ambiental" para preservar as águas de seu município. Esse plano pode servir como um projeto final de graduação ou para uma monografia de conclusão de curso.
O plano deve ter as seguintes fases:
a) Inventário quali-quantitativo, cartográfico (hidrologia, geologia, geomorfologia) das reservas existentes bem como o percentual que é atualmente explorado. Quais são os tipos de reservas existentes (águas subterrâneas, rios, reservatórios, outros). Cite o percentual de utilização de cada um deles.
b) Inventário da base legal (leis municipais, estaduais e federais que regulam o assunto) e elenco institucional (que cuida da água) ligados ao tema com uma avaliação pessoal da eficácia desses instrumentos em gerenciar a água em seu município.
c) Inventário do perfil de consumidores de água no município (uso doméstico, industrial e/ou agropecuário) bem como dos preços pagos pelo uso da água por cada um desses segmentos. Há segmentos econômicos que não pagam pela água em seu município? Quais são eles?
d) Análise de crescimento da demanda nos próximos dez anos e da capacidade de seu município em cobrir essa demanda. Use um dos modelos de crescimento populacional vistos no capítulo 1 e obtenha a taxa de crescimento da população de seu município no IBGE.
e) Inventário sobre a percepção social da dimensão do problema. Está a comunidade local consciente da necessidade de se preservar a água em seu município? Quais são as principais formas de desperdício da água (lavagem de calçadas, vazamentos crônicos na rede, má gestão das piscinas públicas, etc). Use jornais, revistas, entrevistas e visitas a centros comunitários para avaliar esse ponto.
f) Inventário sobre os conflitos já instalados quanto ao uso da água e um prognóstico do futuro desses conflitos.
A base de dados para esse plano poderá ser obtida na agência local de distribuição de água, na prefeitura e no IBGE (dados de crescimento populacional e atividade econômica).
Capítulo 23 - Ciclos biogeoquímicos - parte 2
Sumário
A princípio, esse capítulo trata do ciclo misto do carbono com ênfase nos ciclagem desse elemento nos oceanos bem como as interferências humanas no ciclo, notadamente em relação às emissões de CO2 advindas da queima de combustíveis. O ciclo do nitrogênio é apresentado, a seguir. Nesse ciclo, a maior ênfase é dada à fixação biológica do nitrogênio atmosférico. O capítulo ainda enfoca o ciclo do fósforo, tipicamente sedimentar, e outro ciclo misto, o ciclo do enxofre. Finalmente o capítulo aborda os aspectos diferenciais da ciclagem de nutrientes nos ecossistemas terrestres tropicais.
Questões objetivas
1) Qual é a principal forma de carbono existente nos oceanos?
2) Descreva o aumento das concentrações de CO2 atmosférico ocorrido ao longo das últimas décadas.
3) Quais são os principais organismos fixadores de nitrogênio atmosférico?
4) Quais são as principais vias metabólicas pelas quais o fósforo volta ao compartimento abiótico?
5) Quais são as principais características da ciclagem de nutrientes em florestas tropicais?
Temas para discussão
1) Faça uma pesquisa sobre os dados mais recentes em relação as concentrações de CO2 na atmosfera. Use a internet para ter acesso aos últimos números. Pesquise também sobre as principais fontes de emissão desse gás. Discuta esses dados e compare os percentuais relativos a queima de petróleo e carvão com os dados relativos a queima de florestas tropicais. Discuta os dados. Peça ao seu docente para elaborar uma discussão na turma com cada grupo trazendo uma parte das informações requeridas.
2) O que é na realidade "mudança climática global". Há outros fenômenos que interferem nessa mudança, além do aumento das concentrações de CO2.? Existem sinergismos (efeitos aditivos) entre os fenômenos que você pesquisou?
Capítulo 24 - Ecologia microbiana
Sumário
O capítulo se inicia abordando a diversidade metabólica das bactérias e das diferentes formas de classificação desses metabolismos. A seguir, o capítulo trata das principais categorias metabólicas: bactérias quimiorganotróficas aeróbicas e anaeróbicas, bactérias quimiolitotróficas aeróbicas e anaeróbicas e bactérias fotossintetizantes. A seguir, o capítulo trata da importância ecológica das bactérias e de ecologia microbiana. Alguns métodos para se avaliar a produção bacteriana são também apresentados.
Questões objetivas
1) Quais são os principais tipos de bactérias quimiolitotróficas aeróbicas?
2) Qual é a importância dessas bactérias na ciclagem do nitrogênio?
3) Qual a importância das bactérias na metanogênese? E qual é a importância ecológica da metanogênese?
4) O que é "alça microbiana" ( microbial loop ) e como esse conceito mudou o paradigma de que as bactérias seriam apenas importantes como organismos remineralizadores ?
Temas para discussão
1) Pesquise sobre as novas técnicas usadas em ecologia microbiana. Cite algumas as aplicações econômicas do estudo de bactérias de vida livre. Pense na depuração de águas, na indústria de alimentos, nas ciências da saúde. Se estiver cursando um curso de graduação de biologia, faça uma análise crítica da grade curricular de seu curso de biologia e veja se tais técnicas têm merecido a atenção dos coordenadores de seu curso. Organize uma lista de periódicos especializados sobre o assunto (consulte nossa biblioteca mínima) e veja o percentual deles que é regularmente assinado pela biblioteca de sua escola. Se os resultados forem aquém do esperado, leve-os à diretoria/coordenação para debate.
Capítulo 25 - Modelos matemáticos
Sumário
O capítulo trata inicialmente dos elementos estruturais dos modelos matemáticos usados em ecologia. A seguir, as características gerais dos modelos funcionais voltados à dinâmica da comunidade planctônica são apresentadas. O capítulo passa então para uma abordagem mais aplicada, apresentando um modelo, adaptado pelo autor, para uma comunidade planctônica que esteja sendo limitada pelo fósforo. Após justificar a adoção de parâmetros diferentes para comunidades temperadas e tropicais, o capítulo apresenta as simulações comparando essas duas comunidades.
Questões objetivas
1) O que são variáveis de estado, variáveis auxiliares, funções de força e parâmetros de um modelo matemático em ecologia?
2) Quais são as limitações do uso de sistemas lineares para modelar os processos ecológicos nos ecossistemas? Cite um modelo não linear usado na simulação desse capítulo.
3) Em qual premissa se baseia o modelo em questão?
4) Quais são as principais diferenças observadas entre as simulações em ambientes tropiciais e temperados?
Temas para discussão
1) Pesquise na literatura sobre o uso de modelos matemáticos em ecologia. Quais as principais vantagens dessa abordagem? Como devemos fazer para testar (ou falsear) um modelo?
2) Cite algumas aplicações dos modelos matemáticos em ecologia. Forneça exemplos.
Sugestão: você vai encontrar muitas referências sobre modelos matemáticos em ecologia nos principais periódicos citados em nossa "biblioteca mínima".
Página criada em 16 de fevereiro de 2001
e atualizada em 31/10/2016
©Ricardo Motta Pinto-Coelho