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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz Disciplina: ECOLOGIA GERAL CEN 0109 Professores (Docentes): Dr. Plínio Barbosa.

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1 UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz Disciplina: ECOLOGIA GERAL CEN 0109 Professores (Docentes): Dr. Plínio Barbosa de Camargo Dr. Marcelo Zacharias moreira Dr. Luiz Antonio Martinelli

2 Ecologia? O que é isso?

3 I. O que é ecologia? II. Objetivos da Ecologia III. Por que estudar ecologia? IV. Onde estudar ecologia? V. Como os ecólogos trabalham? VI. Como aprenderemos sobre ecologia? Algumas questões básicas:

4 O que é ecologia? ORIGEM ETIMIOLÓGICA Do Grego: Oikos = casa Logos = estudo Definições: E. Haeckel (zoólogo alemão) 1870: Por ecologia, entendemos como um conjunto de conhecimentos em relação à economia da Natureza - a investigação das relações entre os animais com seu ambiente inorgânico e orgânico. Burdon-Sanderson (anos 1890): Elevou a Ecologia a uma das três divisões naturais da Biologia: Fisiologia - Morfologia – Ecologia Odum (1963): A estrutura e a função da Natureza. Krebs (1972): Ecologia é o estudo científico dos processos que regulamentam a distribuição e a abundância de seres vivos e as interações entre eles, e o estudo de como esses seres vivos, em troca, intercedem no transporte e na transformação de energia e matéria na biosfera (ou seja, o estudo do planejamento da estrutura e função do ecossistema).

5 ECOLOGIA é a ciência que estuda como os organismos (animais, plantas e micróbios) interagem entre si e com o ambiente abiótico (incluindo fatores como luz solar, temperatura, umidade, e nutrientes)

6 Objetivos da Ecologia Entender os princípios de operação dos sistemas naturais; Prever suas reações às mudanças das interações entre organismos, populações, comunidades e ecossistemas. Mostrar a variação histórica da natureza e demonstrar que as ações antrópicas se estendem as mais remotas regiões da Terra.

7 Interação – Meio Abiótico e Biótico Quais são as principais partes de nosso planeta que podem interagir como sistemas? Essencialmente toda a matéria (sólida, líquida e gasosa) e todos os processos que movimentam energia de materiais de uma parte para a outra do planeta compõem o sistema Terra.

8 Por que estudar ecologia? Curiosidade – Como funciona o mundo à nossa volta? Como somos moldados pelos nossos ambientes? Responsabilidade – Como suas ações modificam o nosso meio ambiente? Como minimizar os efeitos nocivos de nossas ações? Pesca excessiva, destruição do habitat, perda da biodiversidade, mudanças climáticas. A natureza como guia – O mundo em que vivemos existe há muito mais tempo do que nós e vem resolvendo muitos problemas através de soluções criativas. Os sistemas ecológicos são modelos de sustentabilidade. Como podemos alimentar a nossa crescente população? Onde viveremos? Sustentabilidade – uma característica relativa à sociedade humana onde os ecossistemas (inclusive os seres humanos) são controlados de tal forma que podem promover a continuidade das condições atuais que apóiam a vida na Terra. A ecologia nos ajuda a entender os problemas complexos, tais como: Aquecimento Global Biodiversidade Poluição...

9 Como os ecólogos trabalham? 1° Observações e Descrições – Observar o que ocorre no campo; 2° Desenvolvimento de Hipóteses – Criar idéias sobre como o sistema funciona; 3° Teste das hipóteses (experimentos) – Um ou um pequeno número de variáveis são manipulados para revelar seus efeitos específicos Microcosmos – Isolar uma porção, limitar os fatores, manipular as condições (Ex:laboratório, estufas...) Modelos matemáticos – Descrever as interações entre os ecossistemas como equações.

10 Abordagens de Estudo de Ecologia Organismos interagindo com a energia, foco na ciclagem de nutrientes Diversidade e abundância dos organismos do mesmo local (ecologia de riachos) Densidade de indivíduos Mecanismos de adaptação, fatores limitantes (flores específicas para insetos específicos) Correntes de vento, da água, dos elementos químicos... (Entender o El niño, Camada de ozônio)

11 Conexão com outras disciplinas: Fonte: Elements of Ecology, R. L. Smith e T. M. Smith, 4a Ed.

12 Sistemas Ecológicos Organismo: Ser limitado, troca energia e matéria com o meio. População: Muitos organismos vivendo junto (fronteiras geográficas, densidade...) Comunidade: Muitas populações de diferentes tipos se interagindo (mutualismo, simbiose...) Ecossistema: Conj. de org. vivendo com seus meios físicos e químicos (floresta, savana, estuário...) Biosfera: Todos os ambientes e organismos da Terra. Interligados através da energia e dos nutrientes transportados pelas correntes de vento e água e organismos.

13 Sistemas Ecológicos Átomo Ecossistema Comunidade População Organismo Tecidos Organela Molécula Biosfera Bioma Grupo de seres vivos que interagem e se cruzam Atmosfera da Terra onde existe vida, a unificação de todos os ecossistemas. Sistema altamente ordenado, coeso pela energia do sol. Áreas em grande escala de Vegetação e características climáticas semelhantes. Seres vivos e seu meio ambiente físico e químico juntos em uma área. Populações diferentes vivendo juntas e interagindo (concorrentes, predadores e presas ou simbioticamente) Órgãos

14 Definição de Habitat É o lugar, ou estrutura física, no qual vive um organismo. (floresta, deserto, recife de coral...). Existem diferentes subdivisões, Ex: Terrestre X Aquático Água doce X Água marinha Oceânico X Estuários Bentônicos X Pelágicos

15 Como aprenderemos sobre ecologia? Começaremos com definição de sistema e ecossistemas. Aprenderemos sobre os diferentes biomas existentes no planeta. Estudaremos os fluxos de energia e os fatores limitantes. Partiremos para a ciclagem de nutrientes, começando pelos nutrientes na água, seguindo para o ciclo do carbono e do nitrogênio. Em seguida, nos concentraremos nas populações, comunidades e cadeias tróficas. Veremos então as aplicações ecológicas e finalizaremos com um conhecimento básico de aplicações isotópicas.

16 O que a ecologia não é... Ecologia não é ambientalismo (ECOCHATO) O ambientalismo defende certas ações e posições políticas. Ecologia é ciência, baseada nos princípios biológicos, físicos e químicos, independente de valor.

17 INTRODUÇÃO GERAL: PORQUE OS CONHECIMENTOS SOBRE ECOLOGIA SÃO BÁSICOS NA FORMAÇÃO DOS PROFISSIONAIS DAS ÁREAS DO CONHECIMENTO QUE LIDAM COM QUESTÕES AMBIENTAIS?

18 DIAGNÓTICO GERAL DA SITUAÇÃO DA BIOSFERA HOJE O ESTADO DO NOSSO PLANETA

19 Últimos 300 anos: escalas, taxas e tipos de modificações ambientais têm sofrido alterações drásticas, a medida que a humanidade passou por uma era de crescimento populacional rápido, com um desenvolvimento industrial baseado no uso de combustíveis fósseis CONSEQUENTEMENTE Aumento do consumo de combustíveis fósseis e emissões de gases do efeito estufa Aumento da produção de alimentos e conversão de ecossistemas naturais em agrícolas Perda de habitats e biodiversidade Contaminação do solo, ar e água Mudanças nos ciclos do elementos e fluxo de energia Diminuição da disponibilidade de água potável Erosão dos solos Desmatamento, etc

20 Soluções Melhores políticas de manejo de Bacias Hidrográficas Melhor manejo da agricultura Cuidado com regiões alagadas e outras áreas de suporte ambiental... Estudos Ecológicos Obs: Uma área de suporte ambiental é aquela que a humanidade depende para se alimentar, suprir suas necessidades hídricas, se proteger contra catástrofes naturais e cuidar da saúde pública. Controle populacional por predadores Influência da fertilidade do solo no crescimento de plantas Dispersão de organismos na superfície da Terra

21 Crescimento da população mundial nos últimos 60 anos

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24 Esta população está crescendo mais lentamente Crescimento da população mundial entre 1750 e 2150 População – bilhões de habitantes Países menos desenvolvidos Países mais desenvolvidos bilhões Ano(%) 19981, , , , ,18 Taxa anual de crescimento

25 Declinando nas regiões mais desenvolvidas A população mundial está crescendo em torno de 71 milhões de pessoas por ano dos quais:

26 Tornando-se mais urbana, especialmente nas regiões menos desenvolvidas Londres Cairo N. York C. México Lagos Shangai Bombaim São Paulo Tóquio População urbana (milhões)

27 Energia Alimento e Fibras Água potável para consumo e higiene Uso da biodiversidade Manutenção da saúde humana Armazenamento e ciclagem de nutrientes Terras agriculturáveis Zonas Costeiras FlorestasEcossistemas aquáticos Terras áridas e pradarias Bens e serviços obtidos pelo homem da natureza

28 Matriz energética: problemas ambientais globais hoje estão associados com a depedência nos combustíveis fósseis e os riscos ambientais associados com esta extração, bem como os danos causados pelas emissões na combustão dos mesmos Consumo mundial de energia por tipo de combutível (milhões de toneladas equivalente a óleo.ano -1 ) Queima de combustíveis fósseis: 65% do total de E consumida em 2002

29 Consumo de energia per capta por setor e usuário (em gigajaules) Agricultura Serv. Comerciais e púbs. Indústrial Residêncial Transporte Outros Países em desenvolvimento Países desenvolvidos

30 Desafio: Sistema de obtenção de energia sustentável Uso de combustíveis fósseis: indústria, transporte, aquecimento, etc Emissões mundiais de CO 2 pela queima de combustíveis fósseis Carvão Madeira Óleo Gás natural Ano Consumo anual de energia

31 Mudanças no clima moderno: são domindas pelas intervenções humanas, as quais são hoje suficientemente grandes para exceder a variabilidade natural. Variações na concentração atmosferica de CO 2 e da temperatura do ar determinadas em testemunhos de gelo de Vostok, Antartica (Kump, Nature, 419).

32 Fonte destas perturbações: emissões associadas com o uso de energia (Combustíveis fósseis), urbanização e mudanças no uso do solo. Principal fonte da mudança climática global: modificação da composição da atmosfera devido às atividades antrópicas

33 Emissões de CO 2 por região (milhões de toneladas de carbono.ano -1 ) Total mundial: 6234 Ásia e Pacífico 2167 Europa 1677 América do Norte 1614 América do Sul e Caribe 365 África 223 Ásia ocidental 187

34 Outras alterações atmosféricas Aumento no buraco na camada de ozônio Produção mundial dos principais organo- fluorcarbonados (CFCs, toneladas.ano -1 )

35 O transporte intercontinental e entre hemisférios de poluentes atmosféricos compromente ecossistemas naturais e agrícolas e tem um forte efeito no clima

36 Anos 1990: as emissões de óxido nitroso (NO) na Ásia superaram as da América do Norte e Europa, padrão que deverá persistir por décadas

37 extremos de temperatura e precipitação, diminuição da extensão sazonal e perene de neve e gelo, elevação de nível do mar Mudanças esperadas:

38 Desmatamento e mudanças no uso e cobertura do solo

39 Necessidade de madeira para suprir demanda de energia (A queima de madeira é a única fonte de energia para cerca de 1/3 da população mundial) Necessidade de terras para a produção de alimentos

40

41 Fonte: SOS Mata Atlântica Atividades: Culturas agrícolas Exploração madeireira Pecuária Urbanização Mata Atlântica: 15% BR - (100 milhões ha) 1998 : 8%

42 Estado de São Paulo 82% - florestas 5% - florestas Café Ferrovias Diversificação de culturas (algodão, laranja e cana-de-açúcar) Industrialização (carvão) Fonte: SOS Mata Atlântica

43 ASSOCIADA À EXPANSÃO DE TERRAS AGRICULTÁVEIS OCORRE A DEGRADAÇÃO DOS SOLOS EM MUITAS REGIÕES DEVIDO AO MANEJO INADEQUADO A erosão dos solos é o principal fator de degradação, com efeitos severos nas funções dos mesmos, tais como a capacidade de atuar como neutralizadores e filtros de poluentes, o papel nos ciclos hidrológico e do nitrogênio, a habilidade de prover habitats e sustentar a biodiversidade.

44 1972 – 1988: uso global de fertilizantes cresceu a uma taxa anual de 3.5 % (mais de 4 milhões de ton/ano, FAO 2001) e as políticas governamentais subsidiaram o uso de irrigação, fertilizantes e pesticidas. Estudos realizados pela FAO demostraram que: Em 38 países em desnvolvimento mostrou que em 26 deles o uso de fertilizantes era subsidiado Pesticidas continuam sendo usados indiscriminadamente e depositados aleatoriamente. Na África em apenas 49 países, os estoques de pesticidas não utilizados e banidos eram mais de toneladas

45 Recursos hídricos

46 Rápido olhar nos recursos de água doce mundiais

47 Água no mundo Volume Total: 1,36 bilhões km³ Oceanos 97,5% Água Doce 2,5% Fontes: Shiklomanov/ONU, 2006; IWMI, 2005.

48 Distribuição hídrica X População Norte DH: 65,5% Pop: 7% Nordeste DH: 3,8 % Pop: 29% Centro-Oeste DH: 16,7% Pop: 6% Sudeste DH: 6,7% Pop: 43% Sul DH: 7,3% Pop: 15%

49 Fonte – FAO e UN

50 Brasil Uso doméstico: 43% Uso Industrial: 17% Uso Agrícola: 40%

51 O estado de São Paulo

52 Uso sustentado e conservação da biodiversidade Biodiverisdade proporciona os bens e serviços

53 ReinoNúmero de espécies descritas Bacteria4 000 Protistas Animais vertebrados Animais invertebrados Fungos Plantas Total Total possível de espécies não conhecidas Fonte: UNEP-WCMC 2000 Espécies de vertebrados ameaçadas de extinsão por região

54 Indicador global de biodiversidade: para algumas espécies conhecidas e descritas na literatura. Tamanho da população de indivíduos selvagens em relação àquela existente em 1970

55 Gerenciamento adequado dos recursos naturais, de modo a atender uma população em constante crescimento e evolução tecnológica requer uma base científica sólida sobre os princípios básicos de estrutura e funcionamento dos sistemas ambientais. Principal desafio: manejo sustentável de um planeta em constante mudança


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