Disciplina: ECOLOGIA GERAL 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

Ecologia? O que é isso?

Algumas questões básicas: 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?

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).”

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)

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.

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.

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 ...

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.

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

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

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.

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

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

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.

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.

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

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

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

Soluções Melhores políticas de manejo de Bacias Hidrográficas Melhor manejo da agricultura Cuidado com regiões alagadas e outras áreas de suporte ambiental ... Controle populacional por predadores Influência da fertilidade do solo no crescimento de plantas Dispersão de organismos na superfície da Terra 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.

Crescimento da população mundial nos últimos 60 anos

Esta população está crescendo mais lentamente Crescimento da população mundial entre 1750 e 2150 População – bilhões de habitantes Países menos desenvolvidos Países mais desenvolvidos 2000 6.1 bilhões Ano (%) 1998 1,36 1999 1,33 2000 1,28 2001 1,16 2002 1,18 Taxa anual de crescimento

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

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

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

Queima de combustíveis fósseis: 65% do total de E consumida em 2002 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

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

Desafio: Sistema de obtenção de energia sustentável Uso de combustíveis fósseis: indústria, transporte, aquecimento, etc Carvão Madeira Óleo Gás natural Ano Consumo anual de energia Emissões mundiais de CO2 pela queima de combustíveis fósseis Desafio: Sistema de obtenção de energia sustentável

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 CO2 e da temperatura do ar determinadas em testemunhos de gelo de Vostok, Antartica (Kump, 2002. Nature, 419).

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

Emissões de CO2 por região - 1998 (milhões de toneladas de carbono.ano-1) Ásia e Pacífico 2167 Europa 1677 América do Norte 1614 América do Sul e Caribe 365 África 223 Ásia ocidental 187 Total mundial: 6234

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

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

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

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

Desmatamento e mudanças no uso e cobertura do solo

Necessidade de terras para a produção de alimentos 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)

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

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

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.

1972 – 1988: uso global de fertilizantes cresceu a uma taxa anual de 3 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 16 500 toneladas

Recursos hídricos

Rápido olhar nos recursos de água doce mundiais

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

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%

Fonte – FAO e UN

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

O estado de São Paulo

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

Espécies de vertebrados ameaçadas de extinsão por região Reino Número de espécies descritas Bacteria 4 000 Protistas 80 000 Animais vertebrados 52 000 Animais invertebrados 1 272 000 Fungos 72 000 Plantas 270 000 Total 1 750 000 Total possível de espécies não conhecidas 14 000 000 Fonte: UNEP-WCMC 2000

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

Principal desafio: manejo sustentável de um planeta em constante mudança 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.