ECOLOGIA 09 - AS ALTERAÇÕES ABIÓTICAS E OS PROBLEMAS AMBIENTAIS

ECOLOGIA 09 – As alterações abióticas e os problemas ambientais.

Alterações abióticas (nos ecossistemas): o termo basicamente se refere aos diversos tipos de poluição, que é a degradação de um ecossistema por conta da introdução excessiva de matéria orgânica, substâncias tóxicas, íons ou mesmo energia. A poluição promove a contaminação do solo, da água e do ar e essas alterações abióticas também geram alterações bióticas.

Poluição atmosférica: um dos exemplos mais comuns é a poluição atmosférica, que pode ser gerada pelo aumento na concentração de algum gás liberado pela atividade industrial, de seus produtos ou da queima de combustíveis fósseis (como o carvão mineral e o petróleo).

Como exemplos: o CO₂ em excesso pode contribuir para o aquecimento do planeta, pois é um gás estufa. O CO, produto da combustão incompleta que ocorre nos motores dos veículos é um poluente capaz de se ligar fortemente à hemoglobina, proteína do sangue responsável por transportar o O₂, formando a carboxiemoglobina, podendo asfixiar uma pessoa.

Além do CO, o processo de combustão incompleta pode gerar outros compostos que reagem na atmosfera e geram produtos que causam desconforto respiratório e irritação nos olhos. Como exemplos temos o ozônio - O₃, que na alta atmosfera filtra a radiação ultravioleta, mas em baixas altitudes causa esses problemas.

A queima do diesel libera SO₂ e NO₂, gases que, além de causar dificuldades respiratórias, também são capazes de gerar ácidos, como o sulfúrico e o nítrico, que retornam à superfície como chuva ácida. O pH das chuvas já é naturalmente ácido, com valor de aproximadamente 5,6, mas a geração dos ácidos citados pode baixar esse valor até 1,5. Dentre os efeitos da chuva ácida podemos dizer que, dependendo do caso, ela pode gerar problemas respiratórios nas pessoas, eliminar as folhas das árvores e contaminar o solo e os lagos, levando alguns organismos à morte.

Árvores que perderam as folhas por conta do efeito da chuva ácida.

O CO₂ liberado em excesso também pode promover uma diminuição leve no pH oceânico por conta da formação de ácido carbônico, o que, por sua vez, pode alterar o metabolismo de diversos organismos, como a diminuição na eficiência das trocas gasosas nas brânquias dos peixes e afetar a disponibilidade de CaCO₃, componente de placas, conchas e exoesqueletos de organismos marinhos como os dos moluscos, crustáceos e corais.

Formação de ácido carbônico e alguns dos seus efeitos.

Ainda no âmbito do excesso de CO₂ podemos mencionar o embranquecimento dos corais. Ele não é causado pela diminuição do pH dos oceanos, mas sim pelo aumento da temperatura das águas oceânicas, relacionado ao aumento dos níveis de CO₂ atmosférico. Basicamente, há espécies de corais cujos pólipos, as formas fixas, vivem associados às algas simbiontes (dinoflageladas zooxantelas), o problema é que o aumento das temperaturas oceânicas e outros estresses ambientais podem fazer com que os corais ejetem as algas. Sem elas os corais se tornam esbranquiçados e perdem as substâncias orgânicas produzidas pela fotossíntese delas.

Efeito do branqueamento dos corais.

A poluição atmosférica também pode contribuir com o fenômeno da inversão térmica, no qual, por conta do acúmulo de resíduos liberados, forma-se uma nuvem de fumaça que impede a passagem da luz do sol, promovendo o resfriamento da superfície. O resultado é que se forma uma camada de ar quente acima da camada de fumaça e, como o ar quente é menos denso, ele não desce, fazendo com que as substâncias poluentes se concentrem mais próximas da superfície e causem problemas diversos.

Poluição das águas: pode se dar pela liberação de vários tipos de compostos liberados nas águas, como os esgotos cujas águas não receberam o tratamento devido ou por defensivos agrícolas que podem atingir os corpos d’água.

Mais um exemplo drástico é o da poluição das águas marinhas após o derramamento de petróleo a partir de acidentes em navios petroleiros. O petróleo consiste basicamente de uma mistura de hidrocarbonetos e esses compostos são hidrofóbicos. Então, forma-se uma camada na superfície da água que impede a passagem de luz e afeta o processo de fotossíntese. Além disso, ele pode se impregnar nas brânquias dos peixes, matando-os por asfixia, e nas penas das aves, levando-as à morte por não poderem voar e impedindo as penas de aquecê-las. No momento, as melhores soluções para se lidar com o problema do derramamento de petróleo são usar barreirar físicas e sugar o material com bombas.

Outro problema importante no que tange às águas é o processo de eutrofização (“nutrição verdadeira”). O excesso de nutrientes na água, como os íons fosfatos (PO₄^-3) e nitratos (NO₃^-), promove a multiplicação exagerada das algas, organismos autótrofos fotossintéticos componentes do fitoplâncton. O problema é que essa multiplicação exagerada gera aumento na taxa de mortalidade das algas e também do zooplâncton que se alimenta delas. Isso, por sua vez, promove o aumento da taxa de decomposição e dos números de organismos decompositores, os fungos e as bactérias, nesse caso, aeróbios. Esses organismos aeróbios consomem quase todo o O₂ dissolvido na água, causando a morte de organismos aeróbios como os peixes e a predominância e multiplicação dos organismos anaeróbicos (fungos e bactérias anaeróbicas) que liberam substâncias com odores fortes, pois não conseguem realizar um processo de oxidação completa de compostos orgânicos e liberar CO₂. Algumas das principais causas do processo de eutrofização são o lançamento de esgotos domésticos nas águas e os resíduos resultantes de fertilizantes usados na agricultura. É bom destacar que em certos casos as algas produzem substâncias tóxicas capazes de matar os peixes.

Além da poluição gerada pela entrada de substâncias no sistema, podemos citar o aumento na temperatura, que pode ser causado por conta da atividade de usinas de geração de energia e promove o desenvolvimento de certas bactérias e fungos e a diminuição da solubilidade do O₂ na água.

Por fim, ainda em relação à poluição das águas é bom destacar o fenômeno da magnificação trófica: algumas substâncias liberadas no ambiente não são facilmente degradadas (“não biodegradáveis”) pelos organismos e tendem a se acumular nos tecidos adiposos. Como a quantidade eliminada pela excreção é pequena, as concentrações desses compostos aumentam na medida em que o nível trófico de uma cadeia alimentar também aumenta. Dois exemplos desse tipo de possíveis poluentes são o mercúrio ligado aos compostos orgânicos e o DDT, dicloro-difenil-tricloroetano, um pesticida, o mesmo da DDTização. O DDT, por exemplo, afina as cascas dos ovos das aves, aumentando a mortalidade e o metil-mercúrio é altamente tóxico e gera lesões no tecido nervoso.

Poluição dos solos: pode ser gerada a partir do lixo em excesso, substâncias tóxicas presentes no lixo e defensivos agrícolas que adentram as camadas do solo. Essas substâncias podem atingir os lençóis freáticos e contaminar outros corpos d’água.

Poluição por elementos radiativos: de tempos em tempos pode haver acidentes por motivos diversos e eventos naturais capazes de destruir os reatores das usinas nucleares, liberando elementos radiativos no meio. Os acidentes de 1986 em Chernobyl e 2011 em Fukushima são exemplos. Em 1987, em Goiânia, uma cápsula abandonada contendo pó de Césio-137, radiativo, foi encontrada por pessoas simples, que a abriram, manusearam o pó e foram contaminadas. O incidente gerou quatro óbitos e 200 contaminações.

O efeito estufa e as mudanças climáticas: a atmosfera é a camada gasosa presente na superfície do planeta, que se estende por vários km de altura e é dividida em regiões, com base, por exemplo, na composição gasosa e na temperatura. A camada mais próxima da superfície é a troposfera, que vai até 10 km de altitude. A maior parte dos fenômenos climáticos ocorrem na troposfera e nela encontramos as maiores concentrações de O₂, CO₂, N₂ e H₂O (o O₃ é encontrado em maiores concentrações na camada seguinte, a estratosfera).

Aproximadamente 35 % da radiação solar que atinge a terra é refletida de volta para o espaço pelas nuvens. O restante atinge a superfície e é convertida em energia térmica. A superfície, por sua vez, emite radiação infravermelha de volta para a atmosfera que pode ser percebida na forma de calor. Os gases estufa, como o CO₂, CH₄ e o N₂O, conseguem reter essa radiação infravermelha promovendo o aquecimento da atmosfera e mantendo a temperatura média do planeta em torno de 14 °C. Se não fosse esse efeito o planeta seria bem mais frio, por volta de -18 °C a -15 °C. Assim, vemos que a manutenção desse efeito e dessas temperaturas promoveu o desenvolvimento da vida na Terra. Veja a imagem:

O CO₂, gás estufa, pode ser liberado em excesso pela queima de combustíveis fósseis, acentuando o efeito estufa e promovendo as mudanças climáticas. O efeito foi potencializado a partir do Século XVIII, durante a revolução industrial. Assim, acredita-se que essas emissões em maiores quantidades geraram mudanças climáticas diversas, como verões mais quentes, invernos mais frios, degelos, alterações no nível das águas do mar e furacões, mais intensos. Os anos mais quentes da história do planeta, de 1850 até hoje, foram registrados a partir de 1998.

Dentre alguns dos problemas resultantes das mudanças climáticas, além do aquecimento do planeta, estão o aumento da área de atuação de mosquitos transmissores de doenças, o isolamento dos organismos de frio de montanha ainda mais para o cume, o derretimento de geleiras e etc.

A destruição da camada de O₃: as radiações ultravioletas podem causar danos e mutações nas células da pele e, com isso, até gerar tumores. A camada de O₃ atua absorvendo essas radiações e conferindo proteção aos organismos.

O problema é que essa camada vem sendo destruída progressivamente, primordialmente por conta da liberação de clorofluorcarbonos, compostos utilizados em diversos produtos, como os aerossóis, espumas plásticas, condicionadores de ar e etc.

CFC + energia luminosa + 2 O₃ -  - >  3 O₂ + Cl

Uma peculiaridade é que as massas de ar concentram os CFCs na região Antártida e isso acabou promovendo a redução de 20 % da camada de O₃ na região, gerando um “buraco”. Há acordos internacionais que objetivam reduzir o uso dos CFCs, eliminar o consumo e a produção até 2040. Acredita-se que a vida útil dos CFCs seja de aproximadamente 75 anos.

O destino do lixo: na medida em que a população mundial cresce, crescem também o consumo e a quantidade de lixo produzido. Estima-se que cada brasileiro gere, em média, 600 g de lixo por dia e que, no Brasil, de 2003 a 2014 o lixo aumentou 29% enquanto o crescimento populacional foi de 6%. Esse material é constituído de restos de comida, papel, metais e outros resíduos. O problema é dar destino adequado a esse material, pois muito do que é liberado no lixo pode ser tóxico, causar problemas de saúde, contaminar o solo e a água.

A solução mais usada é transferir o lixo para as regiões periféricas, os chamados lixões, onde tudo fica a céu aberto e promove a multiplicação de insetos, ratos e outros organismos capazes de causar doenças em humanos, inclusive nos próprios indivíduos que recolhem materiais nesses locais. Além disso, o chorume, líquido escuro que escorre da matéria orgânica em decomposição no lixo, pode contaminar o solo e os lençóis freáticos. Uma alternativa, menos pior, mas ainda longe do ideal, são os aterros sanitários, nos quais se cava um buraco enorme no chão, impermeabiliza-se essa superfície para evitar o vazamento do chorume e posteriormente se cobre o lixo de terra. Nesses locais há a liberação de gás metano, que pode ser utilizado como combustível ou então, queimado. Dependendo do tipo de lixo, como os resíduos hospitalares, realiza-se a incineração do material, mas esse processo libera gases tóxicos na fumaça.

Em locais onde se faz a coleta seletiva, pode-se utilizar os restos de alimentos (o chamado “lixo orgânico”) como fertilizante para o cultivo dos solos. Já o material plástico e os papéis, podem ser reaproveitados em atividades industriais. (Mais adiante você verá os chamados 5 Rs da sustentabilidade).

O desmatamento: é a remoção da cobertura vegetal, que pode promover a erosão, o assoreamento, a lixiviação, a desertificação e o aumento nos níveis de CO₂ atmosférico. Em grande parte o desmatamento problemático é gerado por conta das atividades de produção, como a industrial, a agrícola e dos resíduos gerados por essas atividades. Por exemplo, pode-se desmatar uma área de floresta a fim de se gerar um campo para o cultivo de uma monocultura. Ainda, dependendo do caso, o uso dos defensivos agrícolas pode contribuir para a contaminação do solo e dos lençóis freáticos.

Segue uma definição dos vários termos mencionados:

Erosão: é um processo de retirada de partículas do solo, promovendo o desgaste. Pode ser causado, por exemplo, pelas águas das chuvas ou pelos ventos. Esse processo pode acontecer naturalmente, mas o desmatamento é capaz de acelerá-lo. Alguns dos problemas relacionados são a perda da fertilidade dos solos e os deslizamentos de terra que podem afetar áreas habitacionais. A construção de residências de maneira irregular, em terrenos inclinados, ao remover a cobertura vegetal compromete grandemente a segurança dos moradores com o risco de deslizamentos.

Assoreamento: consiste no acúmulo de materiais nos rios e outros corpos d’água. O material acumulado pode dificultar o fluxo das águas, prejudicando os ecossistemas aquáticos. O assoreamento pode ser gerado pelo processo de erosão.

Lixiviação: perda de substâncias solúveis da camada superior do solo, devida às chuvas (o conceito é similar ao da erosão). Esses materiais retirados podem ser depositados em regiões de menor altitude, sendo que, em um local, forma-se então uma camada superior porosa e uma camada inferior mais densa, às vezes até impermeável. A retirada das substâncias solúveis do solo dificulta o crescimento das plantas.

REFERÊNCIAS:


As referências básicas dessa série sobre ecologia são:

Thompson, M. & Rios, EP. Conexões com a Biologia. Vol. 1. Moderna. 2ª ed. 2016.Townsend, CR., Begon, M., Harper, JL. Fundamentos em Ecologia. 3ª ed. Artmed. 2010.Urry, LA. et al. Biology. 11th ed. Pearson. 2016.Lopes, L. & Rosso, S. BIO: Volume Único. Saraiva. 3ª ed. 2013.

As restantes serão informadas na parte final sobre esse assunto.

ECOLOGIA 08 - A BIODIVERSIDADE E AS ALTERAÇÕES NOS AMBIENTES

A biodiversidade e as alterações nos ambientes:

Nos níveis de organização e complexidade biológicos é importante que haja uma diversidade biológica, ou biodiversidade, termo que se refere aos números de espécies diferentes que habitam um local (a riqueza de espécies), aos números de indivíduos de cada espécie no local (a abundância relativa, chamada de uniformidade das espécies), e ainda, aos pools gênicos das populações e aos tipos, números e complexidades das interações dos organismos e das espécies entre si e com o ambiente. 

Riqueza e equidade das espécies. A comunidade 1 apresenta maior equidade, apesar de ambas apresentarem as mesmas espécies.

Analisando a imagem acima, veja que a comunidade 2 apresenta alta dominância ou baixa equidade, tendo em vista que uma espécie é bem mais abundante que as outras. O contrário ocorre na comunidade 1.

O Brasil é considerado o país com a maior biodiversidade do mundo. Estima-se que podem se encontrar até 20 % das espécies animais e vegetais conhecidas no nosso território.

Imagem representativa da biodiversidade brasileira de acordo com as categorias taxonômicas principais.

A perda de biodiversidade pode se dar de várias formas e promover vários tipos de perturbações. Por exemplo, as espécies invasoras, que são exóticas e não nativas de uma região, quando introduzidas, perturbam as dinâmicas populacionais e as teias alimentares, pois os organismos dessas espécies não co-evoluíram junto às outras do local. Outro caso é o de quando há a perda de uma espécie chave, aquela cujo papel ecológico é mais importante que o das demais. Exemplos de espécies chaves são os castores, os lobos no parque Yellowstone e os elefantes na savana africana.

A perda de diversidade genética também pode promover a extinção de uma espécie. Os guepardos, por exemplo, são uma espécie ameaçada em parte por conta da baixa diversidade genética que promove o surgimento de diversos problemas de saúde e infertilidade.

Os números de guepardos têm diminuído consideravelmente ao longo dos anos. Em parte, devido à baixa diversidade genética das populações.

Lembre-se também de que o ambiente pode promover modificações nos organismos e nas populações, mas os organismos também podem promover mudanças no ambiente e nos fatores abióticos. Se o número de árvores aumenta em um determinado local, haverá mudanças no microclima e na composição química do solo e, esses, por sua vez, são fatores que influenciam os números e os tipos de espécies mais adaptadas a viver nesse novo ambiente.

Assim, a diversidade biológica e os ecossistemas devem ser preservados por motivos diversos desde os medicinais, pois os organismos podem prover substâncias de interesse farmacêutico, até mesmo os motivos referentes ao relacionamento espiritual de certas comunidades com os ecossistemas.

As secreções das pererecas da espécie Phylomedusa nordestina têm uma substância, a dermaseptina 01 que pode ser utilizada no tratamento da Leishmaniose. Devemos preservar a diversidade a fim de conservar esses organismos e os tipos de substâncias e outros recursos que eles podem nos fornecer.

De maneira geral, os ecossistemas são capazes de resistir a certas alterações e restabelecer um equilíbrio ou um estado estacionário. Porém, dependendo do ecossistema ou do tipo de perturbação, a recuperação não é fácil e isso pode gerar diversos problemas ambientais. Alguns ecossistemas de alta biodiversidade e sob risco por conta da atividade humana são chamados de hotspots. No Brasil a Mata Atlântica e o Cerrado são exemplos de hotspots e a preservação desses locais deve ser priorizada. Dentre alguns fatores capazes de alterar ou promover perturbações nos ecossistemas podemos citar as alterações bióticas e as abióticas:

Alterações bióticas: consistem basicamente na introdução ou na eliminação de populações de certas espécies em um ecossistema. Note que essas alterações não necessariamente ocorrem por conta da atividade humana, algumas catástrofes naturais podem gerá-las, como no caso de um evento de erupção vulcânica.

O vulcão Krakatoa, localizado em uma ilha no estreito de Sunda, entre as ilhas de Java e Sumatra, protagonista de uma grande catástrofe ambiental em 1883 e que resultou na morte de incontáveis organismos, dentre os quais mais de 36000 mortos humanos em Java e Sumatra graças às tsunamis geradas pelo evento.  

Introdução de espécies: a introdução de uma espécie em um ecossistema pode perturbar as teias alimentares, pois, por exemplo, a espécie nova pode predar outra de maneira excessiva, ou consumir um recurso em demasia. A espécie introduzida não co-evoluiu com as outras já presentes no ecossistema.

Pobre tatu, nem tem ideia de quem chegou na área...

Eliminação de espécies: não necessariamente se refere à extinção. As espécies podem ou migrar para outros locais ou diminuir a área de distribuição. Algumas espécies podem ser eliminadas de um determinado ecossistema por conta da introdução de parasitas, predadores, ação antrópica e outros casos.

Alterações abióticas: o termo basicamente se refere aos diversos tipos de poluição, que é a degradação de um ecossistema por conta da introdução excessiva de matéria orgânica, substâncias tóxicas, íons ou mesmo energia. A poluição promove a contaminação do solo, da água e do ar e essas alterações abióticas também geram alterações bióticas.

Na próxima seção veremos as alterações abióticas em mais detalhes.

REFERÊNCIAS:

As referências básicas dessa série sobre ecologia são:

Thompson, M. & Rios, EP. Conexões com a Biologia. Vol. 1. Moderna. 2ª ed. 2016.
Townsend, CR., Begon, M., Harper, JL. Fundamentos em Ecologia. 3ª ed. Artmed. 2010.
Urry, LA. et al. Biology. 11th ed. Pearson. 2016.
Lopes, L. & Rosso, S. BIO: Volume Único. Saraiva. 3ª ed. 2013.
As restantes serão informadas na parte final sobre esse assunto.