Apostila De Ecologia

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Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva 1. ESTUDO DA BIOSFERA 1.1. INTRODUÇÃO A biosfera é o conjunto de regiões do planeta que possibilitam a existência permanente de seres vivos. Portanto, seu estudo é essencial para o conhecimento dos fatores que possibilitam o desenvolvimento das diversas espécies de seres vivos, suas necessidades e seu relacionamento com o meio ambiente. A biosfera, para efeito de estudo, é dividida em atmosfera, que é a camada gasosa que circunda o planeta, litosfera, que é a parte sólida acima do nível das águas, e hidrosfera, representada pelos corpos hídricos, como rios, lagos e oceanos. 1.2. O ESTUDO DA ECOLOGIA A palavra ecologia, criada pelo biólogo alemão Ernest Haeckel em 1866, deriva de dois vocábulos gregos, oikos (casa) e logos (estudo). Portanto, ecologia significa o estudo da casa ou, em outras palavras, o estudo do lugar onde se vive. Esta ciência estuda as relações que ocorrem entre os seres vivos e entre estes e o meio ambiente. A ecologia é dividida em auto-ecologia e sinecologia. A auto-ecologia trata das relações que ocorrem entre uma determinada espécie e seu meio físico de atuação, como os fatores ambientais que possibilitam seu desenvolvimento, além da ação do meio sobre suas características individuais de comportamento, morfologia e fisiologia. A sinecologia estuda a integração entre as diferentes espécies que ocupam um mesmo ambiente, como estas se correlacionam e de que maneira interagem com o meio ambiente. 1.3. ALGUNS CONCEITOS BÁSICOS 1.3.1. Meio ambiente O meio ambiente é o conjunto de elementos favoráveis ou desfavoráveis que cercam determinado ser vivo, como luz, calor, ventos, chuvas, condições edáficas (relativas ao solo) e a presença de outros seres vivos. O ambiente pode ser natural, quando ocorre na própria natureza, ou artificial, quando criado pelo homem. Um ambiente pode ou não oferecer condições para o desenvolvimento de determinadas espécies de seres vivos. 1.3.2. População Denominados população o agrupamento de indivíduos de uma mesma espécie que habitam ao mesmo tempo um mesmo espaço físico. 1.3.3. Comunidade O conjunto de diferentes populações que habitam ao mesmo tempo uma mesma área constitui uma comunidade de seres vivos, também denominada biocenose. 1.3.4. Biótopo Biótopo é o meio físico onde atua uma biocenose, ou seja, é o local onde vive uma determinada comunidade. 1.3.5. Ecossistema Os ecossistemas são unidades constituídas pelo meio físico e os diversos seres que nele habitam. Portanto podemos representar o ecossistema pelo conjunto: Ecossistema = biótopo + biocenose 1 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva O biótopo representa os componentes abióticos do ecossistema, tais como ar, luz, calor, ventos, água e solo. A biocenose representa os componentes bióticos, ou seja, os seres vivos. Em um ecossistema seus componentes bióticos e abióticos se inter-relacionam de maneira equilibrada e dinâmica que se traduz em um fluxo de energia e um ciclo de matéria. O ecossistema é o objeto do estudo ecológico, o qual estabelece suas dimensões de acordo com sua conveniência. São exemplos de ecossistema os lagos, os mares, as florestas ou unidades menores, como o ecossistema que se desenvolve no interior das folhas da bromélia. Esta espécie vegetal (com características morfológicas semelhantes ao abacaxi) retém, no receptáculo formado por suas folhas, umidade suficiente que possibilita o desenvolvimento de algas e de toda uma microfauna. O conjunto de todos os ecossistemas constitui a biosfera. 1.3.6. Ecótono Entre dois ecossistemas constituídos por comunidades diferentes há uma zona de transição onde são encontrados exemplares das comunidades limítrofes, além das espécies da própria região. Esta zona de transição é conhecida como ecótono. 1.3.7. Bioma As diferentes espécies da flora e da fauna se desenvolvem nas regiões climáticas onde melhor se adaptam. Ao conjunto de seres vivos e ao clima de uma determinada região denominamos bioma. As pradarias, as florestas tropicais e os desertos são exemplos de bioma. 1.3.8. Biócora O conceito de biócora é mais amplo do que o de bioma, por não fornecer as características peculiares da região. Por exemplo, quando não especificamos o tipo de floresta, que é definido pelas condições climáticas onde este ecossistema se desenvolve, denominamos biócora. Por exemplo, biócora floresta e bioma floresta de coníferas. 1.4. ELEMENTOS ESSENCIAIS PRESENTES NA BIOSFERA A biosfera caracteriza-se por apresentar elementos essenciais ao desenvolvimento dos seres vivos, como a luz, que fornece energia para a síntese de matéria orgânica pelas planas clorofiladas, calor e água, que desempenham um importante papel nas regiões químicas do metabolismo celular. A água atua também como agente de veiculação dos nutrientes para os seres vivos. Além disso, existem fatores que atuam como agentes de proteção, permitindo a sobrevivência dos seres, como grandes massas de água e o gás carbônico atmosférico, que contribuem para o equilíbrio térmico do planeta, e a presença de uma camada de ozônio, que minimiza os efeitos nocivos das radiações ultravioletas. 1.4.1. Condicionantes primários da biocenose Os condicionantes para a existência e desenvolvimento de populações são a energia, a diversidade, a matéria e o espaço. A vida depende do sol, que fornece “energia” na forma de luz e calor. A “diversidade” fornece condições aos seres vivos de opções contra possíveis restrições ambientais. A “matéria” tem sua produção restrita em função dos outros condicionantes. O ”espaço” pode determinar o desenvolvimento e uma população por limite físico. 1.5. NECESSIDADES DOS SERES VIVOS Os seres vivos só se desenvolvem em ambientes que possibilitam a realização de suas funções básicas de nutrição, reprodução e proteção contra os predadores e agressões naturais do meio ambiente, de acordo com as necessidades específicas de cada espécie. 2 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva 1.5.1. Nutrição dos seres vivos É o processo pelo qual o ser vivo obtém energia, na forma de composto orgânico, para a formação e desenvolvimento do organismo, bem como para a realização de suas atividades biológicas. Os seres que sintetizam matéria orgânica a partir de substâncias inorgânicas são chamados de autótrofos (auto = próprio; trophos = nutrir). Quando a energia necessária à síntese dos compostos orgânicos é obtida da luz, estes seres são denominados fotossintetizantes, e sua capacidade é atribuída à presença de um pigmento verde, a clorofila, que capta a energia solar. Os seres fotossintetizantes são representados pelos vegetais. Algumas bactérias sintetizam compostos orgânicos obtendo a energia necessária para o processo de síntese através de reações químicas que provocam no meio ambiente. Estas bactérias são denominadas quimiossintetizantes e sua produção de matéria orgânica é muito pequena. São chamados heterótrofos os seres que se alimentam de compostos orgânicos existentes no meio ambiente, como outros organismos ou seus produtos. Estes seres são representados pelos animais, fungos e a grande maioria das bactérias. Portanto, as plantas são indispensáveis aos seres vivos que não são capazes de sintetizar substâncias orgânicas, fornecendo direta ou indiretamente todos os nutrientes de que necessitam. Estabelece-se então entre estes seres um inter-relacionamento alimentar, onde um ser se alimenta do outro, formando uma cadeia alimentar. Existem algumas espécies de seres heterótrofos que se alimentam de matéria orgânica morta e de dejetos biológicos, promovendo a reciclagem da matéria no ambiente físico, fornecendo elementos minerais que vão servir aos produtores. Estes seres, representados principalmente pelas bactérias e fungos, são denominados decompositores, micro consumidores ou saprófitos. O nível trófico corresponde a posição que o ser vivo ocupa dentro de uma cadeia alimentar no processo de obtenção de energia. De acordo com seu nível trófico, os seres vivos são classificados em produtores (vegetais clorofilados), consumidores (animais) e decompositores (fungos e bactérias). (Figura 1.1). Figura 1.1. Cadeia alimentar. Os consumidores podem ser primários, secundários, terciários etc., de acordo com sua posição na cadeia alimentar. (Figura 1.2). Figura 1.2. Níveis tróficos de uma cadeia alimentar. 3 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva Uma mesma espécie pode participar de várias cadeias alimentares e ocupar diferentes níveis tróficos ao mesmo tempo. Ao conjunto de cadeias alimentares que as entrelaçam denominamos teia alimentar (Figura 1.3). Figura 1.3. Teia alimentar Os seres vivos obtêm energia para a realização de suas atividades biológicas através do processo de queima, oxidação bioquímica, dos compostos orgânicos no interior das células, denominado respiração. Quando a oxidação bioquímica se processa na presença de oxigênio, a denominamos respiração aeróbia ou aeróbica. Quando na ausência de oxigênio, a denominamos respiração anaeróbia ou anaeróbica. A respiração aeróbia possibilita a liberação de uma maior quantidade de energia da molécula orgânica do que a respiração anaeróbia, fato este eu condiciona somente o desenvolvimento de seres superiores aeróbios. 1.5.2. Reprodução das espécies O processo de reprodução é importante para a continuidade da espécie e para a manutenção do equilíbrio dinâmico do ecossistema, através de suas cadeias alimentares, de modo a suprir as necessidades alimentares das espécies que dela dependem. 1.5.3. Proteção das espécies Os seres vivos para sua sobrevivência têm de se proteger contra os intemperismos físicos do meio ambiente, tais como o frio e as chuvas, assim como de seus predadores naturais. As características físicas de determinadas espécies de seres vivos oferecem elementos de proteção, como as couraças das tartarugas e os espinhos dos ouriços; outras espécies constroem abrigos, como as tocas dos esquilos e as conchas dos moluscos. O meio ambiente também determina os padrões de camuflagem ou mimetismo, como certos insetos que simulam o aspecto de folhas de árvores para enganar seus predadores, ou determinados pássaros cujas penas têm a cor características do ambiente em que vivem. 1.6 EQUILÍBRIO DINÂMICO DOS ECOSSISTEMAS As biocenoses existentes nos ecossistemas atuam sobre os biótopos e estes atuam sobre as mesmas. (Figura 1.4). Figura 1.4. Equilíbrio dinâmico do ecossistema. 4 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva O meio físico determina o desenvolvimento de determinadas espécies que, através dos processos biológicos de nutrição, respiração e decomposição, provocam alterações no meio ambiente possibilitando o desenvolvimento de outras espécies. Este processo se desenvolve de maneira dinâmica até o estabelecimento de uma comunidade estável, cujas atividades biológicas não mais levam a alterações no meio. Ao equilíbrio dinâmico do ecossistema denominamos homeostase. Aos vários estágios evolutivos de uma comunidade estável, ou clímax, designamos sucessão ecológica. Uma sucessão ecológica pode se estabelecer em ambientes pouco favoráveis, como em formações rochosas parcialmente desagregadas, onde vegetais pouco exigentes, como os liquens e as algas cianofíceas, irão constituir a comunidade pioneira ou ecese. Aos poucos esta comunidade vai modificar as condições ambientais pelo acréscimo de matéria orgânica e decomposição, tornando o meio mais rico em nutrientes e água, possibilitando o desenvolvimento de espécies mais exigentes, como as gramíneas. Estas, por sua vez, contribuem para o aparecimento de outras espécies, e assim por diante, até o estabelecimento de uma comunidade clímax. A sucessão que se instala em regiões que nunca foram habitadas é denominada sucessão primária. Fatores naturais ou artificiais, como alterações climáticas, enchentes, incêndios e uso do solo pela agricultura, podem romper a estabilidade da comunidade clímax, dando início ao desenvolvimento de outras espécies. A evolução da comunidade clímax que ocorre em regiões anteriormente habitadas é denominada sucessão secundária. Uma comunidade clímax caracteriza-se por apresentar uma complexa teia alimentar, decorrente de uma diversidade de espécies, na qual ocorre um equilíbrio dinâmico entre a quantidade de matéria orgânica produzida no processo fotossintético e a quantidade de matéria orgânica degradada no processo respiratório. 1.7. DESEQUILÍBRIOS DOS ECOSSISTEMAS Vimos que os seres vivos para sua sobrevivência precisam encontrar no meio ambiente, condições de satisfazer suas necessidades básicas de nutrição, reprodução e proteção. Sabemos que os seres se organizam em níveis tróficos dentro de uma cadeia alimentar, caracterizando a estabilidade dinâmica dos ecossistemas. Sendo assim, podem ocorrer desequilíbrios ecológicos em conseqüência de alterações na composição natural da cadeia alimentar ou de alterações ambientais. Quando destruímos um nível trófico da cadeia alimentar, causamos o aumento populacional do nível anterior e a eliminação do nível seguinte. Por exemplo, a destruição de cobras, que muito prejudicam os trabalhadores das lavouras, leva a um aumento populacional de ratos, vetores biológicos patogênicos, além de ocasionar uma diminuição no número populacional de animais que se alimentam de cobras, embora não exclusivamente, como as seriemas. O aumento populacional de determinada espécie, ocasionado pela destruição de seu predador, tende a um equilíbrio condicionado pela quantidade de alimento disponível, podendo sua população sofrer uma redução a níveis inferiores aos iniciais. Nos Estados Unidos, em decorrência de uma campanha feita para acabar com os pumas e coiotes que atacavam os veados em determinadas regiões, ocorreu uma grande proliferação dessa espécie, que passou então a morrer por falta de recursos vegetais. A introdução de um elemento estranho à cadeia alimentar pode também levar as desequilíbrios ecológicos decorrentes da ausência do nível trófico superior para controlar sua proliferação. Na Austrália, por exemplo, a introdução do coelho para ser usado como animal de caça causou grande desequilíbrio nos ecossistemas locais, acabando com plantações, sem que houvesse uma espécie de sua fauna que conseguisse controlá-lo. Quando fertilizamos uma cadeia alimentar, rompemos sua estabilidade dinâmica pelo maior desenvolvimento de algumas espécies. É o que ocorre, por exemplo, quando lançamos aos corpos hídricos uma grande quantidade de matéria orgânica, como a que é lançada por esgotos, ocasionando grande proliferação de bacias aeróbias que consomem todo oxigênio do meio, levando à morte os seres aeróbios como os peixes. Alterações ambientais que impossibilitam a reprodução de espécies de seres vivos também levam a 5 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva um comprometimento do equilíbrio da cadeia alimentar. Assim, o reflorestamento de uma região com espécies diferentes das primitivas diminui a população de espécies de pássaros nativos, decorrente da eliminação de elementos utilizados na construção de seus ninhos. A eliminação de insetos polinizadores, como abelhas e borboletas, pelo uso indiscriminado de inseticidas leva a uma diminuição de certas espécies vegetais que deles dependem para sua reprodução. Os ecossistemas também podem ser desequilibrados quando os seres vivos ficam expostos à ação de predadores ou de intemperismos, por modificação em seu ambiente natural: por exemplo, a alteração de espécies de mariposas, observada na Inglaterra, como decorrência do desenvolvimento industrial. As espécies de cor clara, que antes conseguiam se proteger de seus predadores, ficaram expostas a sua ação quando as paredes de casas, edifícios e a vegetação tiveram suas superfícies enegrecidas pela fuligem lançada das chaminés das indústrias, possibilitando assim o desenvolvimento das mariposas escuras nesse ambiente. 2. O ESTUDO DO MEIO AMBIENTE 2.1. INTRODUÇÃO O estudo do meio ambiente é de vital importância para a avaliação do grau de adaptação e tolerância de cada ser vivo nas condições ambientais existentes, fornecendo também subsídios para avaliação dos impactos nos ecossistemas através de comparações de seus efeitos sobre as flutuações naturais das populações. Os fatores ambientais que influenciam o desenvolvimento das diferentes espécies de seres vivos são denominados fatores ecológicos. Os fatores ecológicos ditos abióticos representam as condições climáticas, edáficas e químicas do meio. Os fatores bióticos compreendem as interações que ocorrem entre os seres vivos, como as associações biológicas de parasitismo, predação e competição. Os seres vivos que habitam uma determinada região encontram-se adaptados às condições ambientais do meio, representadas pelos fatores abióticos e bióticos que regulam o equilíbrio populacional e os limites para o desenvolvimento de um ecossistema. 2.2. NICHO ECOLÓGICO O nicho ecológico diz respeito à maneira de viver de cada organismo, seus hábitos, a forma de obtenção de energia e as interações das quais ele participa dentro de um ecossistema. O biólogo Gause, através de experiências, demonstrou que duas espécies diferentes de seres vivos não podem desempenhar o mesmo nicho ecológico em uma mesma região por muito tempo. Esta ocorrência leva a uma disputa entre as espécies, com o conseqüente desaparecimento da espécie mais fraca. Este estudo ficou conhecido como Princípio da Exclusão Competitiva de Gause. 2.3. O HABITAT O local onde determinada espécie vive e desempenha seu nicho ecológico é denominado habitat. Algumas espécies de seres vivos conseguem se adaptar a diferentes condições ambientais, o que lhes confere uma maior distribuição geográfica e; portanto, um habitat mais amplo. Outras espécies não suportam grandes variações das condições do meio, possuindo um habitat mais restrito. Duas espécies de seres vivos podem coexistir em um mesmo habitat desde que possuam nichos ecológicos diferentes. Como exemplo, temos os organismos do fitoplâncton e os do zooplâncton que habitam as águas superficiais de um corpo aquático. Os seres que compõem o fitoplâncton sintetizam sua própria matéria orgânica a partir da radiação solar, enquanto os seres do zooplâncton atuam como consumidores na obtenção de nutrientes. 6 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva 2.4. FATORES ECOLÓGICOS ABIÓTICOS Os principais fatores abióticos que regulam os limites do desenvolvimento de diferentes espécies de seres vivos compreendem a temperatura, luz, água e os fatores edáficos. 2.4.1. Temperatura Os limites de temperatura compatíveis com o desenvolvimento de seres vivos situam-se, de maneira geral, entre -5oC e +5oC. As diferentes espécies de seres vivos se adaptam a temperaturas que lhes permitam uma melhor atividade de seu metabolismo. Desta forma, a temperatura é um fator ecológico importante na distribuição dos seres vivos nas diversas regiões da Terra. Os mamíferos e as aves mantêm sua temperatura corporal constante (homeotermos) em conseqüência de seus processos metabólicos. Os outros animais, como os peixes, normalmente têm a temperatura corporal igual à do meio em que vivem (pecilotermos). Os animais que toleram grandes variações de temperatura têm uma ampla distribuição geográfica. Desta forma, certas espécies de aves, como os pingüins, encontram-se adaptadas para sobreviverem em regiões de climas frios, e outras, como os tucanos, em climas quentes. Muitas espécies de aves vivem em determinada região somente durante as estações quentes, migrando no inverno. Certos animais, como os morcegos e os hâmsters, hibernam durante a estação fria, assumindo um estado de inatividade. Deste modo, em decorrência da queda de temperatura corporal os processos metabólicos são reduzidos, e o animal pode viver de suas reservas de gordura. A hibernação permite ao ser vivo sobreviver em condições climáticas de baixa temperatura, as quais podem dificultar o acesso ao alimento. Alguns animais assumem um falso estado de hibernação, visto não apresentarem grandes quedas de sua temperatura corporal; além de acordarem, eventualmente, para a alimentação, como é o caso dos esquilos. Quando a temperatura ambiental se torna excessivamente alta e os recursos hídricos são limitados, certos seres entram em estado de dormência, denominado estivação. Por exemplo, o rato-canguru adormece quando a temperatura do meio ultrapassa 30°C, após ter untado seu corpo com saliva, para evitar a transpiração. 2.4.2. Luz A luz constitui fonte de energia para os seres produtores, que a convertem em energia química armazenada em seus compostos orgânicos. A quantidade de energia disponível em um ecossistema limita o número de indivíduos que o integram. Certas espécies vegetais necessitam de grandes quantidades de luz para a realização de seus processos fotossintéticos, ao passo que outras dependem de quantidades menores. Os seres que habitam regiões pouco iluminadas, como as cavernas, dependem de nutrientes provenientes de regiões iluminadas. A luz também é importante por permitir aos seres uma maior percepção do meio que os cerca. Os peixes abissais, que vivem em regiões oceânicas profundas, onde não existe iluminação natural, utilizam-se da bioluminescência, que é a capacidade do ser vivo emitir luz, que lhes possibilita um melhor desempenho na obtenção de alimentos, atraindo, através da luz emitida, suas presas, bem como favorece um melhor desempenho em sua reprodução, em virtude da atração que exerce entre os seres da mesma espécie. A luz também regula os ritmos biológicos diários e anuais de determinados seres. Este fato é observado em algumas plantas, como a onze-horas e o girassol, que entram em atividade em determinadas horas do dia, ou nos hábitos noturnos de certos animais, como os besouros. As diferentes estações do ano caracterizam-se por apresentar os dias mais curtos ou mais longos, influindo no florescimento de diferentes espécies vegetais. 7 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva A luz e a temperatura são fatores abióticos que regulam o desenvolvimento dos ecossistemas, principalmente nas regiões temperadas. 2.4.3. Água A água é a substância predominante nos seres vivos. Ela age como veículo de assimilação e eliminação de muitas substâncias pelos organismos além de atuar no equilíbrio da temperatura corporal temperadas. A umidade do ar representa a quantidade de água presente na atmosfera na forma de vapor. Geralmente, em regiões quentes, a umidade do ar é alta e, em regiões mais frias, o vapor de água atmosférico se condensa precipitando-se na forma de chuva, diminuindo os teores da umidade atmosférica. Os diferentes índices de umidade atmosférica refletem a distribuição das diferentes espécies vegetais e animais. Desta, maneira, os ambientes quentes e úmidos possibilitam o desenvolvimento de grandes florestas, como as florestas úmidas equatoriais, que apresentam uma grande variedade de espécies de flora e fauna. Certos seres vivos, como a vitória-régia e os anfíbios, são encontrados na água ou em locais que apresentam altos teores de umidade. Por outro lado. os cactos e os camelos são seres adaptados em ambientes pouco úmidos. Na maioria das vezes os seres vivos obtêm água através de ingestão direta. Alguns, como os roedores, por viverem em ambientes secos, retiram a água do alimento que consomem e outros, como o camelo utiliza a água que resulta de determinadas reações que ocorrem em seu metabolismo, como a degradação de gorduras. Os seres vivos perdem água por meio da transpiração, respiração, sistema digestivo e urinário. Graças a estruturas impermeáveis como a queratinina presente nos répteis, mamíferos e aves, a quitina nos insetos e a cutina nas folhas dos vegetais, a perda de água é limitada. Certos animais como a minhoca, não apresentam proteção adequada contra a evaporação, fato que limita seu desenvolvimento a regiões bastante úmidas. A água é solvente para a eliminação de produtos tóxicos da degradação de proteínas, os quais regulam a quantidade de líquido necessária para sua excreção. Os peixes eliminam amônia, que por ser altamente tóxica e dissolvida em grandes quantidades de água; o homem elimina uma substância menos tóxica, a uréia, que pode ser excretada com quantidades menores de água; e as aves e os répteis eliminam o ácido úrico, que, por ser insolúvel em água, restringe a eliminação de líquidos por estes seres. O rato-canguru, cujo habitat natural são os desertos, utiliza-se da pouca água que obtém dos processos digestivos das sementes secas com as quais se alimenta. A pouca água obtida é contrabalançada pela baixa eliminação hídrica em seus processos digestivos. Seus hábitos noturnos também limitam a perda de água por transpiração e processos respiratórios. O homem, quando submetido a altas temperaturas, perde água pela transpiração para manter sua temperatura corporal. Em certos animais, como o camelo, a temperatura corporal sobe até 41°C antes que comecem a perder água. Este fato é favorecido pela diminuição de sua temperatura corporal abaixo do normal durante a noite, possibilitando uma maior variação durante o dia. Nos animais homeotermos os pêlos e as penas constituem mecanismos de defesa contra a transpiração excessiva. Desta forma, os camelos perdem 60%, mais água por transpiração quando são tosados. A água atua de maneira determinante na limitação do desenvolvimento de ecossistemas equatoriais, visto que, apesar das altas temperaturas que caracterizam estas regiões, a precipitação pluvial não ocorre de maneira uniforme durante o ano. 2.4.4. Fatores edáficos O solo fértil é constituído de rocha desagregada, água, ar, seres vivos e material orgânico em decomposição. 8 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva O solo fornece para as plantas água e sais minerais, possibilitando o desenvolvimento de vegetais e animais. Um dos fatores, o pH do solo influencia as espécies que nele se desenvolvem. Assim, a aveia se adapta a diferentes valores de pH, enquanto a batata se desenvolve melhor em solos ácidos e a alfafa, em solos alcalinos. 2.5. AS POPULAÇÕES Um ecossistema é formado por diferentes populações de espécies animais e vegetais. As condições ambientais do meio devem possibilitar às diversas populações a realização de seus nichos ecológicos. Entretanto, as diferentes espécies adaptadas ao meio têm sua densidade populacional limitada pelos fatores responsáveis por seu equilíbrio, como espaço, alimento disponível, competição intra e interespecífica, predatismo e parasitismo que condicionam as taxa de natalidade, mortalidade e dispersão de seus indivíduos. 2.5.1. Potencial biótico É a capacidade de uma população em aumentar o número de seus indivíduos, em condições favoráveis e ilimitadas de recursos. O potencial biótico é um fator intrínseco que varia de acordo com cada espécie animal ou vegetal. Os coelhos têm um potencial biótico superior ao dos carneiros, pois apresentam normalmente uma alta taxa de reprodução. Dizemos que as condições ambientais atingem o ponto ótimo quando uma espécie consegue se desenvolver e reproduzir em sua plenitude. 2.5.2. Fator limitante Uma população pode ter seu crescimento potencial reduzido devido à ausência ou à diminuição dos elementos necessários a seu pleno desenvolvimento. Assim, as plantas podem ter seu crescimento limitado pela ausência de determinados nutrientes, como o molibdênio, mesmo dispondo de outros elementos essenciais em abundância. Qualquer fator indispensável ao desenvolvimento de uma população que limite, devido à sua escassez, o crescimento desta, é denominado fator limitante. 2.5.3. Resistência ambiental A resistência ambienta! é a oposição que o meio oferece ao pleno desenvolvimento de uma determinada população. É a diferença entre o potencial biótico de uma população e seu crescimento real no meio. A resistência ambiental contribui para regular o número de indivíduos de uma população, pelo equilíbrio dinâmico entre as taxas de natalidade e mortalidade, impedindo sua multiplicação a índices ilimitados. 3. AS ASSOCIAÇÕES BIOLÓGICAS 3.1. INTRODUÇÃO As biocenoses que compõem os ecossistemas são formadas por seres vivos que interagem entre si de diversas maneiras. Denominamos harmônicas as interações biológicas que resultam em benefício de ambos os seres associados, ou de apenas um deles, sem que o outro seja prejudicado. As associações desarmônicas são aquelas em que um ser se beneficia prejudicando o outro. As associações biológicas observadas entre os seres de uma mesma espécie são denominadas intraespecíficas, e entre os seres de espécies diferentes, denominadas interespecíficas. O neutralismo é ausência de interações entre as populações de duas espécies diferentes. 9 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva As associações biológicas podem tornar possível a sobrevivência de determinadas espécies, além de contribuir para o equilíbrio do ecossistema através do controle natural das populações de seres vivos. 3.2. TIPOS DE INTERAÇÕES BIOLÓGICAS 3.2.1. Relações harmônicas intraespecíficas 3.2.1.1 Colônias As colônias são associações nas quais os seres de uma mesma espécie vivem juntos, ligados fisicamente. Os organismos que a compõem se caracteriza por apresentar, na sua maioria, uma dependência biológica não tendo condições de sobreviver quando isolados. Quando a colônia é constituída por seres morfologicamente iguais, não existe uma divisão de trabalho, desempenhando todas as mesmas funções, como é verificado nas colônias formadas por corais. Quando os seres são morfologicamente diferentes, ocorre uma divisão de funções, como é verificado nos celenterados da espécie Physalia Physalis (ou simplesmente Caravela), onde cada tipo de organismo exerce atividades específicas de proteção, reprodução, flutuação e locomoção. 3.2.1.2. Sociedades As sociedades se caracterizam pelo agrupamento de indivíduos de uma mesma espécie, de maneira cooperativa, sem estarem unidos fisicamente. Em uma sociedade constituída por seres morfologicamente iguais estes não exercem uma função específica, suas relações são de conveniência, e a interação acaba quando os motivos que a condicionaram deixam de existir. São exemplos: as manadas, os cardumes e a sociedade dos homens. Quando os seres que constituem uma sociedade são morfologicamente diferentes ocorre uma divisão de trabalho por castas, onde cada um desempenha uma função específica. Como exemplo, temos as sociedades formadas pelas abelhas, pelas formigas e pelos cupins. 3.2.2. Relações harmônicas interespecíficas 3.2.2.1. Mutualismo É a associação de espécies da qual resulta benefícios mútuos. As espécies tornam-se dependentes e sua sobrevivência pode se prejudicada em caso de separação. Os liquens representam uma associação entre as algas e os fungos. Através da fotossíntese, as algas produzem nutrientes orgânicos que fornecem aos fungos, e estes contribuem com água e sais minerais. Esta associação possibilita o desenvolvimento destas espécies em regiões onde dificilmente sobreviveriam isoladamente. Os térmitas, assim como os animais herbívoros, não sintetizam a enzima celulase, o que tornaria difícil a assimilação de nutrientes se não fosse pela presença de protozoários em seu estômago, que digerem a celulose, recebendo em troca alimento e abrigo. Alguns autores consideram o mutualismo como sinônimo de simbiose, porém o biologista alemão Anton de Bary definiu em 1879 o termo simbiose de maneira mais abrangente, significando viver junto, caracterizando então qualquer tipo de associação biológica entre indivíduos de espécies diferentes. 3.2.2.2. Protocooperação Este tipo de associação caracteriza-se pela cooperação entre seres de espécies diferentes, na qual ambas se beneficiam sem que seja, no entanto essencial para sua sobrevivência. 10 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva Como exemplo, temos a associação que ocorre entre o Paguro-eremita (crustáceo marinho) e as actínias (anêmonas-do-mar). O Paguro, ou Bernardo-eremita como também é conhecido, se aloja numa concha vazia de caramujo e sobre esta se fixam uma ou mais anêmonas. Estas, ao serem transportadas pelo Paguro, têm sua área alimentar aumentada, além de se utilizarem dos restos alimentares deixados por esse crustáceo. O Paguro, por sua vez, recebe em troca proteção, contra a ação de seus predadores, graças à ação de substâncias urticantes elaboradas pelos tentáculos das anêmonas. 3.2.2.3. Comensalismo É a associação em que um ser vivo, denominado comensal, se utiliza dos restos alimentares deixados por outro, sem lhe prejudicar. Um exemplo típico é a associação que ocorre entre a rêmora, também conhecido como peixepiolho, que se fixa através de suas ventosas dorsais no corpo do tubarão, de maneira a aproveitar seus restos alimentares. 3.2.2.4. Inquilismo Este é um tipo de associação muito parecido com o comensalismo, onde uma espécie se beneficia sem prejudicar a outra. No inquilinismo um ser encontra suporte ou proteção no corpo do outro. Como exemplo citamos à associação em que o peixe-agulha (Fierasfer), buscando proteção, penetra no corpo do pepino-do-mar (Holotúrla), daí só saindo para nutrir-se. O inquilinismo, quando ocorre entre as plantas, é conhecido como epifitismo (epi = em cima de, tifo = planta) e as espécies beneficiadas, como epífitas. Como exemplo citamos as orquídeas e samambaias que se desenvolvem nos troncos das árvores para obter uma quantidade de energia solar tal que possibilite a realização de sua fotossíntese. 3.2.3. Relações desarmônicas intraespecíficas 3.2.3.1. Canibalismo Neste tipo de interação desarmônica, um ser se alimenta de outro da mesma espécie. Este fato pode ser observado entre determinadas espécies de aranha em que a fêmea, após a cópula, mata e devora o macho. Sob determinadas condições o canibalismo contribui para o equilíbrio populacional. Em experimentos realizados com camundongos em uma área física restrita, verificou-se um aumento populacional decorrente do fornecimento irrestrito de nutrientes. À medida que o espaço foi ficando insuficiente para comportar todos os indivíduos da população aconteceram disputas onde foram observadas interações de canibalismo que levaram ao equilíbrio populacional. 3.2.4. Relações desarmônicas interespecíficas 3.2.4.1. Predatismo É a relação biológica em que um organismo, denominado predador, se alimenta de outro organismo, presa, matando-o antes ou durante sua ingestão. O predador age violenta e rapidamente sobre a presa. Os predadores geralmente são maiores que suas presas e sua população têm um número menor de indivíduos do que a população de presas, atuando na manutenção do equilíbrio da cadeia alimentar da qual faz parte. Desequilíbrios nos ecossistemas podem ocasionar um grande aumento no número de predadores, levando à extinção de populações de presas. O predador pode se alimentar de apenas uma única espécie de presa (monófago) de algumas (oligófago) ou de várias espécies (polífago). 11 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva Os predadores, assim como suas presas, desenvolveram mecanismos de adaptação que permitem que esta interação ocorra sob certo equilíbrio. Assim sendo, podemos verificar o desenvolvimento de garras nas aves de rapina, dos dentes caninos nos animais carnívoros, a síntese de substâncias venenosas pelas cobras e a construção de teias pelas aranhas, que auxiliam a captura de suas presas. As presas se utilizam de mecanismos de defesa como as carapaças encontradas nas tartarugas e tatus, espinhos desenvolvidos pelo ouriço e a síntese de substâncias de odores desagradáveis, como é verificado no gambá. Tanto os predadores como as presas se utilizam da camuflagem (mimetismo) para enganar seu opositor, confundindo-se com o meio em que vivem. 3.2.4.2. Parasitismo É a associação em que o organismo parasitado, denominado hospedeiro, é prejudicado pelo organismo parasita, hóspede, que dele retira nutrientes para sua alimentação. Em geral, o parasita não mata o hospedeiro, pois isto poderia ocasionar sua própria morte, além de limitar o desenvolvimento de seus descendentes. O parasita quando vive dentro do hospedeiro é denominado endoparasita. Como exemplo, temos os protozoários giárdia e tripanossoma cruzi, que parasitam o homem. A giárdia pode se localizar no interior do intestino provocando distúrbios digestivos, e o tripanossoma pode se instalar nas fibras cardíacas, causando o mal de Chagas. Outro exemplo de endoparasita é representado pelo bicho da goiaba, uma mosca que durante seu estágio de larva se desenvolve no interior de vários frutos, como a goiaba, o pêssego e o caqui, alimentando-se de sua polpa. Os piolhos e as pulgas são exemplos de espécies parasitas que se localizam sobre a superfície do corpo dos hospedeiros, sendo então denominados ectoparasitas. Os pulgões são ectoparasitas que vivem sobre as plantas, das quais obtêm o alimento necessário através da seiva orgânica que sugam de seus tecidos, podendo ocasionar a morte de seu hospedeiro. Os parasitas quando se especializam em uma única espécie de hospedeiro são denominados monófagos. Quando parasitam algumas espécies são denominados oligófagos e quando se associam a muitas espécies, polifagos. Quando vários parasitas atuam em um mesmo ser hospedeiro ocorre o chamado Complexo Parasitário. Geralmente os parasitas se especializam em uma única espécie, ao contrário do que ocorre com os predadores, sendo por isso o estudo das interações parasitárias importantes para o controle biológico das pragas que atuam nas espécies que são úteis ao homem. 3.2.4.3. Amensalismo É um tipo de associação desarmônica na qual uma espécie inibe o crescimento e desenvolvimento de outra, dita amensal. Como exemplo, citamos determinadas bactérias que são amensais aos antibióticos produzidos por alguns fungos. Algumas espécies de algas do fito plâncton marinho (peridinianos marinhos de gênero Gonyaulax) são responsáveis pelo fenômeno das “marés vermelhas" decorrente de eliminação de substâncias tóxicas que podem provocar a morte de várias espécies de seres aquáticos, cujo efeito pode ser observado em uma grande extensão devido à veiculação hídrica. 3.2.4.4. Escravagismo Neste tipo de interação biológica uma espécie captura a outra para se utilizar de seu alimento ou de seu trabalho. Certas formigas utilizam-se dos pulgões para obter alimentos. Estas espécies parasitas, após sugarem a seiva elaborada das plantas, são capturadas pelas formigas, que estimulam a eliminação do excesso de nutrientes ingeridos, com os quais se alimentam. Feito isto, os pulgões são 12 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva reconduzidos às plantas hospedeiras. Existem também certos pássaros, como o cuco, que botam seus ovos nos ninhos de outras espécies de pássaros, utilizando-os como chocadeiras. 3.2.5. Competição intra e interespecífica A competição ocorre quando os seres vivos competem pelos recursos do meio ambiente necessários à sua sobrevivência, como luz, espaço e alimento. A competição entre os indivíduos de uma mesma espécie geralmente é motivada por disputas territoriais, agindo como reguladora no tamanho da população. Os seres de espécies diferentes normalmente competem devido à sobreposição de seus nichos ecológicos, levando à extinção das espécies mais fracas ou a outra distribuição geográfica. 4. O FLUXO DE ENERGIA E OS CICLOS DA MATÉRIA NOS ECOSSISTEMAS 4.1. INTRODUÇÃO Uma característica de todo ecossistema é a relação alimentar que se estabelece entre os seres da biocenose de maneira a suprir suas necessidades energéticas. Esta relação constitui a cadeia alimentar, que possui diferentes níveis tráficos, de acordo com a maneira pela qual os seres vivos obtêm energia dentro do ecossistema. O sol é a fonte primária de energia que possibilita a existência dos ecossistemas. Através do processo da fotossíntese, sua energia radiante é transformada em energia química potencial, na forma de carboidratos. A partir destes são sintetizados os demais compostos orgânicos que fazem parte da estrutura dos seres vivos, como os lipídeos e as proteínas. Em todas as cadeias alimentares as plantas verdes constituem o primeiro nível trófico, sendo as energias por elas armazenadas transferidas para os níveis tráficos seguintes. Logo, as cadeias alimentares através de seus níveis tráficos, representam, de maneira simplificada, a seqüência com que a matéria e a energia são transferidas em um ecossistema. 4.2. O FLUXO DE ENERGIA A quantidade de energia recebida pelos organismos de um determinado nível trófico é sempre maior do que a disponível para os organismos do nível seguinte. Este fato é decorrente da utilização de parte desta energia na manutenção do metabolismo biológico, através do qual os seres vivos a irradiam para o meio ambiente na forma de calor. Além disso, parte do alimento ingerido pelos consumidores é eliminada na forma de dejetos. Segundo alguns ecologistas, cada nível trófico recebe cerca de 10% de energia recebida pelo nível anterior. Sendo assim, quanto mais próximo estiver o homem do início da cadeia alimentar, maior será a quantidade de energia disponível; portanto, maior será o número de indivíduos beneficiados pelos produtores de determinada área. Vimos então que o fluxo energético em uma cadeia alimentar caracteriza-se por ser unidirecional, tendo seu início a partir da fixação de energia pelos produtores e finalizando com a ação dos decompositores. Ao longo dos níveis tráficos, esta energia é transformada em calor e irradiada para o meio ambiente. (Figura 4.1). 13 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva Figura 4.1. Fluxo de energia em uma cadeia alimentar. 4.3. AS PIRÂMIDES ALIMENTARES Os níveis tróficos de uma cadeia alimentar podem ser representados quantitativamente através das pirâmides alimentares. Em sua base são representados os produtores e a seguir, em direção ao vértice superior, os consumidores, pela ordem de transferência energética. Uma pirâmide pode ser construída com base em três diferentes aspectos da cadeia alimentar, ou seja, o número de indivíduos que constituem cada nível trófico, a massa total dos indivíduos em cada nível ou a quantidade de energia em cada nível à disposição do elo seguinte. 4.3.1. Pirâmide de números Na pirâmide de números é representada apenas a quantidade de indivíduos presentes em cada nível tráfico, sem levar em conta a massa e a quantidade de energia transferida através da cadeia alimentar. Cada nível trófico é representado por retângulos da mesma altura, cujo comprimento é proporcional ao número de indivíduos. Nas cadeias alimentares constituídas por predadores, o número de indivíduos diminui de um nível trófico para outro, ocorrendo o inverso nas cadeias constituídas por parasitas. Deste modo, a representação quantitativa através da pirâmide de números de uma cadeia de parasitas será invertida. (Figura 4.2). Figura 4.2. Pirâmide de números de predadores e parasitas. As pirâmides de números não são pirâmides perfeitas na representação das cadeias alimentares mistas. (Figura 4.3). 14 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva Figura 4.3. Pirâmide de números mista. Temos também algumas cadeias alimentares formadas por predadores que não são representadas por pirâmides perfeitas. (Figura 4.4). Figura 4.4. Pirâmide irregular de predadores. As pirâmides de números, por só quantificarem o número de indivíduos presentes em cada nível trófico, não representam adequadamente a quantidade de energia disponível em cada nível. 4.3.2. Pirâmide de biomassa A pirâmide de biomassa representa a quantidade de matéria orgânica “viva”, ou biomassa (peso seco por unidade de área), presente em cada nível trófico. Estas pirâmides representam a quantidade de massa orgânica presente em um determinado instante, não levando em conta o tempo gasto para serem produzidas. Isto faz com que as pirâmides que representam os ambientes aquáticos apresentem em sua base menor biomassa do que a dos níveis tráficos superiores. Este fato se deve à rapidez com que o fitoplâncton é consumido pelo zooplâncton. (Figura 4.5). Figura 4.5. Pirâmides de biomassa. 4.3.3. A pirâmide de energia A pirâmide de energia é a que representa de maneira mais adequada a transferência de energia ao longo da cadeia alimentar. Nela observamos o gasto energético nos processos fisiológicos e metabólicos dos organismos que ocupam os diferentes níveis tróficos, e a energia disponível para o nível seguinte. (Figura 4.6). Figura 4.6. Fluxo de energia no prazo de um ano. 15 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva A pirâmide de energia leva em conta o fator tempo, que tem sua importância associada à produtividade. 4.4. PRODUTIVIDADE DOS ECOSSISTEMAS A produtividade em cada nível trófico de um ecossistema é representada pelo total de matéria orgânica produzida por unidade de área e tempo. A produtividade primária representa a quantidade de biomassa produzida pelos seres produtores, sendo a base da existência de todos os ecossistemas. A quantidade de energia radiante que é transformada em energia química associada aos compostos orgânicos através do processo de fotossíntese corresponde à produtividade primária bruta. As plantas utilizam parte desta energia em seus processos metabólicos, ficando à disposição dos herbívoros a taxa líquida de biomassa produzida, que é denominada de produtividade primária liquida. A quantidade de matéria orgânica assimilada pelos seres consumidores representa a produtividade secundária, onde, como no caso dos produtores, a produtividade secundária líquida corresponde à taxa energética da biomassa incorporada que fica à disposição do nível tráfico seguinte. 4.5. OS CICLOS DA MATÉRIA Ao contrário do fluxo de energia, que é unidirecional, exigindo uma fonte de energia externa ao ecossistema, a matéria percorre caminhos cíclicos, sendo constantemente reaproveitada pelos seres produtores. Desta maneira, as plantas verdes transformam substâncias inorgânicas, como carbono, nitrogênio, fósforo e potássio, em compostos orgânicos que são transferidos ao longo da cadeia alimentar. Estes, por ação dos seres decompositores, são devolvidos ao solo, água e atmosfera em sua forma inorgânica, ficando novamente à disposição dos seres produtores. Temos então que os elementos químicos que constituem os organismos estão sendo constantemente reciclados na natureza através do ambiente físico e biológico, sendo de grande importância para a manutenção dos ecossistemas. O ciclo dos elementos químicos entre o meio biótico e o meio abiótico geofísico é denominado ciclo biogeoquímico. Qualquer alteração no ciclo pode provocar profundo desequilíbrio nos ecossistemas presentes. Estudaremos os ciclos dos elementos essenciais, como a água, o carbono, o oxigênio, o nitrogênio, o fósforo, o enxofre e o mercúrio. 4.5.1. O ciclo da água (H2O) A água é a substância mais abundante na biosfera, sendo encontrada nos estados sólido, líquido e gasoso. O volume total de água em seus três estados físicos é estimado em aproximadamente 1,5 bilhão de quilômetros cúbicos. A água presente nos corpos hídricos, como mares, rios e lagos, e na superfície dos solos sofre um processo de evaporação pela ação da radiação solar, passando à atmosfera sob a forma de vapor. Este, sofrendo resfriamento, condensa-se na forma de nuvens. A água é então devolvida a superfície terrestre na forma de chuvas, neblina, neve ou granizo. No solo, a água pode “infiltrar-se” pelos. poros do terreno, onde, além de abastecer o lençol freático, fica disponível para as plantas. A água de precipitação pode também escoar sobre a superfície do solo, abastecendo os corpos hídricos. Parte desta água pode também evaporar na superfície do solo. As plantas aceleram a renovação da água por meio de seu ciclo biogeoquímico, devido ao aumento da área de evaporação através da superfície foliar causado pela transpiração que ocorre nos estômatos das folhas, fenômeno conhecido como evapotranspiração. 16 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva Aproximadamente 1% da água encontrada na biosfera participa de maneira ativa dos processos metabólicos dos seres vivos, visto que 97% localizam-se nos oceanos e pouco mais de 2% nas geleiras. A água corresponde aproximadamente a 65% do peso de um homem, chegando a organismos, como a água-viva, a 98% de seu peso. A água é essencial para o metabolismo dos seres vivos, assumindo papel fundamental na manutenção do turgor dos vegetais e também como veículo para o transporte de substâncias inorgânicas que constituem sua seiva bruta. As plantas absorvem a água através de suas raízes, e os seres consumidores podem ingeri-la diretamente ou através do consumo de plantas e outros animais em seus processos nutricionais. Os organismos vivos eliminam a água para o meio ambiente através da respiração e da transpiração. Os seres consumidores também eliminam água através de seu sistema digestivo e urinário. A água que é incorporada em seus tecidos retorna ao meio ambiente pela ação dos seres decompositores. (Figura 4.7). Figura 4.7. Ciclo da água. 4.5.2. O ciclo do carbono (C) O carbono é o componente fundamental da matéria orgânica, sendo o constituinte básico de todos os organismos vivos. O carbono utilizado pelos seres vivos encontra-se associado ao oxigênio, na forma de gás carbônico (CO2), presente na atmosfera ou dissolvido nas águas. Os seres autótrofos captam o gás carbônico do ar atmosférico, utilizando-o na produção de matéria orgânica que será consumida e incorporada aos tecidos dos seres heterótrofos ao longo da cadeia alimentar. A oxidação de matéria orgânica, através dos processos respiratórios dos seres vivos, libera parte do carbono assimilado na forma de gás carbônico. A matéria orgânica das plantas e animais mortos é utilizada como alimento pelos microrganismos decompositores, possibilitando o retorno do carbono, também na forma de gás carbônico, para o meio. O fato das concentrações de carbono permanecerem constantes na atmosfera indica um equilíbrio dinâmico entre síntese e degradação de compostos orgânicos, ou seja, entre os processos de fotossíntese e respiração. 17 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva Algumas vezes, a matéria orgânica pode não ser totalmente degradada pelos seres decompositores, permanecendo armazenada no subsolo na forma de depósitos fósseis, como carvão e petróleo. No período carbonífero, em remotas eras geológicas, a atmosfera rica em gás carbônico possibilitou a existência de flora e fauna abundantes, com a conseqüente formação de grandes reservas fósseis. O homem, pela queima crescente destes combustíveis fósseis, vem aumentando a quantidade do gás carbônico atmosférico, podendo levar às conseqüências indesejáveis do efeito estufa. Os grandes reservatórios de carbono são representados pelos carbonatos presentes na hidrosfera e litosfera. Estes não participam do ciclo ativo do carbono, apenas contribuindo com grandes quantidades de gás carbônico que é lançado à atmosfera por ocasião das erupções vulcânicas. O carbono também é utilizado na formação da estrutura das conchas, que, após a morte do ser, passa a integrar o depósito calcário (Figura 4.8). Figura 4.8. Ciclo do carbono. 4.5.3. O ciclo do oxigênio (O2) O oxigênio é um importante elemento comburente nos processos energéticos do metabolismo dos seres vivos. Este elemento é encontrado na forma gasosa (O2), na atmosfera ou dissolvido nas águas associado ao carbono, constituindo o gás carbônico, ou ainda associado ao hidrogênio na forma de água. O oxigênio constitui cerca de 21% da composição do ar atmosférico, sendo constantemente renovado através dos processos fotossintéticos. Nas águas, apresenta concentrações variáveis, de acordo com as diferentes condições de pressão e temperatura. O oxigênio atmosférico, ou o dissolvido nas águas, é absorvido pelas plantas, por difusão, através dos estômatos de suas folhas, e pelos animais, assimilado por via pulmonar, traqueal, fito traqueal, branquial ou por difusão. Este processo, conhecido como respiração, consiste na óxido-redução de matéria orgânica, liberando gás carbônico, água e energia. C6 H12 O6 + 6O2  6CO2 + 6H2O + energia (glicose) 18 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva O oxigênio fixado associa-se a átomos de hidrogênio formando moléculas de água, que podem fornecer hidrogênio e oxigênio para a síntese de matéria orgânica, ou ser eliminada pela transpiração, excreção ou respiração dos seres vivos. O oxigênio que compõe a matéria orgânica é liberado para o meio, como água e gás carbônico, nos processos de queima de matéria orgânica, como respiração e decomposição. A água utilizada nos processos fotossintéticos tem suas moléculas quebradas, passando o hidrogênio a fazer parte da matéria orgânica sintetizada, com a liberação do oxigênio para o meio ambiente. Como vimos, o metabolismo dos seres vivos promove uma troca constante dos átomos de oxigênio entre as moléculas de oxigênio, gás carbônico e água, levando a um íntimo relacionamento entre os ciclos do oxigênio e do carbono. (Figura 4.9). Figura 4.9. Ciclo do oxigênio. 4.5.4. O ciclo do nitrogênio (N2) O nitrogênio faz parte da composição das moléculas de proteínas e bases nitrogenadas dos ácidos nucléicos, sendo indispensável à continuidade da vida. O nitrogênio na forma molecular (N2) constitui cerca de 78% da composição do ar atmosférico. Embora presente em grandes quantidades, é difícil sua assimilação pela maioria dos seres vivos. Desta maneira, o nitrogênio molecular (N2) penetra nos seres pela atividade respiratória e retorna ao meio sem tomar parte nos processos biológicos. O nitrogênio atmosférico ou dissolvido em água pode ser fixado por bactérias simbiônticas, como as do gênero rhizobium, que vivem em nódulos das raízes de plantas leguminosas, como amendoim, feijão, soja; por bactérias de vida livre no solo, como as do gênero azotobacter (aerábias), clostridium (anaeróbias) e rhodospirilum (fotossintetizantes) e, por algas cianoficias dos gêneros anabaena e nostoc, que vivem na água ou em solos encharcados. Estes seres fixam o nitrogênio molecular (N2) transformando-o em compostos orgânicos nitrogenados que são convertidos por ocasião de sua morte, em íons nitratos (NO3), através de um processo denominado nitrificação. Estes, solúveis em água, são então absorvidos pelos vegetais e utilizados na síntese dos compostos orgânicos nitrogenados, que chega aos consumidores ao longo da cadeia alimentar. A matéria orgânica dos organismos vivos, por ocasião de sua morte, é degradada pelos microrganismos decompositores que transformam as proteínas e aminoácidos em amônia (NH3). Estes microrganismos atuam também sobre os excretos nitrogenados, subprodutos do metabolismo dos seres consumidores, como amônia, ácido úrico e uréia. Este processo é denominado amonificação. 19 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva A amônia é então transformada em nitratos (NO3) por ação das bactérias nitrificantes. Este processo é realizado em duas etapas. Inicialmente as bactérias quimiossintetizantes do gênero nitrossomonas transformam amônia em nitritos NO2-, em um processo denominado nitrosação: amônia + O2 (NH3)  nitritos + H2O + energia (NO3-) Nitrosação Os nitritos são tóxicos para as plantas, acumulando-se muito raramente no solo. A seguir, são transformados em nitratos pelas bactérias quimiossintetizantes do gênero nitrobacter em um processo conhecido como nitratação. Estes nitratos podem ser utilizados diretamente pelas plantas. nitritos + O2 (NO2-)  nitratos + energia (NO3-) Nitratação As bactérias desnitrificantes ou denitrificantes, como as do gênero pseudomonas denitrificantes, transformam a amônia (NH3) ou os nitratos (NO3-) em nitrogênio molecular (N2), possibilitando seu retorno à atmosfera. Este processo é mais intenso em condições anaeróbias. A fixação do nitrogênio molecular pelas bactérias de vida livre é de aproximadamente 4 a 6 kg por hectare ao ano. As bactérias simbiônticas fixam uma quantidade muito maior, cerca de 350 kg por hectare ao ano. Este fato faz com que os agricultores utilizem as leguminosas como adubo verde. Após a colheita dos grãos, estes vegetais são enterrados, fornecendo grandes quantidades de compostos nitrogenados para o solo, aumentando sua produtividade. O nitrogênio também é fixado, em menor escala, por fenômenos físicos ionizantes, como relâmpagos, que fornecem a energia necessária para a realização do processo. O nitrogênio reage com o oxigênio atmosférico formando óxidos que a seguir são transformados em nitritos e nitratos. (Figura 4.10). Figura 4.10. Ciclo do nitrogênio. 20 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva Pelo crescente cultivo de plantas leguminosas, assim como em decorrência da fabricação de adubos químicos, o homem vem aumentando as quantidades de nitrogênio atmosférico fixadas de tal maneira que esta etapa do ciclo vem excedendo a etapa de desnitrificação. O acúmulo de substâncias nitrogenadas no solo pode levar a um comprometimento dos corpos hídricos, decorrente da proliferação excessiva de algas, que, além de competirem com outros seres aquáticos pelo oxigênio disponível\, podem liberar substâncias tóxicas ocasionando a mortandade de muitos seres. 4.5.5. O ciclo do fósforo (P) O fósforo é um importante elemento integrante da estrutura dos ácidos nucléicos. As reservas de fósforo se constituem nas rochas fosfatadas originadas em remotas eras geológicas. Por ação de intemperismos, estas rochas são desagregadas, fornecendo fosfatos que serão utilizados pelos seres produtores, ficando disponíveis para os seres consumidores ao longo da cadeia alimentar. Por ocasião da morte das plantas e animais os seres decompositores degradam a matéria orgânica liberando o fósforo na forma de fosfato assimilável pelos seres autótrofos. Parte do fósforo é depositado nos oceanos em decorrência da erosão e apenas uma parte é reciclada pelo consumo de seres aquáticos. A erosão acelerada e o processamento das rochas fosfatadas pelas indústrias de fertilizantes vêm ocasionando granes perdas deste mineral nos sedimentos oceânicos profundos. Nos locais onde ocorrem ressurgências das águas oceânicas, como no Pacífico, às costas do Peru, este nutriente volta a fertilizar o ciclo continental através dos excrementos das aves (guano) e dos cadáveres de seres aquáticos. O excesso de fósforo nos corpos hídricos também ocasiona uma indesejável proliferação de algas (Figura 4.11). Figura 4.11. Ciclo do fósforo. 4.5.6. O ciclo do enxofre (S) O enxofre, encontrado nas rochas, nos sedimentos e em menor quantidade na atmosfera, é um elemento constituinte de certos aminoácidos, sendo assimilado pelos seres autótrofos na forma de sulfatos (SO4). Na crosta terrestre os microrganismos oxidam o enxofre, tornando-o disponível para os organismos autótrofos. Grandes quantidades de enxofre são introduzidas na biosfera, em decorrência de atividades vulcânicas. 21 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva O enxofre assume um papel importante na recuperação do fósforo. Quando se formam sulfetos de ferro nos sedimentos, o fósforo é transformado em sua forma solúvel, podendo ser então assimilado pelos organismos vivos. A queima de combustíveis fósseis vem aumentando as quantidades de dióxido de enxofre (SO2), componente transitório do ciclo. Este, altamente tóxico, destrói os tecidos vegetais, comprometendo o processo fotossintético (Figura 4.12). Figura 4.12. Ciclo do enxofre. 4.5.7. O ciclo do mercúrio (Hg) A incorporação do mercúrio nos seres vivos ocorre por via respiratória, cutânea e por ingestão direta. O mercúrio está presente em todas as partes da biosfera, sendo facilmente absorvido na forma de sulfato, e pode ser transformado pela ação de bactéria em metil e dimetil mercúrio. O mercúrio é altamente prejudicial aos seres vivos, podendo causar doenças patogênicas. O mercúrio é transmitido ao longo da cadeia alimentar, sendo devolvido ao meio por ocasião da morte do ser vivo. (Figura 4.13). Figura 4.13. Ciclo do mercúrio. 5. O ECOSSISTEMA DO AR – A ATMOSFERA 5.1. INTRODUÇÃO A atmosfera – ou ar, como é conhecida – é um composto gasoso com mais de mil quilômetros de espessura que envolve o globo terrestre. A ação que a força da gravidade exerce sobe suas moléculas assegura a presença constante deste invólucro de vital importância para a sobrevivência do homem na Terra. 5.2. COMPONENTES DO AR No século XVII, cientistas descobriram que o ar não era um único elemento gasoso, mas um conjunto de vários gases. A presença de determinados elementos na composição do ar foi constatada pela primeira vez pelo químico francês Antoine Laurent Lavoisier, no final do século XVIII. Estudos realizados no final do século passado por cientistas ingleses levaram à descoberta da presença de gases nobres na composição do ar, mas, foi somente com o advento de balões-onda e satélites meteorológicos, já no século XX, que a atmosfera pode ser estudada com maior precisão. 22 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva A composição do ar atmosférico ao longo das eras foi caracterizada por grandes transformações; contudo, devido à lentidão destas, podemos considerar que a concentração da maioria de seus gases se mantém praticamente constante em equilíbrio dinâmico em nossa era. Até os 100 km de altitude, são encontradas quantidades proporcionais em volume de nitrogênio (78%), oxigênio (21%) e argônio (0,93%), além de outros gases em menores concentrações. O gás carbônico (C02) é encontrado em uma concentração média de 0,033%, variando de 0,01 a 0,1% de acordo com as variações de emissão natural que ocorrem em diferentes regiões da superfície do planeta. Na atmosfera terrestre também encontramos uma certa quantidade de material particulado, como poeira cósmica, e vapor de água em quantidades variáveis de 0 a 4% em função da evaporação das águas superficiais, evapotranspiração dos vegetais e respiração biológica. 5.3. PRINCIPAIS COMPONENTES ATMOSFÉRICOS Entre os componentes atmosféricos essenciais para a sobrevivência dos seres vivos merece especial destaque o oxigênio (O2) e o gás carbônico (CO2), devido aos desequilíbrios ecológicos decorrentes de alterações em suas concentrações como resultado da atividade humana. 5.3.1. O oxigênio (O2) Na formação da Terra, há cerca de 4,6 bilhões de anos, a atmosfera era composta basicamente de metano (CH4), amônia (NH3), vapor de água e hidrogênio (H). O oxigênio só surgiu há aproximadamente 2,4 bilhões de anos, como subproduto da fotossíntese de organismos anaeróbios. Este gás, então nocivo para os seres primitivos, foi de vital importância para a evolução biológica. As radiações ultravioletas, nocivas à vida, tiveram seus efeitos atenuados a partir da formação do oxigênio atmosférico, possibilitando um maior desenvolvimento dos seres vivos. Nas camadas atmosféricas superiores, a molécula de oxigênio por ação dos raios ultravioleta, é decomposta em sua forma atômica, que reagindo com o oxigênio molecular produz o ozônio (O3). A camada de ozônio formada constitui uma barreira às radiações ultravioleta nocivas, diminuindo sua incidência na superfície terrestre. Com a formação do oxigênio atmosférico, os seres primitivos foram desenvolvendo mecanismos contra a ação letal deste gás, possibilitando o aparecimento de seres aeróbios. Como o oxigênio utilizado no processo respiratório possibilita um grande aproveitamento energético da matéria orgânica, a vida pode evoluir para sua forma mais complexa e superior. Vimos então que o oxigênio presente no ar atmosférico originou-se de atividades fotossintéticas de seres autótrofos primitivos e, como resultado da evolução biológica, as quantidades de oxigênio atmosférico foram aumentando, atingindo, há aproximadamente 20 milhões de anos, níveis de concentração próximos aos atuais. 5.3.2. O gás carbônico (CO2) O gás carbônico origina-se, principalmente, durante a queima de matéria orgânica. Os processos de respiração biológica "queimam" compostos orgânicos na presença de oxigênio, liberando gás carbônico, água e energia. O gás carbônico é então utilizado pelos organismos autótrofos como matéria-prima na síntese de compostos orgânicos através de suas atividades fotossintéticas. É fundamental então a participação do gás carbônico na produção do oxigênio atmosférico através dos seres fotossintetizantes. O gás carbônico também contribui para o equilíbrio térmico do planeta, retendo as radiações infravermelhas do sol entre o solo e a atmosfera, evitando a perda de calor para o espaço e o conseqüente resfriamento excessivo do planeta, tornando possível a vida na Terra. 23 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva 5.4. OS ESTRATOS ATMOSFÉRICOS A atmosfera não é uniforme, dividindo-se em diversas camadas cujas características particulares lhes conferem diferentes funções. (Figura 5.1.). Figura 5.1. Esquema simplificado dos estratos atmoféricos.     Troposfera – é a camada próxima à superfície terrestre, com uma altitude média de 11 km. Caracteriza-se pelo decréscimo de temperatura com o aumento da altitude, favorecendo a dispersão dos poluentes, e pela ocorrência de manifestações climáticas como chuvas e ventos. estratosfera – situada entre 12 e 80 km de altitude, sua concentração de ozônio (O3) forma uma barreira protetora contra a radiação ultravioleta. ionosfera – este estrato, localizado entre 80 e 600 km de altitude, recebe este nome devido às ionizações constantes que ocorrem nos átomos do ar em decorrência de radiações cósmicas. Esta característica possibilita a reflexão de ondas de rádio, importantes na telecomunicação e radiodifusão. exosfera – é a camada mais afastada da superfície terrestre. Tem início aos 600 km de altitude, apresentando uma espessura estimada de cerca de 1.000 quilômetros à partir do que suas moléculas escapam lentamente para o espaço. Seu componente predominante é o hidrogênio. 5.5. DESLOCAMENTO DO AR ATMOSFÉRICO O deslocamento do ar atmosférico tem um papel fundamental na dispersão dos poluentes. O estudo das correntes de ar ascendentes e da formação, direção e velocidade dos ventos são essenciais para a compreensão dos mecanismos de transporte e dispersão dos contaminantes atmosféricos. Faremos um estudo simples, analisando a ação da temperatura sobre os deslocamentos do ar atmosférico, lembrando que vários fenômenos concorrem para sua formação, assim como o próprio relevo terrestre. O ar desloca-se em função de uma variação de temperatura. Com o aumento de temperatura o ar tende a se expandir, tornando-se mais leve, subindo para maiores altitudes, enquanto o ar frio, mais pesado, ocupa a posição anteriormente ocupada pelo ar quente por ação da força da gravidade. (Figura 5.2.). Figura 5.2. Deslocamento do ar atmosférico. 24 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva O deslocamento do ar atmosférico de acordo com sua velocidade recebe o nome de brisa, ventania ou furacão. As diferenças de temperatura ocasionam diferenças de pressão; sendo assim, o deslocamento de ar acontece de uma região de alta pressão (fria) para uma de baixa pressão (quente). Sendo a região equatorial a mais quente do planeta, forma-se uma corrente ascendente de ar quente de baixa pressão que origina vento regulares dos trópicos em direção aos pólos e equador (Figura 5.3). Figura 5.3. Ciclo dos ventos regulares. Quando ocorrem diferenças de temperatura entre o oceano e o continente, por alterações das estações do ano, ocorre o deslocamento de massas de ar denominadas monções. (Figura 5.4.) Figura 5.4. Monções. As diferenças de temperatura que ocorrem durante o dia entre aterra e o mar provocam o deslocamento de pequenas quantidades de ar, conhecidas como brisas. As brisas e as monções são ventos periódicos que sopram ora em uma direção ora em outra, de acordo com alterações periódicas de temperatura. 6. A POLUIÇÃO DO AR E SEU CONTROLE 6.1. INTRODUÇÃO Diversas atividades do homem lançam no ar atmosférico quantidades consideráveis de resíduos gasosos e material particulado que podem causar danos aos seres vivos. 25 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva Dizemos que o ar atmosférico está poluído quando sofre alterações em sua composição natural por introdução de elemento estranho ou por desequilíbrio na proporção de seus componentes, de maneira a causar prejuízos ambientais com danos à saúde e à economia. Os vários resíduos gasosos e material particulado lançados simultaneamente no ar atmosférico levam a um processo de degradação ambiental cujos efeitos isolados são agravados devido às interações que ocorrem entre os poluentes, fenômeno conhecido como sinergismo (syn = com, ergas = trabalho; portanto: trabalho conjunto). 6.2. AGENTES POLUIDORES ATMOSFÉRICOS Os agentes superiores atmosféricos são classificados quanto a sua origem em primários e secundários. O agente poluidor primário é aquele encontrado na atmosfera em sua forma original de emissão. Como exemplo citamos os óxidos de carbono (COx) e fuligem. O agente poluidor secundário é aquele que se origina de interações que ocorrem na atmosfera entre agentes poluidores primários. Como exemplo citamos ácido sulfúrico (H2SO4) e o ozônio (O3). Faremos, a seguir, um estudo dos principais poluentes atmosféricos segundo suas características químicas. 6.2.1. Compostos nitrogenados, óxidos de nitrogênio (NOx) O monóxido de nitrogênio (NO) origina-se durante a queima de matéria orgânica a altas temperaturas, e sua principal fonte de emissão são as descargas de veículos automotores e as usinas de energia que se utilizam de combustíveis fósseis. Em decorrência da radiação solar, o monóxido de nitrogênio (NO) é oxidado a dióxido de nitrogênio (NO2), gás tóxico quando em altas concentrações que atua nas vias respiratórias induzindo o aparecimento de moléstias no homem como asma, bronquite, enfisema e câncer pulmonar. Quando na corrente sangüínea, o dióxido de nitrogênio (NO2) prejudica o transporte de oxigênio pela hemoglobina. Nas plantas, o dióxido de nitrogênio (NO2) provoca uma diminuição na atividade fotossintética. Nos materiais, seus efeitos são verificados pelo ataque químico às pinturas. 6.2.2. Óxidos de carbono (CO, CO2) O monóxido de carbono (CO) origina-se da queima incompleta de combustíveis fósseis, tendo como sua principal fonte de emissão os veículos automotores. Caracteriza-se por ser um gás inodoro, incolor e altamente tóxico. Esta toxicidade deve-se à grande afinidade que o gás tem com a hemoglobina, proteína sanguínea responsável pelo transporte de oxigênio (O2). O monóxido de carbono (CO) liga-se à hemoglobina originando a carboxiemoglobina, dificultando com isso o transporte de oxigênio pelo sangue, podendo ocasionar morte de seres vivos por asfixia. O monóxido de carbono (CO), característico dos centros urbanos, é o mais abundante poluente atmosférico, sendo altamente deletério em ambientes fechados, como túneis e garagens. Seu baixo peso molecular permite que ele seja facilmente disperso na atmosfera, o que minimiza seus efeitos tóxicos. O dióxido de carbono (CO2) é um componente natural do ar atmosférico cujas concentrações vêm sendo aumentadas pelas crescentes queimadas e uso de combustíveis fósseis. Não sendo um gás tóxico, a não ser em concentrações muito elevadas, o aumento de sua concentração na atmosfera é prejudicial devido a suas propriedades de gás estufa. Durante o dia as radiações solares passam através da atmosfera, ind.o aquecer o solo. À noite, esta energia calorífica recebida é irradiada para o espaço na forma de radiação infravermelha. Como o dióxido de carbono (C02) presente na atmosfera absorve essas radiações, parte deste calor volta para a superfície da Terra, reaquecendo-a. 26 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva Este fenômeno natural contribui para a manutenção do equilíbrio térmico da Terra. Contudo, se houver um aumento da concentração deste gás na atmosfera, maior quantidade de radiação calorífica será absorvida, levando a um aumento da temperatura do planeta. (Figura 6.1.). Figura 6.1. Efeito estufa. Antes da era industrial a taxa de gás carbônico (C02) presente na atmosfera era de 0,027%; em 1958 era de 0,030%; e em 1988, de 0,035%. Este aumento crescente fez com que a temperatura média da superfície do planeta sofresse alterações, variando de 14,33°C para 15,26°C entre o início e o fim da década de 1980. Esta elevação da temperatura do planeta é conhecida como efeito estufa. Contribuem com 505 do fenômeno, outros gases estufa, como o gás metano (CH4), óxidos de nitrogênio (NOx) e clorofluorcarbonos (CFC). Devido à influência que as massas oceânicas e os vegetais exercem sobre o gás carbônico (CO2) presente na atmosfera, assim como pelo sinergismo dos efeitos dos gases estufa, é difícil prever com exatidão um significativo aumento de temperatura. Estima-se um aquecimento de 1,5°C a 4°C por volta do ano 2030, aumentando o nível oceânico de 0,2 m a 1,4 m. O aumento da temperatura do planeta acarretará um aumento do nível das águas oceânicas por expansão térmica das águas e degelo das geleiras, levando a problemas socioeconômicos e ecológicos decorrentes de inundações de terras costeiras situadas ao nível do mar. 6.2.3. Compostos sulfurosos (SO2, H2S) O dióxido de enxofre (SO2) é originado, principalmente, na queima de óleo e carvão em usinas de energia elétrica, fábricas e veículos automotores. Tem efeito altamente irritante no trato respiratório e nas conjuntivas oculares. As plantas são muito sensíveis ao dióxido de enxofre (SO2), sofrendo alterações na fotossíntese com doses inferiores àquelas prejudiciais ao homem. Há o aparecimento de lesões nas folhas dos vegetais quando as concentrações do poluente são elevadas. Este poluente também causa danos materiais de origem calcária (mármore, cimento, etc.). O gás sulfídrico (H2S) origina-se na decomposição anaeróbia de matéria orgânica, como a que ocorre em rios altamente poluídos por esgoto, podendo ser oxidado a dióxido de enxofre (SO 2), contribuindo como fonte de emissão deste poluente. O dióxido de enxofre (SO2), através de reação fotoquímica, pode ser transformado em trióxido de enxofre (SO3), que na presença de vapor de água do ar atmosférico pode ser transformado em ácido sulfúrico (H2SO4), cuja ação química corrosiva é verificada em metais e condutores elétricos. No homem pode provocar danos irreversíveis ao trato respiratório, e nos vegetais, lesões em suas folhas. 27 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva 6.3. OUTROS POLUENTES 6.3.1 Flúor (F) O flúor é lançado à atmosfera na forma de material particulado ou gás. Embora presente em concentrações inferiores à maioria dos outros poluentes, o flúor merece especial atenção devido a seus efeitos nocivos nas plantas e à indução de fluorose, alteração patogênica dos ossos em animais em virtude de ingestão de plantas com alto teor de flúor em suas fibras. As indústrias de alumínio e de fertilizantes fosfatados contribuem com emissões deste poluente. 6.3.2. Hidrocarbonetos A importância dos hidrocarbonetos como poluentes atmosféricos deve-se a sua participação em reações fotoquímicas que ocorrem na atmosfera, com a formação de agentes poluidores secundários. Sua principal fonte de emissão são os veículos automotores, além de refinarias de petróleo e postos de gasolina. Seus efeitos tóxicos são menor sentido próximo aos locais de emissão, como garagens e refinarias, podendo causar desde leve irritação das mucosas até condicionar o desenvolvimento de câncer. 6.3.3. Ozônio Embora a ação benéfica do ozônio (O3) seja sentida nas camadas atmosféricas superiores, como veremos posteriormente, nas camadas inferiores seus efeitos nocivos são sentidos pelas plantas e pelo homem. O ozônio (O3), presente na proximidade da superfície do solo, é um poluente secundário originado da reação do oxigênio atmosférico (O2) com o oxigênio atômico (O) oriundo de reações fotoquímicas entre poluentes gasosos. No homem, o ozônio (O3) provoca irritação das vias respiratórias: nas plantas, atua inibindo a fotossíntese e causando lesões nas folhas. Seus danos em materiais são notados por alterações nas pinturas e deterioração dos objetos de borracha. 6.3.4. Chumbo (Pb) O chumbo tetraetila, usado como aditivo na gasolina por suas propriedades antidetonantes, é lançado à atmosfera na forma de material particulado pela descarga de veículos automotores. Estando em suspensão no ar, pode ser assimilado pelo homem, provocando graves intoxicações manifestadas por danos cerebrais, convulsões, coma e morte prematura. 6.3.5. Material particulado O material particulado é formado por partículas sólidas ou líquidas que se encontram em suspensão na atmosfera, denominadas aerossóis. Na atmosfera terrestre encontramos material particulado de origem natural, como poeiras oriundas de erupções vulcânicas, partículas do solo que são arrastadas pelo vento e o pólen das plantas. A queima de madeira, carvão ou óleo lançam à atmosfera pequenas partículas de carbono na forma de fuligem. O manufaturamento de vários produtos, como aço e borracha, a construção civil, a descarga de veículos automotores, a indústria de fertilizantes, o uso de pesticidas e herbicidas e muitas outras atividades humanas contribuem com o lançamento de material particulado para a atmosfera. Os aerossóis são nocivos aos seres vivos não só pelos efeitos tóxicos, devido às características químicas de certos poluentes, mas também pelos mecanismos físicos de obstrução que podem agravar problemas pulmonares no homem e causar diminuição da fotossíntese nos vegetais. 28 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva O material particulado também provoca diminuição da visibilidade atmosférica, alterações na temperatura terrestre e deterioração de superfícies pintadas. 6.4. FENÔMENOS AMBIENTAIS DECORRENTES DE POLUENTES ATMOSFÉRICOS 6.4.1. Os clorofluorcarbonos e a camada de ozônio O ozônio (O3) presente na atmosfera terrestre é responsável pela proteção dos seres vivos contra a ação nociva dos raios ultravioleta oriundos da radiação solar. O ozônio é originado a partir de interações que ocorrem entre o oxigênio molecular (O2) e a radiação ultravioleta. Essas interações liberam os átomos de oxigênio (O) que então, reagindo com o oxigênio molecular (O2), levam à formação de ozônio (O3). Vários outros processos químicos ocorrem simultaneamente quebrando a molécula de ozônio (O3). Do equilíbrio entre os processos de síntese e degradação que ocorrem na atmosfera resulta uma faixa de concentração máxima de ozônio (O3) situada na estratosfera, a uma altura média de 30 km, conhecida como camada de ozônio. Certos produtos industriais, como aparelhos de ar-condicionado e embalagens tipo aerossol, utilizam-se de substâncias químicas à base de clorofluorcarbonos (CFC), que destroem a camada de ozônio. Os clorofluorcarbonos são lançados na atmosfera na forma de aerossóis e devido a sua alta estabilidade estrutural, atingem a estratosfera onde se desagregam, por ação dos raios ultravioleta, liberando o átomo de cloro (Cl), que então reage com o ozônio (O3) produzindo óxido de cloro e oxigênio molecular. A destruição da camada de ozônio resulta em um aumento na quantidade de radiação ultravioleta que chega à Terra, o que poderá acarretar um aumento na incidência de câncer de pele, diminuição da produção agrícola e alterações do clima do planeta. 6.4.2. Chuva ácida Os óxidos de enxofre (SOx) e de nitrogênio (NOx), que se originam da queima de matéria orgânica em fontes fixas e móveis de energia, reagem com o vapor de água atmosférico produzindo os ácidos sulfúrico (HsSO4) e nítrico (H2NO3). A névoa ou chuva ácida que assim se origina pode provocar corrosão em materiais diversos, assim como esterilização do solo e das águas. Devido às correntes aéreas e regimes pluviais, essas nuvens ácidas podem ser deslocadas muitos quilômetros de seu ponto de origem, levando seus efeitos deletérios a regiões onde estes gases não são observados normalmente. 6.4.3. Smog fotoquímico O smog fotoquímico caracteriza-se pela formação de névoa química em dias ensolarados e com poucas correntes de vento. O fenômeno tem início com a reação fotoquímica de dissociação do dióxido de nitrogênio (NO 2) seguida por oxidação dos hidrocarbonetos com a produção de ozônio (O3). O smog prejudica a visibilidade atmosférica, causa irritação nos olhos e danos às plantas. 6.5. CONDICIONANTES ATMOSFÉRICOS INTERVENIENTES NA POLUIÇÃO DO AR Diversos agentes poluidores são lançados diariamente à atmosfera e, dependendo das condições meteorológicas, têm seus efeitos nocivos minimizados ou potencializados. 6.5.1. Inversão térmica A inversão térmica caracteriza-se pela sobreposição de uma camada de ar quente a uma camada de ar frio, que, sendo mais pesada, fica "aprisionada" sob o ar quente. Este é um fenômeno natural que ocorre durante todo o ano. Contudo, na estação fria, ele se manifesta próximo à superfície do solo, impedindo a formação de correntes aéreas de convecção, fazendo com que os poluentes fiquem estagnados próximos ao solo, elevando sua concentração a níveis críticos. (Figura 6.2.). 29 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva Figura 6.2. A inversão térmica. 6.5.2. Ventos A turbulência causada pelos ventos contribui para a dispersão vertical e horizontal dos poluentes, diminuindo suas concentrações e atenuando seus efeitos nocivos. 6.5.3. Chuvas Pela ação das chuvas, o material particulado é depositado no solo. Os gases poluentes solúveis, como o dióxido de enxofre (SO2) e o dióxido de nitrogênio (NO2), também são levados para o solo, onde são neutralizados. 6.5.4. Temperatura Elevações repentinas de temperatura provocam volatização dos gases poluentes que se encontram dissolvidos em corpos hídricos. Como exemplo, temos o sulfídrico (H2S) emanado da decomposição de matéria orgânica presente nos esgotos. 6.6. CONTROLE DAS EMISSÕES POLUIDORAS O controle das emissões poluidoras deve ser feito através de medidas gerais, como o planejamento urbano, de modo a não concentrar poluentes e favorecer condições para sua dispersão, e por meio de medidas específicas, como a análise de processos industriais através do estudo de tecnologias mais apropriadas, de fontes alternativas de energia, manutenção adequada dos equipamentos industriais e instalação de equipamentos para retenção de poluentes. 6.6.1. Processos usados para a retenção de poluentes 6.6.1.1. Retenção de material particulado O material particulado é facilmente retido por diferentes métodos físicos e químicos:  coletores gravitacionais – removem partículas sólidas grosseiras, com diâmetro superior a 50, por ação da gravidade.  coletores ciclones – removem partículas sólidas com diâmetro superior a 10 por ação de força centrífuga.  filtros – indicados para a remoção de partículas sólidas com diâmetro inferior a 10. Estas são retidas ao atravessarem um material poroso.  precipitadores eletrostáticos – as partículas são carregadas eletricamente e a seguir coletadas por atração eletrostática. Este método remove partículas sólidas e líquidas com diâmetro inferior a 0,5, sendo muito usado em indústrias de cimento. 30 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva  coletores à água – o material particulado é retirado do efluente por borrifos de água à alta pressão. Este método também pode ser usado na absorção de gases solúveis, como o dióxido de enxofre (SO2). 6.6.1.2. Retenção de resíduos gasosos O controle de emissões gasosas não é muito eficiente e depende do tipo do poluente a ser captado. Temos os seguintes métodos físicos e químicos:  combustão – consiste em completar a oxidação de combustíveis através da elevação de temperatura ou do uso de equipamentos pós-queimadores.  absorção – através deste método processa-se a separação de gases poluentes por dissolução em líquidos solventes.  adsorção – o gás poluente é retido por adsorção à superfície de uma substância adsorvente, como o carvão ativado. 7. ECOSSISTEMA DE TERRA FIRME – A LITOSFERA 7.1. INTRODUÇÃO A litosfera é constituída por diversos elementos que contribuem para a formação de seus biomas. A constituição dos nutrientes do solo e fatores climáticos interferem diretamente na formação das espécies presentes. O homem retira grande parte de seus alimentos da litosfera, sendo então importante seu estudo para melhor utilizar seus recursos sem prejudicar os ecossistemas naturais. 7.2. O SOLO Em ecologia o solo é definido como sendo a rocha finamente particulada associada à matéria orgânica, onde as plantas encontram apoio e nutrientes para se desenvolverem. A rocha particulada constitui a porção mineral do solo cuja fragmentação se dá através dos anos por ação de intemperismos físicos, químicos e biológicos. A matéria orgânica é adicionada à porção mineral na forma de húmus, ou seja, vegetais e animais mortos em decomposição. Os principais minerais que compõem o solo são a argila, cujas partículas têm diâmetro inferior a 0,002mm, e a areia, com diâmetros entre 0,002 e 2,0mm. Os solos cujas partículas minerais são de pequena textura e forma lamelar, como as argilas, absorvem a água lentamente, ficando constantemente encharcados, dificultando a circulação do ar. O solo arenoso, de textura maior e forma granular, oferece boa circulação de ar; contudo suas partículas encontram dificuldade em reter a água. (Figura 7.1.). Figura 7.1. Infiltração de água e aração do solo. A maneira como os componentes do solo se estruturam contribui para definir os teores de umidade e aeração. Os solos férteis, onde ocorre a agregação de matéria orgânica, material biológico e mineral, possibilita uma maior circulação de ar e água. O solo contém aproximadamente 25% de ar, 25% de água, 45% de elementos minerais e 5% de matéria orgânica. Na camada superficial do solo, cuja profundidade média é de 30 cm, encontram-se os nutrientes necessários para o desenvolvimento de vegetais, produto do trabalho fertilizante dos microrganismos que aí habitam (Figura 7.2). 31 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva Figura 7.2. Perfil do solo. 7.3. BIOMAS CARACTERÍSTICOS DA LITOSFERA A existência de diferentes ambientes naturais com seus ecossistemas característicos é decorrente do desenvolvimento de espécies da flora e fauna adaptadas às diferentes condições climáticas encontradas nas diversas regiões do planeta. Os principais biomas terrestres são representados pelas florestas tropicais, florestas temperadas, taigas, savanas, estepes, tundras e desertos. 7.3.1. Florestas As florestas constituem extensas regiões dotadas de densa comunidade arbórea cujas copas, muito próximas, formam uma barreira à passagem das radiações solares, fazendo com que a temperatura e a luz diminuam, em seu interior, gradativamente em direção ao solo. Em decorrência de diferenças climáticas tem-se o desenvolvimento de diferentes biomas florestais. 7.3.1.1. Floresta tropical ou floresta equatorial É um bioma localizado entre os trópicos, regiões de clima úmido e quente que apresentam precipitações regulares cujos índices chegam a ultrapassar 2.500mm ao ano. As florestas tropicais caracterizam-se pela presença de árvores de grande porte, algumas com cerca de 40m de altura, que constituem seu estrato arbóreo superior. Árvores com 25m de altura são encontradas no estrato médio. Esta estratificação vertical leva à formação de microclimas possibilitando o desenvolvimento de diversas espécies de seres vivos. Devido às grandes árvores e a sua alta densidade, que dificultam a penetração de luz em seu interior, essas matas são pobres em vegetação de menor porte. As poucas plantas rasteiras possuem folhas largas, aumentando, com isso, a superfície de absorção das radiações solares necessárias em seu processo de fotossíntese. A fauna é constituída principalmente por seres que se locomovem sobre as árvores, como macacos e araras, entre outros. No Brasil este bioma é representado pela Floresta Amazônica, abrangendo os Estados do Amazonas, Acre, Pará, Rondônia, Amapá, Roraima, Mato Grosso e parte dos Estados de Tocantins e Maranhão. Para: fins de estudo, podemos subdividir a Floresta Amazônica de acordo com o terreno em que se desenvolve em:  Floresta de Terra Firme, abrangendo a maior parte da floresta; localiza-se nos terrenos altos que não sofrem a influência das cheias dos rios. Sua mata é densa, seu interior pouco iluminado, é rica em cipós e trepadeiras como o guaraná, encontrando-se também muitas espécies lenhosas úteis, como a castanha-do-pará. A Floresta Amazônica de Terra Firme é uma comunidade clímax que se mantém em equilíbrio dinâmico em um solo de constituição mineral pobre, arenoso e ácido, no qual a exuberância da mata deve-se ao ciclo fechado de nutrientes que ocorre pela rápida ação dos microrganismos do solo 32 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva favorecidos pelas altas temperaturas e umidade. Devido à alta pluviosidade e ao solo profundo e arenoso, a derrubada da mata original tem como conseqüência a lixiviação do solo (empobrecimento do solo fértil com a retirada de nutrientes e sais minerais) pelas águas das chuvas, tornando-o improdutivo por perdas de nutrientes. A mata original forma uma barreira física que amortece o impacto das chuvas, protegendo o solo de sua ação erosiva e da lixiviação. Por outro lado, as raízes das plantas formam uma trama retendo os nutrientes na camada superficial do solo. (Figura 7.3.). Figura 7.3. Importância da vegetação da floresta na proteção do solo. A substituição da mata por culturas domésticas ou pastos deixa o solo exposto à ação das chuvas, que carregam os nutrientes para as camadas profundas do solo, tornando-os inacessíveis para suas raízes pequenas, inviabilizando o desenvolvimento vegetal (Figura 7.4.). Figura 7.4. Carreamento de nutrientes por infiltração no solo Assim sendo, os grandes desmatamentos que ocorrem na Amazônia poderão ocasionar transformações neste ambiente, tão rico em diversidade genética, induzindo a formação de biomas áridos; poderão ocasionar também alteração no regime pluviométrico, visto que cerca de 50% das precipitações que ocorrem na Floresta Amazônica são decorrentes da evapotranspiração da vegetação aí presente e concorrer para o efeito estufa pela emissão de gás carbônico (CO2).  Floresta de Várzea, situada em regiões que sofrem alagamentos na época das cheias. Sua mata, mais aberta, propicia o desenvolvimento de vegetação herbácea e de muitas espécies de epífitas. As seringueiras são típicas desse ambiente alagado. As matas de várzea, localizadas em regiões alagadiças, têm solos ricos decorrentes de nutrientes que aí são depositados pelos rios, oriundos da região Andina.  Floresta de Igapós, situada em terrenos constantemente alagados, onde se desenvolvem espécies adaptadas às condições instáveis do 'solo movediço. 33 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva 7.3.1.2. Floresta temperada É um bioma característico de regiões de clima temperado, que apresentam as quatro estações do ano bem-definidas, com invernos frios e verões quentes. Seu índice pluviométrico pode chegar a 1.000mm/ano. Este tipo de floresta caracteriza-se pela perda das folhas de suas árvores na época de estiagem (inverno), com a finalidade de evitar a perda de água por evaporação, sendo assim também denominada floresta de folhas caducas ou floresta decídua. Sua flora é composta principalmente pelas espécies de faias; nogueiras e carvalhos. A fauna é variada, sendo encontrados insetos, aves insetívoras, esquilos, veados, anfíbios e répteis. 7.3.1.3. Taiga É uma floresta característica das regiões frias. O inverno, longo e rigoroso, faz com que o solo congele, sendo totalmente descongelado no verão. Sua flora é constituída por árvores coníferas, como pinheiros e abetos, que resistem ao frio intenso. As folhas destas árvores são acículas duras e pontiagudas que limitam a perda de água, característica que faz com que a floresta permaneça verde o ano todo, não perdendo as folhas de suas árvores na época da estiagem. Sua fauna é constituída por várias espécies, como lobos, ursos, alces, linces, esquilos, aves e insetos. 7.3.2. Savanas São biomas localizados em regiões de clima quente cuja flora caracteriza-se pela predominância de vegetação de pequeno porte. Nas savanas, também chamadas de campos, temos uma grande variação de temperatura entre o dia e a noite, além de uma baixa umidade devido à intensa radiação solar e ventos. Seu índice pluviométrico atinge cerca de 1.000 a 1.500mm/ano. Na região das savanas as chuvas são abundantes no verão, mas a estação seca pode durar até nove meses, ocasionando a morte da vegetação rasteira, cujas raízes não alcançam o lençol freático profundo. O tipo de savana mais comum é aquela na qual são encontradas diversas árvores, sendo assim denominadas savanas lenhosas. As savanas herbáceas são aquelas onde ocorre predominância de gramíneas, e as savanas desérticas têm vegetação espaçada e seca situada próxima aos limites dos desertos. O maior bioma de savanas localiza-se na África, cuja fauna se caracteriza pela presença de antílopes, zebras, girafas, leões e elefantes. No Brasil temos este bioma representado pelos cerrados, que ocupam 1/5 do território nacional e cuja árvore característica é o ipê-do-cerrado (flores amarelas), considerada flor nacional. 7.3.2.1. Estepes As estepes, também chamadas de campinas ou pradarias, se caracterizam por longos períodos de estiagem, o que condiciona o desenvolvimento de uma vegetação quase que exclusiva de gramíneas. Assim como as savanas apresentam uma grande variação de temperatura entre o dia e a noite e uma baixa umidade. O índice pluviométrico é de cerca de 250 a 750 mm/ano. No Brasil este bioma é representado pelos pampas. A fauna é característica da região onde se localiza este bioma. Nas pradarias dos Estados Unidos encontramos bisões e ant11opes, e nos pampas, répteis, aves, tatus e roedores, entre outros. 7.3.2.2. Tundras É um bioma característico da região polar norte. Apresenta somente duas estações do ano, inverno e verão, este com duração de cerca de dois meses. 34 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva Sua flora é constituída basicamente de liquens, musgos e pequenos arbustos. O subsolo apresenta-se permanentemente congelado, descongelando apenas uma camada superficial durante o verão. A camada do solo que permanece sempre congelada é denominada permafrost. A fauna é constituída de animais adaptados ao frio intenso, como o boi almiscarado e animais que emigram durante o inverno rigoroso, como espécies de aves aquáticas, os caribus e as renas. 7.3.2.3. Desertos Os desertos são característicos de regiões áridas com índices pluviométricos inferiores a 250 mm/ano e temperaturas elevadas durante o dia. Seu solo é pobre, originado de lixiviações sofridas em eras passadas. A geração de desertos tem preocupado os cientistas nos estudos do desmatamento indiscriminado das florestas equatoriais, já que seus solos, desprotegidos e sob a ação das chuvas poderiam gerar novas regiões desérticas. A vegetação é composta principalmente por cactáceas, que possuem acentuada ramificação e caules suculentos para suportar as longas estiagens. A fauna é composta por lagartos, cobras, ratos e pequenos insetos, como aranhas e escorpiões, que se protegem do calor em tocas e estruturas rochosas naturais. 8. A DEGRADAÇÃO DO SOLO 8.1. INTRODUÇÃO No ambiente natural, os ecossistemas estão equilibrados de tal forma que as cadeias alimentares e os ciclos ecológicos guardam certa harmonia. A utilização do solo pelo homem gerou um desequilíbrio no ambiente natural levando à destruição de ecossistemas estáveis. A retirada de matéria orgânica e elementos minerais faz com que o solo perca seu manto fértil, comprometendo assim os biomas presentes e a própria utilização do solo. 8.2. EROSÃO Erosão é o carreamento das partículas superficiais do solo por ação dos ventos ou das chuvas. O impacto das chuvas sobre a superfície do solo bem como a ação direta dos ventos, pode provocar uma desagregação de sua estrutura com o posterior arraste de suas partículas. O solo quando intensamente erodido apresenta fendas largas e profundas, denominadas voçorocas, decorrentes de grandes deslocamentos de terra. 8.2.1. Conseqüências da erosão A desagregação e o arraste das partículas do solo destroem sua camada fértil superficial, levando a uma diminuição de sua produtividade pela perda de nutrientes e material biológico. A erosão também é um fator de degradação de corpos hídricos, visto que as partículas do solo transportadas pelas águas de escoamento superficial podem assorear rios, lagos e represas por seu depósito no leito, ocasionando enchentes. 8.2.2. Fatores que contribuem para a erosão 8.2.2.1. Agricultura A crescente demanda de alimentos pelo homem faz com que a cobertura vegetal original do solo seja gradativamente substituída por campos cultivados. A cobertura original, formada por uma comunidade estável, atua de forma dinâmica na reciclagem de nutrientes ao mesmo tempo em que protege o solo contra o impacto direto das chuvas, das radiações solares e dos ventos. As culturas causam desequilíbrios nos ecossistemas naturais ao mesmo tempo em que contribuem 35 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva para a degradação do solo de várias maneiras, seja expondo-o à ação direta dos fatores climáticos, seja pela retirada dos nutrientes essenciais para a manutenção dos ciclos naturais e agregação das partículas do solo. A ação erosiva das chuvas é sentida em plantações anuais que deixam o solo exposto por determinado período, assim como em plantações perenes de espécies vegetais que possuem raízes curtas incapazes de agregar as partículas do solo, possibilitando o arraste das mesmas pelas enxurradas. Muitas plantações também não fornecem sombra, expondo o solo às radiações solares que ressecam sua superfície, prejudicando a infiltração de água, favorecendo com isso a ação erosiva das águas de escoamento superficial. (Figura 8.1.). Figura 8.1. Erosão nos campos cultivados. A não reciclagem de nutrientes, visto que o homem se utiliza de matéria vegetal para sua alimentação, contribui para a desagregação das partículas do solo e diminui sua capacidade de produção. A necessidade de uso de fertilizantes sintéticos que restituam ao meio seus nutrientes naturais atua na degradação do solo através do comprometimento de suas características físicas, facilitando a perda de nutrientes por lixiviação do solo pelas águas de infiltração. Faz-se necessário, então, o uso de quantidades crescentes de fertilizantes, que, além da degradação do solo, contribuem para aumentar a concentração de sais minerais, como nitratos e fosfatos, nos corpos hídricos, comprometendo assim os mananciais devido a sua eutrofização. (ver item 10.3. Fertilização das águas). 8.2.2.2. Pecuária As pastagens contribuem com a erosão em decorrência da utilização da cobertura do solo para a alimentação do rebanho. O uso de áreas para pasto, de certa maneira, degradam menos o solo do que seu uso pela agricultura, visto que os dejetos orgânicos dos animais, permanecendo no local, atuam como recondicionantes. A prática do confinamento do gado para engorda tem modificado esta situação, visto que seus dejetos não contribuem mais para a reciclagem de nutrientes, indo poluir os mananciais por ocasião da limpeza das áreas de confinamento. A ação mecânica do pisoteio dos animais no solo, verificada principalmente quando seu número é superior à capacidade do pasto, é uma situação semelhante à que ocorre pelo uso excessivo de máquinas pesadas no preparo do terreno para a agricultura. O tráfego intenso desagrega as partículas superficiais do solo levando à compactação dele, impossibilitando a infiltração de água e a penetração de raízes com a conseqüente diminuição de produtividade e induzindo à erosão (Figura 8.2). 36 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva Figura 8.2. Efeito da ação mecânica no solo. As queimadas, utilizadas para a limpeza do solo tanto no processo agrícola como na formação de pastos contribuem para a degradação física deles através do excesso de calor que destrói microrganismos e matérias coloidais responsáveis por sua textura granular. 8.2.2.3. Extrativismo O extrativismo vegetal, através da retirada de madeira para a construção, fabricação de papel, utensílios e combustível, assim como o extrativismo mineral, constitui fator de degradação ambiental, contribuindo para o processo de erosão do solo, pela exposição do mesmo à ação das chuvas e dos ventos. 8.2.3. Agentes interferentes na intensidade da erosão 8.2.3.1. Cobertura vegetal A cobertura vegetal protege o solo, amortecendo o impacto das gotas de chuva sobre o mesmo, diminuindo a desagregação de suas partículas, assim como diminui a velocidade de escoamento das águas superficiais pela barreira física que principalmente as espécies rasteiras formam, dificultando o arraste de material. Os vegetais atuam também através de suas raízes, que agregam a estrutura do solo, impedindo o arraste de suas partículas ao mesmo tempo em que aumentam sua porosidade facilitando a infiltração das águas, diminuindo assim o escoamento superficial delas. A cobertura vegetal também influencia na proteção do solo assimilando, através de suas raízes, parte da água presente nele, evitando assim a erosão. 8.2.3.2. Precipitação pluviométrica A precipitação pluviométrica atua diretamente como fator de deterioração do solo por ação física do impacto das gotas da chuva. As chuvas intensas contribuem com uma maior desagregação dos constituintes do solo assim como com um maior fluxo de águas de enxurradas, carreando, com isso, quantidades maiores de partículas do solo. A declividade do terreno exerce papel fundamental sobre as águas de escoamento. Quanto maior a declividade do solo maior será a velocidade de escoamento e, como conseqüência, maior será a erosão. 8.2.3.2. Tipo de solo A composição geológica do terreno também exerce papel fundamental no grau de erosão do solo. Rochas de elevada consistência, como granitos e basa1tos, oferecem maior resistência contra o efeito mecânico das gotas de chuva. 8.2.4. Métodos de contenção da erosão 8.2.4.1. Calagem Consiste na adição de calcário ao solo, que, além de promover melhor absorção de cálcio, potássio e fósforo, aglutina as partículas do solo, aumentando sua porosidade, facilitando, com isso, a infiltração das águas das chuvas. 37 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva 8.2.4.2. Plantação intercalada Consiste na plantação de culturas, como de leguminosas alternadas entre as faixas que recebem cultura anual, com o objetivo de reter umidade e acumular matéria orgânica, protegendo assim o solo. Temos também que o uso de espécies leguminosas, como o feijão, enriquecem o solo em compostos nitrogenados, diminuindo a quantidade de fertilizantes sintéticos a serem incorporados ao meio. (Figura 8.3.). Figura 8.3. Plantação intercalada. 8.2.4.3. Cobertura morta Consiste em deixar o solo protegido por vegetais cortados, como restos de cultura, roçados ou palha, que, além de protegerem o solo contra a ação do sol e da chuva, agregam suas partículas aumentando sua porosidade, facilitando a infiltração da água. 8.2.4.4. Cultivo mínimo Consiste na preservação de parte da cobertura vegetal original, preparando o solo apenas nas faixas de plantio, correspondendo geralmente a 1/3 do terreno, deixando o restante sem arar, o que favorece a infiltração de água, com redução da erosão. 8.2.4.5. Terraciamento e embaciamento Consiste na criação de obstáculos para retenção do escoamento das águas das chuvas, seja por morros ou valas, entre as linhas de plantio (Figura 8.4.). Figura 8.4. Terraciamento e embaciamento 8.3. AS MONOCULTURAS E OS BIOCIDAS Os ecossistemas são sistemas caracterizados pelo equilíbrio dinâmico entre as espécies que compõem a cadeia alimentar. 38 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva A prática das monoculturas, isolando espécies vegetais úteis ao homem, cria sistemas artificiais que favorecem a proliferação de parasitas ou predadores destas espécies de maneira não controlada, devido ao rompimento do equilíbrio existente nos ecossistemas naturais. Todos os seres que se alimentam ou destroem espécies úteis para o homem são considerados pragas. Para controlar as pragas foram desenvolvidos praguicidas também denominados biocidas e organocidas, que de acordo com a finalidade a que se destinam recebem denominações específicas, como: inseticidas, usados para combater insetos; fungicidas, para combater fungos; herbicidas para combater ervas daninhas; etc.. Os biocidas, devido à ação não específica, destroem, além das pragas, numerosas espécies úteis ao homem, desequilibrando vários ecossistemas. A destruição de insetos polinizadores, como as abelhas, leva a uma diminuição na produção de frutos, diminuindo, com isso, a fonte de alimento para muitas aves. O uso de biocidas pode também não ser satisfatório devido à heterogeneidade genética verificada em populações naturais, onde espécies resistentes ao biocida encontram condições favoráveis devido à eliminação de espécies que concorriam pelo mesmo nicho ecológico. Os parasitas e os predadores naturais das pragas podem ser também mais sensíveis aos biocidas do que as mesmas, favorecendo seu desenvolvimento. O DDT (diclorodifeniltricloroetano), inseticida organoclorado usado pela primeira vez no combate aos piolhos transmissores do tifo exantemático que acometia o exército aliado durante a Segunda Guerra Mundial, foi então usado contra os insetos domésticos, vetores de doenças, e contra as pragas das lavouras. Sua baixa biodegradabilidade confere a este inseticida um prolongado efeito residual, fato que se mostrou, no início, economicamente vantajoso, logo se verificando ser prejudicial devido a seu acúmulo no meio ambiente. Os biocidas têm natureza tóxica, podendo atuar nos seres vivos de maneira crônica ou aguda. Seus efeitos nocivos de envenenamento se dão através da ingestão de alimento contaminado, inalação de vapores ou aerossóis e absorção cutânea. Os inseticidas organoclorados, de pequeno efeito imediato sobre os seres vivos, acumulam-se no meio ambiente atingindo, com isso, níveis tóxicos. Além disso, acumula-se nos organismos, tendo então seus efeitos nocivos potencializados ao longo da cadeia alimentar, o que torna perigoso sua presença, mesmo em doses pequenas, nos alimentos. As aves de rapina têm sido exterminadas pela caça predatória e pelo envenenamento causado por biocidas. Os Estados Unidos contam hoje com menos de 3.200 exemplares da águia-de-cabeçabranca, símbolo nacional do país, devido à intoxicação por DDT acumulado nos peixes dos quais se alimentam. O DDT presente no solo pode ser concentrado pelas minhocas, que são pouco sensíveis a sua ação tóxica, comprometendo as aves que delas se alimentam. Decorrente de sua assimilação, as aves têm sua fertilidade diminuída por alterações no metabolismo do cálcio e inibição da enzima (anidraze carbônica) que atua na formação da casca do ovo, fazendo com que ela se torne fina e quebradiça. O DDT atua no sistema nervoso dos seres vivos ocasionando paralisias e convulsões. Os inseticidas organofosforados são mais tóxicos aos seres vivos; contudo, sua fácil degradabilidade lhes confere menor efeito residual no meio ambiente. No combate aos fungos, principalmente no período de armazenamento e germinação das sementes, são utilizados os biocidas organomercuriais, cujo uso direto na lavoura compromete a saúde do homem pelos danos causados no sistema nervoso. A semeadura de sementes envoltas em fungicidas e inseticidas é motivo de intoxicação de muitas aves. Os herbicidas, também conhecidos como desfolhantes, são utilizados no combate a ervas daninhas. Os biocidas são transportados pelo ar atmosférico através da ação dos ventos, levando seus efeitos nocivos a ecossistemas situados em locais distantes de sua aplicação. As águas de escoamento também contribuem para disseminar este poluente nos mananciais e mares, onde sua ação tóxica é sentida pelo fitoplâncton, mesmo em doses mínimas. 39 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva Podemos reduzir o uso dos biocidas através do controle biológico, pela utilização de espécies parasitas ou predadoras, que manteriam sobre controle a população de pragas. Como exemplo, podemos citar o cultivo de larvas de mosca que destroem as pragas da cana-de-açúcar. Outros métodos biológicos também são utilizados, como o aprimoramento genético de espécies de plantas resistentes às pragas. 9. A DISPOSIÇÃO DE RESÍDUOS SÓLIDOS NO SOLO 9.1. INTRODUÇÃO Os resíduos sólidos provenientes da atividade humana podem ser classificados, de acordo com sua origem, em industriais e domiciliares. A quantidade e a qualidade dos resíduos gerados são determinadas pelos padrões culturais e econômicos da sociedade. O avanço tecnológico, com a produção de manufaturados descartáveis, vem contribuindo com o aumento de resíduos sólidos a serem depositados no solo. Os resíduos sólidos devem ser dispostos de tal maneira que não causem degradação à estética ambiental ou à saúde pública. A disposição do lixo segue então padrões em função de sua natureza. 9.2. DISPOSIÇÃO NO SOLO DO LIXO INDUSTRIAL As indústrias geram resíduos sólidos peculiares a suas atividades particulares de manufaturamento. Cabe a fonte geradora identificar os seus resíduos, quantifica-los, caracterizá-los e classificá-los. Quando os resíduos não forem identificados, torna-se necessário a realização de testes de periculosidade de acordo com suas características de corrosividade, inflamabilidade, toxicidade, reatividade e patogenicidade. Caso seja classificado como não perigoso deve ser submetido ao teste de solubilidade para que sejam classificados como inertes ou não. Uma vez classificados pode-se determinar a maneira mais adequada para seu gerenciamento. O gerenciamento dos resíduos industriais engloba padrões de armazenamento, manuseio, transporte e tratamento para que possam ser dispostos de maneira adequada, a evitar danos ambientais e a saúde pública, em aterros sanitários e industriais. 9.3. DISPOSIÇÃO NO SOLO DO LIXO DOMICILIAR Os resíduos sólidos domiciliares são em sua maioria orgânicos, como restos de alimentos, sendo encontrados também resíduos minerais, como latas e vidros, e sintéticos, como os plásticos. A quantidade de lixo gerada é de aproximadamente 0,6kg/habitantexdia, o que, em uma cidade com uma população de 12 milhões de habitantes, resultaria em 7.200 toneladas/dia de lixo um montante de difícil disposição no solo. Em quase todos os processos de disposição de resíduos sólidos são utilizadas estações de transbordo ou transferência, onde o lixo é selecionado, compactado e então, em quantidades preestabelecidas, transferido para as unidades de tratamento. Em regiões onde o volume de resíduos por residências é alto, utilizam-se caminhões compactadores para a coleta. Os resíduos sólidos domiciliares são processados basicamente de quatro maneiras: incineração, compostagem, utilização de biodigestor e aterro. 9.3.1. Incineração Este método de disposição dos resíduos sólidos reduz em até 85% o peso e 95% o volume dos resíduos, facilitando sua disposição final. É um tratamento caro, que o incinerador deve funcionar em temperaturas elevadas que possibilitem a queima total dos resíduos sólidos, transformando o lixo em material estável e inofensivo. Devem ser usados também métodos adequados de retenção de material particulado e gases nocivos, evitando a transferência de resíduos para a atmosfera. 40 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva Dependendo da natureza do lixo, o produto final poderá ser utilizado como adubo ou ser utilizado na complementação asfáltica para recuperação de pavimentação. Pode-se também aproveitar o poder calorífico do lixo através do acoplamento de sistemas térmicos geradores de energia (Figura 9.1). Figura 9.1. Incinerador. 1. 2. 3. 4. Recepção dos resíduos Depósito dos resíduos Depósito superior dos resíduos Câmara de combustão 5. 6. 7. 8. Gerador de energia Filtro Exaustor Chaminé A incineração é indicada para resíduos hospitalares e farmacêuticos, cujos vetores biológicos patogênicos são destruídos a altas temperaturas. 9.3.2. Compostagem O método da compostagem consiste em uma decomposição biológica controlada do lixo orgânico, que deve ser previamente separado dos outros resíduos, de maneira a obter substâncias orgânicas mais simples e estáveis. Quando em pequenas quantidades, os resíduos orgânicos são dispostos em pequenas pilhas (leiras), que deverão ser periodicamente revolvidas para garantir a aeração do material, evitando a decomposição anaeróbia e conseqüentes produtos indesejáveis. Durante o processo de decomposição, devido à liberação de calor, as temperaturas podem atingir 50oC ou mais, quando então são utilizados jatos de água para seu resfriamento de maneira a possibilitar a sobrevivência dos microrganismos decompositores. Decorridos dois ou três meses obtém-se o composto, material escuro, de aspecto turfoso, que é então utilizado como adubo. O composto obtido fornece nutrientes ao solo, além de contribuir para o seu condicionamento físico. Quando se processam grandes quantidades de lixo, este método pode ser acelerado através da utilização de grandes cilindros rotativos que revolvem o lixo durante aproximadamente 24 horas. Após passar pelos cilindros, o material repousa em pilhas durante quatro dias, atingindo assim o término do tratamento (Figura 9.2). Figura 9.2. Usina de compostagem. 41 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva 9.3.3. Biodigestor O processamento de resíduos sólidos através de biodigestores tem por finalidade principal o aproveitamento energético dos gases do lixo (Figura 9.3). Figura 9.3. Biodigestor. O conteúdo orgânico do lixo é submetido à decomposição biológica anaeróbia em que o gás produzido, principalmente o metano (CH4), é captado e utilizado para diversos fins. Como exemplo, temos sua aplicação para consumo residencial e veículos automotores. O conteúdo orgânico do lixo é submetido a decomposição biológica anaeróbia em que o gás produzido, principalmente o metano (CH4), é captado e utilizado para diversos fins. Como exemplo, temos sua aplicação para consumo residencial e veículos automotores. 9.3.4. Aterro Sanitário Devido à grande quantidade de matéria orgânica contida no lixo, os microrganismos decompositores logo iniciam o processo de decomposição. Como o oxigênio não é renovado, ele logo se extingue, e o lixo passa a ser decomposto anaerobiamente, ocorrendo à produção de gás metano (CH4) e de chorume, um líquido escuro e de odor desagradável. Para evitar a contaminação do solo e das águas pelo chorume e facilitar a saída do gás metano do solo para a atmosfera, são colocados, durante a execução do aterro, sistemas de drenagens, compostos por tubos perfurados dispostos horizontal e verticalmente. O chorume é transportado, através dos drenos, para lagoas de estabilização, onde é completada sua decomposição. O chorume é transportado, através dos drenos, para lagoas de estabilização, onde é completada sua decomposição. Os gases emanados pelo aterro são consumidos por combustão nas extremidades dos drenos verticais ou podem ser captados para uso domiciliar ou transporte. Os locais escolhidos para a execução do aterro sanitário devem ser preferencialmente, aqueles onde o aterro final possa nivelar o perfil topográfico original. Ao término do aterro, o terreno, após o período de estabilização do solo, poderá ser utilizado para fins recreacionais e residenciais. A disposição de resíduos inertes no solo segue os mesmos princípios do aterro sanitário e é denominado aterro de material inerte. 10. O ECOSSISTEMA DAS ÁGUAS – A HIDROSFERA 10.1. INTRODUÇÃO O ambiente aquático é um bioma complexo pela multiplicidade de fatores que interferem nos ecossistemas presentes. Cobrindo extensa superfície terrestre na forma de riachos, corredeiras, lagos, rios, mares e oceanos, possui características específicas de acordo com a natureza do solo ao longo do curso de água, clima, teor de salinidade, velocidade das águas, gases e nutrientes dissolvidos, levando ao desenvolvimento de espécie específico para cada ambiente. Contudo, apresenta propriedades peculiares, comuns a todo corpo hídrico, que possibilitam a existência da 42 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva vida. Uma das mais importantes características é sua ocorrência no estado líquido nas condições de pressão e temperatura existentes na Terra. 10.2. PROPRIEDADES DAS ÁGUAS Estudaremos a seguir as propriedades físico-químicas da água, que se destacam por sua importância do ponto de vista ecológico. 10.2.1. Calor específico A água possui um elevado calor específico (2095 J/Kg oC), propriedade que permite ao meio aquático trocar com o meio exterior grandes quantidades de calor, sem alterar significativamente sua temperatura. Esta propriedade é, pois, diretamente responsável pela constância térmica do meio, fator indispensável para a viabilidade de muitas espécies nos ambientes aquáticos, já que muitos seres que nele habitam perecem com variações bruscas de temperatura. O lançamento de efluentes aquecidos, como águas usadas na refrigeração de motores, pode causar grandes desequilíbrios nos ecossistemas aquáticos. O elevado calor específico da água faz também com que ela assuma vital importância no equilíbrio térmico do planeta. 10.2.2. Tensão superficial A diferença entre as forças de coesão molecular que existem entre líquidos não miscíveis, e entre líquidos e gases, faz com que se forme na interface deles uma película de tensão superficial. Esta película é condição essencial para a sobrevivência de inúmeros seres que vivem dentro da água e próximos à superfície, impedindo que eles sejam “arrancados” de seu meio, por exemplo, por ação dos ventos. Assume igual importância para seres que vivem sobre a superfície das águas e que se deslocam sobre esta barreira natural. As aves aquáticas também se beneficiam com a película de tensão superficial. Suas penas possuem uma oleosidade natural que impede o contato com a água, ficando então isoladas pela película de tensão superficial, possibilitando a entrada de ar entre as penas, fazendo com que as aves flutuem nas águas. Efluentes domésticos e industriais que contenham grandes quantidades de detergentes levam a um desequilíbrio no meio aquático pelo rompimento da película de tensão superficial, em virtude da diminuição da força de coesão entre as moléculas da água. A tensão superficial diminui com o aumento de temperatura (t = 20oC  = 736 N/m; t = 30oC  = 718 N/m). 10.2.3. Peso específico O peso específico da água a 25oC é de 9779 N/m3, enquanto o do ar é de 12.152 N/m3. Sendo a água 305 vezes mais pesada do que o ar, isto é suficiente para que a estrutura dos seres aquáticos tenha uma maior flexibilidade em relação aos seres do ambiente de terra seca. O peso específico é inversamente proporcional à temperatura (a 20oC temos peso específico igual a 9789 N/m3, enquanto a 35oC o peso específico é igual a 9752 N/m30, e como em um corpo hídrico as camadas superficiais sofrem um maior aquecimento do que as camadas inferiores, as diferenças de densidade encontradas em um mesmo corpo hídrico são decorrentes da estratificação térmica, sendo fator determinante das espécies que habitam diferentes profundidades. Abrandamentos de temperatura, como as que ocorrem no outono em regiões de clima temperado, fazem com que as camadas superficiais das águas fiquem mais densas, havendo então a circulação destas com as camadas inferiores, ocasionando correntes ascendentes. Esta variação do peso específico provoca desequilíbrios no ecossistema aquático, mas faz com que o meio fique mais rico em vida, por promover a oxigenação das camadas inferiores e possibilitar o reaproveitamento de nutrientes depositados nos sedimentos (Figura 10.1). 43 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva Figura 10.1. Ressurgência das águas. A variação do peso específico alcança valores mais significativos nas diferentes camadas de um corpo hídrico de águas quentes do que de águas frias. A maneira como a temperatura influi no peso específico é outra característica peculiar da água. Até 4oC, seu peso específico aumenta com o aumento da temperatura, tornando-se, a partir daí, inversamente proporcional. Esta propriedade possibilita a flutuação do gelo, caso contrário as águas poderiam congelar, de maneira irreversível, do fundo para a superfície. 10.2.4. Viscosidade A viscosidade das águas está relacionada com o atrito, que traduz a capacidade de os seres aquáticos se manterem à superfície. Sua viscosidade possibilita aos seres vivos que compõem o plâncton permanecerem próximos à superfície, visto serem esses seres vivos ligeiramente mais pesados do que a água. A viscosidade é inversamente proporcional à temperatura (a 20oC temos nas águas uma  = 1005 N.S/m2 e a 35oC temos uma  = 723 N.S/m2), ocorrendo desequilíbrios no ecossistema aquático em decorrência do lançamento de elementos industriais aquecidos ou até mesmo desequilíbrios de origem natural, como os decorrentes da variação de temperatura em diferentes estações do ano. 10.2.5. Gases dissolvidos A concentração de gases dissolvidos nas águas é função do grau de solubilidade específica do gás, que varia com a temperatura e pressão parcial do corpo hídrico. A solubilidade de um gás decresce com o aumento de temperatura devido a um aumento da pressão de vapor do líquido. É perceptível o odor de ovo podre resultante da volatização de gás sulfídrico (HsS) proveniente de efluentes domésticos nos dias quentes de verão. A capacidade de dissolver gases é fator essencial para o desenvolvimento de vida no meio aquático, assumindo importância particular o oxigênio e o gás carbônico. O oxigênio dissolvido no ambiente aquático tem origem exógena ou externa e endógena ou interna. O oxigênio endógeno é produto da fotossíntese de seres autótrofos que habitam. O oxigênio exógeno é fornecido pelo ar atmosférico sendo de difícil solubilização no meio aquático. Apesar da película de tensão superficial ficar saturada de oxigênio, sua difusão para o meio líquido se dá lentamente, sendo favorecida por turbulência natural, como cachoeiras e corredeiras, ou mecanicamente, através de pás giratórias usadas no sistema de aeração das águas. O gás carbônico, importante componente da fotossíntese, é mais solúvel do que o oxigênio, e é encontrado dissolvido ou na forma de carbonatos e bicarbonatos. Os escoamentos das águas superficiais contribuem para aumentar sua concentração no meio aquático, pelo transporte de matéria orgânica em decomposição. Sua origem endógena é fator direto da respiração de seres aquáticos e decomposição de matéria morta. O gás carbônico também atua de maneira fundamental na manutenção do pH das águas. 10.2.6. Sais minerais dissolvidos e matéria orgânica A natureza do sal mineral dissolvido em um corpo hídrico e sua concentração é função do tipo de solo que compõe a bacia hidrográfica e seu grau de erosão. A concentração de sais determina as características químicas do pH das águas, podendo torná-las ácidas ou básicas conforme o tipo de sal dissolvido e temperatura da água. 44 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva Substâncias orgânicas dissolvidas resultam de matéria orgânica em decomposição proveniente das margens do meio aquático assim como do próprio meio. A fonte interna (endógena) ou fonte autóctone deve-se à produção de matéria orgânica pela atividade de seres autótrofos como algas, e a fonte externa (exógena) ou fonte alóctone advém, por exemplo, de material orgânico carreado pelas chuvas. Essa decomposição também contribui com sais minerais. Esses nutrientes são de vital importância para seres autótrofos e componentes da cadeia alimentar de todo ecossistema. Efluentes domésticos e industriais podem gerar grandes desequilíbrios por acréscimo desses nutrientes, como será visto em tópico posterior. Corpos aquáticos próximos a regiões agrícolas também recebem grande carga de sais minerais, como nitrogênio e fósforo, originários do uso de fertilizantes. 10.2.7. Cor da água A cor da água quando decorrente de reflexos do meio ambiente, como vegetação ciliar, ou reflexos do leito do corpo hídrico, é denominada cor aparente; por outro lado, quando a cor deve-se à matéria orgânica e sais minerais dissolvidos na água, é então denominada cor específica. Sua importância ecológica traduz-se pela barreira natural à passagem de luz, sendo fator limitante para a fotossíntese. 10.2.8. Turbidez É caracterizada pela presença de partículas sólidas em suspensão, que dificultam a passagem da luz, por diminuição da transparência das águas, prejudicando a fotossíntese. Mesmo em um corpo hídrico límpido, a luz não tem poder irrestrito de penetração, extinguindo-se em até 200 metros de profundidade. A região onde ocorre a penetração de luz, com produção de matéria orgânica através da fotossíntese e liberação de oxigênio, é chamada zona trofogênica. Nas camadas inferiores, onde as condições tornam-se anaeróbias, temos a zona trofolítica (Figura 10.2). Figura 10.2. Penetração de luz no corpo hídrico. 10.3. FERTILIZAÇÃO DAS ÁGUAS A quantidade de nutrientes de um corpo hídrico determina diretamente sua fertilidade biológica. Quanto menor o teor de nutrientes, menor será a quantidade de organismos vivos. Águas oligotróficas são águas pobres, onde nutrientes agem como fatores limitantes. Águas eutróficas são águas ricas em nutrientes, logo, ricas em vida. Ao processo de fertilização das águas denominamos eutrofização. A eutrofização nem sempre tem conseqüências benéficas. Quando existe um grande despejo de nutrientes, superior à capacidade de assimilação do corpo hídrico, pode ocorrer uma explosão populacional de microrganismos, levando a um aumento no consumo de oxigênio (aumento de DBO – Demanda Bioquímica de Oxigênio), podendo provocar a morte de espécies aquáticas por asfixia. A eutrofização acelerada também pode levar ao desenvolvimento excessivo de algas, prejudicando sistemas de captação de águas. Certas algas, favorecidas pelo processo, produzem substâncias tóxicas que levam à mortandade de outras espécies aquáticas, efeito conhecido como maré vermelha. 45 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva 11. A POLUIÇÃO DOS RIOS E LAGOS - TRATAMENTOS E REQUISITOS DE QUALIDADE DAS ÁGUAS 11.1. INTRODUÇÃO A poluição hídrica está diretamente associada à capacidade do órgão receptor, rio ou lago, em diluir efluentes, que são despejos de origens diversas. Esta capacidade natural de diluição é conhecida como autodepuração, processo decorrente de atividade microbiológica associada à diluição do efluente no corpo hídrico receptor. A poluição hídrica é caracterizada por alterações estéticas que levam a um comprometimento do ecossistema aquático quanto a seu fornecimento de água potável e alimento. Alterações no ambiente aquático que resultam apenas em substituição de espécies úteis, como ocorre em decorrência do lançamento de águas doces em águas saladas, não são consideradas poluição. O lançamento de microrganismos patogênicos, substâncias tóxicas, elementos ionizantes ou radioativos que não alteram as características estéticas do corpo hídrico, mas causam danos fisiológicos aos seres aquáticos e ao homem, é definido como contaminação. Efluentes aquecidos são considerados poluentes, porque podem comprometer fatores ecológicos essenciais à vida aquática, causando então a poluição térmica. 11.2. AGENTES POLUIDORES Os agentes poluidores são classificados segundo as fontes de origem em domiciliares e industriais. 11.2.1. Efluentes domiciliares Em geral, os efluentes domiciliares são constituídos por agentes poluentes biodegradáveis, ou seja, matéria orgânica que é transformada biologicamente por microrganismos decompositores. O esgoto domiciliar é, portanto, fonte de alimento farto para microrganismos que em conseqüência, tem sua taxa de reprodução aumentada. Com o aumento populacional de seres decompositores, uma maior quantidade de oxigênio será consumida no processo de respiração, ou seja, haverá um aumento de atividade biológica ocasionando um consumo maior de oxigênio. Falamos então que os agentes poluentes biodegradáveis levam a uma Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO). Quando a quantidade de esgoto recebida é muito grande em relação à vazão do corpo receptor, o aumento da DBO pode levar à morte seres aeróbios, e a decomposição dos despejos se dará em condições anaeróbias. Quando a quantidade de esgoto recebida está dentro das condições de assimilação do corpo hídrico, a decomposição da matéria orgânica não leva à extinção do oxigênio, ocorrendo a fertilização do sistema. Dizemos então que a quantidade de matéria orgânica efluente que o corpo hídrico receptor pode assimilar sem que haja danos à vida aquática por extinção de oxigênio é função de sua capacidade de diluição ou dispersão. Os centros urbanos contribuem, muitas vezes, com uma carga de despejos muito maior do que a capacidade de assimilação do corpo receptor, o que induz o uso de mecanismos artificiais de aeração, como o movimento mecânico de pás giratórias que, por turbilhonamento das águas, facilitam a transferência e a difusão do oxigênio atmosférico para o corpo hídrico. Rios com grande correntes e quedas-d'água têm grande poder de assimilação de matéria orgânica pela facilidade com que o oxigênio é renovado através do turbilhonamento natural. Efluentes domiciliares podem também ocasionar diminuição da oxigenação do corpo receptor, por alteração da coloração das águas e aumento de turbidez, em conseqüência da grande quantidade de material dissolvido e em suspensão. Portanto, um corpo hídrico, ao receber efluentes que contenham compostos biodegradáveis, sofrerá um aumento da DBO, que é função da concentração poluidora do efluente e capacidade de assimilação do corpo hídrico. Em decorrência do fenômeno de autodepuração, o ecossistema aquático se recupera após a biodegradação do material recebido (Figura 11.1). 46 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva Figura 11.1. Faixa de reequilíbrio do corpo hídrico receptor. 11.2.2. Efluentes e resíduos industriais Além de compostos orgânicos biodegradáveis, a indústria é responsável direta e indiretamente pelo lançamento de compostos de difícil degradação (recalcitrantes) em corpos hídricos, como detergentes sintéticos, utilizados em processos industriais, e agrotóxicos, utilizados na agricultura. Estes compostos, devido a sua natureza tóxica e permanência prolongada no ecossistema, acumulam-se no ambiente aquático, potencializando seus efeitos nocivos nos habitantes que aí vivem, e, quando absorvidos, acumulam-se ao longo da cadeia alimentar, chegando até o homem. Os detergentes sintéticos atuam sobre as células dos microrganismos prejudicando o trabalho de decomposição, além de dificultarem a assimilação de oxigênio atmosférico pelo corpo hídrico, prejudicando sua autodepuração. Este efeito é então grandemente potencializado quando decorrente do uso de detergentes não biodegradáveis. Os agrotóxicos são produtos da indústria química, largamente utilizados na agricultura, no combate às pragas, que chegam ao corpo hídrico através do escoamento das águas pluviais e através de infiltração e percolação no lençol freático. Sua natureza tóxica é observada em toda a cadeia alimentar e possui efeito cumulativo, potencializando seus efeitos até o homem. Os metais pesados, como mercúrio e zinco, são substâncias tóxicas componentes de produtos e resíduos industriais que, quando presentes acima de determinados níveis, podem causar danos aos seres que assimilam diretamente a água do corpo receptor ou, por efeito cumulativo, vir a potencializar sua toxidez nos seres que ocupam os últimos níveis tróficos da cadeia alimentar. É conhecido o ocorrido em Minamata, Japão, onde uma população de pescadores, por ingestão de peixes que continham em seus tecidos altas concentrações de mercúrio, foi acometida por distúrbios do sistema nervoso. Os compostos recalcitrantes, em decorrência de sua difícil degradação, podem provocar o assoreamento do corpo hídrico receptor, causando enchentes nos meses chuvosos, quando o volume de água aumenta. (Figura 11.2). Figura 11.2. Assoreamento do corpo hídrico por depósito de partículas nos sedimentos. A indústria é também responsável pela poluição térmica, devido ao lançamento de efluentes com temperatura diferente daquela presente no corpo hídrico receptor. Como exemplo, temos as águas residuárias de centrais de refrigeração de motores térmicos, que podem ocasionar grande mortandade de seres aquáticos. 47 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva 11.3. TRATAMENTO DE EFLUENTES Quando falamos em poluição hídrica, devemos nos recordar do rio Tâmisa, em Londres, que no ano de 1960 era considerado o maior esgoto a céu aberto do mundo, recebendo efluentes industriais e residenciais sem o menor tratamento. Hoje, após investimentos de 600 milhões de dólares, em um efetivo sistema de esgoto que reformulou todo o tratamento de efluentes e com fiscalização rígida sobre as indústrias, o rio Tâmisa, com 330 km de extensão e vazão estimada de 60 m 3/s, é considerado um rio recuperado e sem poluição. O tratamento de efluentes quer sejam industriais ou residenciais, deve ser encarado com uma necessidade urgente, para que possamos continuar fazendo uso desse recurso natural sem prejuízo da saúde humana e ambiental. Nas ETE's (Estações de Tratamento de Esgoto) são fornecidas condições para que os compostos orgânicos oriundos de efluentes domiciliares e industriais sejam biodegradados. Em um tratamento primário processa-se a separação de material sólido grosseiro, cascalho, areia e partículas finas, que sedimentam pela ação da gravidade. Neste tratamento também são removidos materiais insolúveis, como óleos e graxas. O lodo sedimentado é levado a biodigestores anaeróbios, onde ocorre a produção de gás metano e material não digerido, que é desidratado, podendo ser utilizado como fertilizantes. A parte líquida do esgoto é submetida a tratamento secundário, que consiste em uma oxidação biológica de compostos orgânicos que aí se encontram na forma de substâncias dissolvidas e pequenos sólidos em suspensão. O tratamento biológico por ser feito através de filtros de cascalho, onde ocorre a formação de húmus com retenção de substâncias orgânicas em suspensão que, juntamente com substâncias dissolvidas, são decompostas pelos microrganismos transformando-se em gás carbônico e sais minerais. Um segundo método consiste na aeração do esgoto previamente submetido ao tratamento primário, levando à formação de flocos constituídos de microrganismos e alimento orgânico que sedimentam originando os lodos ativados. Parte deste lodo é utilizada para acelerar a atividade bacteriana no esgoto bruto e o restante é levado aos biodigestores anaeróbios. Um terceiro método de tratamento biológico consiste em lançar o esgoto em lagoas de estabilização, processo no qual o oxigênio fornecido para a decomposição aeróbia é proveniente da fotossíntese. Faz-se necessário que as lagoas sejam de pouca profundidade e que não contenham material em suspensão que possa vir a prejudicar a penetração de luz. A produção orgânica das algas pode ser utilizada como ração alimentar ou adubo. O tratamento terciário dos esgotos consiste em eliminar substâncias minerais, como compostos de nitrogênio e fósforo, que provocam a eutrofização do corpo hídrico receptor. Sua remoção pode ser feita através de métodos químicos, como a adição de coagulantes que retiram o fósforo por sedimentação, e métodos biológicos, como o consumo desses nutrientes minerais por vegetais em lagoas de estabilização. Dependendo das características do corpo hídrico receptor e do uso ao qual se destinam suas águas, o efluente pode ser lançado logo após o tratamento primário ou secundário. A cloração, muitas vezes não utilizada, é recomendada como controle bacteriológico, devendo ser feita antes do lançamento do efluente no corpo hídrico receptor. (Figura 11.3). 48 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva Figura 11.3. Esquema simplificado de uma estação de tratamento de esgoto. Os processos de neutralização, coagulação através de substâncias químicas e precipitação em tanques de decantação, são importantes para a eliminação de substâncias tóxicas, decorrentes de processos industria,s como os cianetos. Efluentes industriais aquecidos, embora isentos de impurezas, devem ser resfriados antes de serem lançados ao corpo hídrico receptor (Figura 11.4). Figura 11.4. Estabilização térmica de efluentes aquecidos. 11.4. UTILIZAÇÃO DAS ÁGUAS O tratamento das águas é feito de acordo com o uso ao qual se destina, tendo-se, em qualquer situação, o cuidado de se preservar a flora e a fauna aquáticas, principalmente espécies que nos são úteis. 11.4.1. Água para fornecimento residencial A água que chega às residências deve estar dentro de padrões sanitários e estéticos, de maneira a não prejudicar a saúde ou causar estranheza aos sentidos. As águas com estes requisitos são denominadas potáveis. A água pode ser veículo de vetores biológicos como bactérias e vírus, que são eliminados por processos de desinfecção através do cloro. Processos de tratamentos estéticos que visam eliminar odor, sabor, cor e turbidez são muito onerosos, por envolverem métodos físicos e químicos como aglutinação, sedimentação, calagem, aplicação de algicidas e carvão ativado. 11.4.2. Água para irrigação agrícola A água utilizada na irrigação deve estar dentro de padrões sanitários, principalmente a que se destina à irrigação de alimentos que são ingeridos em sua forma natural e que tenham contato direto com ela. Águas ricas em elementos nutrientes como fósforo podem ser utilizadas na irrigação devido a suas características fertilizantes. 49 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva 11.4.3. Água para irrigação e navegação Devemos ter cuidado com o uso de águas que contenham altas concentrações de sais que possam ter ação química corrosiva nas tubulações e turbinas ou até mesmo que possam sedimentar bloqueando tubulações. No caso de uso industrial, farmacêutico ou alimentício, as águas devem estar dentro de padrões estéticos e sanitários exigidos. 11.4.4. Água para lazer Deve estar isenta de agentes patogênicos, substâncias tóxicas, óleos, graxas ou material em suspensão. No caso de águas de piscinas públicas, é necessário uma suplementação de cloro para que se possa evitar a proliferação de fungos e outros agentes patogênicos por contato direto das águas na pele, olhos e mucosas dos usuários. 12. A POLUIÇÃO DO MAR 12.1. INTRODUÇÃO Os mares ocupam cerca de 361 milhões de km2, aproximadamente 7/10 da superfície terrestre, com um volume total de água de 1330 milhões de km3. A maioria dos resíduos da atividade humana contendo substâncias tóxicas e nutrientes, assim como minerais erodidos do solo, é carreada para os mares, sendo a maior parte deste material orgânico e mineral sedimentado no leito dos oceanos. Através de correntes ascendentes que ocorrem em determinadas regiões, como no Pacífico, às costas do Peru, os nutrientes são trazidos à superfície pelo fenômeno de ressurgência, fertilizando as cadeias alimentares daquele ecossistema. As substâncias tóxicas e os poluentes podem comprometer os ecossistemas aquáticos causando desequilíbrios na quantidade de oxigênio do planeta, visto que grande parte dele é produzida pelas algas do fitoplâncton marinho. 12.2. AGENTES POLUIDORES Os agentes poluidores que chegam a oceanos e mares são de natureza diversa, podendo ser lançados diretamente às águas ou transportados por veiculação hídrica através de rios, lençóis freáticos e águas pluviais. 12.2.1. Lançamentos de agentes poluidores nas costas oceânicas 12.2.1.1. Lançamento de esgoto O lançamento de esgoto não tratado às águas é praticamente uma constante em países em desenvolvimento, devido ao elevado custo dos processos de tratamento. Contudo, este tipo de disposição, pela presença de vetores biológicos patogênicos oriundos de dejetos humanos, pode contaminar as águas marítimas causando danos à saúde humana. Como o esgoto domiciliar é composto basicamente de matéria orgânica, ocorrerá um aumento da DBO das águas, que poderá causar prejuízo para o ecossistema. Quando a capacidade de arraste das águas é menor do que a quantidade de material sólido recebido, este tende a sedimentar, originando um lodo de difícil oxigenação, onde ocorre a decomposição anaeróbia. A presença de material sedimentado causa danos para a vida aquática bentônica (seres que vivem sobre os sedimentos), pela presença de material particulado e ausência de oxigênio. Para sanar os problemas decorrentes do lançamento de esgoto “in natura” às costas dos mares, é necessário pelo menos um tratamento primário do efluente e o lançamento distante da costa oceânica através de um emissário submarino. A localização e o alcance do emissário devem ser precedidos de um estudo das correntes marinhas e ventos para que não ocorra o refluxo de material para a costa e seja possível uma rápida diluição desses despejos no oceano (Figura 12.1). 50 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva Figura 12.1. Emissário submarino. 12.2.1.2. Resíduos industriais Neste item incluímos a poluição por resíduos sólidos e líquidos, assim como águas residuárias aquecidas. Os efluentes industriais contêm compostos orgânicos que contribuem para o aumento da DBO das águas e formação de sedimentos de lodo anaeróbio, além de muitas substâncias tóxicas e de difícil degradação que podem comprometer o ambiente aquático e componentes da cadeia alimentar do qual o homem faz parte no último nível tráfico. As águas residuárias aquecidas levam a uma diminuição da oxigenação das águas marítimas, prejudicando a vida de seres aquáticos. 12.2.1.3. Material sólido Classificamos neste item qualquer tipo de material sólido lançado diretamente às águas dos mares. É uma poluição geralmente restrita a regiões onde ocorre uma grande atividade humana, como portos e praias. O material sólido ocasiona um aumento de DBO e a formação de lodo anaeróbio que contribui para o assoreamento das águas costeiras próximas ao lançamento. 12.2.2. Lançamento de agentes poluidores em mar aberto 12.2.2.1. Resíduos oriundos de meios de transporte marítimo O uso de meios de transporte marítimo, como navios e barcos, pode eventualmente dispor no oceano material sólido, esgoto e óleo. Os maiores danos para o ecossistema aquático são decorrentes dos derrames de óleo, visto que o material sólido e o esgoto são biodegradados com certa facilidade pelas águas oceânicas, devido à pequena concentração do poluidor. 12.2.2.2. Poluição do mar por petróleo e derivados Os derrames de petróleo ou seus derivados no mar são decorrentes de acidentes durante a extração do óleo em plataformas submarinas, durante seu transporte em navios petroleiros e durante o processo de armazenagem. A prática de lavagem dos tanques de navios petroleiros e o esgotamento de águas usadas nos tanques de óleo para fazer lastro muito contribuem para a poluição sistemática das costas marítimas, comprometendo suas regiões mais produtivas. A combustão dos motores dos navios também contribui como lançamento de resíduos tóxicos nos ecossistemas aquáticos. 51 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva O petróleo, possuindo peso específico menor do que o da água, se mantém à superfície. Sendo elemento não miscível em água, forma-se na superfície de contato óleo-água uma película de erosão superficial. A força gravitacional agindo sobre a camada de óleo e tendo como barreira a película de tensão superficial da água faz com que o óleo sofra um espalhamento lateral transformando-o em uma película fina e uniforme, facilitando sua biodegradação. Uma tonelada de petróleo derramado pode ocupar uma área de mais de 100 km2 sobre o oceano. O petróleo derramado pode matar diversos seres aquáticos por asfixia, pois prejudica a assimilação de oxigênio pelas águas, além de prejudicar a fotossíntese devido à obstrução das células dos seres produtores e diminuição do poder de penetração da luz. As aves aquáticas podem ter o corpo coberto pelo óleo e morrerem afogadas, ou por hipotermia (já que o óleo aderido a suas penas reduz sua capacidade de reter calor), ou ainda devido a problemas pulmonares. Vários componentes do petróleo têm natureza tóxica, causando danos à saúde de seres aquáticos e à saúde do homem pelo efeito cumulativo na cadeia alimentar. Para a recuperação desse petróleo podemos utilizar cercas aquáticas, denominadas barreiras de contenção, que são formadas por material com propriedades de aderência ao óleo, que então é recolhido por equipamentos de captação conhecidos como Skimmer. Este método é mais eficaz quando executado logo após o derrame, enquanto o óleo não sofreu grande evaporação, o que leva a um aumento de viscosidade e densidade, permitindo que ele passe por baixo das barreiras flutuantes de contenção. (Figura 12.2). Figura 12.2. Barreira de contenção O petróleo derramado pode sofrer processo de emulsificação devido à agitação da água, aumentando sua viscosidade e volume, prejudicando sua captação mecânica. Os óleos quando se encontram abaixo da superfície das águas, por aumento de densidade, e quando próximos à costa se misturam com partículas sólidas dos sedimentos, depositando-se no fundo dos mares, comprometendo os seres bentônicos e corais; e esta mistura óleo-areia, pela ação das ondas, prejudica a estética das praias. O petróleo também pode ser desagregado em pequenas partículas, por ação de correntezas, facilitando seu processo de biodegradação pelos microrganismos decompositores e sua evaporação. Esta desagregação também é obtida pelo uso de dispersantes químicos. Para evitar problemas de poluição decorrentes de vazamentos de óleo causados por ruptura de cascos de navios, tem-se optado por um casco de estrutura dupla, que apesar de encarecer os projetos de construção de navios petroleiros, evita grandes prejuízos ambientais e econômicos. (Figura 12.3.) Figura 12.3. Seção transversal de navio petroleiro com casco duplo. 52 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva No caso do despejo da água de lastro, contida em tanques anteriormente utilizados por óleo, cabe à administração dos portos procurarem medidas alternativas para amenizar este tipo de poluição, como esgotamento destas águas em alto-mar após estudo das correntes marítimas e ventos ou a determinação do uso de tanques especiais solvente para águas de lastro. 12.3. POLUIÇÃO DOS MANGUES Os mangues são ecossistemas típicos dos litorais tropicais, situando-se, geralmente, em regiões estuarinas que sofrem influência das marés cheias. Recebem grande quantidade de matéria orgânica carreada pelos rios e mares, que aí se depositam enriquecendo o meio e tornando o ambiente pobre em oxigênio, devido ao acúmulo de lodo. (Figura 12.4.). Figura 12.4. Localização do mangue. Sua flora caracteriza-se pela presença de poucas espécies, adaptadas ao solo pouco firme, salino e pobre em oxigênio. Sua espécie vegetal típica é representada pela Rhizophora mangle, que possui raízes em forma de escoras que fixam a árvore no solo e retiram o oxigênio da atmosfera. Sua fauna caracteriza-se pela presença de caranguejos e ostras, além de outras espécies. Animais como peixes e aves aquáticas, naturais e migratórias, utilizam-se do mangue para sua alimentação. Os mangues são caracterizados por intensa produtividade de matéria orgânica devido aos nutrientes minerais que ai é retido, sendo também considerados como reservatórios naturais de nutrientes para comunidades marítimas costeiras. A destruição dos mangues, através de aterros ou através de agentes poluidores como o petróleo, leva a um comprometimento da produtividade costeira, além de propiciar o assoreamento dos portos e enchentes em terras firmes. 13. A ENERGIA ATÔMICA E OS RESÍDUOS RADIOATIVOS 13.1. INTRODUÇÃO A crescente demanda energética levou o homem a desenvolver técnicas para a utilização da energia nuclear. Falar de energia nuclear sempre levou cientistas e ecologistas a opiniões diversificadas e conflitantes. Se por um lado podemos fazer uso, de maneira pacífica e controlada, deste tipo de energia, por outro temos o risco da radiação atômica, que pode nos levar aos horrores de Hiroxima e Nagasáqui, no Japão. Estudaremos, neste capítulo, os princípios da energia atômica, seu uso tecnológico, resíduos radioativos gerados e efeitos biológicos da radiação. 13.2. O ESTUDO DO ÁTOMO A matéria é definida como sendo tudo na natureza que possui massa, ocupando, portanto, um lugar no espaço. As menores partículas da matéria são os prótons, elétrons e nêutrons, que se agrupam para formar o átomo. 53 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva Vimos então que o átomo não é indivisível como pressupõe seu nome, mas é a menor porção da matéria que mantém as características de um elemento. Rutherford propôs, em 1911, um modelo atômico semelhante ao sistema planetário, ou seja, um núcleo central, formado por prótons e nêutrons, e ao redor, orbitando em diversas camadas, os elétrons. (Figura 13.1.). As órbitas dos elétrons agrupam-se em sete camadas – a saber: K, L, M, N, O, P, Q -partindo-se da orbital interna para a orbital externa, em uma região denominada eletrosfera. Cada camada possui um número determinado de orbitais, e em cada orbital encontramos somente um elétron. (Figura 13.2.). Os prótons possuem carga elétrica positiva e atraem os elétrons em órbita nuclear devido a sua carga elétrica negativa. Os nêutrons não possuem carga elétrica. Tendo normalmente o mesmo número de prótons e de elétrons, o átomo é eletricamente neutro. Quando o número de prótons é diferente do número de elétrons, o átomo adquire carga elétrica, sendo então denominado íon. Figura 13.1. Esquema simplificado do átomo. Figura 13.2. A eletrosfera. Os elementos da natureza foram classificados segundo características químicas que são função do número de prótons presentes no núcleo atômico. Número atômico representa o número de prótons existentes no núcleo de um determinado elemento, e é simbolizado pela letra Z. 54 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva Temos classificados mais de 105 elementos diferentes, dentre os quais 92 ocorrem de forma natural; os demais, conhecidos como elementos transurânicos por possuírem peso atômico superior ao do urânio (peso atômico 92), foram criados artificialmente pelo homem. Definimos como sendo número de massa, simbolizado pela letra A, o número de prótons adicionado ao número de nêutrons. O elemento químico é apresentado como mostra o exemplo: número de massa : A = (P – N) = 14 N - nitrogênio número atômico: Z = (P) = 7 Encontramos na natureza elementos que possuem o mesmo número de prótons e diferente número de nêutrons, e que, por manterem as mesmas características químicas, são denominados isótopos. Logo: isótopos possuem igual número atômico (Z) e diferente número de massa (A). Exemplo: 126C e 14 6C O carbono 14, como é conhecido, é um elemento instável, e, por emitir radiação, é chamado radioisótopo. 13.3. A RADIAÇÃO Na natureza, a propagação de energia se dá através de ondas eletromagnéticas ou através da matéria. As radiações eletromagnéticas são formadas por campos elétricos e magnéticos, não possuindo massa. As radiações eletromagnéticas são denominadas genericamente fótons ou quanta, que são pequenas porções de energia cuja grandeza é expressa em elétron-volts (eV). De acordo com a quantidade de energia dos fótons, a onda eletromagnética impressiona de maneira diferente nossos sentidos. Citamos como ilustração as radiações infravermelhas com 1eV ultravioleta com a 120eV. As radiações eletromagnéticas propagam-se à velocidade de 300.000 km/s no vácuo (velocidade da luz). As radiações corpusculares caracterizam-se pela propagação de energia acompanhada de massa. As radiações são ditas ionizantes quando alteram sensivelmente a estrutura do átomo, não permitindo que este volte a sua conformação original. 13.3.1. Principais formas de radiação Das radiações corpusculares destacamos as do tipo alfa e beta; e das radiações eletromagnéticas, os raios gama e raios X. Partículas alfa (  24 ) São partículas formadas por 2 prótons e 2 nêutrons emitidos pelo núcleo de um elemento com elevado número atômico. Caracterizam-se por possuírem carga elétrica positiva e massa equivalente a 6,6E-27kg. Devido a seu grande porte, seu poder de penetração na matéria é pequeno; mesmo com energia de 8 MeV, seu alcance no tecido humano é menor que 0,1 mm. Partículas beta ( -1) São provenientes de núcleos atômicos nos quais o nêutron do núcleo transforma-se em um próton e um elétron, sendo este ejetado com grande velocidade devido à repulsão eletrostática. 55 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva No   (nêutron) e+ p+    (próton – permanece no núcleo) -1  (partícula beta – é ejetada do núcleo) Partículas  possuem carga elétrica negativa e massa de 9,1E-31kg. Quando com energia de 3MeV, podem penetrar cerca de 13mm no tecido humano. Raios gama () São ondas eletromagnéticas (fótons) geradas pela diminuição do nível de energia do núcleo atômico. Os raios gama, sem massa, podem atravessar todo o corpo humano. Raios X São fótons provenientes da perda de energia dos elétrons nas interações atômicas. Os raios X, sem massa, podem atravessar todo o corpo humano. 13.3.2. O estudo da energia nuclear Os estudos da radiação tiveram início no fim do século passado através de pesquisas realizadas por cientistas como Roentgen, que, em 1895, estudou a ação de radiação proveniente de elementos naturais que sensibilizam filmes fotográficos, a essas radiações denominou raios X. Em 1896, Antoine Henri Becquerel, estudando sais de urânio, descobriu que o mesmo impressionava filmes fotográficos mesmo quando envolto em papel escuro, tendo com isto descoberto o que anos mais tarde seria conhecido como partículas alfa (), beta () e raios gama (). Muito contribuíram para os estudos da radioatividade o casal Pierre e Marie Currie, em 1898, que, além de embasarem os conhecimentos anteriores, descobriram elementos radioativos, como o rádio e o polônio. 13.3.3. A busca do equilíbrio nuclear Os elementos radioativos possuem núcleos instáveis e, através da liberação de energia na forma de partículas alfa, beta ou raios gama, buscam a estabilidade nuclear. Com a liberação de partículas radioativas, o elemento sofre transformações estruturais devido a alterações em seu número atômico, transformando-se em novos elementos até atingir a forma nuclear de um elemento estável. O tempo necessário para que metade dos átomos radioativos da fonte se desintegre é chamado meia-vida. O número de átomos que se desintegra por unidade de tempo é definido por atividade. 13.3.4 Fissão nuclear e decaimento radioativo Na natureza encontramos elementos naturalmente radioativos e elementos que se tornam radioativos através de métodos artificiais, como bombardeamento de núcleos estáveis com nêutrons, o que leva a um aumento de energia do núcleo, que poderá se fissionar liberando nêutrons, que atingirão outros núcleos os quais se fissionarão levando a uma reação em cadeia, com grande liberação de energia. (Figura 13.3). 56 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva Figura 13.3. Reação em cadeia. O núcleo não-físsel perderá sua energia através de um decaimento radioativo (Figura 13.4). Figura 13.4. Decaimento natural. 13.3.5. Uso tecnológico A fissão nuclear é o princípio do funcionamento da bomba atômica, usada hoje de maneira controlada, através de elementos que absorvem nêutrons e substâncias refrigerantes, nos reatores nucleares. Durante o processo de fissão ocorre a formação de isótopos radioativos; daí o perigo de radioatividade em explosões nucleares. Podemos fazer uso do reator nuclear para obtenção de energia, devido ao alto desprendimento de calor que ocorre durante a fissão (Figura 13.5), e obtenção de isótopos radioativos para uso na medicina, agricultura e metalurgia. Figura 13.5. Esquema simplificado do funcionamento de uma central elétrica nuclear. 13.4. RESÍDUOS RADIOATIVOS O uso da energia nuclear gera resíduos líquidos e gasosos radioativos, que são liberados ao meio ambiente como efluentes, obedecendo a limites de proteção radiológica além dos quais passam a serem considerados rejeitos, devendo ser acondicionados em reservatórios com blindagem de concreto e, conforme o caso, confinados em tambores de chumbo até que ocorra o decaimento radioativo. 57 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva A liberação de efluentes radioativos deve levar em conta a distribuição populacional, o uso do solo, das águas, as condições meteorológicas, além do monitoramento constante de mananciais, solo, ar, flora e fauna. O estudo de impacto ambiental deve levar em conta efeitos acumulativos da radiação e tempo de meia-vida das substâncias radioativas, para que se possa ter uma previsão de padrões para emissões futuras. Os ecologistas têm como maior preocupação a possibilidade de acidentes nas centrais nucleares que podem vir a liberar grande quantidade de material radioativo, com isto expondo os seres vivos a sérios riscos. 13.5. INTERAÇÕES ATÔMICAS As radiações ionizantes, ao longo de sua trajetória causam alterações na estrutura do átomo devido a interações que ocorrem entre fótons e elétrons com a matéria até que toda sua energia seja consumida. Para simplificar a compreensão estudaremos estas interações em separado, embora elas ocorram simultaneamente. 13.5.1. Interações dos fótons com a matéria Os fótons interagindo com os átomos podem ocasionar: 13.5.1.1. Produção de pares Ocorre quando o fóton, com energia superior a 1,025 MeV, passa próximo ao núcleo, sendo transformado em um elétron e um pósitron (elétron com carga elétrica positiva). (Figura 13.6). Figura 13.6. Produção de pares. 13.5.1.2. Espalhamento compton Ocorre quando o fóton incide sobre um elétron de um orbital externo, cedendo parte de sua energia para o elétron. (Figura 13.7). 13.5.1.3. Absorção fotoelétrica Ocorre quando o fóton incide em um elétron de um orbital interno, sendo completamente absorvido. O elétron ao receber a energia do fóton é então expulso do átomo (Figura 13.8). Figura 13.7. Espalhamento compton. 58 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva Figura 13.8. Absorção fotoelétrica. Este tipo de interação causa maiores danos biológicos, visto que é muito rápida a absorção de energia pela matéria. 13.5.2. Interações dos elétrons com a matéria Os elétrons interagindo com os átomos podem ocasionar. 13.5.2.1. Emissão por freamento Ocorre quando um elétron passando próximo ao núcleo do átomo é freado, sofrendo um desvio em sua trajetória e perdendo parte de sua energia na forma de um fóton, denominado raio X de freamento (Figura 13.9). Figura 13.9. Emissão de raios X por freamento. 13.5.2.2. Ionização do átomo Ocorre quando um elétron incidindo no átomo retira um elétron deste. Um elétron que ocupa um orbital externo se transfere para o orbital vazio, liberando o excesso de energia na forma de um fóton denominado raio X característico. A intensidade energética do fóton originado varia de acordo com o elemento químico e também com a diferença de energia entre o orbital que "cedeu" o elétron e o orbital que "recebeu" o elétron. (Figura 13.10). Figura 13.10. Ionização do átomo 13.5.2.3. Excitação do átomo Ocorre quando um elétron se choca contra um elétron da eletrosfera de um átomo fornecendo a ele parte de sua energia. Com o ganho de energia, o elétron do átomo muda temporariamente para um orbital mais externo, enquanto o elétron incidente é desviado. Quando o elétron do átomo retoma a seu orbital original, a energia absorvida é liberada na forma de um fóton característico de emissão ultravioleta. (Figura 13.11.). 59 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva Figura 13.11. Excitação do átomo. Estas interações ocorrendo simultaneamente traduzem-se por um mecanismo complexo que leva a alterações do átomo e aos efeitos biológicos da exposição radioativa. 13.6. EFEITOS DA RADIAÇÃO NOS SERES VIVOS A radioatividade foi considerada inócua durante muito tempo após sua descoberta, e mesmo nos dias de hoje podemos prever com exatidão como determinado organismo vai se comportar quando exposto a doses elevadas de radiação. Os danos biológicos são classificados em somáticos, quando o organismo exposto apresenta um efeito direto da radiação, como queimaduras, leucemia, queda de cabelos etc., e genéticos, decorrente de danos cromossômicos, levando à má formação, descendentes de pessoas que sofreram elevada exposição radioativa. Os efeitos da radiação são ditos não estocásticos quando só ocorrem com doses de exposição acima de um valor limiar, como é o caso de anemia, e estocásticos, quando, por menor que seja a dose de exposição, existe a probabilidade de ocorrência à medida que aumenta o acúmulo de doses recebidas em determinado espaço de tempo, como é o caso do câncer. Os efeitos da radiação no homem dependem do tipo de radiação, tempo de exposição, volume atingido, dose total absorvida e atividade da fonte radioativa, onde: Exposição (X) – é a grandeza que mede a capacidade dos raios X ou gama em ionizar o ar. A unidade é o Roentegen ou o Coulomb/kg,.{C/kg) onde 1R = 2,58E04C/kg-1. Dose Absorvida (D) – é a relação entre a energia absorvida por um corpo e sua massa. A unidade é o Gray (1Gy = 1J/kg) ou o Rad (dose absorvida de Roentgen) onde 1Gy = 100Rad. Dose Equivalente (H) – exprime a relação entre os danos causados no ser vivo e a dose absorvida. A unidade é o Sievert (Sv) ou o Rem (dose equivalente no homem), onde 1Sv = 100Rem. 13.7. DETECTORES DE RADIAÇÃO A radiação nuclear deve ser monitorada principalmente para se evitar os danos somáticos e genéticos já citados anteriormente. A Organização Mundial da Saúde coloca os parâmetros em que a exposição pode ser tolerada. O aparelho comum ente utilizado é o contador Geiger, que mede a atividade da fonte radioativa. 13.8. RADIAÇÕES ELETROMAGNÉTICAS NÃO IONIZANTES O ser humano convive em seu dia-a-dia com uma radioatividade natural de origem variada, como os raios cósmicos, a luz solar, os elementos radioativos encontrados nas rochas, que vem sendo aumentada artificialmente de maneira progressiva nos centros urbanos. Radares e emissões por radiofreqüência são exemplos de emissão radioativa artificial que, apesar de não ionizantes, podem provocar danos à saúde humana, como distúrbios neurológicos, catarata e até mesmo esterilidade. O monitoramento de centros urbanos faz-se então necessário para que o acúmulo de radiações artificiais não ionizantes não alcance níveis que possam levar a danos biológicos. 60 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva 14. A LEGISLAÇÃO AMBIENTAL 14.1. INTRODUÇÃO Ao trabalharmos com o meio ambiente, devemos levar em conta que as características políticoadministrativas das unidades municipais e estaduais em geral não são associadas ao meio ambiente, ou seja, as características ecológicas regionais não ocorrem de acordo com a distribuição geopolítica. O homem modifica o meio ambiente, e por não estar fixado a nenhum ecossistema estanque em si tem sistematicamente ignorado os efeitos danosos de sua atuação irracional. Particularmente, após o início da era industrial, o homem tem lançado seus subprodutos indistintamente na natureza, modificando suas características naturais e criando ambientes artificiais no qual algumas espécies de seres vivos não conseguem sobreviver. Existe atualmente uma constante preocupação mundial em se preservar o meio ambiente. Grupos ambientalistas, autoridades governamentais, empresas privadas e estatais e segmentos da sociedade têm os olhos voltados para toda e qualquer atividade que comprometa a saúde ambiental de nosso planeta. Medidas legais devem ser tomadas para que situações como a da Amazônia, que só na década de 1980 sofreu desmatamento em 180.000 km2, área equivalente à de um país como a Finlândia, não continuem a ocorrer. 14.2. ADMINISTRAÇÃO AMBIENTAL O meio ambiente, sendo um bem de uso comum dos seres vivos, deve oferecer uma boa qualidade de vida para todos. O meio ambiente está relacionado com processos produtivos que podem levar a interesses distintos. Cabe às Secretarias do Meio Ambiente elaborar planos de proteção ambiental, de acordo com as características regionais, onde determinada tecnologia irá ser implantada, levando em conta as necessidades do homem em seu desenvolvimento e os ecossistemas envolvidos. Desta maneira, as Secretarias do Meio Ambiente, em unidades federadas integradas, através de uma política centralizada do meio ambiente, possibilitam um desenvolvimento aliado ao crescimento econômico e melhoria da qualidade de vida. 14.3. QUALIDADE AMBIENTAL E O USO DE TECNOLOGIAS Até pouco tempo o desenvolvimento tecnológico visava lucro e economia do empreendimento, deixando de lado a dimensão social e ambiental. Com a conscientização do comprometimento da saúde e bem-estar do homem pela degradação do meio ambiente, é relevante a atuação das universidades no preparo de profissionais que pesquisem o desenvolvimento de tecnologias limpas e adequadas a nossa sociedade. As indústrias de em atuar de maneira significativa analisando o uso de tecnologias, identificando e avaliando impactos ambientes, para que se possa minimizar riscos e ampliar benefícios. Os RIMA’s (Relatório de Impacto do Meio Ambiente) e os ElA’s (Estudo do Impacto do Meio Ambiente) foram criados como intuito de compatibilizar tecnologias e a saúde ambiental. Em qualquer projeto de engenharia torna-se obrigatório o estudo do impacto ambiental, tem termos de referência específicos para cada tipo de empreendimento. Através dos estudos ambientais são elaborados, entre outros, projetos para tratamento e reciclagem de efluentes, ocupação do solo e recuperação de áreas degradadas. É essencial a atuação dos órgãos de controle ambienta! para afixação de padrões de qualidade do meio ambiente e a fiscalização de emissões de poluentes, orientando a aplicação de medidas minimizantes, como o uso de filtros e sistemas de lavagens de gases nocivos em fonte de poluição atmosférica. 61 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva 14.4. OCUPAÇÃO DO SOLO A ocupação do solo pelo homem está associada a variáveis climáticas, geológicas, geográficas e sociais que interagindo definem os padrões de permanência e desenvolvimento da sociedade e tecnologia no ambiente. O estudo destas variáveis possibilita um planejamento territorial e ocupacional do solo de maneira a evitar a degradação de recursos naturais e danos à saúde. Assim, pelo estudo das correntes aéreas pode-se determinar a localização de uma região fabril a sotavento de áreas residenciais, de modo a não “sufocar” as cidades. (Figura 14.1). Figura 14.1. Planejamento de localização de zona fabril. Da mesma forma, deve-se evitar o assentamento de populações em regiões de proteção de mananciais, que poderão vir a poluí-los, prejudicando sua utilização no abastecimento de água da cidade. (Figura 14.2). Figura 14.2. Proteção de mananciais. A implantação de faixas de proteção ou matas ciliares ao longo dos mananciais evita inclusive o assentamento do homem em regiões alagadiças que poderiam ocasionar danos a sua saúde. (Figura 14.3). Figura 14.3. Proteção de mananciais. 14.5. RECURSOS NATURAIS Os recursos naturais são representados por todos os elementos encontrados na natureza utilizados pelos seres vivos para que desenvolvimento e bem-estar. Os recursos naturais são ditos renováveis quando naturalmente reciclados na natureza através dos ciclos biogeoquímicos, caso contrário, são ditos não renováveis, quando, por exemplo, os materiais se perdem nas profundezas do oceano não sendo reciclados. É necessário então um maior controle no meio ambiente para assegurar a reciclagem dos materiais presentes nos ecossistemas. 62 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva As poluições em corpos receptores, denominadas poluições hídricas, são mais facilmente detectadas e monitoradas do que os presentes em corpos receptores abertos, como o ar atmosférico, onde a diluição é rápida e a poluição torna-se de difícil monitoramento. 14.6. PARQUES E RESERVAS Algumas áreas foram criadas com o intuito de se preservar ecossistemas naturais visando a perpetuação das espécies, recursos naturais e o estudo científico. De acordo com a finalidade a que se destinam, estas áreas são divididas em parques e reservas. Os parques são áreas de preservação que atendem a fins educacionais, científicos, recreativos e culturais. Reservas biológicas e reservas florestais são áreas criadas para proteger espécies ameaçadas da flora, fauna e mata primitiva. As atividades permitidas na reserva estão voltadas para o estudo científico. As reservas nacionais atendem a interesses econômicos e sociais através de estudos técnicos de florestamento e reflorestamento, e o estudo comparativo dos animais que aí vivem com os animais de criação. Foram criadas as estações ecológicas com o intuito de se preservar áreas representativas dos ecossistemas brasileiros e para o desenvolvimento de pesquisas ecológicas que possibilitem a proteção de ambientes naturais. As APAs (Áreas de Proteção Ambiental) visam conservar o conjunto paisagístico e a flora e fauna, nativas. Estas áreas podem ser ocupadas pelo homem não sendo as atividades que afetem sensivelmente o meio ambiente ou que possam levar as espécies primitivas à execução. Através destas unidades de preservação, o homem faz estudos comparativos sobre o comportamento dos ecossistemas naturais, degradados e recuperados, possibilitarão estabelecer parâmetros de comportamento para que possamos deixar às gerações futuras uma herança natural de valor científico inestimável. 14.7. A POLUIÇÃO DO ESPAÇO SIDERAL O homem na busca do avanço e domínio ecológico lançou, em três décadas, milhares de objetos no espaço. Quando consideramos os satélites em operação, este número passa de trezentos. Estes objetos que se encontram no espaço podem causar acidentes graves. Por exemplo, uma lasca de pintura medindo décimos de milímetros, que em alta velocidade atingi, em 1983, uma das janelas da nave Challenger deixando no vidro um buraco de quase dois milímetros, enfraqueceu a janela. Desta maneira, faz-se necessário a limpeza do lixo orbital, que tem como seu maior adversário o alto custo do serviço. (Figura 14.4). Figura 14.4. A poluição do espaço sideral. 63 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva 15. CONCLUSÃO Os problemas decorrentes do uso de tecnologias incompatíveis com à saúde ambiental e o uso indiscriminado de recursos naturais pelo homem há muito tempo estão tornando a vida dos seres vivos na Terra de difícil sustentação. Várias espécies de animais e vegetais sofrem o risco de extinção por não conseguirem satisfazer suas necessidades básicas de nutrição, proteção e reprodução. É dever do homem pesquisar, aprimorar e aplicar novas técnicas e tecnologias para o bem da humanidade e seu progresso técnico-científico-cultural. Aos estudantes, que são preparados para tão dignificante missão, faz mister em sua formação a conscientização da existência do meio vivo e das interações que nele ocorrem, e que a vida dele depende fundamentalmente do controle da interação do homem com o meio. O estudo do meio ambiente é complexo e exige o trabalho de profissionais de diversas áreas de atuação, a conscientização da população, a normatização bem como o controle de sua execução. Esperamos que esta obra tenha atingido seu objetivo, que sintam a vida presente na natureza, sua harmonia e que lutem por sua preservação, ou melhor, pela nossa preservação para um futuro melhor. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BRANCO, S. M. Hidrobiologia aplicada à engenharia sanitária. 3ª edição. São Paulo, CETESB, 1978. BRANCO, S. M. Poluição – a morte de nossos rios. 2ª edição. São Paulo. Convênio CETESB/ASCETESB, 1983, p. 166. BRANCO, S. M. e ROCHA, A. A. Elementos de ciências do ambiente. 2ª edição. São Paulo. Convênio CETESB/ASCETESB, 1987, p. 206. BRASIL. Legislação de conservação da natureza. 4ª edição. São Paulo, CESP, 1986, p. 720. CARVALHO, B. de A. Ecologia aplicada ao saneamento ambiental. Rio de Janeiro, ABES, 1980. CHANLETT, E. T. La protección del medio ambinte. Madrid, Instituto de Estudios de Administracion Local, 1976. CHARBONNEAU, J. P. et al. Enciclopédia de ecologia. São Paulo, E.P.U., 1979, p. 479. DAJOZ, R. Ecologia geral. São Paulo. EDUSP/Vozes, 1973, p. 473. DORST, J. Antes que a natureza morra. São Paulo. EDUSP, 1973, p. 428. ECKENFELDER, JR., W. W. Industrial water pollution control. McGraw-Hill, 1989, p. 400. FERRI, M. G. Ecologia e poluição. São Paulo e Rio de Janeiro. EDUSP/INLMEC/Melhoramentos, 1976, p. 160. JORGE, J. A. Solo – manejo e adubação. São Paulo. Melhoramentos, 1969. KORMONDY, E. J. Concepts of ecology. 2ª edição. New York, Prentice Hall, 1976. 64 Ecologia – Engenharia Agronômica – IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho – 1º Período/2011 – Profª. DSc. Ariana Vieira Silva LINDEMBERG, R. C. Resíduos sólidos e limpeza urbana. São Paulo. Faculdade de Saúde Pública, 1973. MASTERS, G. M. Introduction to environmental, science and technology. USA. John Willey/Sons, 1974. NEIMAN, Z. Era verde!: ecossistemas brasileiros ameaçados. São Paulo, Atual, 1989, p. 103. ODUM, E. P. Ecologia. 3ª edição. São Paulo, Pioneira, 1977, p. 201. PANDEY, G. N. e CARNEY, G. C. Environmental engineering. Tata McGraw-Hill, 1989, p. 455. RAMADE, F. Elements d’ecologie appliquée. Paris. Ediscience McGraw-Hill, 1974. RANGEL, H. H. R. Ecologia e poluição. Rio de Janeiro, Clube de Engenharia, 1972. SCHUBERT, J. e LAPP, R. O perigo das radiações. São Paulo. IBRASA, 1960. SEWELL, G. H. Administração e controle da qualidade ambiental. São Paulo, E.P.U./EDUSP/CETESB, 1978, p. 295. TANNER, R. T. Educação ambiental. São Paulo. EDUSP/Summus, 1978, p. 158. TOMMASI, L. R. A Degradação do meio ambiente. São Paulo. Nobel, 1977. WATT, K. E. F. Ecology and resources management. New York. McGraw-Hill, 1968. ZULAUF, W. F. Resíduos sólidos, desenvolvimento e meio ambiente. São Paulo, CETESB, 1977. 65