ECOSSISTEMAS E BIOMAS TERRESTRES E ADAPTAÇÕES ÀS VARIAÇÕES DE TEMPERATURA E CLIMA AMBIENTAIS

     Para começar, precisamos diferenciar ecossistema de Biomas: Ecossistema é a denominação para qualquer espaço geográfico onde interagem seres vivos e ambiente, um aquário é um ecossistema, florestas, também. Biomas são comunidades de seres vivos estáveis, que convivem em espaços físicos definidos por condições abióticas diversas, por exemplo, a Tundra e a Mata Atlântica são biomas característicos dos ecossistemas de florestas. 

     Os ecossistemas terrestres se distribuem por todos os continentes do planeta, compostos por Biomas, nos quais sobrevivem seres vivos adaptados às variações de clima e temperatura.

    
     Repare que os Biomas situados em regiões frias (pintados em roxo e verde azulado), chamam-se Tundra e Taiga. Em regiões de clima bem demarcado por estações do ano chamam-se Florestas temperadas (verde escuro). As de clima quente e úmido: Floresta tropical (verde). Savanas, Estepes (laranja) e as Pradarias ou Campos (verde claro) são Biomas que se distribuem tanto em climas quentes quanto em climas frios. E as distribuídas em locais com baixo índice de chuva anual, chamam-se Desertos (amarelo).

    TUNDRA (roxo): É um bioma característico dos ecossistemas do tipo DESERTO, pois, as chuvas, na maioria das vezes, são raras. O clima é tão frio, que as precipitações são nevascas, o que limita a disponibilidade de água líquida aos oceanos circundantes. Poucas plantas sobrevivem em ambientes tão frios, o inverno tem seis meses, e o solo é praticamente congelado todo o ano! Por isso, a vegetação, quando presente, é rasteira, geralmente composta de briófitas e angiospermas de pequeno porte, que se reproduzem durante os seis meses de "verão". Mas lembre-se, mesmo no verão, as temperaturas são muito baixas. 

    Os animais que habitam a tundra são geralmente mamíferos (vertebrados), alguns são aquáticos como focas, leões marinhos e baleias, e outros são terrestres como ursos polares, cabras da montanha e lobos. Conseguem viver nesse ambiente frio, porque possuem os pelos como cobertura corporal e uma camada espessa de gordura, capazes de manter a temperatura interna do corpo. 

    TAIGA (verde azulado): É um bioma do tipo floresta, com árvores de grande porte, geralmente gimnospermas, adaptadas às precipitações de neve no inverno. O formato "triangular" das copas faz com que a neve não se acumule, escorregando para o chão e as folhas finas, revestidas por uma epiderme grossa, impedem que congelem em contato prolongado com o frio. 

    Os animais são também, em sua maioria, vertebrados. Mas nesse bioma começam a aparecer aves de rapina e alguns répteis, como as serpentes, entretanto a maioria são mamíferos com a capacidade de trocarem a coloração do pelo para camuflagem, assemelhando-se com o solo branco do inverno (por causa da neve) ou verde (das outras estações do ano). Outra caraterística dos animais que vivem nesse ecossistema, é a hibernação: capacidade de reduzir o metabolismo ao máximo para não desperdiçar energia, mantendo a temperatura corporal estável no inverno.  Os répteis são raros, porque dependem do calor do sol para manter a temperatura corporal, então, as poucas serpentes "aparecem" nos meses mais quentes de verão.

    Os ecossistemas e biomas mais variados e com maior biodiversidade, se concentram nas regiões medianas do planeta. Desse modo, começam a se desenvolver as grandes florestas, savanas e campos.

    FLORESTA TEMPERADA (verde escuro): São os biomas que apresentam florestas de grande porte, formadas geralmente por angiospermas, pois, nesses biomas os invertebrados existem em grande quantidade. E a maioria desses animais, são polinizadores, promovendo a dispersão e reprodução dessas plantas. As estações do ano bem delimitadas, facilitam a sobrevivência de animais diversos como répteis, aves e mamíferos. Os anfíbios são raros, pois depende de umidade para sobreviverem, e a quantidade de chuvas nesses Biomas, geralmente se restringem a poucos meses do ano.

    FLORESTA TROPICAL (verde): São os biomas com maior biodiversidade devido à grande e constante quantidade de água. Neles, são encontradas angiospermas, gimnospermas de pequeno porte e pteridófitas em grande quantidade. As folhas, geralmente são muito grandes para facilitar a evaporação e impedir que a água se acumule nas células da plantas, o que, aliado às altas temperaturas frequentes, aumenta consideravelmente a quantidade de chuvas nesses biomas, 

    Da mesma forma, são nesses biomas que se distribuem a maior quantidade de invertebrados: anelídeos, vermes de vida livre, artrópodes variados e moluscos e muitos vertebrados do tipo anfíbios, pois esses animais respiram pela pele e por isso, precisa estar constantemente umedecida pelo ar atmosférico. Além disso, a temperatura corporal se mantém por troca de calor com o ambiente.

    ESTEPES, SAVANAS E CAMPOS (laranja e verde claro): Se caracterizam por apresentarem uma zona de transição entre os ecossistemas com muitas árvores de grande porte e os praticamente sem vegetação. Os Biomas característicos são as savanas, os pampas e as estepes.

     Geralmente, o solo dos campos é coberto por angiospermas do tipo gramíneas, e em pontos onde existam fontes de água, se formam "ilhas" de árvores de pequeno porte. No Brasil, o pampa, o cerrado e a caatinga são os representantes desse ecossistema, no mundo os mais conhecidos são as savanas africanas e as estepes russas. O solo, nem sempre é rico em nutrientes e em alguns casos, o clima seco, com baixa quantidade de chuva determinam o desenvolvimento de angiospermas do tipo de árvores baixas com troncos retorcidos, folhas pequenas e cobertas por uma camada grossa de "cera" que impede a evaporação da água.

    Devido ao clima seco desses biomas, os animais mais presentes são os répteis e os aracnídeos. Os pássaros são relativamente frequentes e os mamíferos, quando presentes, são roedores e outros, de pequeno porte.

    DESERTOS (amarelo): É comum associarmos a ideia desses ecossistemas ao calor, pela imagem muito presente do deserto do Saara, entretanto a principal característica dos desertos é a AUSÊNCIA DE CHUVAS, assim, existem desertos de clima frio como o do Atacama, do Ártico e da Antártica.

    As plantas nesses biomas costumam ser raras, geralmente angiospermas do tipo palmeiras ou cactos, as folhas desses sofreram modificações, transformando-se em espinhos que reduzem a perda de água ao limite extremo. Assim como os caules, que por serem verdes, substituem as folhas na tarefa de fazer fotossíntese e têm a capacidade de acumular água em seu interior.

    Como animais, pode-se afirmar que as populações são praticamente exclusivas de répteis e aracnídeos, mas alguns mamíferos, como roedores e ruminantes (camelos e cabras) conseguem sobreviver por terem adaptações que impedem as trocas de água com o meio. 

    Para concluir: é importante, que ao se tentar compreender a distribuição dos seres vivos nos ambientes terrestres tenhamos em mente que os seres vivos são dependentes das condições abióticas, isto é, não vivas dos ecossistemas, e que sua sobrevivência, se deve às adaptações a essas condições. 

    Desequilíbrios no clima, na quantidade de água e nas condições atmosféricas podem levar à uma reação em cadeia, provocando a extinção de muitas espécies e ao desaparecimento de muitos biomas.

NO MAR, A CASA DEPENDE DA LUZ

A água, seja ela salgada, salobra ou doce, é uma das principais condições abióticas para o desenvolvimento e manutenção da vida. As células são formadas por água, os processos de produção e gasto de energia necessitam de água para ocorrer, e grande parte das substâncias químicas necessárias às estruturas orgânicas estão diluídas em água. Dessa forma, começamos a estudar ecossistemas pelos aquáticos, mais precisamente, os marinhos.

Considera-se "ecossistema marinho" todo ecossistema dependente das águas marítimas, nesse caso, os costões rochosos, mangues, restingas, recifes de corais, praias, dunas e ilhas, são também ecossistemas marinhos.

Inicialmente iremos falar das zonas fóticas, ou seja, regiões de vida dentro dos mares e oceanos dependentes da penetrabilidade de luz solar. Para compreender o ecossistema marinho e seus habitantes, a ecologia define um zoneamento em relação à incidência de luz solar e as comunidades que transitam pela coluna de água.

Quanto à incidência de luz solar, as zonas são caracterizadas:

A disponibilidade de luz solar, determina a distribuição das comunidades marinhas, podemos então, associar a distribuição dos seres vivos no ambiente marinho, de acordo com as zonas fóticas descritas acima:

As cadeias alimentares marinhas se entrecruzam em teias alimentares diversas, devido ao grande trânsito das comunidades nas zonas fóticas, ao longo da coluna e da extensão (volume) de água que caracteriza o ambiente marinho. Uma cadeia (teia) alimentar marinha do ambiente marítimo da costa oeste dos Estados Unidos, está representada na figura abaixo:

Repare que, apesar do que determina o senso comum, as grandes baleias verdadeiras são consumidores primários ou secundários, pois se alimentam de plâncton garantindo grande aporte de energia pela alimentação direta de produtores.

Outro ponto a se considerar é que a cadeia acima não representa um nível trófico: os decompositores, que se constitui de bactérias presentes na água salgada.

Os ecossistemas marinhos por seu tamanho e características ecológicas são fundamentais para a sobrevivência dos demais ecossistemas terrestres, o que nos obriga a lutarmos pela sua manutenção e cuidarmos para que não seja poluído ou explorado ao seu limite, o que desencadearia extinção em massa tanto em ambientes aquáticos quanto terrestres.

OS LÍQUENS

 Se você passear pelas ruas e parques da sua cidade, encontrará sobre rochas, muros e troncos de árvores uma estrutura que às vezes parecem manchas coloridas, às vezes parecem casquinhas ou tufinhos acinzentados.

Essas estruturas não são classificadas no Reino Plantae, pois são um exemplo de uma relação ecológica, chamada: MUTUALISMO. 

São formados por uma união obrigatória entre fungos e algas, dois Reinos portanto, diferentes do Reino Plantae, apesar de formarem uma estrutura que lembra uma plantinha, em certos casos.

Nessa relação obrigatória, as algas contribuem com a energia e retenção de água, e o fungo, com a reprodução e a fixação do líquen no substrato. Chamamos de obrigatória porque ambos formam uma rede intrincada, da qual é impossível separá-los.

 

Os líquens têm função relevante no processo de sucessão ecológica, pois, geralmente ocupam o substrato antes das Briófitas. E também são considerados BIOINDICADORES.

A Ecologia chama de bioindicador, organismos vivos que se instalam nos ecossistemas indicando a presença ou ausência de poluentes. É o que ocorre com os líquens: só se instalam em locais onde o ar não está poluído. São portanto, bioindicadores de qualidade do ar atmosférico!

EXCREÇÃO HUMANA

 Já estudamos os sistemas digestório, respiratório e circulatório. Os três são responsáveis pela entrada  e distribuição, no corpo, de substâncias necessárias à sua manutenção e sobrevivência. Entretanto, o metabolismo corporal produz substâncias tóxicas que precisam ser retirados do organismo para mantê-lo vivo.

O sistema excretor é responsável por esta ação. Como um sistema orgânico, ele é formado por mais de um aparelho, e vários órgãos, que atuam liberando essas substâncias tóxicas produzidas pelo metabolismo celular. Considerando esta definição, as substâncias tóxicas produzidas pelas células, em seu funcionamento, são resultantes do uso celular daqueles nutrientes, que o sistema digestório colocou para dentro das células.  

A GLICOSE, componente do CARBOIDRATO, que foi utilizada como fonte de energia e utilizada pela respiração celular, foi transformada em energia e produziu Gás Carbônico. O GÁS CARBÔNICO é tóxico, quando em grande concentração dentro do organismo, une-se às hemácias dificultando o transporte de Oxigênio, provocando o que chamamos de "asfixia".

As PROTEÍNAS, são quimicamente compostas por Nitrogênio e Hidrogênio, então, durante sua utilização pelas células, para produzir novas proteínas, "sobram" compostos nitrogenados. São moléculas derivadas da amônia, transformadas em UREIA pelo fígado, um composto menos tóxico e mais solúvel em água. Por isso que o suor e a urina têm aquele cheiro característico, pois em sua composição, existem compostos de nitrogênio, os quais possuem aquele cheiro forte e ácido de "latrina pública".

Seguindo esse raciocínio, segundo o qual, A EXCREÇÃO RETIRA DO ORGANISMO AS SUBSTÂNCIAS TÓXICAS, concluímos, que os aparelhos/órgãos que compõem o sistema excretor, são aqueles que liberam os excretas: GÁS CARBÔNICO, SUOR e URINA. Dessa forma, o PULMÃO e a PELE, são em conjunto com o APARELHO URINÁRIO, componentes do SISTEMA EXCRETOR. Repare como as estruturas pulmonar e renal são semelhantes:

    Tanto o pulmão, quanto o rim e o fígado, têm a capacidade de filtrar o sangue. O rim, especificamente, não retira apenas substâncias tóxicas, mas também, substâncias químicas necessárias ao funcionamento do organismo. Por isso, quando o sangue passa pelos rins, componentes essenciais como glicose, proteínas e lipídios ficam retidos e componentes de fácil reposição como: sais minerais e vitaminas são liberados junto com a ureia, formando a urina. 

    O suor, além de excretar a ureia e sais minerais em excesso no organismo, tem outra função muito importante: a manutenção da temperatura corporal. Quando a temperatura interna do corpo está muito alta, a água presente no suor, evapora na superfície da pele resfriando o sangue próximo à superfície, que posteriormente, chegará às células, diminuindo a temperatura interna. A esse processo denominamos HOMEOSTASE, ou seja, um processo que equilibra o funcionamento geral do corpo, pelo controle da temperatura interna. 

Ao final desta aula, espero que vocês consigam superar aquela ideia equivocada de que fezes são excretas, pois as fezes são resíduos de alimentos que não entraram nas células, por isso, não são tóxicas, nem produto do metabolismo celular. 

JUNTANDO ÁTOMOS

Por que a última camada é tão importante no estudo dos átomos? 

Ontem, me fizeram essa pergunta enquanto eu explicava a distribuição eletrônica dos elétrons em um átomo. É com essa pergunta que inicio a aula da semana!

1 - Entendendo a diferença entre átomo e elemento químico

Elemento químico é a matéria existente na natureza ou fabricada em laboratório. O Oxigênio por exemplo, é um elemento químico natural e o Frâncio (Fr),  é sintetizado em laboratório por isso, artificial. 

Um elemento químico é formado por um conjunto de átomos com o mesmo número atômico, então, o elemento químico Oxigênio (O), possui vários átomos com 8 prótons. O elemento Frâncio, forma-se a partir de um conjunto de vários átomos com 87 prótons.

2- O que é um átomo neutro eletronicamente? 

Os átomos que compõem cada elemento químico, estão eletricamente neutros, por isso, para cada próton do núcleo, possuem um elétron. Assim, o Oxigênio possui 8 prótons E 8 elétrons.

Mas.... a maioria dos átomos não se encontra estável naturalmente, mesmo que todos sejam eletricamente neutros. 

3- Distribuição dos elétrons nas órbitas eletrônicas

Segundo o modelo de Rutherford-Bohr, as partículas de um átomo se distribuem de acordo com sua carga, desse modo, os prótons ficam situados no núcleo, e os elétrons, nas órbitas eletrônicas:

Mas, repare que na última camada, o Cloro está com 7 elétrons e portanto, ele não é um átomo estável. Para adquirir essa estabilidade eletrônica, é necessário que ele interaja com outro átomo, formando uma ligação química.

4 - Regra do Octeto

A regra do octeto, baseia-se na Teoria do octeto, proposta por Lewis. Segundo essa teoria, para um átomo adquirir estabilidade, a última camada deverá possuir 8 elétrons.

Os únicos átomos estáveis naturalmente, são os localizados no último grupo da tabela: o grupo 18 (8A), chamados GASES NOBRES, pois não formam ligações químicas com outros elementos.

As ligações químicas ocorrem entre diferentes átomos que podem: doar, receber ou compartilhar elétrons.

Existem três tipos de ligações químicas, as quais não serão estudadas por enquanto. Nos concentraremos na regra do octeto.

Voltando ao exemplo do Cloro: 

Na última camada, ele possui 7 elétrons, então, para tornar-se estável, precisa completar essa camada com mais 1 elétron. 

Agora vamos entender o caso do Hidrogênio:

O Hidrogênio é um elemento atípico, ele tem apenas 1 próton, e 1 elétron, por isso, apresenta apenas uma órbita eletrônica:

Pois então,  como existe apenas 1 elétron na última camada, o Hidrogênio adquire estabilidade se doar este único elétron para o Cloro:

Agora, o Cloro ficou estável pois completou sua última camada com 8 elétrons, e os dois átomos formaram uma substância representada pela fórmula: HCl, muito conhecida como "água sanitária" ou "Quiboa" ou "Clorofina"... 

Vamos ver outro exemplo, a água, cuja fórmula é H2O...

O Oxigênio tem 8 elétrons, distribuídos de maneira a ficar com 6 elétrons na última camada:

para atingir a estabilidade, ele precisa de mais dois elétrons, pois, 6 + 2 = 8, o Hidrogênio pode doar um, logo, para conseguir os dois elétrons, o Oxigênio se liga a dois átomos de Hidrogênio, numa ligação em que cada Hidrogênio doa um elétron para a estabilidade do Oxigênio:

Por isso, a fórmula da água é H2O: para formar uma molécula de água, são necessários dois Hidrogênios que completam a última camada do Oxigênio...

Uma interação atômica não é eterna, as ligações se modificam, formando substâncias diferentes. 

Por exemplo, um átomo de Oxigênio também pode adquirir estabilidade compartilhando elétrons com outro Oxigênio, formando o Gás Oxigênio - O2:

Nesse caso os elétrons são compartilhados, não doados. Ou seja os dois Oxigênios utilizam juntos os elétrons e completam simultaneamente a última camada. Outro caso de compartilhamento de elétrons muito conhecido é o Gás Carbônico -  CO2:

O Carbono tem 4 elétrons na última camada, precisa de mais 4 para completar 8. Cada Oxigênio tem 6 elétrons na última camada, cada um deles precisa de mais 2, para fechar 8....A interação se faz entre um Carbono e dois Oxigênios, que "utilizam" juntos os 4 elétrons envolvidos na ligação.

Para entender melhor essa história de "compartilhar elétrons", pense assim:

Você quer um vídeo game, seu irmão também. Você só tem metade do dinheiro, o teu irmão tem a outra metade. Vocês dois juntam o dinheiro, compram o vídeo game e utilizam juntos o vídeo game!

A última camada é tão importante, para a formação de substâncias, que ela também é chamada de CAMADA DE VALÊNCIA, afinal, é a última camada que determina com quantos elétrons válidos, cada átomo irá colaborar na ligação química!