Biologia Marinha - 8.ed.

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Biologia Marinha, 8ª edição, ao mesmo tempo em que fornece uma introdução rigorosa à biologia marinha como ciência, reforça e aumenta o encantamento dos leitores por esta área. A obra reúne conhecimentos básicos sólidos, incluindo princípios da metodologia científica, de física e biologia. Entre os recursos didáticos desta edição, destacam-se:• Resumos de conceitos-chave• Miniglossários• Ilustrações e fotografias• Ensaios especiais• Tabelas ilustradas

19 capítulos

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1 A ciência da biologia marinha

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Parte I

Princípios de ciências do mar

CAPÍTULO

1

A ciência da biologia marinha

Um mergulhador mede a penetração de luz no gelo marinho no Oceano Ártico.

A

biologia marinha é o estudo científico dos organismos que vivem no oceano. O oceano é uma vasta área que serve de lar para incontáveis estranhas e maravilhosas criaturas. São frequentemente a beleza, os mistérios e a variedade de vida no mar que atraem estudantes para um curso de biologia marinha. Até mesmo profissionais da área têm um sentimento de aventura e admiração em seus estudos.

Existem também muitas razões práticas para estudar biologia marinha. A vida na Terra se originou provavelmente no mar, assim, o estudo dos organismos marinhos nos ensina muito sobre a vida na Terra, e não somente sobre a vida marinha. Muitos avanços da medicina, por exemplo, são fundamentados em descobertas relativas a estudos de células primitivas do sistema imunológico de anêmonas-do-mar e de larvas de estrelas-do-mar, de fertilização de ovos de pepinos-do-mar, de células nervosas de lulas, de músculos de mexilhões e de outras características de organismos marinhos.

 

2 O fundo oceânico

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CAPÍTULO

2

O fundo oceânico

A falha de San Andreas em Carrizo Plain, Califórnia.

O

s oceanos não são apenas lugares nos quais a terra está submersa. O fundo dos oceanos é geologicamente distinto dos continentes. Ele está fechado em um ciclo contínuo de nascimento e destruição que dá forma aos oceanos e controla em grande parte a geologia e a história geológica dos continentes. Processos geológicos abaixo da superfície do mar afetam não somente os oceanos, mas também as terras emersas.

Muitos dos processos que moldam as bacias oceânicas ocorrem lentamente, durante centenas de milhões de anos. Nesta escala de tempo, em que o período de vida humana é apenas um piscar de olhos, rochas sólidas fluem como líquido, continentes inteiros movem-se de um lado ao outro da superfície da terra e montanhas crescem a partir de planícies. Para entender o fundo dos oceanos, precisamos aprender a adotar a perspectiva nada familiar do tempo geológico.

À primeira vista, pode parecer que a geologia não tem muito a ver com a biologia marinha, mas, no dia a dia e ao longo das eras, os

 

3 Características químicas e físicas da água do mar e o oceano global

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CAPÍTULO

3

Características químicas e físicas da água do mar e o oceano global

Um bando de faigões-rola (Pachyptila desolata) voando sob a espuma das ondas batendo em um iceberg.

“T

odo mundo fala sobre o clima, mas ninguém faz nada sobre ele”. Com frequência atribuída a Mark Twain, esta citação de seu colaborador, Charles Dudley Warner, expressa a difícil situação dos organismos marinhos, assim como a das pessoas. Do ponto de vista dos organismos marinhos, a quebra das ondas e as águas geladas são apenas parte do “clima” dos oceanos, como são o vento, as marés, as correntes, o sal e outras características químicas e físicas dos oceanos.

Uma vez que os organismos marinhos não conseguem controlar a natureza química e física do ambiente, eles simplesmente têm de “aceitá-la” – isto é, adaptar-se ao local onde eles vivem – ou viver em outro lugar. Quais organismos vivem em um determinado lugar nos oceanos e como eles vivem são características controladas principalmente por fatores químicos e físicos. Para entender a biologia dos organismos marinhos, entretanto, precisamos saber sobre seu ambiente. O Capítulo

 

4 Fundamentos da biologia

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CAPÍTULO

4

Fundamentos da biologia

Um embrião de um tubarão (Squalus acanthias) começa um novo período do ciclo da vida.

A

gora que nós discutimos algumas das principais características do ambiente marinho, podemos voltar nossa atenção à vida no mar. Talvez a questão mais básica que possamos perguntar seja:

O que é vida? A maioria das pessoas tem um entendimento muito bom sobre o que a palavra vida significa, mas os biólogos nunca concordaram em uma definição precisa. Assim, o melhor que podemos fazer é descrever as propriedades que os seres vivos têm em comum.

Os seres vivos não são coleções randômicas de substâncias, mas têm uma organização química e física altamente ordenada. Todos eles usam energia, a habilidade de realizar atividades, para se manter e para crescer. Isso é realizado por meio de um grande número de reações químicas que juntas são chamadas de metabolismo. Os seres vivos também utilizam energia para manter estáveis suas condições internas que são diferentes daquelas da área ao seu redor, um processo conhecido como homeostase. Eles são capazes de sentir e reagir ao

 

5 O mundo microbiano

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Parte II

Os organismos do mar

CAPÍTULO

5

O mundo microbiano

Epulopiscium, bactéria gigante presente no intestino de peixes de recifes de corais.

E

ste capítulo, o primeiro de nosso levantamento da vida nos oceanos, é focado nos microrganismos marinhos, que são, sem dúvida, as formas mais abundantes de vida marinha. Os microrganismos vivem em qualquer lugar no oceano, desde as fossas abissais até as mais altas piscinas de maré. O mundo microbiano inclui uma incrível diversidade de organismos, sendo que novos microrganismos são descobertos o tempo todo. Exceto pela característica de serem pequenos (em tamanho), os vários grupos de microrganismos discutidos neste capítulo têm pouco em comum. Todos os três domínios biológicos, as divisões mais básicas de vida (ver “A árvore da vida”, p. 82), incluem microrganismos. A diversidade do mundo microbiano pode ser complexa até mesmo para os biólogos. Na verdade, muitos dos debates científicos sobre como agrupar os organismos nos diferentes reinos dentro dos domínios centram-se nos microrganismos.

 

6 Produtores primários multicelulares: macroalgas e plantas

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Eucariontes

Procariontes

Reino

Animalia

Reino

Fungi

Reino

Plantae

Domínio

Archaea

Domínio

Bacteria

Domínio

Eucaria

Protista

Ancestral comum

CAPÍTULO

6

Produtores primários multicelulares: macroalgas e plantas

Macroalgas de costões rochosos, Baía de Biscay, Espanha

C

omo seres terrestres, nossa percepção do mundo fotossintetizante baseia-se principalmente nas plantas como árvores, musgos e pteridófitas (samambaias). Muitos organismos fotossintetizantes fascinantes povoam os oceanos, mas boa parte deles é muito diferente das plantas terrestres que nos cercam. A maioria, de fato, não

é considerada planta e, dessa forma, não faz parte do Reino Plantae.

Organismos fotossintetizantes que não são plantas incluem as bactérias fotossintetizantes e algas unicelulares (ambas descritas no Capítulo

5) e as algas multicelulares (macroalgas) descritas neste capítulo.

O que faz praticamente todos os organismos descritos neste capítulo serem similares às plantas é o fato de serem produtores primários capazes de usar a energia luminosa para realizar fotossíntese, como as bactérias fotossintetizantes e as algas unicelulares. Em outras palavras, esses organismos são autotróficos. Sempre há exceções, e existem algumas algas multicelulares que não são produtores primários, mas parasitas de outras algas.

 

7 Organismos marinhos sem coluna vertebral

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CAPÍTULO

7

Organismos marinhos sem coluna vertebral

Procariotos

Domínio

Bacteria

O siri Trapezia flavopunctata e seu coral hospedeiro, Pocillopora.

M

uitas espécies de organismos multicelulares que habitam o planeta são animais (reino Animalia). Em contrapartida aos organismos fotossintetizantes como as algas e as plantas, os animais não podem produzir seu próprio alimento e, dessa forma, precisam obtê-lo de outros organismos. A necessidade de se alimentar resultou em uma miríade de alternativas para obter e processar os alimentos, bem como em diversas formas para evitar ser o alimento.

O siri colorido na foto desta página é um bom exemplo. Ele habita recifes coralinos, contando com eles para sua alimentação e proteção. O siri se alimenta do muco que o coral produz para manter a sua superfície livre de detrito. O coral também é um animal, embora não se pareça com um. Ele obtém parte do seu alimento de zooxantelas que vivem nos seus tecidos. O coral também se alimenta de pequenos organismos planctônicos, capturados por meio de estruturas urticantes dos seus tentáculos. Embora um siri distraído possa ser capturado por um peixe ou um polvo, os siris estão geralmente seguros entre os corais. O siri retribui o favor usando suas quelas para afastar organismos que se alimentam de tecidos coralinos.

 

8 Peixes marinhos

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CAPÍTULO

8

Peixes marinhos

Um tipo de pargo-de-listras-azuis (Lutjanus kasmira) em um recife de coral no Oceano Índico.

P

eixes foram os primeiros vertebrados a aparecer, há mais de 500 milhões de anos. Os primeiros peixes provavelmente se desenvolveram a partir de invertebrados cordados não muito diferentes dos anfioxos ou das larvas de acídias, que ainda habitam os oceanos.

Assim que os peixes se fizeram presentes, uma alteração muito grande no ambiente marinho aconteceu, pois eles se alimentam de quase qualquer tipo de organismo marinho. Alguns organismos apresentados do Capítulo 5 ao 7, de bactérias a crustáceos, se utilizam dos peixes como suas casas, e muitos outros organismos os comem.

Os peixes são os organismos marinhos mais importantes economicamente e são uma fonte de proteína para milhões de pessoas.

Alguns são moídos para servir como fertilizante ou como ração de galinha; couro, cola, vitaminas e outros produtos são obtidos a partir deles; outros tantos são muito procurados por pescadores entusiastas;

 

9 Répteis, aves e mamíferos marinhos

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CAPÍTULO

9

Répteis, aves e mamíferos marinhos

Uma fragata-macho (Fregata magnificens), Ilhas Galápagos.

O

s vertebrados se originaram no oceano e têm se desenvolvido lá desde então. Há aproximadamente 350 milhões de anos, os vertebrados invadiram também a terra, um evento que mudou a vida em nosso planeta para sempre. Descendentes de peixes ósseos, os vertebrados terrestres tiveram que se adaptar às severas condições em terra. Eles perderam o suporte estrutural que a água proporciona e tiveram que desenvolver meios de arrastar-se ou andar para se moverem.

Eles evoluíram de peixes semelhantes a vertebrados com dois pares de membros como uma adaptação para “andar” no fundo ou em terra entre poças de água (ver “Quando os peixes andaram na terra”, p. 80).

Por isso, os vertebrados que vivem em terra – mesmo as cobras – são chamados de tetrápodes, que significa “quatro pés”.

Viver em terra também significa ter que respirar ar. Os tetrápodes evoluíram de peixes que tinham pulmões, sacos de ar internos que permitem a absorção de oxigênio diretamente do ar. Eles tiveram que desenvolver maneiras de evitar o ressecamento. O ovo delicado é especialmente vulnerável, e os primeiros tetrápodes terrestres, os anfí-

 

10 Uma introdução à ecologia marinha

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Parte III

Estruturas e funções dos ecossistemas marinhos

CAPÍTULO

10

Uma introdução à ecologia marinha

Peixes-meia-lua juvenis (Medialuna californiensis) pegam parasitas da pele de um peixe-lua (Mola mola) abrigado sob folhas de alga.

P

ara onde quer que você olhe no oceano existem criaturas vivas.

Quantos e quais tipos de organismos existem depende de onde você está, ou seja, da natureza específica do hábitat. Cada hábitat tem características distintas que ajudam a determinar quais organismos vivem nesse local e quais não. A quantidade de luz, por exemplo, determina se as algas e as plantas podem crescer. O tipo de fundo, a temperatura e a salinidade da água, ondas, marés, correntes e muitos outros aspectos do ambiente afetam profundamente a vida marinha. Algumas destas características físicas e químicas foram apresentadas nos Capítulos 2 e 3.

Igualmente importantes são as maneiras como os organismos afetam uns aos outros. Eles alimentam-se um do outro, excluem-se mutuamente, fornecem hábitat para outros organismos e até cooperam uns com outros.

 

11 Entre as marés

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CAPÍTULO

11

Entre as marés

Costão rochoso da Baía de Monterey, na Califórnia.

D

e todo o vasto oceano, a zona entremarés, às vezes chamada de zona intertidal, é a mais conhecida dos biólogos marinhos e dos leigos. A zona entremarés é a faixa estreita ao longo da costa que se encontra entre a maior maré alta e a menor maré baixa. É a

única parte do mundo marinho que podemos experimentar em primeira mão, sem deixar o nosso elemento natural. Não precisamos de um barco e, pelo menos na maré baixa, podemos vê-la sem uma máscara e passear por ela sem nadadeiras. Mais importante, do ponto de vista do cientista,

é que podemos trabalhar na região entremarés sem equipamentos pesados e caros e facilmente voltar ao mesmo exato local repetidas vezes.

Portanto, as comunidades entremarés estão entre as mais estudadas e mais bem compreendidas de todas as comunidades marinhas. Embora a zona entremarés consista em apenas uma pequena fração do ambiente marinho, as lições ali aprendidas têm acrescentado imensamente ao nosso conhecimento da ecologia marinha e da ecologia em geral.

 

12 Estuários – onde os rios encontram o mar

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CAPÍTULO

12

Estuários – onde os rios encontram o mar

Estuário

Mangue, Singapura.

U

m ambiente único se desenvolve nos locais onde a água doce dos rios deságua no mar. Os estuários são áreas semifechadas onde a água doce e a água do mar se encontram e se misturam.

Eles representam, portanto, uma estreita interação entre a terra e o mar.

Os estuários são em geral habitados por menos espécies do que os costões rochosos. Contudo, eles estão entre os ambientes mais produtivos da Terra.

Os estuários também estão entre os ambientes mais afetados pelos seres humanos (ver “Impactos humanos sobre comunidades estuarinas”, p. 284). Os portos naturais, na maioria, são estuários, e muitas das maiores cidades do mundo – Nova York, Londres e Tóquio, entre outras – se desenvolveram ao longo deles. E este foi apenas o começo.

ORIGENS E TIPOS DE ESTUÁRIOS

Os estuários estão espalhados ao longo das margens de todos os oceanos e variam muito em origem, tipo e tamanho. Eles podem ser chamados de lagoas, charcos ou mesmo baías, mas todos compartilham a mistura de água doce com o mar em uma seção parcialmente fechada da costa. Alguns oceanógrafos chegam a classificar os mares fechados com circulação restrita, como o Mar Báltico e o Mar Negro, como estuários.

 

13 A vida na plataforma continental

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CAPÍTULO

13

A vida na plataforma continental

Zona sublitoral

Plataforma continental

Um campo de fanerógamas marinhas (Posidonia oceanica), Mar Mediterrâneo.

A

borda submersa dos continentes, chamada de plataforma continental, já foi considerada o começo do mar azul desconhecido.

Contudo, quando a plataforma foi observada com maior escrutínio, durante o século XIX, o desconhecido começou a revelar seus segredos. Temos descoberto ainda mais devido ao uso do mergulho autônomo (scuba), e, assim, os hábitats submersos têm permitido observações e estudos em primeira mão (Fig. 13.1). Biologicamente, a plataforma é a parte mais rica dos oceanos. Ela abriga as áreas mais importantes para a pesca mundial, que fornecem cerca de 90% do total das capturas globais.

Petróleo e minerais têm sido encontrados na plataforma, e as nações têm estendido suas fronteiras internacionais para proteger esses recursos recém-descobertos ou ainda aqueles a serem descobertos. A plataforma continental, sendo próxima da costa, é também profundamente afetada pela poluição e por outras atividades humanas em terra.

 

14 Recifes de coral

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CAPÍTULO

14

Recifes de coral

Ambiente recifal no Atol de Majuro, Ilhas Marshall, no Pacífico tropical oeste.

O

s recifes de coral tropicais são ambientes especiais. O calor, as águas claras, as cores espetaculares e a grande quantidade de organismos vivos encantam quase todas as pessoas que veem um recife de coral. Em matéria de beleza, riqueza de espécies e complexidade, eles rivalizam com outro ambiente tropical igualmente especial, a floresta úmida tropical. Essa formação florestal e os recifes de coral também são similares nas suas estruturas físicas, as quais são produzidas por organismos. Assim como as árvores de grandes dimensões da floresta úmida, os corais que formam os recifes constituem uma estrutura tridimensional que dá suporte a um grande número de outros organismos. Recifes de coral são grandes e, de fato, são considerados não apenas comunidades biológicas, mas também estruturas geológicas

– a maior estrutura geológica construída por organismos vivos.

Ostras, poliquetas e algas calcárias também podem formar recifes, e alguns corais de águas mais frias vagarosamente são capazes de

 

15 Vida próximo à superfície

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CAPÍTULO

15

Vida próximo à superfície

Ambiente epipelágico

as s nerític

Água

ceânicas

Águas o

O anfípode epipelágico Phronema vive no corpo oco de uma salpa viva.

“O

oceano”, para a maioria de nós, traz imagens de praias e rochedos, ondas e baías tranquilas. Essas águas familiares e próximas da costa formam, contudo, apenas uma pequena fração dos oceanos no mundo. O resto é o vasto mar aberto, o reino pelágico.

Apesar de não estarmos familiarizados com esse espaço distante, o vasto oceano aberto afeta todos nós. Ele regula nosso clima, condiciona nossa atmosfera e nos oferece alimento e outros recursos. O reino pelágico contém praticamente toda a água líquida na Terra, o planeta-água.

O ambiente pelágico é formado pela própria coluna d’água, longe do fundo ou da costa. Os organismos pelágicos vivem suspensos no meio líquido. Com poucas exceções, o ambiente pelágico carece de uma estrutura física sólida fornecida tanto pelo fundo como por outros aspectos geológicos ou por grandes organismos como os corais ou as algas pardas gigantes. Não existe lugar para fixação, não existe fundo para se enterrar, nada que se possa esconder por detrás. Imagine passar a sua vida flutuando sem peso no ar, nunca tocando o chão. É assim o reino pelágico para os organismos que lá vivem.

 

16 As profundezas oceânicas

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CAPÍTULO

16

As profundezas oceânicas

Batial

Abissal

Hadal

lágico

Mesope gico

Batipelá o

pelágic

Abisso

Mar profundo

A lula-adornada (Histioteuthis bonelli) vive entre 200 e 500 m de profundidade.

E

le já foi chamado de “espaço interno”. Escuro e frio, habitado por criaturas bizarras e assustadoras, ele é uma pequena reminiscência do espaço sideral dos filmes de ficção científica. Assim como no espaço sideral, os humanos podem se aventurar nessa região misteriosa apenas com o auxílio de naves sofisticadas e especialmente projetadas. Mesmo assim, existe um elemento de risco. Mas o “espaço interno” está aqui na Terra: ele consiste nas águas oceânicas abaixo da camada superficial iluminada pelo sol.

As profundezas oceânicas incluem um número de hábitats distintos. Imediatamente abaixo da zona epipelágica situa-se a zona mesopelágica, ou zona “pelágica mediana” (Fig. 16.1). A zona epipelágica é aproximadamente equivalente à zona fótica, a camada superficial que se estende até 150 a 200 m de profundidade, onde existe luz suficiente para suportar a produção primária pela fotossíntese. Na zona mesopelágica ainda existe um pouco de luz, mas que não é suficiente para a fotossíntese. Abaixo da zona mesopelágica não existe qualquer tipo de

 

17 Recursos do mar

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Parte IV

Os seres humanos e o mar

CAPÍTULO

17

Recursos do mar

Pescaria do dia, Chile.

A

s pessoas têm usado os muitos recursos que os oceanos oferecem desde que os primeiros humanos se aventuraram até a costa. As evidências do uso da vida marinha como alimento remontam aos nossos antepassados africanos, há mais de 150.000 anos. Evidências pré-históricas mais recentes incluem anzóis, artefatos de conchas e montes de conchas de moluscos vazias. Nossa exploração dos recursos marinhos é agora muito mais sofisticada, mas, infelizmente, ela também se tornou mais destrutiva. Os pescadores cruzam os oceanos com o auxílio de satélites, os químicos marinhos extraem maravilhosos medicamentos a partir de organismos marinhos, os engenheiros genéticos desenvolvem peixes de crescimento rápido, e os engenheiros oceânicos estudam melhores maneiras de obter energia das ondas e marés.

O Capítulo 17 examina os recursos do mar e seu bom e mau usos pelos seres humanos. Ao discuti-los, vamos retomar nosso conhecimento sobre o fundo do mar e as características químicas e físicas do

 

18 Os impactos dos seres humanos no ambiente marinho

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CAPÍTULO

18

Os impactos dos seres humanos no ambiente marinho

O

s meios de comunicação oferecem notícias perturbadoras sobre a saúde dos oceanos. Histórias sobre aquecimento global, poluição, recifes de coral morrendo e o desaparecimento da vida marinha são muito familiares. Contudo, esta é só uma pequena amostra dos impactos antrópicos, ou dos efeitos das atividades humanas, no meio ambiente marinho (Fig. 18.1). Mais de

6,8 bilhões de pessoas vivem hoje em nosso planeta (ver Fig. 17.2), e o número de pessoas vivendo em um raio de até 100 km da costa é maior do que o número de pessoas que viviam no planeta inteiro em

1950! Em todo lugar, não apenas ao longo das áreas industriais, as pressões da civilização estão modificando o nosso mundo marinho.

A qualidade da água tem decaído, as pescarias estão em perigo, as

áreas de lazer estão em ameaça e novos riscos para a saúde estão se desenvolvendo.

MODIFICAÇÃO E DESTRUIÇÃO DE

HÁBITATS

A poluição, infelizmente, não é o único nem necessariamente o mais importante modo como afetamos o meio marinho. Atividades humanas como a dragagem, o despejo de silte ou lama, aterro ou mesmo o uso de explosivos alteram ou destroem hábitats, os locais onde os organismos vivem (Fig. 18.2). Os efeitos de tais alterações físicas são diretos e imediatos, ao contrário dos efeitos indiretos, como aqueles dos poluentes liberados em algum outro lugar. No entanto, os efeitos indiretos da destruição de hábitats podem ocorrer em áreas muito maiores, como quando áreas de berçário de peixes são destruídas.

 

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