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Capítulo 16. A natureza das comunidades

Michael L. Cain, William D. Bowman, Sally D. Hacker Grupo A PDF Criptografado

16

CONCEITOS-CHAVE

CONCEITO 16.1 

Comunidades são grupos de espécies que interagem e ocorrem juntas no mesmo lugar e ao mesmo tempo.

CONCEITO 16.2 

Diversidade e composição de espécies são importantes descritores da estrutura das comunidades.

CONCEITO 16.3 

Comunidades podem ser caracterizadas por redes complexas de interações diretas e indiretas que variam em intensidade e direção.

A natureza das comunidades

“Alga assassina!”: Estudo de Caso

Em 1988, um estudante francês de biologia marinha mergulhou na água cristalina do Mar Mediterrâneo e fez uma descoberta inusitada. Sobre o fundo do mar, logo abaixo dos penhascos onde ficava o suntuoso Museu

Oceanográfico de Mônaco, crescia uma alga incomum, Caulerpa taxifolia

(Figura 16.1), nativa das águas tropicais quentes do Caribe. O estudante contou a Alexandre Meinesz, um especialista em algas tropicais e professor da University of Nice, sobre a espécie incomum. Ao longo do ano seguinte, Meinesz confirmou sua presença e descobriu que sua folhagem verde fluorescente, interconectada por caules subterrâneos reptantes chamados de rizomas, formava um carpete debaixo da água na área em frente ao museu.

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Capítulo 5. Lidando com a variação ambiental: energia

Michael L. Cain, William D. Bowman, Sally D. Hacker Grupo A PDF Criptografado

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CONCEITOS-CHAVE

CONCEITO 5.1 

Os organismos obtêm energia a partir da luz solar, de compostos químicos inorgânicos ou por meio do consumo de compostos orgânicos.

CONCEITO 5.2  A energia luminosa e química capturada pelos autótrofos é convertida em energia armazenada nas ligações carbono-carbono.

CONCEITO 5.3  Limitações ambientais resultaram na evolução de rotas bioquímicas que aumentam a eficiência da fotossíntese.

CONCEITO 5.4 

Os heterótrofos têm adaptações para adquirir e assimilar eficientemente a energia de uma diversidade de fontes orgânicas.

Lidando com a variação ambiental: energia

Corvos fabricantes de ferramentas:

Estudo de Caso

Nós seres humanos empregamos inúmeras ferramentas para aumentar nossa capacidade de obter alimentos para satisfazer nossas necessidades energéticas. Usamos sistemas altamente mecanizados de plantio, fertilização e colheita de cultivos agrícolas para alimentar a nós mesmos e aos animais que consumimos. Por milhares de anos, usamos ferramentas especializadas para aumentar nossa eficiência para caçar presas, incluindo lanças, arcos e flechas e rifles. Vemos nossa capacidade de fabricar ferramentas como algo que nos diferencia dos outros animais.

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Capítulo 7 - Fotossíntese: Reações Luminosas

Lincoln Taiz, Eduardo Zeiger, Ian Max Møller, Angus Murphy Grupo A PDF Criptografado

7

Fotossíntese: Reações

Luminosas

A

vida na Terra depende, em última análise, da energia vinda do sol.

A fotossíntese é o único processo de importância biológica que pode aproveitar essa energia. Uma grande fração dos recursos energéticos do planeta resulta da atividade fotossintética em épocas recentes ou passadas (combustíveis fósseis). Este capítulo introduz os princípios físicos básicos que fundamentam o armazenamento de energia fotossintética, bem como os conhecimentos recentes sobre a estrutura e a função do aparelho fotossintético.

O termo fotossíntese significa, literalmente, “síntese utilizando a luz”.

Como será visto neste capítulo, os organismos fotossintetizantes utilizam a energia solar para sintetizar compostos carbonados complexos. Mais especificamente, a energia luminosa impulsiona a síntese de carboidratos e a liberação de oxigênio a partir de dióxido de carbono e água:

6 CO2

Dióxido de carbono

+

6 H2O

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Capítulo 18. Biogeografia

Michael L. Cain, William D. Bowman, Sally D. Hacker Grupo A PDF Criptografado

18

CONCEITOS-CHAVE

CONCEITO 18.1  Padrões de diversidade e distribuição de espécies variam em escalas espaciais global, regional e local.

CONCEITO 18.2  Os padrões globais de diversidade e composição de espécies são influenciados por área e isolamento geográfico, história evolutiva e clima global.

CONCEITO 18.3  Diferenças regionais na diversidade de espécies são influenciadas pela

área e pela distância, que por sua vez determinam o balanço entre as taxas de imigração e extinção.

Biogeografia

O maior experimento ecológico na Terra:

Estudo de Caso

É provável que exista apenas um lugar na Terra onde uma pessoa pode ouvir os sons de uma centena de espécies de aves ou sentir as fragrâncias de milhares de espécies de flores ou ver os padrões foliares de 300 espécies de árvores, tudo em 1 hectare de terra. Esse lugar é a Amazônia, onde reside metade das espécies e florestas pluviais tropicais que restam no mundo. Um hectare de floresta pluvial da Amazônia contém mais espécies vegetais que toda a Europa! É claro, nem toda a diversidade de espécies da Amazônia está restrita à floresta tropical em si. O vale da

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Capítulo 22 - Senescência Vegetal e Morte Celular

Lincoln Taiz, Eduardo Zeiger, Ian Max Møller, Angus Murphy Grupo A PDF Criptografado

22

Senescência Vegetal e

Morte Celular

A

cada outono, as pessoas que vivem em climas temperados desfrutam as espetaculares mudanças de cores que podem preceder a perda de folhas de árvores decíduas (Figura 22.1). Tradicionalmente, os poetas têm utilizado a coloração e a queda das folhas de outono como recordações pungentes, como nas linhas iniciais do soneto 73 de Shakespeare:

That time of year thou mayst in me behold,

When yellow leaves, or nome, or few, do hang

Upon those boughs which shake against the cold,

Bare ruined choirs, where late the sweet birds sang.

Folhas outonais tornam-se amarelas, alaranjadas ou vermelhas e caem de seus ramos em resposta a comprimentos de dia mais curtos e temperaturas mais baixas, que desencadeiam dois processos do desenvolvimento relacionados: senescência e abscisão. Embora a senescência leve finalmente

à morte dos tecidos-alvo, ela é distinta do termo relacionado necrose. Senescência é um processo autolítico (autodigestivo) dependente de energia que é controlado pela interação de fatores ambientais com programas de desenvolvimento geneticamente controlados. Embora tenha alguma sobreposição com a senescência, a necrose em geral é definida como a morte causada diretamente por dano físico, toxinas (como herbicidas) ou outros agentes externos. A abscisão refere-se à separação de camadas de células que ocorre nas bases de folhas, partes florais e frutos, a qual permite que se desprendam facilmente sem danificar a planta.

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Capítulo 19. Diversidade de espécies em comunidades

Michael L. Cain, William D. Bowman, Sally D. Hacker Grupo A PDF Criptografado

19

CONCEITOS-CHAVE

CONCEITO 19.1 

A diversidade de espécies difere entre as comunidades por conta de variações no pool regional de espécies, nas condições abióticas e nas interações de espécies.

CONCEITO 19.2  Teoriza-se que a partição de recursos diminui a competição e aumenta a diversidade de espécies.

CONCEITO 19.3  Processos como distúrbio, estresse, predação e interações positivas podem mediar a disponibilidade de recursos, promovendo, assim, a coexistência e a diversidade de espécies.

CONCEITO 19.4  Muitos experimentos mostram que a diversidade de espécies é positivamente relacionada a funções da comunidade.

Diversidade de espécies em comunidades

Movido a pradaria? Estudo de Caso

Há 120 anos, enquanto as últimas caravanas cruzavam as vastas e belas pradarias das Grandes Planícies Norte-Americanas rumo ao oeste

(Figura 19.1), dois inventores alemães trabalhavam em um laboratório para desenvolver o primeiro carro movido a gasolina. Em 1889, Gottlieb

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Capítulo 20. Produtividade

Michael L. Cain, William D. Bowman, Sally D. Hacker Grupo A PDF Criptografado

20

CONCEITOS-CHAVE

CONCEITO 20.1  A energia nos ecossistemas origina-se com a produção primária pelos autótrofos.

CONCEITO 20.2 

A produção primária líquida

é limitada por fatores ambientais físicos e bióticos.

CONCEITO 20.3 

Os padrões globais de produção primária líquida são reflexo das limitações climáticas e dos tipos de biomas.

CONCEITO 20.4 

A produção secundária é gerada por meio do consumo de matéria orgânica pelos heterótrofos.

Produtividade

Vida nas profundezas submarinas:

Estudo de Caso

Ecólogos já consideraram as profundezas submarinas como equivalentes a um deserto. O ambiente físico a profundidades entre 1.500 e 4.000 m não parecia favorável à vida como conhecíamos. É completamente escuro nessas profundidades, não sendo viável a fotossíntese. A pressão da água alcança valores 300 vezes maiores do que aqueles da superfície do oceano, similar à pressão usada para esmagar carros em um ferro-velho. Pensava-se que os organismos que vivem nas profundezas do oceano adquiriam energia exclusivamente da precipitação eventual de materiais mortos oriundos da zona fótica nas camadas superiores, onde a luz solar penetra e os fitoplânctons fazem fotossíntese. A maioria dos organismos conhecidos das profundezas do mar se alimentava de detritos, como equinodermas (p. ex., estrelas-do-mar), moluscos, crustáceos e vermes poliquetas.

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Capítulo 24. Ecologia da paisagem e manejo de ecossistemas

Michael L. Cain, William D. Bowman, Sally D. Hacker Grupo A PDF Criptografado

24

CONCEITOS-CHAVE

CONCEITO 24.1  A ecologia da paisagem examina padrões espaciais e suas relações com os processos ecológicos.

 CONCEITO 24.2  Perda e fragmentação de hábitat diminuem as áreas de hábitat, isolam populações e alteram condições nas bordas dos hábitats.

 CONCEITO 24.3 

A biodiversidade pode ser mais bem preservada por grandes reservas conectadas através da paisagem e protegidas de áreas de uso humano intenso.

 CONCEITO 24.4  O manejo

de ecossistemas é um processo colaborativo cuja meta principal é a manutenção da integridade ecológica em longo prazo.

Ecologia da paisagem e manejo de ecossistemas

Lobos na paisagem de Yellowstone:

Estudo de Caso

Imagine que você tenha caminhado com calçados de neve até um local estratégico para observar a vida selvagem na parte norte do Parque Nacional de Yellowstone. Você tem seu binóculo apontado para um bando um tanto espalhado de alces que atravessa um campo congelado, afastando a neve com os cascos para alcançar tufos de grama encoberta. De repente, você percebe alguns animais erguendo a cabeça e dirigindo a atenção para o leste. Você olha para a mesma direção e percebe que uma matilha de lobos está se aproximando. O bando de alces se reúne e começa a se mover, fugindo descampado abaixo. Um jovem macho em más condições de saúde fica para trás, separa-se do bando e é cercado por lobos que pulam sobre seus quartos traseiros e pescoço. Ele cai e é rapidamente morto.

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Capítulo 21. Fluxo energético e teias alimentares

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CONCEITOS-CHAVE

CONCEITO 21.1  Níveis tróficos descrevem as posições alimentares dos grupos de organismos nos ecossistemas.

CONCEITO 21.2 

A quantidade de energia transferida de um nível trófico para o próximo depende da qualidade do alimento, bem como da abundância e da fisiologia do consumidor.

CONCEITO 21.3 

Alterações na abundância dos organismos de um nível trófico podem influenciar o fluxo energético em diversos níveis tróficos.

CONCEITO 21.4  Teias alimentares são modelos conceituais de interações tróficas de organismos em um ecossistema.

Fluxo energético e teias alimentares

Toxinas em locais remotos:

Estudo de Caso

O Ártico é considerado uma das regiões mais preservadas da Terra. Acredita-se que os efeitos humanos nesse ambiente sejam leves em comparação às zonas temperadas e tropicais, onde a maioria dos seres humanos vive. Dessa forma, o Ártico seria um dos últimos lugares onde alguém esperaria encontrar altos níveis de poluição em organismos vivos.

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Capítulo 19 - Crescimento Vegetativo e Organogênese

Lincoln Taiz, Eduardo Zeiger, Ian Max Møller, Angus Murphy Grupo A PDF Criptografado

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Crescimento

Vegetativo e

Organogênese

E

mbora a embriogênese e o estabelecimento da plântula desempenhem papéis fundamentais na polaridade básica e nos eixos de crescimento da planta, muitos outros aspectos da forma vegetal refletem processos de desenvolvimento que ocorrem após o estabelecimento da plântula. Para a maioria das plantas, a arquitetura do caule depende fundamentalmente da produção regulada de órgãos laterais determinados, como folhas, bem como da formação e crescimento de sistemas de ramos indeterminados. Os sistemas de raízes, embora geralmente escondidos da visão, têm níveis comparáveis de complexidade que resultam da formação regulada e da emergência de raízes laterais indeterminadas (ver Capítulo 18). Além disso, o crescimento secundário é a característica definidora do crescimento vegetativo de perenes lenhosas, proporcionando a sustentação estrutural que permite às árvores crescerem em altura. Neste capítulo, são considerados os mecanismos moleculares que dão suporte a esses padrões de crescimento. Como a embriogênese, a organogênese vegetativa e o crescimento secundário dependem de diferenças locais nas interações e na retroalimentação reguladora entre hormônios, que desencadeiam programas complexos de expressão gênica que governam aspectos específicos do desenvolvimento de órgãos.

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Capítulo 8 - Fotossíntese: Reações de Carboxilação

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Fotossíntese: Reações de Carboxilação

N

o Capítulo 5, foram examinadas as necessidades das plantas em relação a nutrientes minerais e luz para poderem crescer e completar seu ciclo de vida. Uma vez que a quantidade de matéria em nosso planeta permanece constante, a transformação e a circulação de moléculas pela biosfera demandam um fluxo contínuo de energia. De outra forma, a entropia aumentaria e o fluxo de matéria, em última análise, pararia. A principal fonte de energia para a sustentação da vida na biosfera é a energia solar que atinge a superfície da Terra. Os organismos fotossintetizantes capturam cerca de 3 x 1021 Joules por ano de energia da luz solar e a utilizam para a fixação de aproximadamente 2 x 1011 toneladas de carbono por ano.

Há mais de 1 bilhão de anos, células heterotróficas dependentes de moléculas orgânicas produzidas abioticamente adquiriram a capacidade de converter a luz solar em energia química, mediante endossimbiose primária com uma cianobactéria ancestral. Comparações recentes das sequências de aminoácidos de proteínas de plastídios, cianobactérias e eucariotos permitiram agrupar a progênie desse evento antigo sob a denominação de Archaeplastidae, que engloba três linhagens principais: Chloroplastidae (Viridiplantae: algas verdes, plantas terrestres), Rhodophyceae (algas vermelhas) e Glaucophytae (algas unicelulares contendo plastídios semelhantes a cianobactérias, chamadas de cianelas). A integração genética da cianobactéria com seu hospedeiro reduziu algumas funções pela perda de genes e estabeleceu um mecanismo complexo nas membranas externa e interna para direcionar (1) proteínas codificadas pelo núcleo para o endossimbionte e (2) proteínas codificadas pelo plastídio para o hospedeiro. Os eventos endossimbióticos implicaram o ganho de novas rotas metabólicas.

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Capítulo 25. Ecologia global

Michael L. Cain, William D. Bowman, Sally D. Hacker Grupo A PDF Criptografado

25

CONCEITOS-CHAVE

CONCEITO 25.1 

Os elementos químicos, em uma escala global, movemse entre seus reservatórios geológicos, atmosféricos, oceânicos e biológicos.

CONCEITO 25.2  A Terra está aquecendo devido às emissões antropogênicas de gases do efeito estufa.

CONCEITO 25.3  Emissões antropogênicas de enxofre e nitrogênio causam deposição

ácida, alteram a química do solo e afetam a saúde dos ecossistemas.

CONCEITO 25.4  A redução do ozônio na estratosfera e seu aumento na troposfera representam riscos para os organismos.

Ecologia global

Épicas tempestades de poeira: Estudo de Caso

Poeira geralmente é um aborrecimento sutil para a maioria dos habitantes urbanos, um sinal de negligência e de donos de casa relaxados. Vivendo em ilhas de asfalto e concreto, a maioria dos habitantes urbanos vê pouco solo nu, muito menos nuvens de poeira cruzando os céus. No entanto, ao fim da primavera de 1934, uma massiva tempestade de poeira encobriu as cidades norte-americanas de Chicago e Nova Iorque em uma névoa escura nunca vista antes por seus moradores. As pessoas engasgavam-se com a poeira, e ela fazia arder os olhos. Doze milhões de toneladas de poeira caíram sobre Chicago – cerca de 1.800 g para cada morador – e foi estimado que 350 milhões de toneladas de poeira foram carregadas pela tempestade para o Oceano

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Capítulo 12. Competição

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CONCEITOS-CHAVE

CONCEITO 12.1 

A competição ocorre entre indivíduos de duas espécies que partilham um recurso que limita seu crescimento, sobrevivência ou reprodução.

CONCEITO 12.2 

A competição, tanto direta quanto indireta, pode limitar a distribuição e a abundância das espécies competidoras.

CONCEITO 12.3 

As espécies competidoras têm mais probabilidade de coexistir quando utilizam os recursos de maneiras diferentes.

CONCEITO 12.4 

O resultado da competição pode ser alterado por condições ambientais, interações de espécies, distúrbios e evolução.

Competição

Competição em plantas carnívoras: Estudo de Caso

Apesar de repetidos relatos de que plantas podiam comer animais, os primeiros cientistas eram céticos quanto a essas afirmativas. Em 1875,

Charles Darwin esclareceu essas dúvidas fornecendo claras evidências experimentais de hábitos carnívoros por plantas. Atualmente, mais de 600 espécies de plantas carnívoras foram identificadas, incluindo utriculárias, droseras, plantas-jarro e a bem conhecida vênus-papa-moscas.

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Capítulo 3. A biosfera

Michael L. Cain, William D. Bowman, Sally D. Hacker Grupo A PDF Criptografado

3

CONCEITOS-CHAVE

CONCEITO 3.1  Os biomas terrestres são caracterizados pelas formas de crescimento da vegetação dominante.

CONCEITO 3.2  As zonas biológicas nos ecossistemas de água doce estão associadas à velocidade, profundidade, temperatura, transparência e composição química da água.

CONCEITO 3.3  As zonas biológicas marinhas são determinadas pela profundidade do oceano, disponibilidade de luz e estabilidade do substrato do fundo.

A biosfera

O Serengeti americano – 12 séculos de alterações nas Grandes Planícies: Estudo de Caso

Hoje em dia, a região que abrange a porção central da América do Norte, conhecida como as Grandes Planícies, mantém pouca semelhança com a Planície Serengeti da África. A diversidade biológica é muito baixa em muitas partes da paisagem atual, que contém grandes manchas uniformes de plantas cultivadas (que muitas vezes são até mesmo geneticamente iguais) e poucas espécies de herbívoros domesticados. No Serengeti, por outro lado, algumas das maiores e mais diversas manadas de animais selvagens do mundo vagam em uma pitoresca savana (Figura 3.1). Entretanto, se não fosse por uma série de importantes alterações ambientais, os dois ecossistemas poderiam parecer muito similares.

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Capítulo 2. O ambiente físico

Michael L. Cain, William D. Bowman, Sally D. Hacker Grupo A PDF Criptografado

2

CONCEITOS-CHAVE

CONCEITO 2.1  O clima é o componente mais importante do ambiente físico.

CONCEITO 2.2  Os ventos e

as correntes oceânicas resultam de diferenças na radiação solar ao longo da superfície terrestre.

CONCEITO 2.3  Os padrões de circulação atmosférica e oceânica de larga escala estabelecem os padrões globais de temperatura e precipitação.

CONCEITO 2.4  Os climas

regionais refletem a influência de oceanos e continentes, montanhas e vegetação.

CONCEITO 2.5  As variações climáticas sazonais e de longo prazo estão associadas a variações na posição da Terra em relação ao Sol.

CONCEITO 2.6  Salinidade, acidez e concentração de oxigênio são os principais determinantes do ambiente químico.

O ambiente físico

A variação climática e a abundância do salmão: Estudo de Caso

Os ursos-pardos da costa noroeste do Pacífico presenteiam-se sazonalmente com os salmões que chegam em grandes números para se reproduzir nos riachos da região (Figura 2.1). Os salmões são anádromos, isto

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