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Capítulo 3 - Água e Células Vegetais

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

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Água e Células

Vegetais

A

água desempenha um papel fundamental na vida da planta. A fotossíntese exige que as plantas retirem dióxido de carbono da atmosfera e, ao mesmo tempo, as expõe à perda de água e à ameaça de desidratação.

Para impedir a dessecação das folhas, a água deve ser absorvida pelas raízes e transportada ao longo do corpo da planta. Mesmo pequenos desequilíbrios entre a absorção e o transporte de água e a perda desta para a atmosfera podem causar déficits hídricos e o funcionamento ineficiente de inúmeros processos celulares. Portanto, equilibrar a absorção, o transporte e a perda de

água representa um importante desafio para as plantas terrestres.

Uma grande diferença entre células animais e vegetais, e que tem um impacto imenso sobre suas respectivas relações hídricas, é que as células vegetais têm paredes celulares. As paredes celulares permitem às células vegetais desenvolverem enormes pressões hidrostáticas internas, denominadas pressão de turgor. A pressão de turgor é essencial para muitos processos fisiológicos, incluindo expansão celular, abertura estomática, transporte no floema e vários processos de transporte através de membranas. A pressão de turgor também contribui para a rigidez e a estabilidade mecânica de tecidos vegetais não lignificados. Neste capítulo, considera-se de que forma a água se movimenta para dentro e para fora das células vegetais, enfatizando as suas propriedades moleculares e as forças físicas que influenciam seu movimento em nível celular.

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Capítulo 13 - Assimilação de Nutrientes Inorgânicos

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

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Assimilação de

Nutrientes Inorgânicos

A

s plantas superiores são organismos autotróficos que podem sintetizar todos os seus componentes orgânicos a partir de nutrientes inorgânicos obtidos do ambiente. Para muitos nutrientes minerais, o processo envolve a absorção de compostos do solo pelas raízes (ver Capítulo 5) e a incorporação em compostos orgânicos, essenciais ao crescimento e ao desenvolvimento. Essa incorporação dos nutrientes inorgânicos em substâncias orgânicas, como pigmentos, cofatores enzimáticos, lipídeos, ácidos nucleicos e aminoácidos, é denominada assimilação de nutrientes.

A assimilação de alguns nutrientes – em particular nitrogênio e enxofre

– envolve uma série complexa de reações bioquímicas que estão entre as reações de maior consumo energético dos organismos vivos:

• Na assimilação do nitrato (NO3 –), o nitrogênio do NO3 – é convertido em uma forma mais energética (mais reduzida), o nitrito (NO2–), e, depois, em uma forma ainda mais energética (mais reduzida ainda), o amônio (NH4+), e finalmente em nitrogênio amida da glutamina. Esse processo consome o equivalente a 12 ATPs para cada nitrogênio amida.

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Capítulo 9. Distribuição e abundância de populações

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

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CONCEITOS-CHAVE

CONCEITO 9.1  Populações são entidades dinâmicas que variam em tamanho no tempo e no espaço.

CONCEITO 9.2 

As distribuições e abundâncias de organismos são limitadas pela adequação do hábitat, fatores históricos e dispersão.

CONCEITO 9.3  Muitas espécies têm distribuição fragmentada de populações dentro de sua amplitude geográfica.

CONCEITO 9.4 

A distribuição de indivíduos dentro de uma população depende da localização dos recursos essenciais, dispersão e interações comportamentais.

CONCEITO 9.5 

As abundâncias e distribuições de populações podem ser estimadas por contagens em

áreas específicas, métodos de distâncias, estudos de marcação e recaptura e modelos de nicho.

Distribuição e abundância de populações

Das florestas de algas-pardas aos vazios de ouriços: Estudo de Caso

Estendendo-se através de 1.600 km no Oceano Pacífico ao oeste do Alasca, as montanhosas Ilhas Aleutas geralmente são castigadas por fortes tempestades e ficam ocultadas pela neblina. As ilhas têm algumas poucas árvores grandes e, exceto pelas ilhas do leste, que já fizeram parte do continente, não são encontrados os mamíferos terrestres presentes no continente, como ursos-pardos, renas e lemingues. Existe, no entanto, abundante vida selvagem marinha nas cercanias, incluindo aves, focas, baleias e grande diversidade de peixes e invertebrados.

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Capítulo 6. Evolução e ecologia

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CONCEITOS-CHAVE

CONCEITO 6.1  A evolução

pode ser vista como variação genética ao longo do tempo ou como um processo de descendência com modificação.

CONCEITO 6.2  A seleção natural, a deriva genética e o fluxo gênico podem causar a variação na frequência de alelos em uma população ao longo do tempo.

CONCEITO 6.3  A seleção natural é o único mecanismo evolutivo que causa evolução adaptativa de modo consistente.

CONCEITO 6.4  Os padrões evolutivos de longo prazo são moldados por processos de larga escala, tais como especiação, extinções em massa e radiação adaptativa.

CONCEITO 6.5 

As interações ecológicas e a evolução exercem profunda influência recíproca.

Evolução e ecologia

Caça de troféus e evolução não intencional: Estudo de Caso

Os carneiros-selvagens (Ovis canadensis) são animais magníficos, maravilhosamente adaptados para a vida nas montanhas escarpadas nas quais eles são encontrados. A despeito de seu tamanho considerável (os machos podem pesar até 127 kg), esses carneiros podem equilibrar-se sobre bordas estreitas e saltar 6 metros de uma borda a outra. Os carneiros-selvagens são notáveis também pelos grandes cornos encurvados dos machos, usados em combates por fêmeas (Figura 6.1). Eles correm em velocidades de até 32 quilômetros por hora e batem suas cabeças uma contra a outra, disputando o direito de acasalar com uma fêmea.

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1. A força das águas

VECCHIA, Rodnei Editora Manole PDF Criptografado

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A força das águas

Se as guerras do século XX foram motivadas pela exploração do petróleo, os conflitos do século XXI estarão centrados no controle dos recursos hídricos. Quem controla a água controla a vida.

BOAVENTURA DE SOUSA SANTOS, SOCIÓLOGO PORTUGUÊS

DIA 22 D E MA R ÇO É O D I A M U N DIAL DA ÁGUA . O BRASIL

tem o privilégio de ser uma das poucas regiões do mundo com enorme superávit desse bem, essencial à vida, que constitui cerca de 70% do corpo humano. Mais do que enaltecimentos vazios que se evaporam ao vento, esperam-se de todos ações concretas em defesa do ouro azul, cujo real valor perpassa aparentemente despercebido por entre milhares de mãos humanas.

Força motriz de toda a natureza – ou a única bebida para um homem sábio –, a água é uma dádiva indispensável à vida, essencial à manutenção da saúde e à garantia do bem-estar do ser humano. Para Tales de Mileto, esse elemento é o princípio de todas as coisas, e Guimarães Rosa dizia que a água de boa qualidade é como a saúde ou a liberdade: só tem valor quando acaba.

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Capítulo 19. Diversidade de espécies em comunidades

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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 14. Parasitismo

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CONCEITOS-CHAVE

CONCEITO 14.1  Parasitas

normalmente alimentam-se apenas de um ou de alguns indivíduos hospedeiros.

CONCEITO 14.2 

Os hospedeiros têm adaptações para se defender dos parasitas, e os parasitas têm adaptações para superar essas defesas.

CONCEITO 14.3 

As populações de parasitas e hospedeiros podem evoluir juntas, cada uma em resposta

à seleção imposta pela outra.

CONCEITO 14.4 

Os parasitas podem reduzir a população de hospedeiros e alterar o resultado da interação de espécies, causando, assim, mudanças nas comunidades.

CONCEITO 14.5  Modelos simples da dinâmica hospedeiro‑patógeno sugerem formas para controlar o estabelecimento e a propagação de doenças.

Parasitismo

Parasitas escravizadores: Estudo de Caso

Em livros e filmes de ficção científica, os vilões algumas vezes utilizam o controle da mente ou dispositivos físicos para manipular os desejos e controlar as ações de suas vítimas. Nesse universo ficcional, uma pessoa pode ser forçada a agir de forma estranha ou grotesca, ou a machucar a si própria ou a outras pessoas – tudo contra sua vontade.

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Capítulo 20 - O Controle do Florescimento e o Desenvolvimento Floral

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O Controle do

Florescimento e o

Desenvolvimento

Floral

A

maioria das pessoas aguarda ansiosamente a estação da primavera e a profusão de flores que ela traz. Alguns planejam cuidadosamente suas férias de forma a coincidir com estações específicas de florescimento:

Citrus ao longo da Blossom Trail no sul da Califórnia, tulipas na Holanda. Em

Washington, D.C., e no Japão, as florações das cerejeiras são festejadas com animadas cerimônias. Com a progressão da primavera para o verão, do verão para o outono e do outono para o inverno, as plantas nativas florescem em seu devido tempo. O florescimento na época correta do ano é crucial para o sucesso reprodutivo da planta; plantas de polinização cruzada devem florescer em sincronia com outros indivíduos de suas espécies, e também com seus polinizadores, em uma época do ano ideal para o desenvolvimento da semente.

Embora a forte correlação entre o florescimento e as estações seja de conhecimento comum, o fenômeno abrange questões fundamentais que serão consideradas neste capítulo:

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Capítulo 17 - Embriogênese

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Embriogênese

A

s plantas mostram um intrigante contraste no desenvolvimento em relação aos animais, não somente com respeito às suas diversas formas, mas também em como essas formas surgem. Uma sequoia, por exemplo, pode crescer por milhares de anos antes de alcançar um tamanho suficientemente grande para um automóvel passar através de seu tronco. Por outro lado, um indivíduo de Arabidopsis pode completar seu ciclo de vida em pouco mais de um mês, dificilmente produzindo mais do que um punhado de folhas (Figura 17.1). Mesmo sendo diferentes, as duas espécies utilizam mecanismos de crescimento comuns a todas as plantas multicelulares, nas quais a forma é elaborada gradualmente por meio de processos adaptativos de crescimento pós-embrionário. Animais, em comparação, em geral têm um padrão de desenvolvimento mais previsível, no qual o plano básico corporal é amplamente determinado durante a embriogênese.

Essas diferenças entre plantas e animais podem ser compreendidas parcialmente em termos de estratégias de sobrevivência contrastantes. Sendo fotossintéticas, as plantas dependem de padrões de crescimento flexíveis que permitem a elas se adaptar a locais fixos onde as condições podem ser inferiores ao ideal, especialmente em relação à luz solar, e variar com o tempo.

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Capítulo 17. Mudanças em comunidades

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CONCEITOS-CHAVE

CONCEITO 17.1  Agentes de mudança atuam sobre comunidades ao longo de múltiplas escalas temporais e espaciais.

CONCEITO 17.2  Sucessão

é a mudança na composição de espécies ao longo do tempo em resposta a agentes de mudança abióticos e bióticos.

CONCEITO 17.3 

Experimentos mostram que os mecanismos de sucessão são diversos e dependentes do contexto.

CONCEITO 17.4 

Comunidades podem seguir caminhos sucessionais diferentes e apresentar estados alternativos.

Mudanças em comunidades

Um experimento natural de proporções montanhosas: Estudo de Caso

A erupção do Monte Santa Helena foi um momento determinante para ecólogos interessados em catástrofes naturais. O Monte Santa Helena, situado no estado de Washington, é parte da geologicamente ativa Cordilheira Cascade, localizada na região do Noroeste Pacífico, na América do

Norte (Figura 17.1). A montanha de topo coberto por neve tinha uma rica diversidade de comunidades ecológicas. Se você tivesse visitado o Monte

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Capítulo 22. Oferta e ciclagem de nutrientes

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CONCEITOS-CHAVE

CONCEITO 22.1  Aportes

nutricionais em ecossistemas ocorrem por meio da decomposição química dos minerais das rochas ou por meio da fixação de gases atmosféricos.

CONCEITO 22.2 

Transformações químicas e biológicas nos ecossistemas alteram a forma química e a oferta de nutrientes.

CONCEITO 22.3 

Os nutrientes circulam através dos componentes dos ecossistemas.

CONCEITO 22.4 

Os ecossistemas de água doce e marinhos recebem aporte de nutrientes dos ecossistemas terrestres.

Oferta e ciclagem de nutrientes

Uma crosta frágil: Estudo de Caso

O Planalto do Colorado no oeste da América do Norte inclui vastas extensões de montanhas isoladas, formações de arenito detalhadamente recortadas, cânions multicoloridos e profundamente escavados. Uma das feições mais raras dessa região bela e acidentada, no entanto, ocorre em uma escala muito pequena: trata-se de uma área com solo convoluto e escuro (Figura 22.1). Examinando mais de perto, o solo se parece com a miniatura de uma paisagem de montanhas e vales, cobertos com manchas pretas, verde-escuras e brancas semelhantes a líquens. A comparação é apropriada, pois essa crosta na superfície do solo, conhecida simplesmente como crosta biológica (ou crosta criptobiótica), é composta por uma mistura de centenas de espécies de cianobactérias, líquens e musgos

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Capítulo 9 - Fotossíntese: Considerações Fisiológicas e Ecológicas

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Fotossíntese:

Considerações

Fisiológicas e

Ecológicas

A

conversão da energia solar em energia química de compostos orgânicos é um processo complexo que inclui transporte de elétrons e metabolismo do carbono fotossintético (ver Capítulos 7 e 8). Este capítulo trata de algumas das respostas fotossintéticas da folha intacta a seu ambiente. As respostas fotossintéticas adicionais aos diferentes tipos de estresse são estudadas no Capítulo 24. Quando for discutida a fotossíntese neste capítulo, será referida a taxa fotossintética líquida, ou seja, a diferença entre a assimilação fotossintética de carbono e a perda de CO2 via respiração mitocondrial.

O impacto do ambiente sobre a fotossíntese é de interesse amplo, em especial para fisiologistas, ecólogos, biólogos evolucionistas, especialistas em mudanças climáticas e agrônomos. Do ponto de vista fisiológico, há interesse em compreender as respostas diretas da fotossíntese a fatores ambientais como luz, concentrações de CO2 do ambiente e temperatura, assim como as respostas indiretas (mediadas por efeitos do controle estomático) a fatores como umidade do ar e umidade do solo. A dependência de processos fotossintéticos em relação às condições ambientais é também importante para os agrônomos, pois a produtividade vegetal e, em consequência, a produtividade das culturas agrícolas dependem muito das taxas fotossintéticas prevalecentes em um ambiente dinâmico. Para o ecólogo, a variação fotossintética entre ambientes diferentes é de grande interesse em termos de adaptação e evolução.

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Capítulo 25. Ecologia global

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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 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 3. A biosfera

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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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