Em formação

3.3: Biomas Terrestres - Biologia


Figura ( PageIndex {1} ). Cada um dos oito principais biomas do mundo se distingue por temperaturas características e quantidade de precipitação. Geleiras polares e montanhas também são mostradas.

Existem oito biomas terrestres principais: florestas tropicais, savanas, desertos subtropicais, chaparral, pastagens temperadas, florestas temperadas, florestas boreais e tundra ártica. Biomas são ambientes em grande escala que se distinguem por faixas de temperatura características e quantidades de precipitação. Essas duas variáveis ​​afetam os tipos de vegetação e vida animal que podem existir nessas áreas. Como cada bioma é definido pelo clima, o mesmo bioma pode ocorrer em áreas geograficamente distintas com climas semelhantes (Figuras 1 e 2).

Florestas tropicais são encontrados em regiões equatoriais (Figura ( PageIndex {1} )) são o bioma terrestre de maior biodiversidade. Essa biodiversidade está sob uma ameaça extraordinária, principalmente por causa da extração de madeira e do desmatamento para a agricultura. As florestas tropicais também foram descritas como a farmácia da natureza devido ao potencial para novos medicamentos que está amplamente oculto nos produtos químicos produzidos pela enorme diversidade de plantas, animais e outros organismos. A vegetação é caracterizada por plantas com raízes extensas e folhas largas que caem ao longo do ano, ao contrário das árvores da floresta estacional decidual que perdem suas folhas em uma estação.

Os perfis de temperatura e luz solar das florestas tropicais úmidas são estáveis ​​em comparação com outros biomas terrestres, com temperaturas médias variando de 20oC a 34oC (68oF a 93oF). As temperaturas mensais são relativamente constantes nas florestas tropicais, em contraste com as florestas mais distantes do equador. Essa falta de sazonalidade da temperatura leva ao crescimento da planta durante todo o ano, e não apenas ao crescimento sazonal. Em contraste com outros ecossistemas, uma quantidade diária consistente de luz solar (11–12 horas por dia durante todo o ano) fornece mais radiação solar e, portanto, mais oportunidade para a produtividade primária.

A precipitação anual nas florestas tropicais varia de 125 a 660 cm (50–200 in) com considerável variação sazonal. As florestas tropicais têm meses úmidos nos quais pode haver mais de 30 cm (11–12 pol.) De precipitação, bem como meses secos nos quais há menos de 10 cm (3,5 pol.) De precipitação. No entanto, o mês mais seco de uma floresta tropical ainda pode ultrapassar o anual precipitação de alguns outros biomas, como desertos. Florestas tropicais têm alta produtividade primária líquida porque as temperaturas anuais e os valores de precipitação suportam o rápido crescimento das plantas. No entanto, as grandes quantidades de chuva lixiviam nutrientes dos solos dessas florestas.

As florestas tropicais são caracterizadas por camadas verticais de vegetação e pela formação de habitats distintos para animais dentro de cada camada. No chão da floresta há uma camada esparsa de plantas e matéria vegetal em decomposição. Acima disso está um sub-bosque de folhagem curta e arbustiva. Uma camada de árvores se eleva acima desse sub-bosque e é encimada por uma copa superior fechada - a camada superior de galhos e folhas no alto. Algumas árvores adicionais emergem através deste dossel superior fechado. Essas camadas fornecem habitats diversos e complexos para uma variedade de plantas, animais e outros organismos. Muitas espécies de animais usam a variedade de plantas e a complexa estrutura das florestas tropicais úmidas como alimento e abrigo. Alguns organismos vivem vários metros acima do solo, raramente descendo ao solo da floresta.

Figura ( PageIndex {4} ). Um vídeo do MinuteEarth sobre como as árvores criam chuva e vice-versa.

Desertos subtropicais existe entre 15o e 30o latitude norte e sul e estão centrados no Trópico de Câncer e no Trópico de Capricórnio (Figura ( PageIndex {6} ) abaixo). Os desertos estão freqüentemente localizados a favor do vento ou a sotavento das cadeias de montanhas, o que cria uma sombra de chuva depois que os ventos predominantes jogam seu conteúdo de água nas montanhas. Isso é típico dos desertos da América do Norte, como os desertos de Mohave e Sonora. Os desertos em outras regiões, como o deserto do Saara no norte da África ou o deserto do Namibe no sudoeste da África são secos por causa da alta pressão do ar seco que desce nessas latitudes. Os desertos subtropicais são muito secos; a evaporação normalmente excede a precipitação. Desertos subtropicais quentes podem ter temperaturas diurnas da superfície do solo acima de 60oC (140oF) e temperaturas noturnas próximas de 0oC (32oF). Os desertos subtropicais são caracterizados por baixa precipitação anual de menos de 30 cm (12 pol.) Com pouca variação mensal e falta de previsibilidade na precipitação. Alguns anos podem receber pequenas quantidades de chuva, enquanto outros recebem mais. Em alguns casos, a precipitação anual pode ser tão baixa quanto 2 cm (0,8 pol.) Em desertos subtropicais localizados na Austrália central (“o Outback”) e no norte da África.

Figura ( PageIndex {6} ). Um vídeo do MinuteEarth sobre os padrões climáticos globais que levam aos desertos subtropicais.

A baixa diversidade de espécies desse bioma está intimamente relacionada à sua baixa e imprevisível precipitação. Apesar da diversidade relativamente baixa, as espécies do deserto exibem adaptações fascinantes à aspereza de seu ambiente. Desertos muito secos carecem de vegetação perene que vive de um ano para o outro; em vez disso, muitas plantas são anuais que crescem rapidamente e se reproduzem quando ocorre a chuva, depois morrem. Plantas perenes em desertos são caracterizadas por adaptações que conservam água: raízes profundas, folhagem reduzida e caules que armazenam água (Figura ( PageIndex {6} ) abaixo). As plantas com sementes no deserto produzem sementes que podem permanecer dormentes por longos períodos entre as chuvas. A maior parte da vida animal nos desertos subtropicais se adaptou à vida noturna, passando as horas quentes do dia sob o solo. O deserto do Namibe é o mais antigo do planeta e provavelmente está seco há mais de 55 milhões de anos. Ele suporta uma série de espécies endêmicas (espécies encontradas apenas lá) por causa de sua grande idade. Por exemplo, a incomum gimnosperma Welwitschia mirabilisé a única espécie existente de toda uma ordem de plantas. Existem também cinco espécies de répteis consideradas endêmicas do Namibe.

Além de desertos subtropicais, existem desertos frios que experimentam temperaturas congelantes durante o inverno e qualquer precipitação é na forma de neve. Os maiores desses desertos são o Deserto de Gobi no norte da China e no sul da Mongólia, o Deserto de Taklimakan no oeste da China, o Deserto do Turquestão e o Deserto da Grande Bacia dos Estados Unidos.

o chaparral também é chamada de floresta de matagal e é encontrada na Califórnia, ao longo do Mar Mediterrâneo e ao longo da costa sul da Austrália (Figura ( PageIndex {7} ) abaixo). A precipitação anual neste bioma varia de 65 cm a 75 cm (25,6-29,5 pol.) E a maior parte da chuva cai no inverno. Os verões são muito secos e muitas plantas chaparrais estão dormentes durante o verão. A vegetação chaparral é dominada por arbustos e está adaptada a fogos periódicos, com algumas plantas produzindo sementes que germinam apenas após um fogo quente. As cinzas deixadas para trás após um incêndio são ricas em nutrientes como nitrogênio e fertilizam o solo, promovendo o crescimento das plantas. O fogo é uma parte natural da manutenção desse bioma.

Pastagens temperadas são encontrados em toda a região central da América do Norte, onde também são conhecidos como pradarias, e na Eurásia, onde são conhecidos como estepes (Figura ( PageIndex {8} ) abaixo). As pastagens temperadas apresentam flutuações anuais pronunciadas de temperatura com verões quentes e invernos frios. A variação anual da temperatura produz estações de crescimento específicas para as plantas. O crescimento das plantas é possível quando as temperaturas são quentes o suficiente para sustentar o crescimento das plantas, o que ocorre na primavera, verão e outono.

A precipitação anual varia de 25,4 cm a 88,9 cm (10–35 pol.). Pastagens temperadas têm poucas árvores, exceto aquelas encontradas crescendo ao longo de rios ou riachos. A vegetação dominante tende a consistir em gramíneas. A condição sem árvores é mantida por baixa precipitação, incêndios frequentes e pastoreio. A vegetação é muito densa e os solos são férteis porque a subsuperfície do solo está repleta de raízes e rizomas (caules subterrâneos) dessas gramíneas. As raízes e os rizomas agem para ancorar as plantas no solo e repor a matéria orgânica (húmus) do solo quando morrem e se decompõem.

Os incêndios, que são um distúrbio natural nas pastagens temperadas, podem ser provocados por quedas de raios. Parece também que o regime de incêndios causados ​​por raios nas pastagens norte-americanas foi intensificado pela queima intencional por humanos. Quando o fogo é suprimido em pastagens temperadas, a vegetação eventualmente se transforma em matagais e florestas densas. Freqüentemente, a restauração ou manejo de pastagens temperadas requer o uso de queimadas controladas para suprimir o crescimento de árvores e manter as gramíneas.

Florestas temperadas são o bioma mais comum no leste da América do Norte, Europa Ocidental, Ásia Oriental, Chile e Nova Zelândia (Figura ( PageIndex {9} ) abaixo). Este bioma é encontrado em regiões de latitudes médias. As temperaturas variam entre –30oC e 30oC (–22oF a 86oF) e cair abaixo de zero anualmente. Essas temperaturas significam que as florestas temperadas definiram as estações de crescimento durante a primavera, verão e início do outono. A precipitação é relativamente constante ao longo do ano e varia entre 75 cm e 150 cm (29,5–59 pol.).

Árvores decíduas são a planta dominante neste bioma com menos coníferas perenes. As árvores de folha caduca perdem suas folhas a cada outono e permanecem sem folhas no inverno. Assim, pouca fotossíntese ocorre durante o período de inverno dormente. A cada primavera, novas folhas aparecem à medida que a temperatura aumenta. Por causa do período de dormência, a produtividade primária líquida das florestas temperadas é menor do que a das florestas tropicais. Além disso, as florestas temperadas mostram muito menos diversidade de espécies de árvores do que os biomas de floresta tropical.

As árvores das florestas temperadas se espalham e sombreiam grande parte do solo. No entanto, mais luz solar atinge o solo neste bioma do que nas florestas tropicais porque as árvores nas florestas temperadas não crescem tão altas quanto as árvores nas florestas tropicais. Os solos das florestas temperadas são ricos em nutrientes inorgânicos e orgânicos em comparação com as florestas tropicais. Isso ocorre por causa da espessa camada de serapilheira no solo da floresta e da redução da lixiviação de nutrientes pelas chuvas. À medida que a serapilheira se decompõe, os nutrientes são devolvidos ao solo. A serapilheira também protege o solo da erosão, isola o solo e fornece habitats para invertebrados e seus predadores.

o floresta boreal, também conhecido como taiga ou Floresta de coniféras, é encontrado aproximadamente entre 50oe 60o latitude norte na maior parte do Canadá, Alasca, Rússia e norte da Europa (Figura ( PageIndex {10} ) abaixo). As florestas boreais também são encontradas acima de uma certa elevação (e abaixo de grandes elevações onde as árvores não podem crescer) em cadeias de montanhas em todo o hemisfério norte. Este bioma tem invernos frios e secos e verões curtos, frios e chuvosos. A precipitação anual é de 40 cm a 100 cm (15,7–39 in) e geralmente assume a forma de neve; relativamente pouca evaporação ocorre por causa das temperaturas frias.

Os invernos longos e frios na floresta boreal levaram ao predomínio de plantas cônicas tolerantes ao frio. Estas são árvores coníferas perenes, como pinheiros, abetos e abetos, que mantêm suas folhas em forma de agulha durante todo o ano. Árvores perenes podem fotossintetizar mais cedo na primavera do que árvores decíduas porque menos energia do Sol é necessária para aquecer uma folha em forma de agulha do que uma folha larga. Árvores perenes crescem mais rápido do que árvores decíduas na floresta boreal. Além disso, os solos nas regiões de floresta boreal tendem a ser ácidos com pouco nitrogênio disponível. As folhas são uma estrutura rica em nitrogênio e as árvores decíduas devem produzir um novo conjunto dessas estruturas ricas em nitrogênio a cada ano. Portanto, as árvores coníferas que retêm agulhas ricas em nitrogênio em um ambiente de limitação de nitrogênio podem ter uma vantagem competitiva sobre as árvores caducifólias de folhas largas.

A produtividade primária líquida das florestas boreais é menor do que a das florestas temperadas e tropicais úmidas. A biomassa acima do solo das florestas boreais é alta porque essas espécies de árvores de crescimento lento têm vida longa e acumulam biomassa em pé com o tempo. A diversidade de espécies é menor do que a observada em florestas temperadas e florestas tropicais. As florestas boreais não têm a estrutura de floresta em camadas vista nas florestas tropicais ou, em menor grau, nas florestas temperadas. A estrutura de uma floresta boreal geralmente é apenas uma camada de árvore e uma camada de solo. Quando as agulhas das coníferas caem, elas se decompõem mais lentamente do que as folhas largas; portanto, menos nutrientes são devolvidos ao solo para alimentar o crescimento das plantas.

O Ártico tundra fica ao norte das florestas boreais subárticas e está localizado em todas as regiões árticas do hemisfério norte. A tundra também existe em elevações acima da linha das árvores nas montanhas. A temperatura média no inverno é de -34 ° C (-29,2 ° F) e a temperatura média no verão é de 3 ° C-12 ° C (37 ° F -52 ° F). As plantas da tundra ártica têm uma curta estação de crescimento de aproximadamente 50-60 dias. No entanto, durante este período, há quase 24 horas de luz do dia e o crescimento das plantas é rápido. A precipitação anual da tundra ártica é baixa (15–25 cm ou 6–10 polegadas) com pouca variação anual na precipitação. E, como nas florestas boreais, há pouca evaporação por causa do frio.

As plantas na tundra ártica são geralmente rasteiras e incluem arbustos baixos, gramíneas, líquenes e pequenas plantas com flores (Figura ( PageIndex {11} ) abaixo). Há pouca diversidade de espécies, baixa produtividade primária líquida e baixa biomassa acima do solo. Os solos da tundra ártica podem permanecer em um estado perenemente congelado conhecido como permafrost. O permafrost impede que as raízes penetrem profundamente no solo e retarda a decomposição da matéria orgânica, que inibe a liberação de nutrientes da matéria orgânica. O derretimento do permafrost no breve verão fornece água para uma explosão de produtividade, enquanto as temperaturas e os longos dias o permitem. Durante a estação de crescimento, o solo da tundra ártica pode ser completamente coberto por plantas ou líquenes.


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Explorar outros lugares do mundo ou apenas no seu quintal pode ser divertido. Esta seção do bioma oferece uma ampla coleção de materiais para alunos em diferentes níveis de ensino.

Os alunos podem explorar uma ampla variedade de ambientes por meio de nossos tours virtuais usando um computador, tablet ou telefone celular. Também incluímos os padrões de ensino que são cobertos por esses materiais e atividades. Fique atento, pois estamos trabalhando para adicionar mais passeios ao site.

Ativos - o que é fornecido no site

A seção de biomas inclui 9 biomas que são apresentados na página Boundless Biomas. Cada bioma cobre três tópicos

  1. Anatomia do bioma
  2. Animais encontrados no bioma
  3. Plantas (ou outros produtores) encontradas no bioma
  • As planilhas fornecem
  1. Planilha de coloração do mapa do bioma
  2. Jogo de correspondência de organismos de bioma
    para alunos mais jovens (2ª a 5ª séries).
    estão disponíveis para os seguintes biomas. Esses passeios podem ser visualizados em desktops, laptops, iPads e telefones celulares.
  1. Deserto - o deserto do sudoeste do Arizona apresenta filhotes de pássaros thrasher de bico curvo, monstro Gila, cascavel e áudio de um pesquisador que estuda monstros Gila.
  2. Rainforest - Panama rainforest apresenta formigas, cupins, vídeos de plantas e áudio de um pesquisador que estuda formigas. Os vídeos são hospedados no Vimeo.
  3. Savanna - A savana do Quênia apresenta avestruzes, zebras, girafas, hienas (incluindo vídeo em RV), elefantes e áudio de um pesquisador que estuda relações simbióticas.
  4. Floresta temperada - o norte do Arizona e o oeste do Colorado apresentam bosques de álamos, sinais de animais e a capacidade de viajar no tempo entre as estações.
  5. Tundra - a tundra da Islândia apresenta riachos glaciais, uma praia coberta de gelo, um antigo fluxo de lava e um campo de treinamento de astronautas.
  • As histórias do bioma estão disponíveis em espanhol (espanhol) e francês (francês). Alguns dos biomas foram traduzidos para outras línguas.

Mapas turísticos - como se orientar

Há um mapa para cada um dos biomas a seguir que pode ser usado como uma visão geral do passeio e os locais para diferentes pontos de interesse. Os professores podem usar isso para guiar os alunos pelo tour ou fazer o download e compartilhar com os alunos para obter ajuda adicional de navegação.

Materiais e equipamentos - o que você precisa para usar esses materiais

  • Computadores ou tablets para uso com o site e passeios virtuais
  • Lápis para preencher planilhas
  • Opcional - lápis de colorir para colorir o mapa e a planilha do jogo de correspondência

Dicas e tempo necessários para implementação em sala de aula

Tempo requerido: 20 a 30 minutos, dependendo de quanto tempo os alunos devem explorar os biomas.

  • Dependendo da quantidade de tempo, os alunos podem explorar biomas adicionais. Recomenda-se que os alunos comparem pelo menos dois biomas como parte da atividade.
  • Biomas virtuais podem ser visualizados em desktops, laptops, iPads e telefones celulares. Os telefones celulares também oferecem uma opção para óculos de realidade virtual, como o Google Cardboard.

Configuração da sala de aula

  • Para salas de aula com computadores ou tablets, os alunos podem ser direcionados para a página Boundless Biomas.
  • Em salas de aula que não possuem computadores, mas são mediadas por um único computador e projetor de sala de aula, os professores podem facilitar a exploração como uma atividade em grupo.
  • Se a sala de aula carece de tecnologia, todo o conteúdo incluindo os biomas pode ser acessado pelo celular. Nesse caso, a tarefa pode ser dada como lição de casa ou crédito extra.
  • Imprima as planilhas desejadas para os alunos preencherem e pintarem.

Padrões de Ensino

Padrões de ciência da próxima geração:

Jardim da infância

K. Relações interdependentes em ecossistemas: animais, plantas e seu ambiente

K-LS1-1. Use observações para descrever padrões de quais plantas e animais (incluindo humanos) precisam para sobreviver. [Declaração de Esclarecimento: Exemplos de padrões podem incluir que os animais precisam ingerir alimentos, mas as plantas não fazem os diferentes tipos de alimentos necessários aos diferentes tipos de animais, o requisito das plantas para ter luz e que todos os seres vivos precisam de água.]

K-ESS2-2. Construa um argumento apoiado por evidências de como plantas e animais (incluindo humanos) podem mudar o ambiente para atender às suas necessidades. [Declaração de Esclarecimento: Exemplos de plantas e animais mudando seu ambiente podem incluir um esquilo que escava no solo para esconder sua comida e as raízes das árvores podem quebrar o concreto.]

K-ESS3-1. Use um modelo para representar a relação entre as necessidades de diferentes plantas ou animais (incluindo humanos) e os lugares em que vivem. [Declaração de Esclarecimento: Exemplos de relacionamentos podem incluir que os cervos comem brotos e folhas, portanto, eles geralmente vivem em áreas florestadas e as gramíneas precisam da luz solar, portanto, muitas vezes crescem em prados. Plantas, animais e seus arredores constituem um sistema.]

Os alunos também devem comparar a diversidade de vida em diferentes habitats.

2-LS4 Evolução Biológica: Unidade e Diversidade

2-LS4-1. Faça observações de plantas e animais para comparar a diversidade de vida em diferentes habitats. [Declaração de Esclarecimento: A ênfase está na diversidade.]

Ecossistemas 3-LS2: Interações, Energia e Dinâmica

LS2.C: Dinâmica do ecossistema, funcionamento e resiliência Quando o ambiente muda de maneiras que afetam as características físicas, a temperatura ou a disponibilidade de recursos de um lugar, alguns organismos sobrevivem e se reproduzem, outros se mudam para novos locais, outros ainda se mudam para o ambiente transformado , e alguns morrem. (Secundário para 3-LS4-4)

3-LS4 Evolução Biológica: Unidade e Diversidade

3-LS4-3. Construa um argumento com evidências de que em um determinado habitat alguns organismos podem sobreviver bem, alguns sobrevivem menos e alguns não podem sobreviver de forma alguma. [Declaração de Esclarecimento: Exemplos de evidências podem incluir necessidades e características dos organismos e habitats envolvidos. Os organismos e seu habitat formam um sistema no qual as partes dependem umas das outras.]

LS4.D: Biodiversidade e Humanos

As populações vivem em uma variedade de habitats e as mudanças nesses habitats afetam os organismos que ali vivem. (3-LS4-4)

5-LS2-1. Desenvolva um modelo para descrever o movimento da matéria entre plantas, animais, decompositores e o meio ambiente. [Declaração de Esclarecimento: a ênfase está na ideia de que a matéria que não é comida (ar, água, materiais decompostos no solo) é transformada pelas plantas em matéria que é comida. Exemplos de sistemas podem incluir organismos, ecossistemas e a Terra.] [Limite da avaliação: a avaliação não inclui explicações moleculares.]

LS2.A: Relações interdependentes em ecossistemas A comida de quase qualquer tipo de animal pode ser rastreada até as plantas. Os organismos estão relacionados em teias alimentares nas quais alguns animais comem plantas para se alimentar e outros animais comem os animais que comem plantas. Alguns organismos, como fungos e bactérias, decompõem organismos mortos (plantas ou partes de plantas e animais) e, portanto, funcionam como "decompositores". A decomposição eventualmente restaura (recicla) alguns materiais de volta ao solo. Os organismos podem sobreviver apenas em ambientes nos quais suas necessidades particulares sejam atendidas. Um ecossistema saudável é aquele em que várias espécies de diferentes tipos são, cada uma, capaz de atender às suas necessidades em uma teia de vida relativamente estável. As espécies recém-introduzidas podem prejudicar o equilíbrio de um ecossistema. (5-LS2-1)

LS2.B: Ciclos de matéria e transferência de energia em ecossistemas Os ciclos de matéria entre o ar e o solo e entre plantas, animais e micróbios à medida que esses organismos vivem e morrem. Os organismos obtêm gases e água do meio ambiente e liberam resíduos (gases, líquidos ou sólidos) de volta para o meio ambiente. (5-LS2-1)

5-ESS2-1. Desenvolva um modelo usando um exemplo para descrever as maneiras como a geosfera, biosfera, hidrosfera e / ou atmosfera interagem. [Declaração de Esclarecimento: Os exemplos podem incluir a influência do oceano nos ecossistemas, forma do relevo e clima, a influência da atmosfera nos acidentes geográficos e ecossistemas por meio do tempo e do clima e a influência das cadeias de montanhas nos ventos e nuvens na atmosfera. A geosfera, a hidrosfera, a atmosfera e a biosfera são, cada uma, um sistema.] [Limite da avaliação: A avaliação é limitada às interações de dois sistemas ao mesmo tempo.]

ESS2.A: Materiais e sistemas terrestres Os principais sistemas da Terra são a geosfera (rocha sólida e fundida, solo e sedimentos), a hidrosfera (água e gelo), a atmosfera (ar) e a biosfera (seres vivos, incluindo humanos) . Esses sistemas interagem de várias maneiras para afetar os materiais e processos da superfície da Terra. O oceano suporta uma variedade de ecossistemas e organismos, formas e formas, e influencia o clima. Ventos e nuvens na atmosfera interagem com as formas de relevo para determinar os padrões do clima. (5-ESS2-1)

Ensino fundamental

As expectativas de desempenho em LS2: Interações, Energia e Relações Dinâmicas em Ecossistemas ajudam os alunos a formular uma resposta para a pergunta: “Como um sistema de coisas vivas e não vivas opera para atender às necessidades dos organismos em um ecossistema?” O LS2.C: Dinâmica do ecossistema, funcionamento e resiliência. Os ecossistemas são dinâmicos por natureza e suas características podem variar ao longo do tempo. As interrupções em qualquer componente físico ou biológico de um ecossistema podem levar a mudanças em todas as suas populações.

(MS-LS2-4). A biodiversidade descreve a variedade de espécies encontradas nos ecossistemas terrestres e oceânicos da Terra. A completude ou integridade da biodiversidade de um ecossistema é frequentemente usada como uma medida de sua saúde.

Ecossistemas MS-LS2: Interações, Energia e Dinâmica

MS-LS2-4. Construa um argumento apoiado por evidências empíricas de que as mudanças nos componentes físicos ou biológicos de um ecossistema afetam as populações. [Declaração de Esclarecimento: a ênfase está no reconhecimento de padrões nos dados e na realização de inferências garantidas sobre as mudanças nas populações, e na avaliação das evidências empíricas que sustentam os argumentos sobre as mudanças nos ecossistemas.]

LS2.C: Dinâmica do ecossistema, funcionamento e resiliência

▪ Os ecossistemas são dinâmicos por natureza e suas características podem variar ao longo do tempo. As interrupções em qualquer componente físico ou biológico de um ecossistema podem levar a mudanças em todas as suas populações. (MS-LS2-4)

▪ A biodiversidade descreve a variedade de espécies encontradas nos ecossistemas terrestres e oceânicos da Terra. A completude ou integridade da biodiversidade de um ecossistema é frequentemente usada como uma medida de sua saúde. (MS-LS2-5)

LS4.D: Biodiversidade e Humanos

▪ Mudanças na biodiversidade podem influenciar os recursos humanos, como alimentos, energia e medicamentos, bem como os serviços ecossistêmicos dos quais os humanos dependem - por exemplo, purificação e reciclagem de água. (secundário para MS-LS2-5)

Ensino médio

Ecossistemas HS-LS2: Interações, Energia e Dinâmica

LS2.B: Ciclos de transferência de matéria e energia em ecossistemas

A fotossíntese e a respiração celular (incluindo processos anaeróbicos) fornecem a maior parte da energia para os processos vitais. (HS-LS2-3)

Plantas ou algas formam o nível mais baixo da cadeia alimentar. Em cada elo ascendente em uma teia alimentar, apenas uma pequena fração da matéria consumida no nível inferior é transferida para cima, para produzir crescimento e liberar energia na respiração celular no nível superior. Dada essa ineficiência, geralmente há menos organismos em níveis mais altos de uma teia alimentar. Alguma matéria reage para liberar energia para as funções vitais, alguma matéria é armazenada em estruturas recém-formadas e muito é descartado. Os elementos químicos que compõem as moléculas dos organismos passam pelas teias alimentares e entram e saem da atmosfera e do solo e são combinados e recombinados de diferentes maneiras. Em cada elo em um ecossistema, matéria e energia são conservadas. (HS-LS2-4)

A fotossíntese e a respiração celular são componentes importantes do ciclo do carbono, no qual o carbono é trocado entre a biosfera, a atmosfera, os oceanos e a geosfera por meio de processos químicos, físicos, geológicos e biológicos. (HS-LS2-5)

HS-LS2-5. Desenvolva um modelo para ilustrar o papel da fotossíntese e da respiração celular no ciclo do carbono entre a biosfera, atmosfera, hidrosfera e geosfera. [Declaração de Esclarecimento: Exemplos de modelos podem incluir simulações e modelos matemáticos.] [Limite da Avaliação: A avaliação não inclui as etapas químicas específicas de fotossíntese e respiração.]

LS2.B: Ciclos de transferência de matéria e energia em ecossistemas

A fotossíntese e a respiração celular (incluindo processos anaeróbicos) fornecem a maior parte da energia para os processos vitais. (HS-LS2-3) Plantas ou algas formam o nível mais baixo da cadeia alimentar. Em cada elo ascendente em uma teia alimentar, apenas uma pequena fração da matéria consumida no nível inferior é transferida para cima, para produzir crescimento e liberar energia na respiração celular no nível superior. Dada essa ineficiência, geralmente há menos organismos em níveis mais altos de uma teia alimentar. Alguma matéria reage para liberar energia para as funções vitais, alguma matéria é armazenada em estruturas recém-criadas, e muito é

descartado. Os elementos químicos que compõem as moléculas dos organismos passam pelas teias alimentares e entram e saem da atmosfera e do solo e são combinados e recombinados de diferentes maneiras. Em cada elo em um ecossistema, matéria e energia são conservadas. (HS-LS2-4)

A fotossíntese e a respiração celular são componentes importantes do ciclo do carbono, no qual o carbono é trocado entre a biosfera, a atmosfera, os oceanos e a geosfera por meio de processos químicos, físicos, geológicos e biológicos. (HS-LS2-5)


Savanas

Figura 3: Embora as savanas sejam dominadas por gramíneas, pequenos bosques, como este no Parque Nacional Mount Archer em Queensland, Austrália, podem pontilhar a paisagem. (crédito: & # 8220Ethel Aardvark & ​​# 8221 / Wikimedia Commons)

As savanas são pastagens com árvores espalhadas e são encontradas na África, América do Sul e norte da Austrália ([Figura 1]). As savanas são áreas tropicais quentes com temperaturas médias de 24 o C a 29 o C (75 o F a 84 o F) e uma precipitação anual de 51 a 127 cm (20 a 50 in). As savanas têm uma extensa estação seca e conseqüentes incêndios. Como resultado, espalhado nas gramíneas e forbs (plantas com flores herbáceas) que dominam a savana, existem relativamente poucas árvores ([Figura 3]). Como o fogo é uma importante fonte de perturbação neste bioma, as plantas desenvolveram sistemas de raízes bem desenvolvidos que permitem que elas voltem a brotar rapidamente após um incêndio.


3.3 Biomas tropicais e desenvolvimento sustentável

Os alunos precisam saber sobre biomas tropicais e ser capazes de discutir os desafios que enfrentam como sociedades no desenvolvimento sustentável. Desenvolvi este exercício de estudo de caso para desenvolver uma abordagem baseada em investigação para esse pensamento. Os alunos podem sobrepor este estudo de caso a um estudo de caso de uma área protegida. 3.4 Estudo de caso de área protegida. Existem notas extensas sobre florestas tropicais. 3.3 Biomas tropicais -.

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Biomas Terrestres

Os biomas da Terra são categorizados em dois grupos principais: terrestres e aquáticos. Os biomas terrestres baseiam-se na terra, enquanto os biomas aquáticos incluem oceanos e biomas de água doce. Os oito principais biomas terrestres da Terra são diferenciados por temperaturas características e quantidade de precipitação. Comparar os totais anuais de precipitação e flutuações na precipitação de um bioma para outro fornece pistas sobre a importância dos fatores abióticos na distribuição dos biomas. A variação da temperatura em uma base diária e sazonal também é importante para prever a distribuição geográfica do bioma e o tipo de vegetação no bioma. A distribuição desses biomas mostra que o mesmo bioma pode ocorrer em áreas geograficamente distintas com climas semelhantes ([link]).

Qual das seguintes afirmações sobre biomas é falsa?

  1. Chaparral é dominado por arbustos.
  2. Savanas e pastagens temperadas são dominadas por gramíneas.
  3. As florestas boreais são dominadas por árvores decíduas.
  4. Os líquenes são comuns na tundra ártica.

Floresta Tropical Úmida

As florestas tropicais úmidas também são chamadas de florestas tropicais. Este bioma é encontrado em regiões equatoriais ([link]). A vegetação é caracterizada por plantas com folhas largas que caem ao longo do ano. Ao contrário das árvores das florestas caducifólias, as árvores neste bioma não têm uma perda sazonal de folhas associada às variações de temperatura e luz solar - essas florestas são “perenes” o ano todo.

Os perfis de temperatura e luz solar das florestas tropicais úmidas são muito estáveis ​​em comparação com os de outros biomas terrestres, com temperaturas variando de 20 ° C a 34 ° C (68 ° F a 93 ° F). Quando se compara a variação anual de temperatura das florestas tropicais úmidas com a de outros biomas florestais, a falta de variação sazonal de temperatura na floresta tropical úmida torna-se aparente. Essa falta de sazonalidade leva ao crescimento da planta durante todo o ano, ao invés do crescimento sazonal (primavera, verão e outono) visto em outros biomas. Em contraste com outros ecossistemas, os ecossistemas tropicais não têm dias longos e dias curtos durante o ciclo anual. Em vez disso, uma quantidade diária constante de luz solar (11-12 horas por dia) fornece mais radiação solar, portanto, um período de tempo mais longo para o crescimento da planta.

A precipitação anual nas florestas tropicais úmidas varia de 125 a 660 cm (50–200 in) com alguma variação mensal. Embora a luz solar e a temperatura permaneçam razoavelmente consistentes, a precipitação anual é altamente variável. As florestas tropicais úmidas têm meses úmidos nos quais pode haver mais de 30 cm (11–12 pol.) De precipitação, bem como meses secos nos quais há menos de 10 cm (3,5 pol.) De precipitação. No entanto, o mês mais seco de uma floresta tropical úmida ainda excede o anual precipitação de alguns outros biomas, como desertos.

As florestas úmidas tropicais têm alta produtividade primária líquida porque as temperaturas anuais e os valores de precipitação nessas áreas são ideais para o crescimento das plantas. Portanto, a extensa biomassa presente na floresta tropical úmida leva a comunidades de plantas com grande diversidade de espécies ([link]). As florestas tropicais úmidas têm mais espécies de árvores do que qualquer outro bioma; em média, entre 100 e 300 espécies de árvores estão presentes em um único hectare (2,5 acres) da América do Sul. Uma maneira de visualizar isso é comparar as camadas horizontais distintas dentro do bioma de floresta tropical úmida. No chão da floresta há uma camada esparsa de plantas e matéria vegetal em decomposição. Acima disso, há um sub-bosque de pequena folhagem arbustiva. Uma camada de árvores se eleva acima deste sub-bosque e é encimada por uma parte superior fechada marquise—A camada superior de galhos e folhas. Algumas árvores adicionais emergem através deste dossel superior fechado. Essas camadas fornecem habitats diversos e complexos para a variedade de plantas, fungos, animais e outros organismos dentro das florestas tropicais úmidas. Por exemplo, epífitas são plantas que crescem em outras plantas, que normalmente não são prejudicadas. As epífitas são encontradas em todos os biomas de floresta tropical úmida. Muitas espécies de animais usam a variedade de plantas e a complexa estrutura das florestas tropicais úmidas como alimento e abrigo. Alguns organismos vivem vários metros acima do solo e se adaptaram a esse estilo de vida arbóreo.

Savanas

As savanas são pastagens com árvores espalhadas e estão localizadas na África, América do Sul e norte da Austrália ([link]). As savanas são áreas tropicais quentes com temperaturas médias de 24 ° C a 29 ° C (75 ° F a 84 ° F) e uma precipitação anual de 10–40 cm (3,9–15,7 pol.). As savanas têm uma extensa estação seca por esse motivo, as árvores da floresta não crescem tão bem quanto na floresta úmida tropical (ou outros biomas florestais). Como resultado, dentro das gramíneas e forbs (plantas com flores herbáceas) que dominam a savana, existem relativamente poucas árvores ([link]). Uma vez que o fogo é uma importante fonte de perturbação neste bioma, as plantas desenvolveram sistemas de raízes bem desenvolvidos que permitem que elas voltem a brotar rapidamente após um incêndio.

Desertos Subtropicais

Os desertos subtropicais existem entre 15 ° e 30 ° de latitude norte e sul e estão centrados nos Trópicos de Câncer e Capricórnio ([link]). Este bioma fica muito seco em alguns anos, a evaporação supera a precipitação. Os desertos subtropicais quentes podem ter temperaturas diurnas da superfície do solo acima de 60 ° C (140 ° F) e temperaturas noturnas próximas de 0 ° C (32 ° F). Em desertos frios, as temperaturas podem chegar a 25 ° C e cair abaixo de -30 ° C (-22 ° F). Os desertos subtropicais são caracterizados por baixa precipitação anual de menos de 30 cm (12 pol.) Com pouca variação mensal e falta de previsibilidade na precipitação. Em alguns casos, a precipitação anual pode ser tão baixa quanto 2 cm (0,8 pol.) Em desertos subtropicais localizados na Austrália central (“o Outback”) e no norte da África.

A vegetação e a baixa diversidade animal desse bioma estão intimamente relacionadas a essa precipitação baixa e imprevisível. Desertos muito secos não têm vegetação perene que vive de um ano para o outro, em vez disso, muitas plantas são anuais que crescem rapidamente e se reproduzem quando as chuvas ocorrem, então elas morrem. Muitas outras plantas nessas áreas são caracterizadas por ter uma série de adaptações que conservam água, como raízes profundas, folhagem reduzida e caules que armazenam água ([link]). As plantas com sementes no deserto produzem sementes que podem ficar em dormência por longos períodos entre as chuvas. As adaptações em animais do deserto incluem comportamento noturno e escavação.

Chaparral

O chaparral também é chamado de floresta de arbustos e é encontrado na Califórnia, ao longo do Mar Mediterrâneo e ao longo da costa sul da Austrália ([link]). A precipitação anual neste bioma varia de 65 cm a 75 cm (25,6–29,5 pol.), E a maior parte da chuva cai no inverno. Os verões são muito secos e muitas plantas chaparrais estão dormentes durante o verão. A vegetação chaparral, mostrada em [link], é dominada por arbustos e está adaptada a fogos periódicos, com algumas plantas produzindo sementes que só germinam após um fogo quente. As cinzas deixadas para trás após um incêndio são ricas em nutrientes como nitrogênio, que fertilizam o solo e promovem o crescimento das plantas.

Pastagens temperadas

Pastagens temperadas são encontradas em toda a América do Norte central, onde também são conhecidas como pradarias, mas também na Eurásia, onde são conhecidas como estepes ([link]). As pastagens temperadas apresentam flutuações anuais pronunciadas de temperatura com verões quentes e invernos frios. A variação anual da temperatura produz estações de crescimento específicas para as plantas. O crescimento das plantas é possível quando as temperaturas são quentes o suficiente para sustentar o crescimento das plantas e quando há bastante água disponível, o que ocorre na primavera, verão e outono. Durante grande parte do inverno, as temperaturas são baixas e a água, que é armazenada na forma de gelo, não está disponível para o crescimento das plantas.

A precipitação anual varia de 25 cm a 75 cm (9,8–29,5 pol.). Por causa da precipitação anual relativamente mais baixa em pastagens temperadas, há poucas árvores, exceto aquelas encontradas crescendo ao longo de rios ou riachos. A vegetação dominante tende a consistir em gramíneas e algumas pradarias sustentam populações de animais que pastam [link]. A vegetação é muito densa e os solos são férteis porque a subsuperfície do solo está repleta de raízes e rizomas (caules subterrâneos) dessas gramíneas. As raízes e os rizomas agem para ancorar as plantas no solo e repor a matéria orgânica (húmus) do solo quando morrem e se decompõem.

Os incêndios, causados ​​principalmente por raios, são um distúrbio natural nas pastagens temperadas. Quando o fogo é suprimido em pastagens temperadas, a vegetação eventualmente se transforma em matagais e florestas densas. Freqüentemente, a restauração ou manejo de pastagens temperadas requer o uso de queimadas controladas para suprimir o crescimento de árvores e manter as gramíneas.

Florestas Temperadas

As florestas temperadas são o bioma mais comum no leste da América do Norte, Europa Ocidental, Ásia Oriental, Chile e Nova Zelândia ([link]). Este bioma é encontrado em regiões de latitudes médias. As temperaturas variam entre -30 ° C e 30 ° C (-22 ° F a 86 ° F) e caem abaixo de zero anualmente. Essas temperaturas significam que as florestas temperadas definiram as estações de crescimento durante a primavera, verão e início do outono. A precipitação é relativamente constante ao longo do ano e varia entre 75 cm e 150 cm (29,5–59 pol.).

Por causa das chuvas e temperaturas anuais moderadas, as árvores decíduas são a planta dominante neste bioma ([link]). As árvores de folha caduca perdem suas folhas a cada outono e permanecem sem folhas no inverno. Assim, nenhuma fotossíntese ocorre nas árvores decíduas durante o período dormente de inverno. A cada primavera, novas folhas aparecem à medida que a temperatura aumenta. Por causa do período de dormência, a produtividade primária líquida das florestas temperadas é menor do que a das florestas úmidas tropicais. Além disso, as florestas temperadas apresentam menos diversidade de espécies de árvores do que os biomas de florestas tropicais úmidas.

As árvores das florestas temperadas se espalham e sombreiam grande parte do solo. No entanto, este bioma é mais aberto do que as florestas tropicais úmidas porque as árvores nas florestas temperadas não crescem tão altas quanto as árvores nas florestas tropicais úmidas. Os solos das florestas temperadas são ricos em nutrientes inorgânicos e orgânicos. Isso se deve à espessa camada de serapilheira no chão da floresta. À medida que a serapilheira se decompõe, os nutrientes são devolvidos ao solo. A serapilheira também protege o solo da erosão, isola o solo e fornece habitats para invertebrados (como o percevejo ou roliço, Armadillidium vulgare) e seus predadores, como a salamandra de dorso vermelho (Plethodon cinereus).

Florestas Boreais

A floresta boreal, também conhecida como taiga ou floresta de coníferas, é encontrada ao sul do Círculo Polar Ártico e na maior parte do Canadá, Alasca, Rússia e norte da Europa ([link]). Este bioma tem invernos frios e secos e verões curtos, frios e chuvosos. A precipitação anual é de 40 cm a 100 cm (15,7–39 in) e geralmente assume a forma de neve. Pouca evaporação ocorre por causa das temperaturas frias.

Os invernos longos e frios na floresta boreal levaram ao predomínio de plantas cônicas tolerantes ao frio. Estas são árvores coníferas perenes, como pinheiros, abetos e abetos, que mantêm suas folhas em forma de agulha durante todo o ano. Árvores perenes podem fotossintetizar mais cedo na primavera do que árvores decíduas porque menos energia do sol é necessária para aquecer uma folha em forma de agulha do que uma folha larga. Isso beneficia as árvores perenes, que crescem mais rápido do que as árvores decíduas na floresta boreal. Além disso, os solos nas regiões de floresta boreal tendem a ser ácidos com pouco nitrogênio disponível. As folhas são uma estrutura rica em nitrogênio e as árvores decíduas devem produzir um novo conjunto dessas estruturas ricas em nitrogênio a cada ano. Portanto, as árvores coníferas que retêm agulhas ricas em nitrogênio podem ter uma vantagem competitiva sobre as árvores caducifólias de folhas largas.

A produtividade primária líquida das florestas boreais é menor do que a das florestas temperadas e tropicais úmidas. A biomassa acima do solo das florestas boreais é alta porque essas espécies de árvores de crescimento lento têm vida longa e acumulam biomassa em pé com o tempo. A diversidade de espécies de plantas é menor do que a observada em florestas temperadas e florestas tropicais úmidas. As florestas boreais não possuem os elementos pronunciados da estrutura da floresta em camadas vista nas florestas tropicais úmidas. A estrutura de uma floresta boreal geralmente é apenas uma camada de árvore e uma camada de solo ([link]). Quando as agulhas das coníferas caem, elas se decompõem mais lentamente do que as folhas largas, portanto, menos nutrientes são devolvidos ao solo para alimentar o crescimento das plantas.

Tundra ártica

A tundra ártica fica ao norte da floresta boreal subártica e está localizada em todas as regiões árticas do hemisfério norte ([link]). A temperatura média no inverno é de -34 ° C (-34 ° F) e a temperatura média no verão é de 3 ° C a 12 ° C (37 ° F – 52 ° F). As plantas da tundra ártica têm uma estação de crescimento muito curta, de aproximadamente 10 a 12 semanas. No entanto, durante este período, há quase 24 horas de luz do dia e o crescimento das plantas é rápido. A precipitação anual da tundra ártica é muito baixa, com pouca variação anual na precipitação. E, como nas florestas boreais, há pouca evaporação devido ao frio.

As plantas na tundra ártica são geralmente rasteiras ([link]). Há pouca diversidade de espécies, baixa produtividade primária líquida e baixa biomassa acima do solo. Os solos da tundra ártica podem permanecer em um estado perenemente congelado conhecido como permafrost. O permafrost impede que as raízes penetrem profundamente no solo e retarda a decomposição da matéria orgânica, que inibe a liberação de nutrientes da matéria orgânica. Durante a estação de crescimento, o solo da tundra ártica pode ser completamente coberto por plantas ou líquenes.

Vê isto Descoberta de atribuição: biomas vídeo para uma visão geral dos biomas. Para explorar mais, selecione um dos biomas na lista de reprodução estendida: deserto, savana, floresta temperada, pastagem temperada, trópico, tundra.

Resumo da Seção

A Terra possui biomas terrestres e biomas aquáticos. Os biomas aquáticos incluem ambientes de água doce e marinhos. Existem oito biomas terrestres principais: florestas tropicais úmidas, savanas, desertos subtropicais, chaparral, pastagens temperadas, florestas temperadas, florestas boreais e tundra ártica. O mesmo bioma pode ocorrer em diferentes localizações geográficas com climas semelhantes. Temperatura e precipitação, e variações em ambas, são os principais fatores abióticos que moldam a composição das comunidades de animais e plantas nos biomas terrestres. Alguns biomas, como pastagens temperadas e florestas temperadas, têm estações distintas, com clima frio e quente alternando ao longo do ano. Em biomas quentes e úmidos, como a floresta tropical úmida, a produtividade primária líquida é alta, pois as temperaturas quentes, água abundante e uma estação de crescimento durante todo o ano impulsionam o crescimento das plantas. Outros biomas, como desertos e tundra, apresentam baixa produtividade primária devido às temperaturas extremas e à escassez de água disponível.

Art Connections

[link] Qual das seguintes afirmações sobre biomas é falsa?

  1. Chaparral é dominado por arbustos.
  2. Savanas e pastagens temperadas são dominadas por gramíneas.
  3. As florestas boreais são dominadas por árvores decíduas.
  4. Os líquenes são comuns na tundra ártica.

[link] C. As florestas boreais não são dominadas por árvores decíduas.

Perguntas de revisão

Qual dos biomas a seguir é caracterizado por recursos hídricos abundantes?

Qual dos biomas a seguir é caracterizado por temporadas curtas de cultivo?

Resposta livre

A precipitação extremamente baixa de biomas desérticos subtropicais pode levar alguém a esperar que o fogo seja um fator de perturbação importante, no entanto, o fogo é mais comum no bioma de pastagens temperadas do que no bioma desértico subtrópico. Por que é isso?

O fogo é menos comum em biomas desérticos do que em pastagens temperadas porque os desertos têm baixa produtividade primária líquida e, portanto, muito pouca biomassa vegetal para alimentar um incêndio.

De que forma o deserto subtropical e a tundra ártica são semelhantes?

Tanto o deserto subtropical quanto a tundra ártica têm baixo suprimento de água. No deserto, isso se deve à precipitação extremamente baixa e, na tundra ártica, grande parte da água não está disponível para as plantas porque está congelada. Tanto o deserto subtropical quanto a tundra ártica apresentam baixa produtividade primária líquida.

Glossário


Biomas Terrestres

Biomas terrestres são definidos pela vegetação dominante. Por exemplo, uma floresta decídua é composta principalmente de árvores não perenes. Uma pastagem temperada é dominada por gramíneas. Uma floresta boreal é composta principalmente de árvores perenes, como abetos e abetos. Leia sobre cada bioma para saber mais. Nós criamos um vídeo para a maioria dos biomas temperados. (Alguns desses links direcionam você para as páginas do nosso bioma antigo em thewildclassroom.com e estamos movendo lentamente todas as informações para untamedscience.com.)


3.3 Biomas Tropicais - Desenvolvimento Sustentável

Não existe uma ideia direta significativa para as duas declarações de conhecimento relacionadas aos biomas tropicais, mas é um tópico muito importante para discutir e destacar os desafios que os países menos ricos e em desenvolvimento enfrentam. Eles são ricos em biodiversidade e capital natural, mas geralmente têm baixa riqueza econômica, então como podem utilizar seus recursos de forma sustentável. Alguns países, como a Costa Rica, escolheram uma abordagem muito ecocêntrica.

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Sobre os biomas do mundo

Imagens de Mike Grandmaison / Getty.

Os cientistas discordam sobre exatamente quantos biomas existem na Terra e existem muitos esquemas de classificação diferentes que foram desenvolvidos para descrever os biomas do mundo. Para os fins deste site, distinguimos cinco biomas principais. Os cinco principais biomas incluem biomas aquático, deserto, floresta, pastagem e tundra. Dentro de cada bioma, também definimos vários tipos diferentes de subhabitats.


Capítulo 3: Biomas.

Os ecossistemas ocorrem em um ambiente geográfico diferente, onde diferenças latitudinais e de elevação combinam com a proximidade de cadeias de montanhas e linha costeira para produzir quatro conjuntos únicos de espécies vegetais e animais indígenas. Embora diferentes, esses organismos são todos típicos de desertos em geral. Os desertos de Chihuahuan, Sonoran, Mojave e Great Basin da América do Norte, Saara, Gobi, Namib, Patagônia e todos os outros desertos do mundo constituem o bioma desértico. Os tipos de plantas e os fatores ambientais abióticos comuns a todos esses ecossistemas únicos são a base para a descrição deste bioma.

Depois de concluir este capítulo, você deverá ser capaz de:

* Compreender os biomas nos ecossistemas mundiais

* Identifique as plantas e sua relação com as florestas tropicais, savanas, desertos, pastagens, florestas decíduas temperadas, florestas de coníferas, tundras ou biomas aquáticos

floresta decídua temperada

Os biomas são grupos mundiais de ecossistemas semelhantes. Um ecossistema é um conjunto equilibrado e autoperpetuante de todos os organismos vivos e fatores ambientais não vivos em uma determinada área. Os ecossistemas diferem em tamanho de acordo com os limites geográficos e variações climáticas que controlam os tipos de organismos vivos dentro deles (ver Figura 3-1). As duas grandes categorias de biomas incluem os biomas terrestres e os biomas aquáticos.

Apenas um quarto da superfície da Terra é terra, mas a grande maioria de todas as espécies vegetais e animais são encontradas lá. Os continentes variam de latitudes equatoriais a polares e do nível do mar a mais de 9.000 m de altitude. Diferenças climáticas e de solo, combinadas com faixas de latitude e elevação, resultam em um número fenomenal de configurações ecológicas para plantas e animais habitarem. Mesmo que essa variação resulte em muitos tipos diferentes de plantas, associações ou categorias razoavelmente precisas e úteis de acordo com a vegetação ainda podem ser reconhecidas. O número de biomas terrestres distintos varia de acordo com a autoridade, mas mais comumente sete são descritos.

Encontrada predominantemente no equador ou próximo a ele, uma floresta tropical, conforme mostrado na Figura 3-2, é caracterizada por ter 200 a 500 cm de precipitação por ano, com algumas áreas ocasionalmente tendo mais de 1.000 cm por ano. Devido à localização equatorial, não há sazonalidade, mas sim uma estação de crescimento contínua com períodos de frio. A temperatura diária é mínima devido aos efeitos isolantes da água, que ganha e perde calor muito lentamente. As temperaturas máximas diurnas de apenas 30 [graus] C são típicas, mas o calor é opressivo devido à alta umidade. As flutuações diurnas da temperatura são da ordem de apenas 5 [graus] C.

Esta temperatura consistente aquece a atmosfera, portanto, criando um clima úmido sem oscilações extremas de temperatura e nenhuma estação fria fornece um ambiente estável e favorável para o crescimento das plantas. A vegetação é dominada por árvores altas (50 a 60 m), de folha larga e perenes, que se ramificam perto da copa para formar uma camada sólida, ou copa, de folhas. Por causa da densidade das árvores na floresta, a disponibilidade de luz é o principal fator limitado para o crescimento das plantas abaixo do dossel. A competição pela luz resultou em árvores altas e de crescimento rápido que sempre têm folhas. Certamente, as folhas envelhecem, adoecem ou ficam sombreadas de modo que morrem e caem no solo da floresta, mas isso acontece ao longo do ano, de acordo com as variações sazonais que afetam a maioria das árvores decíduas.

A copa das árvores sombreia o solo da floresta para que árvores menores e plantas herbáceas não possam sobreviver, portanto, o solo é aberto, escuro e úmido. Onde a copa é quebrada e a luz penetra, surge um denso matagal de plantas. Isso pode ocorrer nas margens de um rio, onde uma árvore velha e doente cai, ou em áreas onde a geada foi eliminada.

As condições quentes e úmidas dos trópicos são ideais para os processos bacterianos e fúngicos que decompõem plantas e animais mortos e devolvem seus ricos nutrientes orgânicos ao solo. Devido à densidade das plantas vivas que precisam desses nutrientes, a camada superficial do solo, rica nesses produtos de decomposição, não é capaz de se acumular. As árvores, portanto, têm sistemas de raízes superficiais que rapidamente retiram água e nutrientes do solo para serem usados ​​em um novo crescimento. As raízes de suporte auxiliam na estabilização das árvores com raízes rasas.

Além de ter nutrientes confinados à camada superficial do solo, muitos solos tropicais são lateríticos - eles têm certos metais em combinação com grandes quantidades de argila que se compactam muito fortemente, se não forem mantidos soltos com materiais orgânicos. A aração anual para cultivo e colheita remove a fonte de matéria orgânica. Sem plantas para absorver a maior quantidade de água, a chuva causa a lixiviação dos nutrientes existentes da camada superficial do solo. Os solos lateríticos tornam-se compactos e endurecem, de forma que, após apenas alguns anos de cultivo, essas áreas são tão duras quanto o concreto e o cultivo posterior ou revegetação é impossível. Portanto, o desmatamento de vastas florestas tropicais para cultivo não resolve a escassez mundial de alimentos, e é um desastre ecológico, resultando na perda permanente dessas áreas. A perda dessa vegetação afeta não apenas o equilíbrio ecológico, mas também os padrões climáticos gerais. Além disso, a extinção de espécies elimina seu potencial genético único.

As florestas tropicais são o bioma vegetativo mais antigo porque sua posição equatorial as protegeu dos efeitos de períodos anteriores de glaciação. Esta grande idade (cerca de 200 milhões de anos), combinada com a estabilidade climática e abundância de todos os recursos, produziu uma diversidade fenomenal em plantas e animais nativos dessas áreas. Embora as florestas tropicais sejam relativamente inexploradas e mal compreendidas biologicamente, ainda existem mais espécies de plantas e animais descritos neste bioma do que em todos os outros biomas combinados (ver Figura 3-3). Seria realmente triste ver este recurso natural sem paralelo destruído. Atualmente, essas florestas estão sendo destruídas mais rápido do que podem ser estudadas e compreendidas. Essa situação resultou em uma corrida contra o tempo para classificar e catalogar as plantas tropicais antes que se extinguam. Em breve, um herbário (museu de plantas) pode ser o único lugar para encontrar amostras da diversificada vegetação tropical.

A diversidade tropical é exemplificada em grupos de plantas que desenvolveram métodos incomuns de sobrevivência. Epífitas são plantas que crescem com raízes presas a outra planta por um fixador. Essas plantas não prejudicam seus benfeitores de forma alguma, pois não são parasitas, mas coexistem com eles. Bromélias e orquídeas incluem muitas epífitas comuns. Cipós longos (trepadeiras penduradas) usam os troncos e galhos das árvores altas da floresta para escalar até o dossel, onde produzem folhas para a fotossíntese. Como essas vinhas estão enraizadas, elas obtêm água e nutrientes do solo. Eles geralmente crescem de uma árvore para a outra, seguindo longas seções em looping entre as árvores. Isso seria ideal para Tarzan se balançar de árvore em árvore sem ter que tocar o solo. Muitos primatas nativos de fato viajam pela floresta dessa maneira. Comunidades inteiras de animais habitam o dossel da floresta, plantas exóticas e belas, pássaros, insetos e outros organismos fazem parte deste bioma espetacular. Embora as espécies mudem de uma floresta tropical para outra, o quadro geral é muito semelhante.

Quase metade das áreas florestais da Terra são florestas tropicais. A Bacia do Rio Amazonas na América do Sul, a Bacia do Congo na África e certas áreas do Sudeste Asiático são as três maiores áreas, mas as florestas tropicais também existem na Austrália, América Central, Nova Guiné, Filipinas, Malásia, Índias Orientais e muitas das ilhas do Pacífico. Como muitas dessas florestas são encontradas em países com superpopulação e escassez de alimentos, elas correm o risco de serem derrubadas e cultivadas.

Ocasionalmente, as florestas tropicais ocorrem em regiões onde não se esperaria encontrá-las, como a Península Olímpica no estado de Washington. Localizada no Pacífico, em uma região temperada fria e aquecida pela Corrente do Japão, a massa de terra recebe precipitação constante. Muitas das espécies encontradas lá são de origem genuína da floresta tropical.

Savanas como a da Figura 3-4 são geralmente encontradas entre florestas tropicais e desertos. A proximidade de qualquer uma dessas duas áreas afeta muito a precipitação anual. A faixa "normal" geralmente fica entre 80 e 160 cm por ano. Por causa de sua distância latitudinal do equador, as savanas têm flutuações sazonais de temperatura, embora não tenham um verdadeiro período de frio. A precipitação também é espalhada por longos períodos de seca, que geralmente são muito quentes, são seguidos por fortes tempestades de estação quente. Chove pouca chuva durante a estação fria. Essa falta de chuvas por um período prolongado aparentemente exclui muitas espécies que poderiam ocorrer ali e dá à savana sua composição vegetativa característica.

As savanas são principalmente pastagens com árvores decíduas espalhadas.Como não existe uma estação de frio real, essas árvores geralmente perdem suas folhas durante a longa estação seca a cada ano, voltando a se formar quando as chuvas chegam e, geralmente, florescendo sem folhas. Existem poucas plantas anuais nas savanas por causa da densidade das gramíneas perenes. Várias ervas perenes prosperam aqui, emergindo de lâmpadas subterrâneas resistentes ao calor após o início das chuvas. As árvores têm folhas menores do que as das florestas tropicais. Por ser necessário reduzir a perda de água na estação seca e porque a luz não é um fator limitante, o aumento das áreas superficiais características de espécies florestais tropicais não são encontradas. Nas áreas de savana que fazem fronteira com as regiões desérticas mais secas, as árvores são menores, mais densas e frequentemente espinhosas. Essas áreas são chamadas de floresta espinhosa.

Algumas das savanas mais extensas estão na savana central e oriental da África (pronuncia-se "feltro"), como visto na Figura 3-5. Uma grande variedade de vida animal, incluindo muitas espécies de antílopes, zebras, girafas, elefantes e seus predadores, dependem das espécies de grama lá encontradas. Outras savanas são encontradas no Brasil, Índia, Sudeste Asiático, norte da Austrália e América do Norte.

A manutenção deste componente de pastagem requer queimadas periódicas. As queimaduras limpam a grama morta e seca para que a nova e exuberante grama possa crescer quando as chuvas vierem. O fogo também mantém as árvores raras e espalhadas, removendo as mudas jovens. As árvores maduras geralmente têm uma casca grossa e, como ficam sem folhas durante a estação seca, um pequeno desgaste do tronco é geralmente o único dano causado. Se as mudas de árvores jovens crescessem até um tamanho que as protegesse desses incêndios de grama, sua densidade formaria um dossel que protegeria a vegetação rasteira de gramíneas e ervas perenes. Para o equilíbrio adequado de pastagens, forragem animal e árvores dispersas para sombra e locais de nidificação, os incêndios são essenciais. Os raios são uma fonte natural de fogo nas savanas e também em outros biomas.

Durante séculos, os habitantes incendiaram pastagens, reconhecendo seu papel no equilíbrio das populações de plantas e animais. Em algumas partes do mundo, incluindo a América do Norte, as queimadas controladas são usadas para provocar o mesmo tipo de manipulação ecológica que ocorre na natureza. Se mantidas sob controle, essas queimaduras não são um uso indevido do fogo. No entanto, essa prática está sob escrutínio por causa dos incêndios florestais devastadores que começaram como queimadas controladas. Esses incêndios destruíram acidentalmente milhões de acres nas florestas da América do Norte. O estudo da ecologia do fogo é uma parte importante do manejo geral em vários biomas.

A maioria das áreas desérticas do mundo são encontradas em um cinturão de 20 [graus] a 30 [graus] de latitude norte e sul com desertos com sombra de chuva em outras latitudes (ver Figura 3-6). Alguns desertos não têm vegetação e muitas dunas de areia inconstantes, como partes do Saara, mas a maioria tem vegetação rasteira dispersa.

Os desertos recebem uma precipitação média anual de 25 m ou menos. Os desertos mais secos, incluindo o Saara, têm menos de 2 cm de precipitação média, e todas as áreas desérticas podem ter secas prolongadas sem chuva por vários anos. No deserto do Atacama, no norte do Chile, por exemplo, a precipitação total em um período de 17 anos foi de 0,05 cm, com apenas três chuvas naquele período de 17 anos que foram fortes o suficiente para medir. É importante, portanto, notar que os números de precipitação mencionados anteriormente são médios ao longo de muitos anos, com possibilidade de flutuação considerável. Quando as chuvas chegam, podem ser fortes o suficiente para produzir inundações repentinas ou pancadas leves.

Por causa da secura, as flutuações diurnas da temperatura são grandes. Não é incomum ter uma queda de temperatura de 25 [graus] ou mais à noite, já que há pouca umidade para reter o calor produzido durante o dia. Assim que o sol se põe, a fonte de calor desaparece. Por outro lado, ele aquece rapidamente após o nascer do sol. É comum os veranistas, acampando no deserto da América do Norte nos meses de verão, não trazerem cobertores ou sacos de dormir. Um lençol fino fornece pouco calor, e esses campistas geralmente passam uma noite sem dormir no carro!

As temperaturas do deserto também seguem as estações, com invernos ocasionalmente rigorosos, temperaturas congelantes e neve. Elevação, proximidade com a costa e latitude também se combinam para produzir alguns desertos "quentes", que raramente têm temperaturas congelantes. É o caso do deserto de Sonora na América do Norte, o único deserto da América do Norte com o cacto saguaro gigante, uma planta que não tolera as temperaturas congelantes encontradas nos desertos de Chihuahuan, Mojave e Grande Bacia.

A vegetação do deserto é incrivelmente diversa e de beleza única, caindo em três categorias principais com base na adaptação física que permite sua sobrevivência em tempos de seca. Suculentas são plantas que armazenam água em folhas ou caules espessados ​​e protegem esse suprimento com espinhos e espinhos. A maioria da família dos cactos são suculentas de caule com almofadas articuladas, como nas peras espinhosas e chollas, ou barris com um único caule espesso. Os espinhos são folhas modificadas que protegem os cactos dos herbívoros em busca de umidade. Outras plantas, chamadas de suculentas, armazenam água nas folhas modificadas. A planta centenária (Agave), a adaga espanhola (Yucca) e o Sedum e Portulaca de baixo crescimento são exemplos comuns, embora muitos grupos de plantas diferentes tenham membros suculentos adaptados a zonas secas, consulte a Figura 3-7.

Arbustos de baixo crescimento e folhas pequenas com espinhos ou galhos afiados sobrevivem no deserto conservando água em seus caules lenhosos e reduzindo a perda de água por meio da redução da área de superfície foliar. Além dos espinhos, ou ao invés deles, esses arbustos costumam ter compostos de sabor desagradável em suas folhas para desencorajar os herbívoros de pastar. O mato de creosoto (Larrea) e o mato de alcatrão (Flourensia) são exemplos disso. Os espinhos e os espinhos protegem a unha do gato (Acacia) e a algaroba (Prosopis).

Um terceiro grupo de plantas do deserto sobrevive de uma maneira totalmente diferente. Em vez de armazenar água, eles esperam até que um suprimento adequado esteja disponível. Eles existem como sementes resistentes ao calor e à seca que não germinam a menos que uma forte chuva lave um inibidor químico produzido pela própria empresa para germinar. A chuva também fornece bastante água no solo para que essas plantas germinem, cresçam até a maturidade, floresçam, se reproduzam e dêem sementes antes que o suprimento de água acabe. Tudo isso acontece em um curto período de tempo - possivelmente uma ou duas semanas, no máximo algumas semanas, mas certamente em uma temporada. Essas plantas anuais do deserto são às vezes chamadas de efêmeras devido ao seu curto ciclo de vida. Suas sementes podem ter que esperar até 20 ou 30 anos antes que as condições sejam adequadas para a germinação e a conclusão de seu ciclo de vida. Considere a fortaleza de uma semente capaz de sobreviver por tanto tempo em solos desérticos, onde as temperaturas da superfície são regularmente acima de 60 [graus] C no verão. Se um ano é chuvoso, o deserto florido é tão bonito quanto qualquer outra área.

O maior e mais seco deserto do mundo é o Saara, seguido em tamanho pelo deserto australiano. A Figura 3-6 mostra onde muitos dos outros desertos importantes estão localizados, incluindo os quatro desertos da América do Norte, o Gobi da Mongólia, desertos na Índia, Oriente Médio, outras partes da África e na América do Sul. Aproximadamente um terço da superfície da Terra é árido ou semi-árido. Os desertos são de origem recente, alguns com não mais de 12.000 a 15.000 anos e possivelmente nenhum com mais de 5 a 6 milhões de anos. A relativa juventude dos desertos é ainda mais impressionante quando comparada com a idade dos trópicos, que existem há cerca de 200 milhões de anos.

Os desertos se expandiram devido às tendências mundiais de secagem desde o último período de glaciação, que terminou há cerca de 15.000 anos. As atividades humanas estão acelerando esse processo de desertificação (conversão em desertos) em muitas áreas por meio do sobrepastoreio, cultivo de áreas marginais e remoção geral de plantas e água para nosso próprio uso. Estima-se que o Saara avança para sudoeste a cerca de 17 km por ano. Com o uso sábio e estudos de desenvolvimento controlados sendo conduzidos por agências governamentais, universidades e grupos privados em essencialmente todos os países contendo terras desérticas, algumas das pesquisas mais interessantes e promissoras estão sendo feitas na área da agricultura no deserto. Tem havido tentativas de desenvolver cepas de plantas de cultivo já existentes que requerem menos água, podem suportar temperaturas mais altas e podem tolerar um grande nível de salinidade do solo.

Alguns estudos também visam encontrar usos comerciais para plantas que ocorrem naturalmente em regiões desérticas e, portanto, já são adequadas para climas desérticos. É provável que esta última abordagem tenha o maior potencial, e plantas como erva-sal (Atriplex), figos da Índia (Opuntia) e ironweed (Kochia), mostram grande promessa como plantas forrageiras. Guayule (Parthenium argentatum) para borracha, jojoba (Simmondsia chinensis) para óleo e várias espécies de plantas para biomassa combustível também têm potencial significativo para uso comercial.

Habitações subterrâneas no deserto usando energia solar foram projetadas para habitação experimental, assim como grandes estufas com cúpula de plástico para a produção de alimentos para uma única família. As indústrias que não precisam de água podem usar terras desérticas, abundantes e baratas para a construção de novas fábricas. Quase um terço da superfície da Terra pode algum dia ser usado mais extensivamente do que antes.

Este bioma é dominado por áreas de gramíneas perenes (veja a Figura 3-8). Predominantemente em latitudes temperadas, os campos recebem de 30 a 150 cm de precipitação anual e têm estações distintas. As temperaturas costumam estar acima de 40 [graus] C no verão e muito abaixo de zero no inverno, com extremos ocasionais. A precipitação anual é geralmente distribuída ao longo do ano com picos ocasionais de verão. Na extremidade mais mésica (mais úmida) da faixa, as pastagens se transformam em savanas ou geadas decíduas temperadas, enquanto na extremidade xérica (seca), elas se transformam em desertos.

Por causa da grama emaranhada das raízes fibrosas da grama, há muito poucas plantas anuais nas pastagens. As plantas herbáceas encontradas lá são, em sua maioria, perenes, com estruturas de armazenamento subterrâneas, como tubérculos, bulbos e rizomas. Incêndios ocasionais na pradaria ajudam a manter a integridade das pastagens (tanto quanto nas savanas), mas nas pastagens secas a invasão por espécies do deserto é comum.

O sobrepastoreio dessas áreas aumentou sua desertificação, permitindo que algaroba, cactos e plantas daninhas anuais se tornem bem estabelecidas na grama desbastada. Existem poucos tipos nativos de pastagens (pradarias) intactas nos Estados Unidos, a maioria dessas áreas tendo sido sobrepastadas por animais domésticos ou desmatadas para cultivo, como pode ser visto na Figura 3-9. Outras pastagens importantes são encontradas na Europa Oriental e em partes da Rússia, Ásia Central, Argentina e Nova Zelândia.

A onda de poeira da década de 1930 nos pântanos de Oklahoma e Texas foi causada por uma seca extrema que reduziu drasticamente a produtividade, e os poucos poços de água não eram adequados para irrigação. Sem as plantas cultivadas para segurar o solo contra os sempre presentes ventos da primavera, a camada superficial do solo foi literalmente destruída, como mostra a Figura 3-10.

Este bioma é encontrado em todas as principais áreas continentais do hemisfério norte, mas está quase ausente no hemisfério sul (ver Figura 3-11). A precipitação média de 75 a 225 cm por ano é geralmente dispersa ao longo do ano. Verões quentes e invernos frios a frios são típicos. Essas áreas raramente têm secas e apenas períodos limitados de neve e clima abaixo de zero. As árvores perdem suas folhas a cada outono, daí o nome de floresta decídua temperada (ver Figura 3-12a).

Como a copa das folhas da floresta não fica intacta o ano todo, a ecologia dessas regiões é única. A vegetação rasteira de crescimento baixo domina no início da primavera, antes que as árvores se ramifiquem completamente para formar a copa que produz sombra. Uma vez que o dossel é formado, as árvores da floresta são a vegetação dominante, seguidas novamente no outono por uma assembléia de sub-bosque do segundo andar que se desenvolve em resposta à luz disponível resultante da queda das folhas (ver Figura 3-12b). Assim, existe uma assembleia vegetacional de três distritos durante a estação de crescimento, resultando em uma situação ecológica complexa.

Surpreendentemente, no entanto, tipos semelhantes de árvores são encontrados em florestas decíduas temperadas em todo o mundo. Muitas dessas árvores são madeiras nobres, altamente valorizadas na indústria de móveis (Capítulo 8).

Nas porções mais secas do bioma, onde os invernos são frios e úmidos, mas os verões são quentes e secos, existe uma associação vegetal única chamada chaparral. Caracterizado por árvores e arbustos perenes menores, frequentemente espinhosos ou rudemente ramificados e árvores decíduas, o chaparral tem um curto período de crescimento na primavera interrompido pelo calor e pela seca do verão. Freqüentemente referido como um clima mediterrâneo por causa das chuvas de inverno e extensas áreas chaparrais ao longo das costas do Mar Mediterrâneo, essas áreas localizadas também são encontradas no sul da Califórnia, sul da África, litoral do Chile e litoral oeste e sudoeste da Austrália. Embora estejam isoladas umas das outras e contenham diferentes espécies de plantas, suas condições climáticas conferem a essas áreas uma aparência semelhante.

As árvores coníferas são os membros com cones das gimnospermas. As coníferas, valiosas para uso na indústria madeireira, são perenes, exceto o larício, o cipreste-careca e o tamarack. Suas folhas em forma de agulha possuem uma cobertura espessa (cutícula), que ajuda a prevenir a perda de água. Muitas coníferas têm solos rasos encontrados comumente em áreas montanhosas (ver Figura 3-13). As montanhas da Europa e da Ásia, bem como as Montanhas Rochosas e os Montes Apalaches da América do Norte, têm florestas de coníferas com climas e padrões de precipitação semelhantes.

A capacidade de prosperar em solo fino, rochoso ou arenoso que geralmente contém pouca umidade explica as vertentes significativas das florestas de coníferas (ver Figura 3-14) no sudeste dos Estados Unidos e nas áreas costeiras ocidentais da Califórnia, onde sequoias gigantes (Sequoia) crescer.

A floresta de coníferas do extremo norte, encontrada quase exclusivamente no hemisfério norte ao norte da latitude 50 [graus], é conhecida como taiga (florestas de neve). A precipitação média varia de cerca de 35 a 100 cm por ano, a maior parte caindo no verão. Os invernos são muito longos e frios e com uma cobertura de neve persistente. Embora o ar do inverno seja seco, o solo permanece úmido devido à baixa taxa de evaporação resultante do frio. Essas florestas classificam-se em pastagens ou floresta decídua temperada ao sul, dependendo dos níveis de precipitação.

Em seus limites ao norte, a floresta de coníferas gradualmente dá lugar à tundra, como mostrado na Figura 3-15. Encontrada predominantemente no hemisfério norte ao norte do Círculo Polar Ártico, a tundra compreende aproximadamente um quinto da superfície terrestre total da Terra. Com menos de 25 cm de precipitação anual e ventos fortes e secos, as temperaturas abaixo de zero e longos períodos de escuridão do inverno criam um ambiente excepcionalmente hostil para o crescimento das plantas. O solo fica totalmente congelado durante a maior parte do ano, descongelando apenas a uma profundidade de cerca de 1 m durante o curto verão. O permafrost do solo faz com que os sistemas de raízes das plantas sejam relativamente rasos, mas extensos. Nas comunidades dominadas por juncos úmidos, as partes subterrâneas das plantas podem ser até 10 vezes maiores do que a biomassa acima do solo.

A vegetação de tundra é tipicamente composta por plantas perenes espalhadas e de baixo crescimento, bem adaptadas aos ventos secos e ao frio extremo. Certamente, as plantas de tundra devem sobreviver a longos períodos de indisponibilidade de umidade e suas adaptações morfológicas comumente incluem cutículas espessas e cerosas e densa pubescência das folhas. Além disso, a próstata em relação aos troncos lenhosos arbustivos são frequentemente cobertos por uma camada protetora de líquenes ou musgo que ajuda a prevenir a dessecação, bem como fornece proteção contra o frio. Embora nenhuma vegetação de tundra cresça mais do que 1 m, e o clima severo tenha limitado o número de espécies bem adaptadas, as plantas bem-sucedidas são abundantes. Essencialmente, toda comunidade de plantas nativas é dominada por apenas duas ou três espécies, mas há grandes extensões de tais áreas, como mostrado na Figura 3-16a.

A temperatura média diária está acima de zero por apenas cerca de um mês do ano, proporcionando às plantas de tundra uma estação de crescimento muito curta. Durante este período, a umidade do solo está disponível porque o solo descongela acima do permafrost, e a fotossíntese é possível durante todas as 24 horas de luz do dia de verão. O crescimento é geralmente mínimo, no entanto, porque a reposição das reservas de alimentos armazenadas nas raízes e caules lenhosos é a função primária da planta durante este curto período de condições favoráveis. Algumas plantas adicionam apenas algumas folhas novas a cada galho antes que as temperaturas frias se tornem novamente restritivas.

A reprodução sexual é uma função ainda mais tênue do que o crescimento vegetativo, uma vez que as plantas têm apenas 4 a 6 semanas para completar todo o ciclo de desenvolvimento da flor, polinização, fertilização e maturação de frutos e sementes. Muitas espécies desenvolveram botões dormentes no final do verão anterior, portanto, quando a neve derrete, as flores maduras surgem em poucos dias (ver Figura 3-16b). Muitas dessas flores são modificadas para concentrar o calor do sol, aumentando assim o processo de maturação ao acelerar a atividade metabólica. A papoula ártica tem uma flor branca em forma de xícara que rastreia o sol, focalizando os raios solares em suas partes reprodutivas. Em plena luz do sol, a temperatura dentro da flor pode ser até 28 [graus] C mais alta do que a temperatura do ar ao seu redor. Os insetos atraídos por este calor afetam a polinização e as sementes amadurecem cerca de 3 semanas após a abertura da flor. Nem todas as plantas árticas têm essas adaptações de floração sofisticadas: algumas dependem da reprodução vegetativa, apenas conseguindo dar sementes maduras em temporadas de crescimento excepcionalmente longas e amenas, o que pode não ocorrer por 50 anos ou mais.

Uma vez maduras, as sementes das plantas árticas devem ser capazes de permanecer dormentes por longos períodos. É um ano raro que fornece uma estação de crescimento com duração suficiente para permitir a germinação e o desenvolvimento da semente para amadurecer o crescimento lenhoso protetor. As condições de congelamento profundo do Ártico permitem que as sementes mantenham sua viabilidade por um tempo incomumente longo. Como um exemplo extremo, uma semente de tremoço ártico (gênero Lupines, família Laminaceae), encontrada em um depósito Yukon datado de 10.000 anos de idade, germinou após armazenamento a seco por 12 anos em temperatura ambiente. A longa dormência permite que as sementes permaneçam viáveis ​​até que as condições sejam ideais para o sucesso.

Algumas áreas montanhosas têm condições climáticas e vegetação semelhantes às da tundra ártica. Essas zonas montanhosas de tundra estão em elevações acima da linha das árvores, essencialmente em todas as cadeias de montanhas maiores do mundo. Quanto mais longe dos pólos essas faixas ocorrem, maior será a elevação antes que as condições de tundra possam ser encontradas.

Em elevações extremas e latitudes polares, nenhuma planta vascular ocorre. As calotas polares de ambas as regiões polares sustentam algumas espécies de algas e fungos, mas nenhuma planta superior ou vascular. A tundra é, portanto, o limite mais distante do crescimento das plantas.

O bioma aquático é composto por água marinha (água salgada) e água doce.

Cobrindo quase 75% da superfície da Terra com uma profundidade média de aproximadamente 5 km, o bioma marinho é fenomenalmente grande (ver Figura 3-17). A vida vegetal existe em circunstâncias únicas. O mais importante é que a luz penetra a uma profundidade efetiva média de apenas alguns metros. Abaixo dessa zona rasa de luz adequada, apenas as porções de comprimento de onda curto azul e verde do espectro penetram efetivamente, e mesmo assim é essencialmente escuro abaixo de 660 a 750 m. Assim, a grande maioria da vida vegetal é limitada à superfície iluminada, com alguns organismos capazes de usar luz de ondas curtas para fotossíntese em profundidades maiores. Formas bacterianas, fúngicas e animais habitam os oceanos mesmo em sua maior profundidade, mas, como na terra, a base de sua cadeia alimentar ainda são as plantas.

Obviamente, a água em si não é escassa, apenas organismos que podem crescer em água salgada existem nos oceanos e mares. Esses organismos são, em sua maioria, algas unicelulares, sem necessidade do complexo sistema vascular, tecidos de suporte e órgãos de reprodução da maioria das plantas terrestres. Apenas nas águas rasas ao longo das plataformas costeiras existem tipos de algas mais complexos. Sistemas de transporte simples, dispositivos de ancoragem e outras modificações multicelulares foram desenvolvidos por esses organismos em resposta à ação constante das ondas ao longo da costa.

O clima para as plantas marinhas é em grande parte função das correntes oceânicas. A distribuição e a temperatura da planta são especialmente dependentes da corrente. O fator mais importante na produção de correntes oceânicas são os padrões de circulação do ar. Em combinação com a temperatura, que afeta a densidade da água, e a deflexão das correntes das massas de terra continentais, esses padrões de vento previsíveis criam movimentos maciços da água em todo o mundo.

As correntes oceânicas afetam não apenas a distribuição de plantas e animais nos oceanos, mas também alguns padrões climáticos na terra, como mostrado na Figura 3-18.

A Corrente do Golfo e a Corrente do Japão, por exemplo, movem a água aquecida na latitude tropical para o norte através dos oceanos Atlântico e Pacífico, respectivamente, para as latitudes do norte. As Ilhas Britânicas e o Alasca são afetados por essas correntes, que alteram não só o clima, mas também a vegetação terrestre ao longo da costa e em alguma distância para o interior. As florestas de coníferas da América do Norte, portanto, não se estendem tão perto da costa no oeste quanto no leste por causa da Corrente do Japão. Essas correntes também afetam todo o conjunto de organismos marinhos ao longo dessas costas. Por exemplo, focas podem ser vistas na costa do sul da Califórnia quando a água fria se move das latitudes do norte para o sul com a Corrente da Califórnia. Outro fenômeno oceânico que ocorre é o El Niño - em espanhol para "o menino Jesus" - que se refere a um intervalo de temperaturas oceânicas especialmente quentes que aparecem intermitentemente por volta do Natal no Pacífico equatorial. O fenômeno está associado a mudanças climáticas em todo o mundo, inclusive no noroeste do Pacífico, onde faz com que os invernos sejam especialmente amenos. O efeito ocorre com frequência que varia de dois anos a uma década. As temperaturas anormalmente frias do oceano no Pacífico equatorial caracterizam la Nina - em espanhol, "garotinha". Esse outro fenômeno ocorre depois de um El Niño e tem efeito contrário no clima, que por sua vez torna os invernos mais frios com mais precipitação. Esses são apenas alguns exemplos de como as correntes oceânicas modificam o clima e a vegetação em todo o mundo nos biomas aquáticos e terrestres.

Os organismos marinhos às vezes são classificados como pelágicos ou flutuantes e bentônicos, ou que vivem no fundo. Os organismos que flutuam livremente são principalmente fitoplâncton (plantas unicelulares) e zooplâncton (animais unicelulares). O fitoplâncton é composto de algas unicelulares, principalmente diatomáceas. As águas abertas nutrem milhões desses organismos, além de ovos e formas larvais de peixes e invertebrados, para fornecer os estágios iniciais da cadeia alimentar marinha. Os animais pelágicos maiores são, portanto, fornecidos com uma fonte de alimento confiável e abundante. Os animais da zona bêntica são geralmente moluscos sedentários ou de movimento lento, estrelas do mar, caracóis, vermes e anêmonas do mar, esponjas e os peixes maiores. Bactérias e fungos também habitam esta zona, prosperando em detritos orgânicos que se instalam na zona pelágica.

Nem todas as zonas do oceano são consideradas produtivas, algumas regiões são quase desprovidas de nutrientes essenciais e, portanto, poucos fitoplânctons podem sobreviver. Uma vez que não há fonte de alimento para o zooplâncton e animais marinhos maiores, essas regiões têm sido chamadas de desertos oceânicos. A indústria da pesca comercial está bem ciente dessas zonas improdutivas.

Uma parte interessante e importante do bioma marinho é o recife de coral. Os recifes foram formados apenas nas águas quentes e bem iluminadas do mundo (veja a Figura 3-19). O maior deles é a Grande Barreira de Corais, na costa do nordeste da Austrália. Estendendo-se por uma distância de cerca de 200 km, ele, como outros recifes de coral, é composto de celenterados coloniais e algas incrustantes. Esses organismos secretam cálcio e se tornam bastante duros. A produção primária (fotossíntese) é fornecida por algas simbióticas que vivem entre os corais. O coral existe em uma variedade de cores, e o reflexo dos raios de luz nas águas tropicais mostra uma espetacular beleza natural.

Essencialmente, todos os organismos terrestres requerem um suprimento de água doce. As plantas obtêm sua umidade do solo. Alguns animais são capazes de obter toda a água de que precisam diretamente ao comer tecidos vegetais. A grande maioria da vida animal, entretanto, precisa de suprimentos adicionais de água doce, e eles a encontram em lagos, lagoas, rios e riachos (veja a Figura 3-20). Dos recursos naturais básicos, os humanos precisam de oxigênio, comida, combustível, água doce e matérias-primas para abrigo, roupas, remédios e indústria. A perda de qualquer um poderia teoricamente limitar o crescimento humano futuro. Aquele que primeiro se torna inadequadamente disponível, no entanto, é o fator limitante. Uma vez que apenas um pouco mais de 2% da área total da superfície terrestre do mundo é coberta por água potável parada ou corrente, este recurso é um dos principais candidatos como fator limitante para a população humana.

A ecologia das áreas de água doce é complexa. Das margens, onde muitas plantas vasculares como árvores, arbustos e plantas herbáceas crescem, para águas rasas, onde algumas plantas vasculares especialmente adaptadas, como ciprestes podem existir, para águas progressivamente mais profundas, onde plantas não vasculares, principalmente algas, prosperam, cada pequena mudança produz uma nova zona de espécies de plantas. Quer a água seja parada, como em lagoas e lagos, ou fluente, como em riachos e rios, ela desempenha um papel ecológico essencial.

Cientistas que estudam a biologia de água doce dividem este bioma em água parada e água corrente. Em certo sentido, é difícil classificar a água corrente como um ecossistema porque a água e os nutrientes não são reciclados dentro de determinados limites. Os lagos de água parada podem ser grandes ou pequenos, e as zonas de vida são classificadas como a zona litorânea, na borda do lago e bastante produtiva a zona limnética, uma região de águas abertas onde o fitoplâncton é abundante nas camadas superiores, e as profundas. zona, a região abaixo da zona limnética onde não há vida vegetal. Os principais ocupantes desta terceira zona são os peixes necrófagos, fungos e bactérias.

A zona climática dos lagos é semelhante em composição às águas abertas do oceano (embora as espécies possam ser diferentes), mas a zona litorânea do lago é única. A linha costeira pode conter angiospermas aquáticas de raiz (plantas com flores), como taboas e nenúfares, e outras plantas com raízes podem se estender por uma distância considerável.

A água corrente surge do derretimento do gelo ou neve, da água artesanal abaixo da superfície do solo ou como uma saída de lagos. O fluxo ou quantidade de água transportada por unidade de tempo determina em grande parte os tipos de organismos que prevalecem. Os riachos lentos podem ser ricos em fitoplâncton, enquanto as corredeiras e as águas velozes podem ter muito poucos. Os movimentos rápidos da água também impedem a fixação de angiospermas no fundo do rio ou riacho. Sob tais condições, a maior parte da produtividade está confinada às áreas rasas e tranquilas, onde algas e musgos podem se fixar nas rochas.

Mesmo a latitude, que afeta a temperatura, tem um grande efeito na produtividade biológica, especialmente na estratificação térmica (que causa tombamento) de lagos e lagoas. No inverno, conforme a temperatura do ar cai, o mesmo ocorre com a temperatura da água, resfriando gradualmente da superfície para baixo. Uma vez que a água é um excelente isolante, ganhando e perdendo calor lentamente, vários dias de temperatura sub-congelante do ar podem ser necessários antes que a água da superfície finalmente comece a formar gelo a 0 [graus] C. Durante esse resfriamento gradual em direção ao ponto de congelamento, a camada superior da água atinge 4 [graus] C, que é a temperatura na qual a água é mais densa (na verdade, as moléculas de água estão mais compactadas). Assim, a 4 [graus] C, a camada superior é mais densa do que a água abaixo, que não está em contato direto com o ar e não esfria tão rapidamente nos níveis mais baixos. A camada superior mais densa de água desce para o fundo, uma vez que esta camada superior está mais saturada com oxigênio do que os níveis inferiores, pois ela afunda e oxigena o tanque ou lago e agita a matéria orgânica. Isso resulta em um período de crescimento para os organismos de água doce.

Quando o gelo se forma, que é menos denso que a água líquida, ele flutua na superfície. Essa camada de gelo vai engrossar lentamente se a temperatura do ar permanecer fria o suficiente, e a camada de gelo ajuda a isolar a água abaixo da temperatura do ar. Assim, todo o corpo d'água não se torna um bloco de gelo. Na primavera, quando o gelo da superfície aquece de 0 [graus] C a 4 [graus] C, o lago gira novamente, com resultados comparáveis ​​aos do início do tempo frio. Isso pode acontecer repetidamente até que todas as águas superficiais sejam aquecidas acima de 4 [graus] C.

A água é realmente um líquido único. Se, como com outros líquidos, o ponto de congelamento produzisse um estado sólido mais denso que o líquido, o gelo afundaria. A lagoa ou lago ficava cheio de gelo, que derretia lentamente de cima para baixo no verão e provavelmente nunca derretia completamente. Isso acabaria resultando em um bloco sólido de gelo no inverno e apenas as partes superiores mesmo estando no estado líquido durante parte do ano. A vasta maioria de nossos corpos de água doce profundos, então, não suportaria a vida aquática, nem estaria disponível para as necessidades humanas.

Como os corpos d'água parados têm organismos vivos que se reproduzem, crescem e, por fim, morrem, esses corpos d'água se enchem lentamente de detritos orgânicos. Durante os períodos de condições eutróficas (ricas em nutrientes), ocorrem surtos de crescimento e reprodução. Como nos oceanos, a maior parte da atividade das plantas ocorre na superfície, onde a luz está disponível. Isso geralmente produz proliferação de algas, que cobrem a superfície e iniciam condições pobres em oxigênio abaixo. O crescimento excessivo de algas aumenta as populações de animais que se alimentam delas. O efeito final é uma queda da população na lagoa ou lago. Este processo de eutrofização é frequentemente acelerado artificialmente por atividades humanas, como despejar esgoto bruto, escoamento de fertilizantes agrícolas e resíduos de suínos, fornecendo ricos suprimentos de nutrientes para o crescimento da planta.

Outras atividades humanas que não apenas perturbam o equilíbrio ecológico, mas também tornam a água insegura para uso, incluem várias formas de poluição. Produtos químicos, lixo e esgoto estão entre os poluentes da água mais graves. Seja qual for a fonte, qualquer uso negativo dos suprimentos limitados de água doce pode ter consequências muito sérias. Precisamos entender da melhor maneira possível a ecologia da água doce e usar esse conhecimento para administrar sabiamente esse importante recurso (ver Figura 3-21).

Os biomas são grupos mundiais de ecossistemas semelhantes. Os biomas terrestres e aquáticos são resumidos a seguir.

1. Florestas tropicais: Equatorial, grandes árvores perenes com uma densa copa de folhas, pouca flutuação de temperatura diurna ou anual, 200 a 500 cm de chuva anualmente, solo superficial raso que geralmente é laterítico e muitas espécies de plantas e animais.

2. Savanas: Em latitudes subtropicais, há alguma sazonalidade, precipitação anual de 80 a 160 cm, pastagens perenes com árvores decíduas espalhadas, mantidas por queimadas periódicas, as áreas de savana mais secas são chamadas de floresta espinhosa.

3. Desertos: Principalmente encontrados em um cinturão de latitude entre 20 [graus] e 30 [graus] nos hemisférios norte e sul, apenas 25 cm ou menos de precipitação anual, flutuações extremas de temperatura diária e baixa estação anual de crescimento, vegetação dispersa ou pequenos arbustos com folhas, suculentas ou plantas anuais herbáceas.

4. Pradarias: Recebendo 30 a 150 cm de precipitação anual, cobertura constante de sazonalidade distinta de gramíneas perenes é normal, mas o cultivo e o sobrepastoreio estão mudando permanentemente muitas das pradarias nativas do mundo nas pradarias mais xéricas; a desertificação é uma direção comum de mudança.

5. Floresta decídua temperada: Encontrada principalmente no hemisfério norte, 75 a 225 cm de precipitação anual são árvores decíduas sazonais (madeiras nobres) dominam a vegetação no outono, um sub-bosque de arbustos e plantas herbáceas no outono e na primavera torna-se evidente no fim xérico de a faixa de precipitação produz o que é denominado chaparral ou vegetação mediterrânea.

6. Floresta de coníferas: Conhecida como taiga nas latitudes norte e áreas montanhosas de alta elevação predominantemente no hemisfério norte, a precipitação anual de 35 a 100 cm limita a vegetação a gimnospermas coníferas (madeiras macias), que são perenes nas latitudes mais ao sul, este bioma é produzido por solos arenosos .

7. Tundra: Principalmente ao norte do círculo ártico, cerca de um décimo da superfície da terra com menos de 25 cm de precipitação anual, as plantas da tundra estão espalhadas e as condições do solo permafrost perenes de baixo crescimento existem durante todo o ano e a estação de crescimento é muito curta A tundra da montanha ocorre acima da linha das árvores em áreas montanhosas de alta altitude e as condições climáticas são muito semelhantes à tundra ártica, mas em latitudes mais ao sul.

8. Biomas aquáticos: Os biomas aquáticos incluem sistemas marinhos e de água doce, o bioma marinho inclui quase 75% da área total da superfície da terra e, embora os oceanos tenham uma profundidade média de 3 km, a maior parte da vida vegetal está limitada aos poucos metros superiores da maioria da vida vegetal é unicelular, com a água rasa ao longo da costa sendo a única localidade para os kelps mais complexos e outras correntes oceânicas de algas multicelulares, como a Corrente do Golfo e a Corrente do Japão, afetam a vegetação terrestre modificando as temperaturas da área e, portanto, o clima do bioma de água doce inclui água corrente e tipos de ecossistemas de água parada, a vegetação em ambos é mais complexa com mais espécies do que no bioma marinho.

2. Identifique a vegetação em uma floresta tropical.

3. Descreva a vegetação em uma savana.

4. Liste a vegetação em um deserto.

5. Identifique a vegetação em uma pastagem.

6. Descreva a vegetação em uma floresta decídua temperada.

7. Identifique a vegetação na floresta de coníferas.

8. Discuta a vegetação na tundra.

9. Dê um nome à vegetação do bioma aquático.

10. Onde os seguintes biomas são encontrados: floresta tropical, savana, deserto, pastagem, floresta decídua temperada, floresta de coníferas, tundra e bioma aquático?

Dale, V. H., C. M. Crisafulli e F. J. Sawanson. 2005. Respostas ecológicas às erupções de 1980 do Monte St. Helens. Nova York: Springer-Verlag.

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