Pular para o conteúdo

O Mundo Vivo: Biodiversidade

Ciências Ambientais do AP · Tópico 2

Treinar
Videoaula para este tópico Abrir a página do vídeo
7:58

O Mundo Vivo: Biodiversidade

Um vulcão empurra uma nova ilha para fora do mar. No início não há nada nela — rocha nua, sem solo, sem vida nenhuma. Cinqüenta anos depois, ela está verde. Então como…

Narração em inglês · Legendas em inglês + 中文 gravadas

2.1

Introdução à Biodiversidade

Programa

Compreensão Essencial (ERT-2): Ecossistemas possuem estrutura e diversidade que mudam ao longo do tempo.

Objetivo de Aprendizagem ERT-2.A: Explicar os níveis de biodiversidade e sua importância para os ecossistemas.

  • ERT-2.A.1 A biodiversidade em um ecossistema inclui diversidade genética, de espécies e de habitat.
  • ERT-2.A.2 Quanto mais geneticamente diversa for uma população, melhor ela poderá responder aos estressores ambientais. Além disso, um gargalo populacional pode levar à perda de diversidade genética.
  • ERT-2.A.3 Ecossistemas que possuem um maior número de espécies têm maior probabilidade de se recuperar de perturbações.
  • ERT-2.A.4 A perda de habitat leva à perda de espécies especializadas, seguida pela perda de espécies generalistas. Também leva a números reduzidos de espécies que exigem grandes áreas territoriais.
  • ERT-2.A.5 Riqueza de espécies refere-se ao número de espécies diferentes encontradas em um ecossistema.

Fonte: College Board AP Course and Exam Description

Biodiversidade 生物多样性 é a variedade de vida, medida em três níveis:

  • Diversidade genética – variedade de genes dentro de uma espécie. Mais variedade genética significa que uma população pode responder melhor a estressores ambientais 环境压力; um gargalo populacional 种群瓶颈 (uma queda acentuada no número) elimina essa variedade e deixa os sobreviventes vulneráveis.
  • Diversidade de espécies – o número de espécies (riqueza de espécies 物种丰富度) e a uniformidade com que os indivíduos se distribuem entre elas.
  • Diversidade de habitats – a variedade de habitats em uma região.

Ecossistemas com maior riqueza de espécies são mais resilientes 有韧性的: recuperam-se de perturbações com mais facilidade, pois espécies variadas podem preencher funções quando as condições mudam. A perda de habitat elimina espécies em uma ordem previsível – espécies especializadas 特化 species (necessidades estreitas) desaparecem primeiro, seguidas pelas espécies mais resistentes generalistas 广适性 species, e espécies que precisam de grandes territórios declinam conforme sua área de distribuição diminui.

A biodiversidade tem três níveis: genético, de espécies e de habitat
A biodiversidade tem três níveis: genético, de espécies e de habitat
Um recife de coral: alta biodiversidade concentra espécies e serviços ecossistêmicos em uma pequena área
Um recife de coral: alta biodiversidade concentra espécies e serviços ecossistêmicos em uma pequena área
Vocabulário Treinar
Inglês Chinês Pinyin
Biodiversity/ˌbaɪəʊdaɪˈvɜːsɪti/ 生物多样性 shēng wù duō yàng xìng
environmental stressors/enˌvaɪrənˈmentl ˈstresəz/ 环境压力 huán jìng yā lì
population bottleneck/ˌpɒpjʊˈleɪʃn ˈbɒtəlnek/ 种群瓶颈 zhǒng qún píng jǐng
species richness/ˈspiːsiːz ˈrɪtʃnəs/ 物种丰富度 wù zhǒng fēng fù dù
resilient/rɪˈsɪlɪənt/ 有韧性的 yǒu rèn xìng de
generalist/ˈdʒenərəlɪst/ 广适性 guǎng shì xìng
Ecosystem services/ˈiːkəʊsɪstəm ˈsɜːvɪsɪz/ 生态系统服务 shēng tài xì tǒng fú wù
Anthropogenic/ˌænθrəpəˈdʒenɪk/ 人为的 rén wéi de
2.2

Serviços Ecossistêmicos

Programa

Compreensão Essencial (ERT-2): Ecossistemas possuem estrutura e diversidade que mudam ao longo do tempo.

Objetivo de Aprendizagem ERT-2.B: Descrever os serviços ecossistêmicos.

  • ERT-2.B.1 Existem quatro categorias de serviços ecossistêmicos: de provisão, regulação, culturais e de suporte.

Objetivo de Aprendizagem ERT-2.C: Descrever os resultados das perturbações humanas aos serviços ecossistêmicos.

  • ERT-2.C.1 Atividades antropogênicas podem perturbar os serviços ecossistêmicos, potencialmente resultando em consequências econômicas e ecológicas.

Fonte: College Board AP Course and Exam Description

Serviços ecossistêmicos 生态系统服务 são os benefícios gratuitos que a natureza oferece às pessoas, em quatro categorias:

  • Provisionamento – produtos: alimentos, água doce, madeira, fibras.
  • Regulação – processos que mantêm as condições estáveis: regulação do clima, filtração de água, polinização, controle de enchentes.
  • Cultural – valor imaterial: recreação, beleza, valor espiritual e educacional.
  • Suporte – os serviços que tornam os outros possíveis: ciclagem de nutrientes, formação de solo, fotossíntese.

Atividades antropogênicas 人为的 (causadas pelo homem) podem interromper esses serviços, com custos econômicos e ecológicos reais – por exemplo, a perda de polinizadores força agricultores a pagar por polinização que abelhas faziam gratuitamente antes.

2.3

Biogeografia Insular

Programa

Compreensão Essencial (ERT-2): Ecossistemas possuem estrutura e diversidade que mudam ao longo do tempo.

Objetivo de Aprendizagem ERT-2.D: Descrever a biogeografia de ilhas.

  • ERT-2.D.1 A biogeografia de ilhas é o estudo das relações ecológicas e da distribuição de organismos em ilhas, bem como das estruturas dessas comunidades.
  • ERT-2.D.2 Ilhas foram colonizadas no passado por novas espécies provenientes de outras regiões.

Objetivo de Aprendizagem ERT-2.E: Descrever o papel da biogeografia de ilhas na evolução.

  • ERT-2.E.1 Muitas espécies de ilhas evoluíram para serem especialistas em vez de generalistas devido aos recursos limitados, como alimento e território, na maioria das ilhas. A sobrevivência a longo prazo dos especialistas pode ser posta em risco se e quando espécies invasoras, geralmente generalistas, forem introduzidas e superarem os especialistas.

Fonte: College Board AP Course and Exam Description

Biogeografia insular

Biogeografia insular 岛屿生物地理学 estuda quantas espécies uma ilha (ou qualquer fragmento de habitat isolado) abriga. O número se estabiliza em um equilíbrio entre duas taxas:

  • Imigração de novas espécies – maior em ilhas mais próximas do continente.
  • Extinção de espécies residentes – menor em ilhas maiores.

Assim, ilhas grandes e próximas abrigam mais espécies; ilhas pequenas e remotas, menos. O isolamento também impulsiona a evolução: espécies insulares frequentemente tornam-se especialistas porque os recursos são limitados, e muitas são endêmicas 特有 – encontradas em nenhum outro lugar. Isso as torna frágeis. Quando uma espécie invasora 入侵物种 (geralmente um generalista resistente) chega, ela pode superar as especialistas, que não têm para onde ir.

Ilhas maiores e mais próximas abrigam mais espécies, equilibrando imigração contra extinção
Ilhas maiores e mais próximas abrigam mais espécies, equilibrando a imigração contra a extinção
Vocabulário Treinar
Inglês Chinês Pinyin
specialist/ˈspeʃəlɪst/ 特化 tè huà
Island biogeography/ˈaɪlənd ˌbaɪəʊdʒɪˈɒɡrəfi/ 岛屿生物地理学 dǎo yǔ shēng wù dì lǐ xué
endemic/enˈdemɪk/ 特有 tè yǒu
invasive species/ɪnˈveɪsɪv ˈspiːsiːz/ 入侵物种 rù qīn wù zhǒng
range of tolerance/reɪndʒ ɒv ˈtɒlərəns/ 耐受范围 nài shòu fàn wéi
optimal range/ˈɒptɪml reɪndʒ/ 最适范围 zuì shì fàn wéi
zones of stress/zəʊnz ɒv stres/ 胁迫区 xié pò qū
Ecological tolerance/ˌekəˈlɒdʒɪkl ˈtɒlərəns/ 生态耐受性 shēng tài nài shòu xìng
Periodic/ˌpɪərɪˈɒdɪk/ 周期性 zhōu qī xìng
Episodic/ˌepɪˈsɒdɪk/ 偶发性 ǒu fā xìng
Random/ˈrændəm/ 随机 suí jī
migration/maɪˈɡreɪʃn/ 迁徙 qiān xǐ
adaptation/ˌædæpˈteɪʃn/ 适应 shì yìng
natural selection/ˈnætʃərəl sɪˈlekʃn/ 自然选择 zì rán xuǎn zé
2.4

Tolerância Ecológica

Programa

Compreensão Essencial (ERT-2): Ecossistemas possuem estrutura e diversidade que mudam ao longo do tempo.

Objetivo de Aprendizagem ERT-2.F: Descrever a tolerância ecológica.

  • ERT-2.F.1 A tolerância ecológica refere-se à gama de condições, como temperatura, salinidade, velocidade de fluxo e luminosidade, que um organismo pode suportar antes que resulte lesão ou morte.
  • ERT-2.F.2 A tolerância ecológica pode se aplicar a indivíduos e a espécies.

Fonte: College Board AP Course and Exam Description

Toda espécie possui uma faixa de tolerância 耐受范围 – o intervalo de condições (temperatura, salinidade, pH, luz solar) que consegue suportar. No centro há uma faixa ótima 最适范围 onde os indivíduos prosperam; nas bordas estão as zonas de estresse 胁迫区 onde sobrevivem, mas têm dificuldade para crescer ou se reproduzir; além dos limites, morrem. A tolerância ecológica 生态耐受性 aplica-se tanto a um indivíduo quanto a toda uma espécie, determinando onde um organismo pode viver e como lida com as mudanças.

Dentro de sua faixa ótima, uma espécie prospera; em direção aos limites, sofre estresse e não consegue sobreviver
Dentro de sua faixa ótima, uma espécie prospera; em direção aos limites, sofre estresse e não consegue sobreviver
2.5

Interrupções Naturais nos Ecossistemas

Programa

Compreensão Essencial (ERT-2): Ecossistemas possuem estrutura e diversidade que mudam ao longo do tempo.

Objetivo de Aprendizagem ERT-2.G: Explicar como perturbações naturais, de curto e longo prazo, impactam um ecossistema.

  • ERT-2.G.1 As perturbações naturais aos ecossistemas têm consequências ambientais que podem ser, para um determinado evento, tão grandes quanto, ou maiores do que, muitas perturbações causadas pelo homem.
  • ERT-2.G.2 Os processos do sistema terrestre operam em uma variedade de escalas em termos de tempo. Os processos podem ser periódicos, episódicos ou aleatórios.
  • ERT-2.G.3 O clima da Terra mudou ao longo do tempo geológico por diversas razões.
  • ERT-2.G.4 O nível do mar variou significativamente como resultado de mudanças na quantidade de gelo glacial na Terra ao longo do tempo geológico.
  • ERT-2.G.5 Mudanças ou agitações ambientais graves frequentemente resultam em vastas alterações de habitat.
  • ERT-2.G.6 A fauna silvestre realiza migrações de curto e longo prazo por uma variedade de razões, incluindo perturbações naturais.

Fonte: College Board AP Course and Exam Description

Eventos naturais perturbam ecossistemas em todas as escalas temporais, e um único evento natural pode rivalizar ou superar um feito humano. Os processos da Terra ocorrem em três padrões temporais:

  • Periódico 周期性 – ciclos regulares (estações do ano, marés).
  • Episódico 偶发性 – eventos ocasionais e irregulares (incêndios, inundações, erupções vulcânicas).
  • Aleatório 随机 – sem padrão (impacto de um meteoro).

Ao longo do tempo geológico, o clima da Terra mudou por diversas razões, e o nível do mar subiu e desceu conforme a quantidade de gelo glacial – cada mudança remodelando grandes extensões de habitat. A fauna responde por meio de migração 迁徙, movendo-se distâncias curtas ou longas para seguir as condições.

Um muro de chamas e fumaça correndo pelos copos de uma floresta de coníferas
Um incêndio de copa varrendo uma floresta. O fogo é uma perturbação episódica natural, e muitas espécies são adaptadas a ele
2.6

Adaptações

Programa

Compreensão Essencial (ERT-2): Ecossistemas possuem estrutura e diversidade que mudam ao longo do tempo.

Objetivo de Aprendizagem ERT-2.H: Descrever como os organismos se adaptam ao seu ambiente.

  • ERT-2.H.1 Os organismos se adaptam ao seu ambiente ao longo do tempo, tanto em escalas de curto quanto de longo prazo, por meio de mudanças incrementais ao nível genético.
  • ERT-2.H.2 Mudanças ambientais, seja súbitas ou graduais, podem ameaçar a sobrevivência de uma espécie, exigindo que os indivíduos alterem comportamentos, se movam ou pereçam.

Fonte: College Board AP Course and Exam Description

Uma adaptação 适应 é um traço herdado que melhora a sobrevivência e a reprodução em um ambiente. As adaptações surgem através da seleção natural 自然选择 – mudança genética incremental acumulada ao longo de gerações, não dentro de uma única vida. Quando o ambiente muda, os indivíduos devem alterar seu comportamento, mover-se ou morrer; se a mudança for mais rápida do que a população consegue se adaptar, ela declina. Uma perturbação periódica como o fogo faz parte de um ciclo saudável, e muitas espécies são adaptadas a ele (algumas pinhas só abrem com o calor do fogo).

2.7

Sucessão Ecológica

Programa

Compreensão Essencial (ERT-2): Ecossistemas possuem estrutura e diversidade que mudam ao longo do tempo.

Objetivo de Aprendizagem ERT-2.I: Descrever a sucessão ecológica.

  • ERT-2.I.1 Existem dois tipos principais de sucessão ecológica: sucessão primária e secundária.
  • ERT-2.I.2 Uma espécie-chave em um ecossistema é uma espécie cujas atividades desempenham um papel particularmente significativo na determinação da estrutura da comunidade.
  • ERT-2.I.3 Uma espécie indicadora é uma planta ou animal que, por sua presença, abundância, escassez ou composição química, demonstra que algum aspecto distintivo do caráter ou qualidade de um ecossistema está presente.

Objetivo de Aprendizagem ERT-2.J: Descrever o efeito da sucessão ecológica nos ecossistemas.

  • ERT-2.J.1 Membros pioneiros de espécies de sucesso inicial geralmente invadem habitats desocupados e, ao longo do tempo, se adaptam às suas condições particulares, o que pode resultar na origem de novas espécies.
  • ERT-2.J.2 A sucessão em um ecossistema perturbado afetará a biomassa total, a riqueza de espécies e a produtividade líquida ao longo do tempo.

Fonte: College Board AP Course and Exam Description

Sucessão Ecológica

Sucessão ecológica 生态演替 é a mudança gradual e ordenada em uma comunidade ao longo do tempo:

  • Sucessão primária 初级演ito começa em rocha nua sem solo – após o recuo de um glaciar ou o resfriamento de lava. Espécies pioneiras 先锋物种, como líquens 地衣, chegam primeiro e lentamente formam solo. É lenta.
Uma superfície rochosa coberta por manchas crostáceas amarelas, laranjas e verde-claro de líquens
Líquens crescendo diretamente sobre rocha nua. Como espécies pioneiras, eles lentamente quebram a rocha e formam o primeiro solo fino
  • Sucessão secundária 次级演ito segue uma perturbação que deixa o solo intacto – após um incêndio ou abandono agrícola – sendo muito mais rápida.

A sucessão tende a alcançar uma comunidade clímax 顶极群落 relativamente estável. Dois papéis especiais moldam uma comunidade desproporcionalmente à sua abundância: uma espécie-chave 关键种, cujas atividades mantêm a estrutura da comunidade unida (removê-la faz a comunidade colapsar – lontras marinhas controlando ouriços), e uma espécie indicadora 指示物种, cuja presença ou saúde sinaliza a condição de todo o ecossistema (líquens desaparecem onde o ar está poluído).

Sucessão primária constrói-se a partir de rocha nua; sucessão secundária regenera-se a partir do solo sobrevivente
Sucessão primária constrói-se a partir de rocha nua; sucessão secundária regenera-se a partir do solo sobrevivente

Exemplo resolvido. Um lago abriga 3 espécies de peixes com 5, 3 e 2 indivíduos ($N=10$). Índice de Diversidade de Simpson $=1-\sum\left(\tfrac{n}{N}\right)^2 = 1-\left[(0.5)^2+(0.3)^2+(0.2)^2\right] = 1-0.38 = 0.62$. Um valor próximo a 1 indica alta diversidade; próximo a 0 indica que uma espécie domina. Adicionar uma quarta espécie de tamanho igual aumentaria o índice.

Vocabulário Treinar
Inglês Chinês Pinyin
Ecological succession/ˌekəˈlɒdʒɪkl səkˈseʃn/ 生态演替 shēng tài yǎn tì
Primary succession/ˈpraɪməri səkˈseʃn/ 初级演替 chū jí yǎn tì
Pioneer species/paɪəˈnɪə ˈspiːsiːz/ 先锋物种 xiān fēng wù zhǒng
lichens/ˈlaɪkənz/ 地衣 dì yī
Secondary succession/ˈsekəndəri səkˈseʃn/ 次级演替 cì jí yǎn tì
climax community/ˈklaɪmæks kəˈmjuːnɪti/ 顶极群落 dǐng jí qún luò
keystone species/ˈkiːstəʊn ˈspiːsiːz/ 关键种 guān jiàn zhǒng
indicator species/ˈɪndɪkeɪtə ˈspiːsiːz/ 指示物种 zhǐ shì wù zhǒng
2.7

Dicas de prova

  • Descreva a biodiversidade em três níveis: genético, de espécies e de habitat, e vincule maior diversidade a maior resiliência.
  • Espécies especialistas (necessidades estreitas) são mais vulneráveis do que generalistas quando um habitat muda.
  • Diferencie sucessão primária (rocha nua, sem solo, lenta) de secundária (solo intacto, mais rápida).
  • Explique uma espécie-chave (efeito desproporcional) e uma espécie indicadora (sinaliza a saúde do ecossistema).
  • Cite os quatro serviços ecossistêmicos (provisionamento, regulação, cultural, suporte) com exemplos.

Aulas interativas sobre este tópico

Passe por ele passo a passo, com exercícios de verificação instantânea.

Provas Anteriores

Mais tópicos em Ciências Ambientais do AP

Entrar ou criar conta

IGCSE, A-Level & AP