Conceitos e perspectivas ecológicos

A ecologia é uma ciência relativamente jovem, iniciada com as expedições dos séculos XVIII e XIX, que vieram a constituir as bases dos estudos de equilíbrio que parecia manter as plantas e os animais a distribuirem-se conjuntamente e de formas determinadas no ambiente geográfico. 

Na segunda metade do século XIX, Haekel (1868) definiu a ecologia como a ciência das relações que mantém os organismos vivos, entre si e a sua envolvente físico-química. Revalle, P.(1984) indica que a palavra ecologia provem dos vocábulos gregos oikos que significa casa ou morada e logos estudo ou tratado. 

Assim genericamente, a ecologia estuda os organismos vivos e a sua distribuição no meio ambiente. Conesa Fernandez, V. (1997) define a ecologia como o estudo dos animais e plantas em relação com seu habitat e costumes, fazendo referência a Colinvaux (1980). 

A ecologia é, assim, uma ciência integradora e multidisciplinar, que precisa processar uma grande quantidade de dados para interpretar, relacionar e conhecer, utilizando como ferramentas instrumentais e de apoio, outras ciências tais como a: Química, Física, Fisiologia, Botânica, Zoologia, Demografia, Matemática, Genética, Sociologia, Sistemática, Geoclimatologia, Geografia, Geologia, etc.

O papel multidisciplinar da engenharia ambiental de hoje exige um maior conhecimento do funcionamento dos seres vivos e da interação com o seu ecossistema. Então, o que é o ambiente? O ambiente global, entendido como o ambiente da Terra, é uma entidade que envolve muitos aspectos, como os constantes na figura abaixo. 

Componentes e sub componentes do meio natural

As componentes do sistema ambiental global (biológico e não biológico) trazem à comunidade um conjunto de serviços indispensáveis e insubstituíveis que mantêm o equilíbrio do ecossistema na Terra, como são os alimentos, os medicamentos, os combustíveis, os materiais de vestir, os materiais de construção, etc. 

Os sistemas vivos também proporcionam serviços funcionais, como a conservação de uma mistura adequada de gases, geração e proteção de solos, transformação de resíduos, restauração de sistemas depois das alterações, etc. Assim, não só a humanidade é totalmente dependente do meio natural, mas também a totalidade do planeta depende da conservação do meio natural e da interação entre os organismos vivos e os componentes físico-químicos da Terra (Erlich, P.R., 1991). 

Níveis de organização biológica no meio ambiente

Um dos maiores axiomas no ambiente global é que tudo está ligado com tudo, de tal modo que as mudanças num componente podem afetar muitos outros, tanto no espaço como no tempo. No nível mais elementar, as células são as unidades básicas estruturais e funcionais da vida, constituindo os organismos que são os processadores ativos da matéria e energia. 

Os níveis principais de organização ecológica podem-se resumir a cinco (Kiely, G., 1999): 

a) Indivíduos: possuem funções fisiológicas e respondem às condições de um ambiente determinado. Pertencem a uma espécie que compreende todos os indivíduos que potencialmente são capazes de se reproduzir. 

b) Espécie: grupos de indivíduos caracterizados por sua raça e seu parentesco, portanto possuindo genes comuns e/ou hereditários. As espécies não se distribuem ao acaso dentro do ecossistema, mas dependem das interações com outras espécies e das condições físicas e químicas de seu habitat. Cada espécie tem um nicho particular, definido por factores físicos (umidade, temperatura, etc.), biológicos (tipo de nutrientes e quantidade de predadores que atuam sobre ela) e etológicos (ciclos estacionais e temporários, organização, etc.). 

c) População: são os membros de uma espécie que vivem em conjunto numa determinada localidade e ao mesmo tempo. Populações da mesma espécie podem diferir em tamanho, ritmo de reprodução, de morte e, portanto, do crescimento. As populações funcionam como sistemas autônomos, regulando sua densidade por suas próprias características e as de seu ambiente, mas pela complexidade e variedade de nichos, a regulação deve-se a mais de um fator. 

d) Comunidade: inclui os organismos vivos, ou seja, plantas e animais (incluído microrganismos), que interagem mutuamente num ambiente particular que compreende as populações e as suas respectivas espécies. As comunidades são submetidas a três mecanismos dentro do ecossistema: seleção (sobrevivem os indivíduos melhor adaptados às condições do meio), evolução (processo de mudanças acumuladas e adaptação das sucessivas gerações dos organismos a partir dum antecessor comum) e competição (que consiste na luta por um recurso). Estes três mecanismos propiciam a sucessão de umas comunidades por outras. 

e) Ecossistema: Refere-se ao sistema dos organismos vivos ou biológicos e os componentes ambientais não biológicos, de tal modo que o processo ecológico passa a constituir o ecossistema.

Esquema do ecossistema (modificado de Revelle, P., 1984)

No ecossistema global o Sol constitui a fonte de luz, de calor e de energia, que dá vida no planeta Terra. O seu calor emitido mantém uma temperatura adequada para os seres vivos e para isso, contribui a camada de ozono que filtra os raios ultravioletas prejudiciais à vida. 

Sem o Sol não haveria a evaporação das águas, que é fundamental para o ciclo da água, nem o processo de fotossíntese que possibilita que as plantas retirem gás carbônico do ar com os que produzem o oxigênio. Os animais, durante a respiração, retêm oxigênio e expelem dióxido de carbono que as plantas utilizam durante a fotossíntese, reiniciando o processo. 

A fotossíntese é um processo químico através do qual os vegetais, certas bactérias e algas azuis produzem a sua própria matéria orgânica, a partir de energia luminosa e de substâncias simples (água e o dióxido de carbono), libertando no processo oxigênio para o meio. 

O nitrogênio ou azoto é outro dos componentes essenciais à vida por causa dos aminoácidos, proteínas (DNA e RNA), e forma parte da atmosfera em cerca de 80%. Os animais e as plantas absorvem nitrogênio sob as formas de amônia ou de nitrato. 

As bactérias transformam a amônia em nitritos e em seguida em nitratos, que são usados pelas plantas como proteínas. Os animais herbívoros ao comerem as plantas acabam absorvendo nitrogênio. 

Os animais carnívoros que comem os herbívoros e outros carnívoros também acabam absorvendo nitrogênio. Essa sequência em que alguns animais comem outros é chamada cadeia alimentar, que se inicia com o processo de fotossíntese das plantas e raramente excede quatro ou cinco níveis ou grupos de seres vivos. 

Quando os animais e plantas morrem, certas bactérias e fungos convertem seus compostos de nitrogênio em gás nitrogênio, reiniciando o ciclo do azoto. O ciclo da água é outro dos ciclos básicos para a vida na Terra, que tem seu início com a evaporação das águas dos oceanos, lagos e rios, formando nuvens e retornando à Terra em forma de chuva e neve. 

Nas áreas com vegetação, o solo retém água que é usada pelas plantas e a restante acaba indo para os rios e lagos.  

Ecossistema global e a cadeia alimentar

A água não utilizada pelas plantas passa através de solos e infiltra-se até as grandes reservatórios subterrâneos, formando os chamados aquíferos, que fluem em direcção aos oceanos. Como se pode observar, o ecossistema global é formado por ciclos e processos interdependentes e de forma sincronizada e equilibrada. O ser humano, ao longo do tempo, vem criando produtos e processos que interferem directa ou indirectamente nesse equilíbrio. 

f) Biomassa: é um nível mais alto de organização, como o bosque tropical que ocorre nas zonas de alta temperatura e intensa pluviosidade. 

g) Biosfera: é o maior nível de organização, que é parte da Terra e da atmosfera na qual existe a vida. Inclui a crosta superficial, os oceanos e os sedimentos no fundo das massas de água e parte da atmosfera ocupada pela vida. A este nível ecológico produzem-se ciclos bio-geo-químicos de grande dimensão com participação de elementos naturais e poluentes. Um dos objetivos do estudo ecológico é entender como funcionará a biosfera (como se forma um grande ecossistema) no futuro e como solucionar os problemas já causados. 

Os factores não biológicos do ecossistema influenciam em número e gênero os organismos existentes. 

• A luz natural do Sol é um dos principais factores, porque as plantas de cor verde ao usarem a energia solar produzem o processo de fotossíntese, gerando material orgânico e quase todas as criaturas vivas dependem deste organismo para seu alimento. 
• A água é o composto que precisam na Terra todas as formas de vida, a qual é parte do processo precipitação/evaporação. É o maior solvente da natureza, pelo que a dissolução dos poluentes afeta o ambiente, como a chuva ácida que se forma quando o óxido sulfuroso produzido pela combustão dos combustíveis fósseis se dissolve na chuva, reduzindo o desenvolvimento das florestas e causando a contaminação das águas. 
• A temperatura tem um profundo efeito no desenvolvimento dos organismos, incluindo a reação bioquímica que é necessária para a vida e depende da temperatura. As mudanças de temperatura pela ação do homem no ambiente poderiam produzir efeitos negativos ou devastadores no ecossistema. 
• O oxigênio é um elemento não biológico muito importante, pois tanto plantas como animais o usam para obter energia que permita o seu desenvolvimento e metabolismo. Na Terra, o oxigênio é variável em função da altitude e seu abastecimento poderá variar, dependendo das plantas existentes. As águas naturais contêm oxigênio, que é um meio vital para os animais e plantas, podendo ocorrer a sua contaminação pela ação do homem. 
• O solo é também importante por servir de suporte para o desenvolvimento dos seres vivos, principalmente através das pastagens e florestas.