Ecossistema
Um ecossistema (ou sistema ecológico) consiste em todos os organismos e no ambiente físico com o qual eles interagem. Esses componentes bióticos e abióticos estão ligados por meio de ciclos de nutrientes e fluxos de energia. A energia entra no sistema através da fotossíntese e é incorporada ao tecido vegetal. Alimentando-se de plantas e uns dos outros, os animais desempenham um papel importante no movimento de matéria e energia através do sistema. Eles também influenciam a quantidade de biomassa vegetal e microbiana presente. Ao decompor a matéria orgânica morta, os decompositores liberam carbono de volta à atmosfera e facilitam a ciclagem de nutrientes, convertendo os nutrientes armazenados na biomassa morta de volta a uma forma que pode ser facilmente utilizada por plantas e micróbios.
Os ecossistemas são controlados por fatores externos e internos. Fatores externos, como clima, material de origem que forma o solo e topografia, controlam a estrutura geral de um ecossistema, mas não são influenciados pelo ecossistema. Fatores internos são controlados, por exemplo, pela decomposição, competição de raízes, sombreamento, perturbação, sucessão e os tipos de espécies presentes. Enquanto as entradas de recursos são geralmente controladas por processos externos, a disponibilidade desses recursos dentro do ecossistema é controlada por fatores internos. Portanto, os fatores internos não apenas controlam os processos do ecossistema, mas também são controlados por eles.
Os ecossistemas são entidades dinâmicas – estão sujeitos a perturbações periódicas e estão sempre em processo de recuperação de alguma perturbação passada. A tendência de um ecossistema permanecer próximo ao seu estado de equilíbrio, apesar dessa perturbação, é chamada de resistência. A capacidade de um sistema de absorver distúrbios e se reorganizar enquanto passa por mudanças, de modo a reter essencialmente a mesma função, estrutura, identidade e feedbacks, é chamada de resiliência ecológica. Os ecossistemas podem ser estudados através de uma variedade de abordagens - estudos teóricos, estudos que monitoram ecossistemas específicos por longos períodos de tempo, aqueles que observam as diferenças entre os ecossistemas para elucidar como eles funcionam e direcionar a experimentação manipulativa. Biomas são classes gerais ou categorias de ecossistemas. No entanto, não há uma distinção clara entre biomas e ecossistemas. As classificações de ecossistemas são tipos específicos de classificações ecológicas que consideram todos os quatro elementos da definição de ecossistemas: um componente biótico, um complexo abiótico, as interações entre eles e dentro deles e o espaço físico que ocupam.
Os ecossistemas fornecem uma variedade de bens e serviços dos quais as pessoas dependem. Os bens do ecossistema incluem os "produtos materiais tangíveis" de processos ecossistêmicos, como água, alimentos, combustível, material de construção e plantas medicinais. Os serviços ecossistêmicos, por outro lado, são geralmente "melhorias na condição ou localização de coisas de valor". Isso inclui coisas como a manutenção dos ciclos hidrológicos, limpeza do ar e da água, manutenção do oxigênio na atmosfera, polinização das culturas e até coisas como beleza, inspiração e oportunidades de pesquisa. Muitos ecossistemas são degradados por impactos humanos, como perda de solo, poluição do ar e da água, fragmentação de habitat, desvio de água, supressão de incêndios e espécies introduzidas e espécies invasoras. Essas ameaças podem levar à transformação abrupta do ecossistema ou à interrupção gradual dos processos bióticos e degradação das condições abióticas do ecossistema. Uma vez que o ecossistema original perdeu suas características definidoras, ele é considerado "colapsado". A restauração de ecossistemas pode contribuir para alcançar os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável.
Definição
Um ecossistema (ou sistema ecológico) consiste em todos os organismos e os reservatórios abióticos (ou ambiente físico) com os quais eles interagem. Os componentes bióticos e abióticos estão ligados entre si por meio de ciclos de nutrientes e fluxos de energia.
"Processos do ecossistema" são as transferências de energia e materiais de um pool para outro. Processos ecossistêmicos são conhecidos por "ocorrer em uma ampla gama de escalas". Portanto, a escala correta de estudo depende da pergunta feita.
Origem e desenvolvimento do termo
O termo "ecossistema" foi usado pela primeira vez em 1935 em uma publicação do ecologista britânico Arthur Tansley. O termo foi cunhado por Arthur Roy Clapham, que surgiu com a palavra a pedido de Tansley. Tansley desenvolveu o conceito para chamar a atenção para a importância das transferências de materiais entre organismos e seu ambiente. Mais tarde, ele refinou o termo, descrevendo-o como "Todo o sistema,... incluindo não apenas o complexo do organismo, mas também todo o complexo de fatores físicos que formam o que chamamos de ambiente". Tansley considerava os ecossistemas não apenas como unidades naturais, mas como "isolados mentais". Tansley posteriormente definiu a extensão espacial dos ecossistemas usando o termo "ecotopo".
G. Evelyn Hutchinson, uma limnóloga contemporânea de Tansley, combinou as ideias de Charles Elton sobre ecologia trófica com as do geoquímico russo Vladimir Vernadsky. Como resultado, ele sugeriu que a disponibilidade de nutrientes minerais em um lago limitava a produção de algas. Isso, por sua vez, limitaria a abundância de animais que se alimentam de algas. Raymond Lindeman levou essas ideias adiante para sugerir que o fluxo de energia através de um lago era o principal condutor do ecossistema. Os alunos de Hutchinson, os irmãos Howard T. Odum e Eugene P. Odum, desenvolveram ainda mais uma "abordagem de sistemas" para o estudo dos ecossistemas. Isso lhes permitiu estudar o fluxo de energia e material através de sistemas ecológicos.
Processos
Fatores externos e internos
Os ecossistemas são controlados por fatores externos e internos. Fatores externos, também chamados de fatores de estado, controlam a estrutura geral de um ecossistema e a maneira como as coisas funcionam dentro dele, mas não são influenciados pelo ecossistema. Em escalas geográficas amplas, o clima é o fator que "determina mais fortemente os processos e a estrutura do ecossistema". O clima determina o bioma no qual o ecossistema está inserido. Os padrões de precipitação e as temperaturas sazonais influenciam a fotossíntese e, assim, determinam a quantidade de energia disponível para o ecossistema.
O material de origem determina a natureza do solo em um ecossistema e influencia o fornecimento de nutrientes minerais. A topografia também controla os processos do ecossistema afetando coisas como o microclima, o desenvolvimento do solo e o movimento da água através de um sistema. Por exemplo, os ecossistemas podem ser bastante diferentes se situados em uma pequena depressão na paisagem, em comparação com um presente em uma encosta íngreme adjacente.
Outros fatores externos que desempenham um papel importante no funcionamento do ecossistema incluem o tempo e a biota potencial, os organismos que estão presentes em uma região e podem potencialmente ocupar um determinado local. Ecossistemas em ambientes semelhantes que estão localizados em diferentes partes do mundo podem acabar fazendo as coisas de maneira muito diferente simplesmente porque têm diferentes grupos de espécies presentes. A introdução de espécies não nativas pode causar mudanças substanciais na função do ecossistema.
Ao contrário dos fatores externos, os fatores internos nos ecossistemas não apenas controlam os processos do ecossistema, mas também são controlados por eles. Embora as entradas de recursos sejam geralmente controladas por processos externos, como clima e material de origem, a disponibilidade desses recursos dentro do ecossistema é controlada por fatores internos, como decomposição, competição de raízes ou sombreamento. Outros fatores como perturbação, sucessão ou os tipos de espécies presentes também são fatores internos.
Produção primária
A produção primária é a produção de matéria orgânica a partir de fontes inorgânicas de carbono. Isso ocorre principalmente através da fotossíntese. A energia incorporada por meio desse processo sustenta a vida na Terra, enquanto o carbono compõe grande parte da matéria orgânica da biomassa viva e morta, carbono do solo e combustíveis fósseis. Também impulsiona o ciclo do carbono, que influencia o clima global por meio do efeito estufa.
Através do processo de fotossíntese, as plantas captam energia da luz e a utilizam para combinar dióxido de carbono e água para produzir carboidratos e oxigênio. A fotossíntese realizada por todas as plantas em um ecossistema é chamada de produção primária bruta (GPP). Cerca de metade do PIB bruto é respirado pelas plantas para fornecer a energia que sustenta seu crescimento e manutenção. O restante, aquela porção do GPP que não é consumida pela respiração, é conhecida como produção primária líquida (NPP). A fotossíntese total é limitada por uma série de fatores ambientais. Estes incluem a quantidade de luz disponível, a quantidade de área foliar que uma planta tem para capturar luz (sombreamento por outras plantas é uma limitação importante da fotossíntese), a taxa na qual o dióxido de carbono pode ser fornecido aos cloroplastos para suportar a fotossíntese, a disponibilidade de água e a disponibilidade de temperaturas adequadas para a realização da fotossíntese.
Fluxo de energia
A energia e o carbono entram nos ecossistemas por meio da fotossíntese, são incorporados aos tecidos vivos, transferidos para outros organismos que se alimentam da matéria vegetal viva e morta e eventualmente liberados pela respiração. O carbono e a energia incorporados nos tecidos da planta (produção primária líquida) são consumidos pelos animais enquanto a planta está viva ou permanecem inalterados quando o tecido da planta morre e se torna detrito. Nos ecossistemas terrestres, a grande maioria da produção primária líquida acaba sendo decomposta por decompositores. O restante é consumido por animais ainda vivos e entra no sistema trófico vegetal. Depois que plantas e animais morrem, a matéria orgânica contida neles entra no sistema trófico baseado em detritos.
A respiração do ecossistema é a soma da respiração de todos os organismos vivos (plantas, animais e decompositores) no ecossistema. A produção líquida do ecossistema é a diferença entre a produção primária bruta (GPP) e a respiração do ecossistema. Na ausência de perturbação, a produção líquida do ecossistema é equivalente ao acúmulo líquido de carbono no ecossistema.
A energia também pode ser liberada de um ecossistema por meio de distúrbios como incêndios florestais ou transferida para outros ecossistemas (por exemplo, de uma floresta para um córrego e para um lago) pela erosão.
Em sistemas aquáticos, a proporção de biomassa vegetal que é consumida por herbívoros é muito maior do que em sistemas terrestres. Nos sistemas tróficos, os organismos fotossintéticos são os produtores primários. Os organismos que consomem seus tecidos são chamados de consumidores primários ou produtores secundários - herbívoros. Organismos que se alimentam de micróbios (bactérias e fungos) são denominados microbívoros. Animais que se alimentam de consumidores primários – carnívoros – são consumidores secundários. Cada um deles constitui um nível trófico.
A sequência de consumo - da planta ao herbívoro, ao carnívoro - forma uma cadeia alimentar. Os sistemas reais são muito mais complexos do que isso – os organismos geralmente se alimentam de mais de uma forma de alimento e podem se alimentar em mais de um nível trófico. Os carnívoros podem capturar algumas presas que fazem parte de um sistema trófico baseado em plantas e outras que fazem parte de um sistema trófico baseado em detritos (ave que se alimenta tanto de gafanhotos herbívoros quanto de minhocas, que consomem detritos). Sistemas reais, com todas essas complexidades, formam teias alimentares em vez de cadeias alimentares.
Decomposição
O carbono e os nutrientes na matéria orgânica morta são decompostos por um grupo de processos conhecidos como decomposição. Isso libera nutrientes que podem ser reutilizados para a produção de plantas e micróbios e devolve o dióxido de carbono à atmosfera (ou água), onde pode ser usado para a fotossíntese. Na ausência de decomposição, a matéria orgânica morta se acumularia em um ecossistema, e os nutrientes e o dióxido de carbono atmosférico seriam esgotados.
Os processos de decomposição podem ser separados em três categorias: lixiviação, fragmentação e alteração química de material morto. À medida que a água se move através da matéria orgânica morta, ela se dissolve e carrega consigo os componentes solúveis em água. Estes são então absorvidos por organismos no solo, reagem com o solo mineral ou são transportados para além dos limites do ecossistema (e são considerados perdidos para ele). Folhas recém-perdidas e animais recém-mortos têm altas concentrações de componentes solúveis em água e incluem açúcares, aminoácidos e nutrientes minerais. A lixiviação é mais importante em ambientes úmidos e menos importante em ambientes secos.
Os processos de fragmentação quebram o material orgânico em pedaços menores, expondo novas superfícies para colonização por micróbios. A serapilheira recém-derramada pode ser inacessível devido a uma camada externa de cutícula ou casca, e o conteúdo celular é protegido por uma parede celular. Animais recém-mortos podem ser cobertos por um exoesqueleto. Os processos de fragmentação, que rompem essas camadas protetoras, aceleram a taxa de decomposição microbiana. Os animais fragmentam os detritos enquanto procuram comida, assim como a passagem pelo intestino. Ciclos de congelamento-descongelamento e ciclos de umedecimento e secagem também fragmentam o material morto.
A alteração química da matéria orgânica morta é conseguida principalmente através da ação bacteriana e fúngica. As hifas fúngicas produzem enzimas que podem romper as duras estruturas externas que cercam o material vegetal morto. Eles também produzem enzimas que quebram a lignina, o que lhes permite acessar o conteúdo celular e o nitrogênio na lignina. Os fungos podem transferir carbono e nitrogênio por meio de suas redes de hifas e, portanto, ao contrário das bactérias, não dependem apenas dos recursos disponíveis localmente.
Taxas de decomposição
As taxas de decomposição variam entre os ecossistemas. A taxa de decomposição é governada por três conjuntos de fatores - o ambiente físico (temperatura, umidade e propriedades do solo), a quantidade e a qualidade do material morto disponível para os decompositores e a natureza da própria comunidade microbiana. A temperatura controla a taxa de respiração microbiana; quanto mais alta a temperatura, mais rápida ocorre a decomposição microbiana. A temperatura também afeta a umidade do solo, o que afeta a decomposição. Os ciclos de congelamento e degelo também afetam a decomposição - as temperaturas de congelamento matam os microorganismos do solo, o que permite que a lixiviação desempenhe um papel mais importante na movimentação de nutrientes. Isso pode ser especialmente importante quando o solo derrete na primavera, criando um pulso de nutrientes que se torna disponível.
As taxas de decomposição são baixas em condições muito úmidas ou muito secas. As taxas de decomposição são mais altas em condições úmidas e úmidas com níveis adequados de oxigênio. Solos úmidos tendem a se tornar deficientes em oxigênio (isso é especialmente verdadeiro em zonas úmidas), o que retarda o crescimento microbiano. Em solos secos, a decomposição também diminui, mas as bactérias continuam a crescer (embora em um ritmo mais lento) mesmo depois que os solos ficam muito secos para sustentar o crescimento das plantas.
Dinâmica e resiliência
Ecossistemas são entidades dinâmicas. Eles estão sujeitos a perturbações periódicas e estão sempre em processo de recuperação de perturbações passadas. Quando ocorre uma perturbação, um ecossistema responde afastando-se de seu estado inicial. A tendência de um ecossistema permanecer próximo ao seu estado de equilíbrio, apesar dessa perturbação, é chamada de resistência. A capacidade de um sistema de absorver distúrbios e se reorganizar enquanto passa por mudanças, de modo a reter essencialmente a mesma função, estrutura, identidade e feedbacks, é chamada de resiliência ecológica. O pensamento de resiliência também inclui a humanidade como parte integrante da biosfera, onde dependemos dos serviços ecossistêmicos para nossa sobrevivência e devemos construir e manter suas capacidades naturais para resistir a choques e distúrbios. O tempo desempenha um papel central em uma ampla gama, por exemplo, no lento desenvolvimento do solo a partir da rocha nua e na recuperação mais rápida de uma comunidade de distúrbios.
A perturbação também desempenha um papel importante nos processos ecológicos. F. Stuart Chapin e co-autores definem a perturbação como "um evento relativamente discreto no tempo que remove a biomassa da planta". Isso pode variar de surtos de herbívoros, quedas de árvores, incêndios, furacões, inundações, avanços glaciais e erupções vulcânicas. Tais distúrbios podem causar grandes mudanças nas populações de plantas, animais e micróbios, bem como no conteúdo de matéria orgânica do solo. A perturbação é seguida pela sucessão, uma "mudança direcional na estrutura e funcionamento do ecossistema resultante de mudanças bióticas no suprimento de recursos".
A frequência e a gravidade da perturbação determinam a forma como ela afeta o funcionamento do ecossistema. Um grande distúrbio como uma erupção vulcânica ou avanço e recuo glacial deixa para trás solos que carecem de plantas, animais ou matéria orgânica. Ecossistemas que experimentam tais distúrbios passam por sucessão primária. Uma perturbação menos severa, como incêndios florestais, furacões ou cultivo, resulta em sucessão secundária e uma recuperação mais rápida. Distúrbios mais graves e mais frequentes resultam em tempos de recuperação mais longos.
De um ano para o outro, os ecossistemas experimentam variação em seus ambientes bióticos e abióticos. Uma seca, um inverno mais frio do que o normal e um surto de pragas são variações de curto prazo nas condições ambientais. As populações de animais variam de ano para ano, aumentando durante os períodos ricos em recursos e diminuindo à medida que excedem seu suprimento de alimentos. Mudanças de longo prazo também moldam os processos do ecossistema. Por exemplo, as florestas do leste da América do Norte ainda apresentam legados de cultivo que cessaram em 1850, quando grandes áreas foram revertidas para florestas. Outro exemplo é a produção de metano nos lagos do leste da Sibéria, controlada pela matéria orgânica acumulada durante o Pleistoceno.
Ciclagem de nutrientes
Os ecossistemas trocam continuamente energia e carbono com o ambiente mais amplo. Os nutrientes minerais, por outro lado, são principalmente ciclados entre plantas, animais, micróbios e o solo. A maior parte do nitrogênio entra nos ecossistemas por meio da fixação biológica de nitrogênio, é depositado por meio de precipitação, poeira, gases ou é aplicado como fertilizante. A maioria dos ecossistemas terrestres é limitada em nitrogênio a curto prazo, tornando a ciclagem de nitrogênio um importante controle na produção do ecossistema. A longo prazo, a disponibilidade de fósforo também pode ser crítica.
Os macronutrientes que são requeridos por todas as plantas em grandes quantidades incluem os nutrientes primários (que são mais limitantes porque são usados em maiores quantidades): Nitrogênio, fósforo, potássio. Os principais nutrientes secundários (com menos frequência limitantes) incluem: Cálcio, magnésio, enxofre. Os micronutrientes exigidos por todas as plantas em pequenas quantidades incluem boro, cloreto, cobre, ferro, manganês, molibdênio e zinco. Finalmente, existem também nutrientes benéficos que podem ser necessários para certas plantas ou para plantas em condições ambientais específicas: alumínio, cobalto, iodo, níquel, selênio, silício, sódio, vanádio.
Até os tempos modernos, a fixação de nitrogênio era a principal fonte de nitrogênio para os ecossistemas. Bactérias fixadoras de nitrogênio vivem em simbiose com plantas ou vivem livremente no solo. O custo energético é alto para plantas que suportam simbiontes fixadores de nitrogênio - até 25% da produção primária bruta quando medida em condições controladas. Muitos membros da família das leguminosas suportam simbiontes fixadores de nitrogênio. Algumas cianobactérias também são capazes de fixação de nitrogênio. Estes são fototróficos, que realizam a fotossíntese. Como outras bactérias fixadoras de nitrogênio, elas podem ser de vida livre ou ter relações simbióticas com plantas. Outras fontes de nitrogênio incluem deposição ácida produzida pela combustão de combustíveis fósseis, gás amônia que evapora de campos agrícolas que receberam fertilizantes e poeira. As entradas antropogênicas de nitrogênio representam cerca de 80% de todos os fluxos de nitrogênio nos ecossistemas.
Quando os tecidos vegetais são eliminados ou ingeridos, o nitrogênio nesses tecidos fica disponível para animais e micróbios. A decomposição microbiana libera compostos de nitrogênio da matéria orgânica morta no solo, onde plantas, fungos e bactérias competem por ela. Algumas bactérias do solo usam compostos orgânicos contendo nitrogênio como fonte de carbono e liberam íons de amônio no solo. Este processo é conhecido como mineralização do nitrogênio. Outros convertem amônio em íons de nitrito e nitrato, um processo conhecido como nitrificação. Óxido nítrico e óxido nitroso também são produzidos durante a nitrificação. Sob condições ricas em nitrogênio e pobres em oxigênio, nitratos e nitritos são convertidos em gás nitrogênio, um processo conhecido como desnitrificação.
Fungos micorrízicos que são simbióticos com as raízes das plantas, usam carboidratos fornecidos pelas plantas e, em troca, transferem compostos de fósforo e nitrogênio de volta para as raízes das plantas. Esta é uma importante via de transferência de nitrogênio orgânico da matéria orgânica morta para as plantas. Este mecanismo pode contribuir para mais de 70 Tg de nitrogênio vegetal assimilado anualmente, desempenhando assim um papel crítico na ciclagem global de nutrientes e na função do ecossistema.
O fósforo entra nos ecossistemas através do intemperismo. À medida que os ecossistemas envelhecem, esse suprimento diminui, tornando a limitação de fósforo mais comum em paisagens mais antigas (especialmente nos trópicos). Cálcio e enxofre também são produzidos pelo intemperismo, mas a deposição ácida é uma importante fonte de enxofre em muitos ecossistemas. Embora o magnésio e o manganês sejam produzidos pelo intemperismo, as trocas entre a matéria orgânica do solo e as células vivas respondem por uma parcela significativa dos fluxos do ecossistema. O potássio é principalmente ciclado entre as células vivas e a matéria orgânica do solo.
Função e biodiversidade
A biodiversidade desempenha um papel importante no funcionamento dos ecossistemas. Os processos do ecossistema são conduzidos pelas espécies em um ecossistema, a natureza das espécies individuais e a abundância relativa de organismos entre essas espécies. Os processos ecossistêmicos são o efeito líquido das ações de organismos individuais conforme eles interagem com seu ambiente. A teoria ecológica sugere que, para coexistir, as espécies devem ter algum nível de similaridade limitante – elas devem ser diferentes umas das outras de alguma forma fundamental, caso contrário, uma espécie excluiria competitivamente a outra. Apesar disso, o efeito cumulativo de espécies adicionais em um ecossistema não é linear: espécies adicionais podem aumentar a retenção de nitrogênio, por exemplo. No entanto, além de algum nível de riqueza de espécies, espécies adicionais podem ter pouco efeito aditivo, a menos que difiram substancialmente das espécies já presentes. É o caso, por exemplo, das espécies exóticas.
A adição (ou perda) de espécies que são ecologicamente semelhantes àquelas já presentes em um ecossistema tende a ter apenas um pequeno efeito na função do ecossistema. Espécies ecologicamente distintas, por outro lado, têm um efeito muito maior. Da mesma forma, as espécies dominantes têm um grande efeito na função do ecossistema, enquanto as espécies raras tendem a ter um pequeno efeito. Espécies-chave tendem a ter um efeito na função do ecossistema que é desproporcional à sua abundância em um ecossistema.
Um engenheiro de ecossistema é qualquer organismo que cria, modifica significativamente, mantém ou destrói um habitat.
Abordagens de estudo
Ecologia do ecossistema
Ecologia de ecossistema é o "estudo das interações entre organismos e seu ambiente como um sistema integrado". O tamanho dos ecossistemas pode chegar a dez ordens de grandeza, desde as camadas superficiais das rochas até a superfície do planeta.
O Hubbard Brook Ecosystem Study começou em 1963 para estudar as Montanhas Brancas em New Hampshire. Foi a primeira tentativa bem-sucedida de estudar toda uma bacia hidrográfica como um ecossistema. O estudo usou a química do córrego como meio de monitorar as propriedades do ecossistema e desenvolveu um modelo biogeoquímico detalhado do ecossistema. Pesquisas de longo prazo no local levaram à descoberta da chuva ácida na América do Norte em 1972. Os pesquisadores documentaram o esgotamento dos cátions do solo (especialmente cálcio) nas décadas seguintes.
Os ecossistemas podem ser estudados através de uma variedade de abordagens - estudos teóricos, estudos que monitoram ecossistemas específicos por longos períodos de tempo, aqueles que observam as diferenças entre os ecossistemas para elucidar como eles funcionam e direcionar a experimentação manipulativa. Os estudos podem ser realizados em uma variedade de escalas, desde estudos de todo o ecossistema até o estudo de microcosmos ou mesocosmos (representações simplificadas de ecossistemas). O ecologista americano Stephen R. Carpenter argumentou que experimentos em microcosmos podem ser "irrelevantes e diversivos". se não forem realizados em conjunto com estudos de campo feitos na escala do ecossistema. Nesses casos, os experimentos do microcosmo podem falhar em prever com precisão a dinâmica no nível do ecossistema.
Classificações
Biomas são classes ou categorias gerais de ecossistemas. No entanto, não há uma distinção clara entre biomas e ecossistemas. Os biomas são sempre definidos em um nível muito geral. Os ecossistemas podem ser descritos em níveis que variam de muito geral (caso em que os nomes às vezes são os mesmos dos biomas) a muito específicos, como "florestas costeiras úmidas de folhas agulhadas".
Os biomas variam devido às variações globais no clima. Os biomas são frequentemente definidos por sua estrutura: em um nível geral, por exemplo, florestas tropicais, pastagens temperadas e tundra ártica. Pode haver qualquer grau de subcategorias entre os tipos de ecossistemas que compreendem um bioma, por exemplo, florestas boreais de folhas agulhadas ou florestas tropicais úmidas. Embora os ecossistemas sejam mais comumente categorizados por sua estrutura e geografia, também existem outras maneiras de categorizar e classificar os ecossistemas, como por seu nível de impacto humano (ver bioma antropogênico), ou por sua integração com processos sociais ou processos tecnológicos ou sua novidade (por exemplo, novo ecossistema). Cada uma dessas taxonomias de ecossistemas tende a enfatizar diferentes propriedades estruturais ou funcionais. Nenhuma dessas é a “melhor” classificação.
As classificações de ecossistemas são tipos específicos de classificações ecológicas que consideram todos os quatro elementos da definição de ecossistemas: um componente biótico, um complexo abiótico, as interações entre e dentro deles e o espaço físico que ocupam. Diferentes abordagens para classificações ecológicas foram desenvolvidas em disciplinas terrestres, de água doce e marinhas, e uma tipologia baseada em função foi proposta para alavancar os pontos fortes dessas diferentes abordagens em um sistema unificado.
Exemplos
Os artigos a seguir são exemplos de ecossistemas para regiões, zonas ou condições específicas:
- Ecossistema aquático
- Ecossistema Boreal
- Ecossistema de água doce
- Ecossistemas dependentes de água subterrânea
- Ecossistema do lago (ecossistema lentático)
- Grande ecossistema marinho
- Ecossistema marinho
- Ecossistema de Montane
- Ecossistema fluvial (ecossistema ótico)
- Ecossistema terrestre
- Ecossistema urbano
Interações humanas com ecossistemas
As atividades humanas são importantes em quase todos os ecossistemas. Embora os seres humanos existam e operem dentro dos ecossistemas, seus efeitos cumulativos são grandes o suficiente para influenciar fatores externos como o clima.
Bens e serviços do ecossistema
Os ecossistemas fornecem uma variedade de bens e serviços dos quais as pessoas dependem. Os bens do ecossistema incluem os "produtos materiais tangíveis" de processos ecossistêmicos, como água, alimentos, combustível, material de construção e plantas medicinais. Eles também incluem itens menos tangíveis, como turismo e recreação, e genes de plantas e animais silvestres que podem ser usados para melhorar as espécies domésticas.
Os serviços ecossistêmicos, por outro lado, são geralmente "melhorias na condição ou localização de coisas de valor". Isso inclui coisas como a manutenção dos ciclos hidrológicos, limpeza do ar e da água, manutenção do oxigênio na atmosfera, polinização das culturas e até coisas como beleza, inspiração e oportunidades de pesquisa. Embora o material do ecossistema tenha sido tradicionalmente reconhecido como a base para coisas de valor econômico, os serviços ecossistêmicos tendem a ser considerados garantidos.
A Millennium Ecosystem Assessment é uma síntese internacional de mais de 1.000 dos principais cientistas biológicos do mundo, que analisa o estado dos ecossistemas da Terra e fornece resumos e diretrizes para decisões -makers. O relatório identificou quatro categorias principais de serviços ecossistêmicos: serviços de provisão, regulação, culturais e de apoio. Conclui que a atividade humana está tendo um impacto significativo e crescente na biodiversidade dos ecossistemas mundiais, reduzindo sua resiliência e biocapacidade. O relatório refere-se aos sistemas naturais como o "sistema de suporte à vida" da humanidade, fornecendo serviços ecossistêmicos essenciais. A avaliação mede 24 serviços ecossistêmicos e conclui que apenas quatro apresentaram melhora nos últimos 50 anos, 15 estão em grave declínio e cinco estão em situação precária.
A Plataforma Intergovernamental de Ciência-Política sobre Serviços de Biodiversidade e Ecossistema (IPBES) é uma organização intergovernamental criada para melhorar a interface entre ciência e política sobre questões de biodiversidade e serviços ecossistemas. Pretende-se servir um papel semelhante ao Painel Intergovernamental sobre a Mudança Climática. O quadro conceitual do IPBES inclui seis elementos interligados primários: natureza, benefícios da natureza para as pessoas, ativos antropogênicos, instituições e sistemas de governança e outros drivers indiretos de mudança, drivers diretos de mudança e boa qualidade de vida.
Os serviços ecossistêmicos são limitados e também ameaçados pelas atividades humanas. Para ajudar a informar os tomadores de decisão, muitos serviços ecossistêmicos estão recebendo valores econômicos, muitas vezes com base no custo de substituição por alternativas antropogênicas. O desafio contínuo de atribuir valor econômico à natureza, por exemplo, por meio de bancos de biodiversidade, está provocando mudanças transdisciplinares na forma como reconhecemos e gerenciamos o meio ambiente, a responsabilidade social, as oportunidades de negócios e nosso futuro como espécie.
Degradação e declínio
À medida que a população humana e o consumo per capita crescem, as demandas de recursos impostas aos ecossistemas e os efeitos da pegada ecológica humana. Os recursos naturais são vulneráveis e limitados. Os impactos ambientais das ações antropogênicas estão se tornando mais evidentes. Os problemas para todos os ecossistemas incluem: poluição ambiental, alterações climáticas e perda de biodiversidade. Para os ecossistemas terrestres, outras ameaças incluem poluição do ar, degradação do solo e desmatamento. As ameaças aos ecossistemas aquáticos incluem também a exploração insustentável dos recursos marinhos (por exemplo, sobre a pesca), a poluição marinha, a poluição dos microplásticos, os efeitos das alterações climáticas nos oceanos (por exemplo, o aquecimento e a acidificação), e a construção em áreas costeiras.
Muitos ecossistemas são degradados por impactos humanos, como perda de solo, poluição do ar e da água, fragmentação de habitat, desvio de água, supressão de incêndios e espécies introduzidas e invasoras.
Essas ameaças podem levar a uma transformação abrupta do ecossistema ou à interrupção gradual dos processos bióticos e degradação das condições abióticas do ecossistema. Uma vez que o ecossistema original tenha perdido suas características definidoras, ele é considerado colapsado (consulte também a Lista Vermelha de Ecossistemas da IUCN). O colapso do ecossistema pode ser reversível e, dessa forma, difere da extinção de espécies. Avaliações quantitativas do risco de colapso são usadas como medidas de estado de conservação e tendências.
Gestão
Quando a gestão de recursos naturais é aplicada a ecossistemas inteiros, em vez de espécies isoladas, é denominada gestão de ecossistemas. Embora existam muitas definições de gestão de ecossistemas, há um conjunto comum de princípios subjacentes a essas definições: Um princípio fundamental é a sustentabilidade a longo prazo da produção de bens e serviços pelo ecossistema; "sustentabilidade intergeracional [é] uma pré-condição para a gestão, não uma reflexão tardia". Embora o manejo de ecossistemas possa ser usado como parte de um plano de conservação da natureza, ele também pode ser usado em ecossistemas intensivamente manejados (ver, por exemplo, agroecossistema e silvicultura próxima à natureza).
Restauração e desenvolvimento sustentável
Os projetos integrados de conservação e desenvolvimento (ICDPs) visam abordar as preocupações de conservação e subsistência humana (desenvolvimento sustentável) em países em desenvolvimento juntos, em vez de separadamente, como costumava ser feito no passado.