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ESTUDO DE UM ECOSSISTEMA TERRESTRE:

um metro quadrado de biodiversidade.

Alunos: Diogo Carvalho, nº6; Joana Monteiro, nº15; João Soares, nº17; Leonor Braga, nº19; Mariana Rangel, nº 24.
Turma: 11º A
Escola: Escola Secundária João da Silva Correia
Disciplina: Biologia e Geologia
Data: 20 de janeiro de 2020

Resumo
Neste artigo estudamos um metro quadrado de biodiversidade num ecossistema terrestre. observamos não só os seres como as relações entre eles e entre eles e o meio. Através de uma minuciosa análise não só das condições abióticas mas também das relações bióticas, chegamos a algumas conclusões de como é que este pequeno ecossistema se mantinha em equilíbrio e quais eram as funções de determinados seres no mesmo. Juntamos, para a realização deste artigo, os conhecimentos de biologia, nas áreas de ecologia e também de taxonomia e sistemática. A metodologia exercida baseia-se em princípios científicos do evolucionismo e nas formas mais aceites de investigação em ciência com a formulação de uma hipótese e recolha de dados, no campo e no laboratório, para averiguar a sua veracidade.

Introdução

Questão problema
Será que numa pequena área de um ecossistema, de 1m2, se encontram seres vivo representativos de cada reino da classificação de Whittaker? Quais os que existem com mais frequência e quais serão os mais fáceis de observar? Será possível compreender o funcionamento de um ecossistema numa área tão limitada de terreno?

Hipótese
Espera-se que existam seres vivos de todos os reinos no ecossistema, no entanto os seres do reino Monera e do reino Protista serão muito difíceis de observar, devido às suas reduzidas dimensões e os seres do reino Fungi, Animalia e Plantae serão os mais fáceis de encontrar. Prevê-se encontrar maior diversidade de seres do reino Plantae macroscopicamente visíveis e a cobrir todo o terreno em estudo. Devem existir diferentes seres com diferentes funções no ecossistema (produtores, macroconsumidores e microconsumidores), que tornem possível o funcionamento do ecossistema, apesar da área que vamos explorar ser apenas uma porção do ecossistema onde esta está inserida (jardim da escola).

Objetivos
O trabalho prático visa compreender o funcionamento de um ecossistema, aplicar conceitos taxonómicos e perceber a importância da taxonomia e dos sistemas de classificações dos seres vivos (sistemática). Por outro lado, pretende-se desenvolver a capacidade de realizar um artigo científico, que envolve utilizar diversos métodos e raciocínios científicos, aplicar conceitos teóricos na análise prática de um ecossistema e perceber a grande biodiversidade de seres vivos que existem na biosfera.

Fundamentos teóricos
Para realizar este trabalho tivemos de ter em conta alguns conceitos e teorias como: biosfera, ecossistema, seleção natural, biodiversidade, classificação biológica de Whittaker, reinos Monera, Protista, Fungi, Plantae e Animalia, categorias taxonómicas, reino, filo, classe, ordem, família, género, espécie, células procarióticas e eucarióticas, relações de simbiose, competição e herbivorismo, fatores abióticos como humidade, temperatura, luminosidade, heterotrofismo e autotofismo, fotossíntese, unicelularidade e pluriceluaridade, seres produtores, macroconsumidores e microconsomidores.

Método experimental
Materiais
Tina, caixas de Petri, esguicho, material de disseção, lâminas e lamelas, lupa, microscópio ótico composto, chaves dicotómicas, guias de identificação, folha de campo, lápis, tesoura, etiquetas, sacos, recipientes, fita métrica, régua, termómetro, pá de jardinagem, ancinho de jardinagem, corda e lupa de mão.

Procedimento:
Começou-se por determinar as característica físico-químicas do ambiente em estudo. Para isso, analisou-se o relevo, as dimensões (neste caso selecionou-se 1m2 de terreno e limitou-se com uma corda), o declive, a altitude e irregularidade, tendo em conta as condições às quais este terreno selecionada está exposto. Foi importante registar o dia do ano em que foi realizada a experiência assim como a hora, sendo também importante a analise da luminosidade, humidade do ar, temperatura, correntes ventosa entre outro fatores climáticos). Por fim registou-se o tipo de cobertura da superfície, considerando a composição aparente, a extensão e a espessura da cobertura.
Removeram-se os resíduos superficiais e de imediato introduziu-se um termómetro a uma profundidade de 15 cm, registando após a sua estabilização, a temperatura. Para análise da humidade do solo, esfregou-se na mão uma porção do mesmo e registar a sensação de humidade que esta transmitia; usando o mesmo método determinou-se a dimensão das partículas, o grau da sua agregação, a forma das mesmas e a sua cor. Para o estudo em laboratório recolheu-se 10 cm2 de solo e colocou-se num recipiente para posterior análise em laboratório.
Para a observação da comunidade vegetal, começou-se por caracterizar quanto ao porte e quanto à sua distribuição, de seguida recolheu-se o máximo de dados possíveis sobre a diversidade vegetal, registando a frequência relativa (exemplares mais numerosos), capturando imagens, para a posterior análise e identificação de cada ser e recolheu-se alguns espécimes para estudo em laboratório.
Para investigação da fauna, procurou-se observar diferentes habitats, na superfície, sob fragmentos rochosos e escavando o solo para a procurar exemplares de animais e possíveis vestígios deixados por estes. Recolheram-se exemplares para o estudo em laboratório.
No final do trabalho de campo, deixou-se o terreno em condições idênticas às iniciais para que este estudo tivesse o menor impacto possível no ecossistema.
No laboratório, observou-se à lupa os seres vivos recolhidos registando o máximo de informação possível sobre estes. De seguida, misturou-se uma amostra de solo com água e fez-se uma preparação microscópica da solução para a procura da possível microfauna, replicando-se o procedimento várias vezes. Analisaram-se os dados e pesquisou-se sobre cada ser vivo identificando-os com base em guias e chaves de classificação.
Com os seres vivos e amostras de solo recolhidas no campo, construiu-se um pequeno ecossistema para posterior analise das relações entre os indivíduos e dos indivíduos com o meio, ou em alternativa devolver os seres ao seu ecossistema.

Resultados

Os dados foram recolhidos dia 20 de janeiro de 2020, às 9:00 da manhã, com temperatura de 6 graus Celcius e com 52% de humidade. O terreno em estudo de 1 m2, com latitude 40.9128, longitude -8.4381 e altitude de 11.2m, com um grau de inclinação quase nulo, tem uma exposição solar elevada e é ventoso.
A temperatura do solo, a 15 cm de profundidade é de 15°C, este tem uma constituição suave e aparenta ser húmido, no entanto, dependendo do local do terreno, a humidade é diferente, junto às extremidades era mais húmido (na parte do terreno encostado à parede) e na restante área encontrava-se mais seco.
Maioritariamente, o terreno está coberto por vegetação. Encontraram-se sementes.
Detetaram-se alguns animais de pequeno porte (minhoca, larva), e vestígios da presença de outros seres vivos.
Após a observação e recolha dos seres vivos no ecossistema, observaram-se no laboratório. Ao colocar os animais num recipiente, observaram-se interações, como larvas que mordiam as minhocas. Com o uso de um microscópico ótico avistamos seres microscópicos unicelulares.

Assim, encontramos seres macroscópicos do reino Animalia e Plantae e seres microscópicos do reino Protista. De seguida, apresentam-se imagens dos seres vivos encontrados no ecossistema e a sua respetiva identificação (figuras 1 a 13). Através da observação dos seres, efetuarmos uma pesquisa sobre eles e usando o nosso conhecimento de biologia, taxonomia e sistemática realizamos uma tabela (tabela 1) para facilitar as interpretações.

1                2
 Figura 1– Imagem macroscópica de um ser vivo da espécie Poa annua   Figura 2 – Imagem macroscópica de um ser vivo da espécie Plantago lanceolata.
     
 3    4
 Figura 3 – Imagem macroscópica de um ser vivo da espécie Trifolium repens.    Figura 4 – Imagem macroscópica de um ser vivo da espécie Senecio vulgaris.
     
5   6
 Figura 5 – Imagem macroscópica de um ser vivo da espécie Raphanus raphanistrum.    Figura 6 – Imagem macroscópica de um ser vivo da espécie Crepis sancta.
     
7   8
 Figura 7 – Imagem macroscópica de um ser vivo da espécie Hypochaeris glabra    Figura 8 – Imagem macroscópica de um ser vivo do reino Animalia.
     
9   10
 Figura 9 – Imagem macroscópica de um ser vivo da família Armadillidiidae    Figura 10– Imagem macroscópica de um ser vivo da classe Clitellata.
     
11   12
 Figura 11- Imagem microscópica preparação temporária, sem coloração, de uma amostra da solução do solo onde foram observados protistas (Amoeba e Diatomácea).    Figura 12- Imagem macroscópica de uma semente encontrada enterrada no solo.
     
13    
Figura 13- Imagem macroscópica de sementes encontradas na superfície do solo.    

 

tabela1

 

tabela1a

Discussão
Nesta atividade laboratorial, realizou-se um estudo de uma porção de um ecossistema de 1m2, onde observamos diversos seres vivos bem como as relações entre estes e o meio. Após a sua observação minuciosa, classificaram-se de acordo com a sua taxonomia.

Os seres vivos observados neste ecossistema integram-se essencialmente no reino Plantae e Animalia, porém também se conseguiram observar microscopicamente dois seres vivos do reino Protista, vulgarmente conhecidos por Amiba e Diatomácea (figura 11).

Dentro do reino Plantae encontramos plantas das espécies, Poa annua (figura 1), Plantago lanceolata (figura 2), Trifolium repens (figura 3), Senecio vulgaris (figura 4), Raphanus raphanistrum (figura 5), Crepis sancta (figura 6) e Hypochaeris glabra (figura 7), encontrando-se em maior frequência a espécie Trifolium repens.

Estes seres têm um importante papel neste ecossistema, uma vez que são seres produtores. Deste modo, são estes que transformam a matéria inorgânica em matéria orgânica, permitindo a obtenção de matéria orgânica, essencial para o metabolismo celular, por parte destes e dos outros seres vivos que se alimentam dos mesmos. Assim, servem de base das cadeias tróficas. 

Encontraram-se, do reino Animalia, três tipos de seres vivos, a larva (figura 8), o bicho-de-conta (figura) e a minhoca (figura 10), sendo este último encontrado em maior frequência. A larva observada, corresponde à fase larvar de um animal que sofre metamorfose, logo, a forma que observamos será muito diferente morfologicamente da fase adulta. O bicho-de-conta, outro ser pertencente ao reino Animalia, foi também encontrado neste ecossistema, e ao realizarmos esta atividade constatou-se que este animal se enrolava quando o tentávamos retirar do solo e quando tocávamos nele para o analisar. Concluiu-se assim que este era um dos seus métodos de defesa para quando se sentia em perigo. No entanto, este método é também utilizado por este ser a fim de evitar a perda de água por evaporação. Este foi o animal encontrado na zona mais húmida do terreno e mais profunda, uma vez que é um animal noturno e apresenta dificuldade em armazenar a água.

A minhoca, outro ser encontrado no ecossistema em estudo, desempenha um duplo papel no ecossistema porque além de ser macroconsumidor é também detritivoro, isto é, fragmenta a matéria orgânica facilitando, por sua vez, a ação dos microconsumidores (que embora não tenham sido avistados deduzimos que existam neste ecossistema pois são essenciais na manutenção do equilíbrio do mesmo) e também são de importância primordial na pedogénese (formação do solo).

As minhocas são também importantes para o arejamento do solo, uma vez que, estas constroem galerias e produzem um muco que que facilita as trocas gasosas através do tegumento, enquanto se movimentam no solo. O arejamento do solo é crucial para o equilíbrio do ecossistema porque permite o desenvolvimento radicular das plantas e permite aumentar o habitat das bactérias. Apenas com solos arejados é que as células das raízes das plantas realizam o seu metabolismo celular, nomeadamente a respiração aeróbia, pois só assim obtêm o oxigénio (acetor final de eletrões nesta respiração), permitindo o seu crescimento e obtenção de ATP. Com a energia contida no ATP as células do mesófilo radicular passam a poder realizar o transporte ativo de sais, essencial para que ocorra a absorção de iões que faz aumentar a pressão osmótica na raiz favorecendo a absorção de água por osmose, formando a seiva bruta. Esta é fundamental para a fotossíntese.

Sucintamente, os solos arejados pelas minhocas permitem a renovação da matéria, dado que, estes possibilitam a ação dos seres produtores e microconsumidores. Concluímos assim, que o solo arejado é um dos fatores favoráveis deste ecossistema, dado que facilita a ação dos seres microconsumidores e produtores.

Os seres deste reino desempenham um papel diferente dos do reino Plantae, uma vez que são seres macroconsumidores, que utilizam a matéria orgânica sintetizada pelas plantas como fonte de alimento, sendo assim considerados quanto à obtenção de matéria como seres heterotróficos por ingestão. Por consequencia, é importante que se estabeleçam relações de herbivorismo entre seres produtores e macroconsumidores, de modo a que, a matéria orgânica produzida pelos seres fotoautotróficos circule na teia alimentar. Foi possível deduzir a ocorrência desta relação no nosso ecossistema em estudo, visto que, um dos seres do reino Plantae, da espécie Plantago lanceolata (figura 2), revelava marcas numa das suas folhas, provavelmente deixadas por um animal, dado que são de grandes dimensões.

No laboratório, ao colocar todos os animais num recipiente observou-se que a minhoca e a larva estabeleciam uma relação de competição. Isto leva-nos a deduzir que esta será uma das relações estabelecidas no ecossistema em estudo, visto que ambas têm o mesmo nicho ecológico. Inferimos também que em condições de stress alimentar, qualquer um dos seres vivos presentes neste ecossistema competiria com seres do seu nicho ecológico.

Embora este ecossistema tenha apenas um 1m2, deduzimos que muitos outros seres vivos se encontrariam no mesmo, alguns na profundidade do solo, outros e bastantes, microscópicos dos quais apenas seriam de possível observação com microscópios eletrónicos.
Por exemplo, os seres da espécie Trifolium repens (figura 3), vulgarmente conhecidos por trevos, estabelecem normalmente uma relação de simbiose com bactérias que se fixam às suas raízes. Esta relação favorece ambas as partes, por um lado, as bactérias incorporam o azoto atmosférico no solo, permitindo aos trevos desenvolverem-se mesmo em solos pobres em azoto, por sua vez, o trevo fornece a matéria orgânica essencial para o metabolismo celular das bactérias. Assim, pensamos que mesmo não tendo sido possível contemplar, este ecossistema incluiria muitas mais espécies do que as que estão nos resultados, abrangendo outros reinos, como por exemplo o reino Monera onde os seres vivos são unicelulares, as bactérias, o reino Fungi e mais seres do reino Protista.

Também os fatores abióticos condicionam o ecossistema, sendo o habitat e as condições ambientais diferentes, os seres vivos e as suas relações vão ser condicionadas, sendo, portanto, considerados fatores limitantes. As espécies do reino Plantae e Animalia encontradas neste ecossistema são caracterizadas por habitarem em ambientes húmidos, deste modo, se as condições do meio não fossem favorecidas para esses seres era provável que, estes não o habitassem ou que talvez aquando da mudança ambiental, morressem, pelo facto de não estarem aptos para sobreviver em tal ambiente. É importante referir que a humidade neste terreno não era uniforme, nas extremidades o solo encontrava-se mais húmido, pelo que, encontramos nesse local maior quantidade relativa de seres do reino Animalia.

Desse mesmo modo, a exposição solar é também algo crucial para o ecossistema, dado que sem esta não ocorre a fotossíntese, por isso, podemos chegar à conclusão de que um dos fatores favoráveis a este ecossistema é a elevada exposição solar durante o dia.

Outros fatores, como a data de realização da experiência interferem com os resultados obtidos. Esta experiência foi realizada em janeiro, e como tal, fatores como a temperatura, a humidade, a exposição solar, a floração e a reprodução seriam diferentes em outros meses do ano. Assim, inferimos que se a experiência tivesse sido realizada noutro mês as características dos seres vivos, as suas relações e consequentemente o ecossistema em estudo seria diferente.
Por exemplo, a espécie Senecio vulgaris é predominante nos meses de janeiro e fevereiro, meses aquando decorreu esta atividade, consequentemente, é de prever, que em qualquer outra altura do ano esta espécie poderia não ter sido encontrada neste ecossistema ou que a sua frequência seria relativamente menor.

Por outro lado, espécies de plantas como Plantago lanceolata e Tifolium repens, têm períodos de floração que vão desde março a setembro, por este motivo, nos resultados estas plantas da classe angiospérmica não apresentavam flor, porém, se a experiência tivesse sido realizada durante o período de floração é de prever que essas espécies teriam este órgão visível.
Outro exemplo é o bicho da conta que se fosse avistado durante as suas épocas reprodutoras, primavera e outono, era possível observar que as fêmeas teriam uma mancha mais clara na zona ventral, que indicaria que esta se encontrava com ovos numa bolsa marsupial, onde é possível a troca de gases, nutrientes e produtos de excreção através da hemolinfa e do fluido marsupial.

Tal como o que está descrito nos resultados, o solo deste ecossistema apresentava-se granuloso e com pequenos minerais visíveis à lupa. Para além disto, algo que também foi possível encontrar no mesmo foram sementes de tamanho reduzido (figura 12), provavelmente trazidas por agentes de dispersão como o vento e os animais, que se depositaram e foram posteriormente soterradas pois encontravam-se a uma certa profundidade do solo. O facto de estas se encontrarem perto das minhocas leva a crer que também possam ter sido arrastadas ao longo do seu trajeto.
Também à superfície do solo, encontraram duas sementes (figura 13), de maiores dimensões, trazidas provavelmente por animais, que deduzimos que teria germinado quando as condições permitissem (temperatura, humidade).

Pensamos que poderia ter sido mais enriquecedor analisar microscopicamente mais porções de solo, dado que, desse modo se poderia ter encontrar maior diversidade de seres, que se poderiam englobar no reino Monera e Fungi dos quais não se encontrou nenhum ser pertencente. Por outro lado, poderiam-se ter analisado diferentes porções do solo e comparar a biodiversidade encontrada em cada um dos mesmos, dado que a humidade do terreno não era uniforme. Por fim, o uso de um microscópio ótico com maior poder de ampliação e resolução ou mesmo um microscópio eletrónico, seria muito vantajoso para este trabalho, uma vez que permitiria identificar formas microscópicas do reino Monera, Fungi e Protista e ainda observar a ultraestrutura dos mesmos, como, por exemplo, da Amiba, conseguindo assim chegar à espécie da mesma.

Conclusão
A realização deste trabalho experimental permitiu compreender melhor qual a importância da existência de sistemas de classificação dos seres vivos comummente usados por todos os investigadores. Quando agrupamos seres de acordo com certos parâmetros, torna-se mais fácil de compreender as suas características e os seus modos de vida, relacionando fatores abióticos e bióticos. Nesta investigação foi possível perceber e observar, microscopicamente e macroscopicamente, diferentes seres vivos, as relações entre eles e o meio envolvente, e assim, aplicar e relacionar conhecimentos teóricos antes adquiridos.

Embora não tínhamos visto seres microconsumidores, do reino Fungi ou Monera, deduzimos que estes possam existir no ecossistema para manter o equilíbrio por meio da reciclagem da matéria orgânica, não tendo sido observados devido à sua reduzida dimensão. Como previsto na nossa hipótese o reino cujos seres pertencentes se encontravam em maior frequência foi o reino Plantae, sendo estes também os mais fáceis de observar.
Concluímos que é facilmente percetível, através de apenas um metro quadrado de terreno, o funcionamento de um ecossistema que depende em grande parte das relações entre os seres e entre os seres e o meio abiótico. Também é possível ter uma perspetiva da biodiversidade à escala mundial, a partir da imensidão de seres observados num único metro quadrado.

Bibliografia
Consulta online, de 20 .01.2020 a 09.02.2020, em:

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https://www.biodiversity4all.org/taxa/52808-Poa-annua

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http://floresdoareal.blogspot.com/2015/03/senecio-vulgaris-l.html

http://floresdoareal.blogspot.com/2018/01/trifolium-l.html

https://jb.utad.pt/especie/Trifolium_repens_var_repens

https://www.biodiversity4all.org/taxa/55411-Raphanus-raphanistrum

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https://www.biodiversity4all.org/taxa/460587-Crepis-sancta

https://jb.utad.pt/especie/Raphanus_raphanistrum_subesp_raphanistrum

http://www.biorede.pt/page.asp?id=1213

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https://www.britannica.com/science/amoeba-order

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https://pt.m.wikipedia.org/wiki/Diatom%C3%A1cea

Matias, O.; Martins, P.; Biologia 10; AREAL EDITORES: Porto. 2008

Matias, O.; Martins, P.; Biologia 11; AREAL EDITORES: Porto. 2008



 


 

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