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Curso: Biblioteca de Biologia > Unidade 28
Lição 8: BiogeografiaClima
Fatores globais, regionais e locais que influenciam o clima. Como o clima afeta onde as espécies são encontradas.
Pontos Principais:
- Cada espécie tem uma distribuição única, o conjunto de locais onde os membros dessa espécie são encontrados na Terra.
- A distribuição de uma espécie depende das condições bióticas (vivas) e abióticas (não vivas) que ela precisa para sobreviver e da geografia.
- As distribuições das espécies e a distribuição dos biomas (tipos de ecossistemas) são moldadas pelo clima.
- O clima de um lugar depende de padrões globais de entrada de energia solar e do fluxo de ar, bem como de aspectos como montanhas e corpos de água.
Introdução
Vamos começar com uma pergunta: onde você pode encontrar um urso polar?
Como eu, você pode esquecer se os ursos polares vivem no polo Norte ou no polo Sul (eu pesquisei: a resposta é Norte!). Mesmo assim, você provavelmente não procuraria por um, digamos, no deserto ou na floresta tropical.
Vamos pensar o porquê disso. Os ursos polares precisam de certas condições para viver, em virtude de como seus corpos são construídos e funcionam. Estas condições são encontradas apenas em alguns lugares. Por exemplo, sua cobertura de pele grossa que ajuda um urso polar a sobreviver no frio não teria utilidade (e até seria prejudicial) em um dia quente no deserto.
Esta é uma regra geral em ecologia: cada espécie é encontrada apenas em um determinado conjunto de habitats dos muitos existentes na Terra. Esta região ocupada é chamada de distribuição da espécie.
Alguns organismos têm distribuições mais amplas do que outros, mas nenhuma espécie é encontrada em todos os lugares. Isso porque espécies diferentes têm necessidades diferentes, bem como diferentes histórias de dispersão, ou como elas têm se espalhado de um lugar para o outro.
Um dos fatores mais importantes que determina onde diferentes espécies são encontradas é o clima ou as condições climáticas típicas de longo prazo. Nesse artigo, daremos uma olhada na biogeografia (o estudo do porquê diferentes organismos são encontrados em determinados lugares e em determinados números) e como as espécies são afetadas pelo clima.
Cada espécie tem uma distribuição
A distribuição de uma espécie é o conjunto de locais onde ela é encontrada na Terra. Por exemplo, o diagrama abaixo mostra a distribuição dos ursos polares (olhando para a Terra de cima do Polo Norte):
O que determina a distribuição de uma espécie? Oportunidade histórica e barreiras geográficas podem desempenhar papéis importantes. Por exemplo, talvez os ursos polares poderiam sobreviver no Polo Sul, bem como no Polo Norte. Mas eles nunca foram introduzidos no Polo Sul e não tiveram como dispersar, ou se espalhar, através dos oceanos entre os polos.
Uma vez que uma espécie foi introduzida em uma área, ela só pode sobreviver nessa área se as condições forem adequadas. Algumas condições que devem ser "adequadas" são bióticas, ou seja, são diretamente relacionadas a organismos vivos. Por exemplo, uma espécie pode não ser capaz de obter uma posição em determinada área porque uma espécie competidora, pedradora ou patógena já está lá ou porque não há fontes de alimentos disponíveis.
Muitos fatores que determinam se uma espécie pode ou não viver em uma área são abióticos ou não vivos. Exemplos de fatores abióticos importantes incluem temperatura, luz solar e nível de umidade. Esses fatores às vezes determinam se uma espécie pode viver em dado lugar de uma forma bem direta. Por exemplo, uma espécia de plantas só formará raízes e se espalhar em um local que esteja recebendo luz solar e água suficientes.
Por outro lado, fatores abióticos também podem afetar o local em que as espécies são encontradas de forma menos direta. Por exemplo, a qualidade do clima e do solo afetam diretamente o tipo e número de plantas que podem crescer em uma área em particular. Como a energia entra nos ecossistemas através das plantas e outros produtores primários, a qualidade do clima e do solo indiretamente determina quais outros níveis trópicos, ou "ligações de cadeia alimentar" o ecossistema pode suportar.
Distribuição global de biomas
Fatores abióticos moldam as distribuições de cada uma das espécies, como nosso amigo, o urso polar. Em um nível mais amplo, porém, eles também determinam onde os diferentes tipos de biomas são encontrados na Terra.
O que exatamente é um bioma? Basicamente, é um tipo de categoria do ecossistema. Um exemplo familiar é o bioma do deserto. Cada deserto fica em um lugar diferente e tem seu próprio conjunto de plantas e animais. Mesmo assim, os desertos da Terra são todos distintamente desertos e possuem características em comum. Eles tendem a ter pouca chuva, altas temperaturas durante o dia e plantas esparsas adaptadas a duras condições.
Clima é o fator abiótico chave que determina onde os biomas terrestres (terra) são encontrados. Cada bioma tem níveis de temperatura e precipitação (chuva e/ ou neve) característicos. Se sabemos como é a temperatura e a precipitação de um lugar, podemos prever que tipo de bioma encontraremos lá.
Certos tipos de biomas se distribuem em faixas irregulares ao longo do eixo norte-sul da Terra. Por exemplo, há uma grande faixa de floresta tropical (verde no diagrama acima) que circunda a linha central da Terra, ou Equador, incluindo partes das Américas Central e Sul, África e sudeste da Ásia.
Contudo, os biomas da Terra também não formam um padrão rigoroso de "listras", como você pode ver as formas irregulares no mapa.
Podemos explicar tanto o padrão geral destas faixas e as variações deste padrão examinando os diferentes fatores que afetam o clima.
O que é clima?
Clima é apenas o tempo, certo? Bem... mais ou menos... Em ecologia (diferentemente da vida cotidiana), esses termos têm significados ligeiramente diferentes:
- Clima refere-se a condições atmosféricas típicas e de longo prazo em uma área, como a temperatura e precipitações. "Geralmente é quente em Dallas durante o verão" é uma descrição do clima.
- Tempo refere-se aos mesmos tipos de condições, mas em uma escala de tempo menor. Por exemplo, "A máxima foi de 38 start superscript, start text, o, end text, end superscriptstart text, C, end text em Dallas ontem" descreve o tempo, não o clima.
Basicamente, você pode pensar no clima como a média do tempo em um lugar.
Como o clima muda com a latitude
De forma geral, as temperaturas na superfície da Terra diminuem a medida que nos movemos do Equador para os pólos. Essa não é uma grande surpresa—tendemos a pensar no Ártico como mais frio que os trópicos! Mas, por que isso é assim?
A resposta básica é que o Equador pega mais insolação ou energia solar por área por tempo do que os pólos. Os raios de luz solar atingem a Terra diretamente perto do Equador, mas de forma angular perto dos pólos. Assim, a mesma quantidade de energia se espalha por uma área maior nas regiões polares, como você pode ver no diagrama abaixo:
Além disso, nos polos, a luz do sol viaja um caminho mais longo através da atmosfera antes de atingir a superfície. Isso significa que mais luz é desviada para o espaço por partículas existentes na atmosfera (e, portanto, nunca alcança a superfície) na região dos polos do que na região do Equadorstart superscript, 1, end superscript.
A forte luz solar no Equador (e fraca luz solar nos polos) faz com que os trópicos sejam mais quentes que o Ártico. Não apenas isso, mas esta diferença na entrada de luz solar também gera grandes padrões globais de circulação de ar. Uma vez que o ar é mais fortemente aquecido pelo sol no Equador, ele tem uma maior tendência para subir naquela região. Esta ascensão de ar no Equador determina padrões de fluxo de ar e precipitação em grande escala.
Qual a aparência destes padrões em grande escala? Na atmosfera da Terra são encontradas seis células rotativas de ar (três ao norte do Equador, três ao sul do Equador). Cada uma dessas células circunda a Terra como uma "rosca de ar" gigante, como mostrado na figura abaixo.
Neste padrão de seis células de fluxo de ar, o ar sobe em zonas de baixa pressão: uma no equador (sob a influência do forte sol equatorial) e duas nas latitudes 60, start superscript, start text, o, end text, end superscript start text, N, end text e start text, S, end text. Assim que o ar sobe, o ar resfria e reduz muito da sua umidade como chuva ou neve. Isso gera regiões de alta precipitação (chuva ou neve) no equador e a 60, start superscript, start text, o, end text, end superscript start text, N, end text e start text, S, end text.
Já tendo descartado sua umidade, o ar que subiu nas zonas de alta-pressão é seco à medida em que flui em direção aos polos (subindo alto na atmosfera). Quando desce novamente em zonas de alta-pressão (que são encontradas a 30, start superscript, start text, o, end text, end superscript start text, N, end text e start text, S, end text e nos polos), o ar seco suga a umidade da superfície, resultando em faixas de deserto a 30, start superscript, start text, o, end text, end superscript start text, N, end text e start text, S, end text e em regiões secas nos polos Sul e Norte.
Montanhas, elevações e clima
Padrões de latitude no clima nos dão padrões amplos, tais como faixas de deserto e alta pluviosidade em latitudes diferentes. Mas como você deve ter adivinhado, elas são apenas parte da imagem. Afinal, nem todos os lugares na mesma latitude têm o mesmo clima ou o mesmo tipo de bioma!
A altitude acima do nível do mar é um fator chave que molda o clima. Para dar um exemplo da vida real, quando era criança, eu ia para uma escola que ficava no topo de uma colina. Meus colegas de classe e eu algumas vezes tínhamos um dia de neve (um dia sem aulas) enquanto outras crianças na região não tinham. Por quê? Era mais frio no topo da colina do que era no nível do mar, então algumas vezes nevava na nossa escola enquanto chovia nas áreas abaixo.
Para dar esta ideia de forma mais geral, lugares com altitudes elevadas tendem a ter um clima mais frio que áreas próximas de baixa altitude. Em geral, para cada 1000 metros que subimos (vamos dizer, escalando uma montanha), a temperatura do ar cairá cerca de 6 start superscript, start text, o, end text, end superscript, start text, C, end text cubed.
Como a temperatura muda com a altitude (juntamente com outras coisas como umidade e tipo de solo), uma montanha pode ter diferentes biomas em diferentes altitudes. Por exemplo, uma montanha alta pode ter pastagens em encostas mais baixas, e uma zona de tundra alpina, como o bioma de tundra ártica encontrado próximo ao Pólo Norte, em altitudes elevadasstart superscript, 4, comma, 5, end superscript.
As montanhas também afetam padrões de precipitação, tanto em suas próprias encostas como em áreas vizinhas. Imagine o caso em que uma montanha tende a ser atingida por ventos de uma certa direção—vamos dizer, do oceano. Especialmente se estes ventos forem úmidos, as encostas e áreas vizinhas barlavento (de frente para o vento) tenderão a receber muita chuva.
Por que é esse o caso? O ar perde a sua capacidade de reter água à medida em que sobe e esfria enquanto está subindo as encostas, e derruba a umidade extra em forma de chuva. O ar existente sobre a montanha é seco, assim o outro lado (o sotavento) Tende a ter um clima de deserto. Esta região no lado sotavento é conhecido como uma sombra de chuva.
Lagos, oceanos e clima
Como o exemplo acima mostra, corpos de água (especialmente os grandes, como oceanos e lagos) podem afetar diretamente o clima de regiões vizinhas. De fato, corpos de água influenciam o clima em uma variedade de maneiras, mesmo quando as montanhas não estão na foto.
Em um nível básico, lagos, oceanos, e correntes têm um papel vital nos processos climáticos, servindo de reservas para a água que pode evaporar da superfície e cair mais tarde como chuva ou neve. Você pode aprender mais sobre isto no artigo ciclo da água.
Os corpos de água também minimizam mudanças na temperatura de áreas terrestres próximas. Ou seja, eles impedem altas temperaturas de ficarem muito altas e baixas temperaturas de ficarem muito baixas, como de outra forma aconteceria. Você pode aprender mais sobre como as propriedades únicas da água tornam isto possível no vídeo sobre capacidade térmica específica da água.
Finalmente, as correntes oceânicas (que levam a água de um lugar para outro) podem fortemente afetar o clima das terras próximas. O mapa abaixo mostra algumas das principais correntes da Terra:
Para ver como as correntes afetam o clima, vamos comparar duas cidades que estão mais ou menos na mesma latitude: Londres na Inglaterra e Calgary no Canadástart superscript, 6, end superscript. Londres só chega abaixo de 4 start superscript, start text, o, end text, end superscript, start text, C, end text mais ou menos no inverno. Calgary, por outro lado, rotineiramente fica abaixo de minus, 12 start superscript, start text, o, end text, end superscript, start text, C, end text—frio suficiente que fez com que uma amiga minha tivesse suas pálpebras congeladas fechadas quando ela estava visitando a cidadestart superscript, 7, comma, 8, end superscript
Esta diferença entre Londres e Calgary pode ser atribuída a uma corrente chamada de Corrente do Golfo. A Corrente do Golfo leva a água aquecida no Equador acima da costa leste do Estados Unidos, alimentando outra corrente chamada Corrente do Atlântico Norte. Esta corrente leva a água morna passando pela Inglaterra e costa oeste da Europa, tornando o clima mais quente do que seria de outra formastart superscript, 9, end superscript.
Por que a questão climática é importante?
O clima é um fator chave que determina onde as diferentes espécies podem viver. Este princípio aplica-se a muitos ramos da árvore da vida, de animais (como o nosso amigo, o urso polar) a plantas e micróbios. Cada espécie necessita de seu próprio conjunto específico de condições de sobrevivência, muitos dos quais estão direta ou indiretamente relacionados ao clima.
Se as condições climáticas mudam em uma área, as espécies que ali vivem também podem mudar. Por exemplo, uma queda na precipitação pode significar que uma região, ao tornar-se mais desértica, já não pode mais sustentar as espécies de plantas que previamente sustentava. Tais mudanças podem ter efeitos em cascata, com alterações em comunidades de plantas afetando todos os animais que dependem delas.
Este princípio é válido para qualquer mudança no clima, independente se afeta uma área pequena ou grande. Entretanto, é especialmente importante, à luz das mudanças climáticas globais que estão acontecendo agora. Como resultado das atividades humanas, os cientistas preveem um aumento nas temperaturas médias de 15°start text, C, end text até 2100 start superscript, 11, end superscript. Para as espécies sensíveis a pequenas diferenças de temperatura, esta pode ser uma mudança devastadora.
Para aprender mais sobre mudança climática global e como afetas as espécies e a biodiversidade, veja o vídeo mudança climática e biodiversidade de California Academy of Sciences.
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Sinônimo de ecossistemas, comunidades de diferentes espécies de seres vivos que se encontram em um determinado ambiente. como por exemplo, a mata atlântica.(1 voto)