Ecologia e sustentabilidade

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G. TYLER MILLER

Fundamentos de ecologia

Tradução da 5ª edição norte-americana

e SCOTT E. SPOOLMAN

ecologia e sustentabilidade

e

cologia e sustentabilidade, aborda princípios e conceitos da evolução biológica e da ecologia em suas diferentes escalas: populações, comunidades e ecossistemas. O diferencial desta obra é abordar as temáticas do campo da ecologia com o enfoque da sustentabilidade. Tema principal do século XXI e desta obra, a sustentabilidade propõe a integração dos interesses econômicos, sociais e culturais da sociedade à preservação da biodiversidade e dos ecossistemas. E para o leitor ter profundo conhecimento da temática, este livro oferece diversos estudos de caso que expõem uma visão detalhada dos problemas ambientais e sociais acompanhados de suas possíveis soluções. Oferece também exercícios interativos em todos os capítulos reforçando os conceitos científicos abordados. Trata-se de uma obra fundamental para o conhecimento da biodiversidade e dos ecossistemas e para se ampliar as discussões relacionadas à existência de um planeta socialmente justo e sustentável. Aplicações: Livro-texto destinado aos cursos de Ecologia, Biologia e Engenharia Ambiental. Livro complementar para as disciplinas ecologia de populações, ecologia de comunidades e ecologia de ecossistemas.

Outras obras

Eugene P. Odum e Gary W. Barrett Energia e meio ambiente

Tradução da 4ª edição norte-americana

Roger A. Hinrichs, Merlin Kleinbach e Lineu Belico dos Reis Biologia: unidade e diversidade da vida vol.1

Tradução da 12ª edição norte-americana

Cecie Starr, Ralph Taggart, Christine Evers e Lisa Starr

Biologia: unidade e diversidade da vida vol. 2

Tradução da 12ª edição norte-americana

Cecie Starr, Ralph Taggart, Christine Evers e Lisa Starr

Fundamentos de oceanografia

Tradução da 4ª edição norte-americana

Tom Garrison

SUSTENTABILIDADE ENTTAABILIDDAADE MATERIAL DE APOIO Powerpoints® para professores que comprovadamente adotam a obra

Tradução da 6 edição norte-americana ª

ISBN-13: 978-85-221-1152-7 ISBN-10: 85-221-1152-9

Para suas soluções de curso e aprendizado, visite www.cengage.com.br

G. TYLER TYL YLE ER MILLER E SCOTT SCOT SCO TT E. SPOOLMAN 9 788522 111527

Introdução à engenharia ambiental

Tradução da 2ª edição norte-americana

P. Aarne Vesilind e Susan M. Morgan Ciência ambiental

Tradução da 11ª edição norte-americana

G. Tyler Miller Jr.

Introdução à climatologia Fillipe Tamiozzo Pereira Torres e Pedro José de Oliveira Machado Economia ambiental Janet M. Thomas e Scott J. Callan



Ecologia e sustentabilidade Tradução

da

edição norte-americana

G. Tyler Miller, Jr. e Scott E. Spoolman

Tradução Ez2Translate

Revisão técnica Marcio Silva Araújo Formado em Ciências Biológicas pela Universidade Estadual de Campinas em 1997, Mestre em Ecologia pela mesma instituição em 1999 e Doutor em Ecologia pela mesma instituição em 2007. Atua na área de Ecologia Evolutiva e Ecologia Teórica.

David Lapola Professor da Universidade Estadual Paulista de Rio Claro (Unesp), graduado em Ecologia pela Unesp em 2005, Mestre em Meteorologia pelo INPE em 2007 e Doutor em modelagem do sistema terrestre em 2010. Atua na área de mudanças ambientais globais.

Eduinetty Ceci P. M. de Sousa Formada em Biologia pela Universidade de São Paulo, pós-graduada em Oceanografia pelo Instituto Oceanográfico da Universidade de São Paulo. Professora doutora do Departamento de Oceanografia Biológica do Instituto Oceanográfico da USP.

Austrália • Brasil • Japão • Coreia • México • Cingapura • Espanha • Reino Unido • Estados Unidos

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Conteúdo detalhado

Habilidades de aprendizagem 1 Humanos e Sustentabilidade: uma Visão Geral

1 Os problemas ambientais, suas causas e sustentabilidade 5

E S T U D O DE C AS O P R INC IPAL  Uma visão

2-5 O que são sistemas e como eles respondem a alterações? 49 Ciência em Foco A utilidade dos modelos 50 RevisITando Floresta experimental Hubbard Brook e a sustentabilidade 52

de um mundo mais sustentável em 2060  5 QUESTÕES E CONCEITOS PRINCIPAIS 6

1-1 Quais são os três princípios da sustentabilidade? 6 1-2 Como nossas pegadas ecológicas estão influenciando a Terra? 13 E studo de C aso Os novos consumidores

afluentes da China 18

1-3 Por que temos problemas ambientais? 20 1-4 O que é uma sociedade ambientalmente sustentável? 25 E S T U D O DE C AS O  A transformação

ambiental de Chattanooga, Tennessee 26 R E V I S ITANDO  A visão de uma terra mais sustentável 28

3 Ecossistemas: o que são e como funcionam? 55

Estudo de Caso Principal As florestas tropicais

estão desaparecendo 55 Questões e Conceitos Principais 56

3-1 O que nos mantém e a outros organismos vivos? 56 3-2 Quais são os principais componentes de um ecossistema? 59 Ciência em Foco Muitos dos organismos mais

importantes do mundo são invisíveis para nós 63

Ciência, Princípios Ecológicos e Sustentabilidade

2 Ciência, matéria, energia e sistemas 31

E studo de C aso P rincipal Como cientistas Paul W. Johnson/Biological Photo Service

aprendem sobre a natureza? A história de uma floresta 31 Questões e Conceitos Principais 32

2-1 O que os cientistas fazem? 32 C i ê ncia em Foco Ilha de Páscoa: algumas revisões

em uma história ambiental popular 35 C i ê ncia em Foco Estatísticas e probabilidade 38

2-2 O que é matéria? 39 2-3 O que acontece quando a matéria sofre alterações? 44 2-4 O que é energia e o que acontece quando ela sofre mudanças? 45

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Foto 1 Floresta temperada decídua, inverno, Rhode Island (EUA). Veja a mesma área durante o outono na Figura 7-13, foto do meio.

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Estudo de caso O jacaré norte-americano – uma

espécie-chave que quase foi extinta 102

Rich Carey/Shutterstock

Revisitando Tubarões e sustentabilidade 104

Foto 2 População (cardume) de peixe-vidro no Mar Vermelho.

5 Biodiversidade, interações entre espécies e controle da população 107

Estudo de Caso Principal A lontra marinha

do sul: uma espécie em recuperação 107 Questões e Conceitos Principais 108

5-1 Como as espécies interagem? 108 Ciência em Foco Ameaças às florestas de kelp 111

5-2 O que limita o crescimento das populações? 115 3-3 O que acontece com a energia em um ecossistema? 64 3-4 O que acontece com a matéria em um ecossistema? 67 Ciência em Foco As propriedades únicas da água 69

3-5 Como os cientistas estudam os ecossistemas? 76 Ciência em Foco Satélites, Google Earth e o

meio ambiente 77 R evisITando Florestas tropicais e sustentabilidade 79

4 Biodiversidade e evolução 81

E studo de C aso P rincipal Por que devemos

proteger os tubarões? 81 Questões e Conceitos Principais 82

4-1 O que é a biodiversidade e por que é importante? 82 Ciência em Foco Você já agradeceu aos

Ciência em Foco Por que as lontras marinhas da Califórnia enfrentam um futuro incerto? 118 Estudo de Caso A explosão das populações de veados-de-cauda-branca selvagens nos Estados Unidos 119

5-3 Como as comunidades e ecossistemas respondem às mudanças das condições ambientais? 123 Ciência em Foco Como as espécies substituem umas às outras na sucessão ecológica? 125 Revisitando As lontras marinhas do sul e a sustentabilidade 126

6 A população humana e seu impacto 129

Estudo de Caso Principal Desacelerando o

crescimento populacional na China: uma história de sucesso 129 Questões e Conceitos Principais 130

insetos hoje? 84 Pessoas Fazem a Diferença Edward O. Wilson: um defensor da biodiversidade 86

4-2 Como a vida na Terra muda ao longo do tempo? 86 E studo de C aso Como os humanos se tornaram uma espécie tão poderosa? 88

4-3 Como processos geológicos e mudanças climáticas afetam a evolução? 90 C i ê ncia em Foco A Terra é adequada para

a vida prosperar 91

4-4 Como a especiação, a extinção e as atividades humanas afetam a biodiversidade? 92 C i ê ncia em Foco Mudando as características

genéticas das populações 94

PhotoAlto/Superstock

4-5 O que é a diversidade de espécies e por que é importante? 95 C i ê ncia em Foco A riqueza de espécies em ilhas 96

4-6 Que papel desempenham as espécies em um ecossistema? 97 E studo de caso Baratas: as últimas sobreviventes

da natureza 98 E studo de caso Por que os anfíbios estão desaparecendo? 100

Foto 3 Árvore saudável (à esquerda) e árvore infestada com visco parasitário (à direita).

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7-3 Como temos afetado os ecossistemas terrestres do mundo? 170 Revisitando Clima, biodiversidade e sustentabilidade 172

8 Biodiversidade aquática 175

Estudo de Caso Principal Por que devemos

nos preocupar com os recifes de coral? 175 Questões e Conceitos Principais 176

8-1 Qual é a natureza geral dos sistemas aquáticos? 176 8-2 Por que os sistemas aquáticos marinhos são importantes? 179 8-3 Como as atividades humanas têm afetado os ecossistemas marinhos? 185 Estudo de caso A Baía de Chesapeake – um estuário em apuros 187

Paul Marcus/Shutterstock

8-4 Por que os ecossistemas de água doce são importantes? 188 Estudo de caso Barragens, deltas, zonas úmidas, furacões e Nova Orleans 191

8-5 Como as atividades humanas têm afetado os ecossistemas de água doce? 194 Revisitando Os recifes de coral e

sustentabilidade 195

Foto 4 A ameaçada flor cadáver de Sumatra.

6-1 Quantas pessoas mais a Terra pode suportar? 130

Sustentando a Biodiversidade

Ciência em Foco Projetando a mudança na

9 Biodiversidade sustentável: a abordagem das espécies 199

população 132 Ciência em Foco Quanto tempo a população humana

pode continuar crescendo? 133

Estudo de Caso Principal Ursos-polares e as

6-2 Quais fatores influenciam o tamanho da população humana? 134

alterações climáticas 199 Questões e Conceitos Principais 200

E studo de caso A população norte-americana está

9-1 Qual é o papel dos humanos na extinção das espécies? 200

crescendo rapidamente 135 E studo de caso Os Estados Unidos da América: uma nação de imigrantes 139

Ciência em Foco Estimando as taxas de extinção 201 Estudo de caso Pombo-passageiro: extinto para

6-3 Como a estrutura etária de uma população afeta seu crescimento ou declínio? 140

sempre 204

E studo de caso O baby boom norte-americano 141

6-4 Como podemos desacelerar o crescimento da população humana? 144

7 Clima e biodiversidade 153

E studo de C aso P rincipal Climas diferentes

suportam diferentes formas de vida 153 Questões e Conceitos Principais 154

7-1 Que fatores influenciam o clima? 154 7-2 Como o clima afeta a natureza e a localização dos biomas? 158 Ciência em Foco Sobrevivendo no deserto 162

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hagit berkovich/Shutterstock

E studo de caso Diminuindo o crescimento populacional na Índia 148 R evisitando Crescimento populacional e sustentabilidade na China 149

Foto 5 Reserva natural na Costa Rica.

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Estudo de caso O desmatamento e a crise

da lenha 244

10-3 Como devemos gerir e manter as savanas? 246 Estudo de caso A região fronteiriça de Malpai 247 Estudo de caso Pastoreio e desenvolvimento urbano no oeste norte-americano – vacas ou condomínios? 248

Gopixgo/Shutterstock

10-4 Como devemos gerenciar e manter parques e reservas naturais? 249 Estudo de caso Estresses nos parques públicos dos Estados Unidos 249 Ciência em foco Reintrodução do lobo cinzento no Parque Nacional de Yellowstone 251 Estudo de caso Costa Rica – o líder global da conservação 254 Estudo de caso Controvérsia sobre a proteção de áreas selvagens nos Estados Unidos 255

Foto 6 Navio encalhado no deserto formado pelo encolhimento do Mar de Aral.

10-5 Qual é a abordagem ecossistêmica para sustentar a biodiversidade? 256 Ciência em foco Restauração ecológica de uma floresta tropical seca na Costa Rica 259 Estudo de caso O desafio blackfoot – ecologia de reconciliação em ação 260 Revisitando Movimento Cinturão Verde e a sustentabilidade 261

9-2 Por que devemos nos preocupar com o aumento da taxa de extinção de espécies? 204 9-3 Como os humanos aceleram a extinção das espécies? 207 E studo de caso A videira kudzu 209 E studo de caso Onde foram parar todas

as abelhas? 214 pessoas fazem a diferença O cientista que enfrentou os caçadores 216 E studo de caso Uma mensagem preocupante das aves 218 Ciência em foco Urubus, cães selvagens e raiva: algumas conexões científicas inesperadas 219

9-4 Como podemos proteger as espécies silvestres da extinção? 220 Ciência em Foco As realizações da Lei de Espécies

Ameaçadas 221 E studo de caso Tentando salvar o condor da

Califórnia 224 R evisitando Ursos-polares e sustentabilidade 225

10 Sustentando a biodiversidade terrestre: a abordagem ecossistêmica 229

E studo de C aso P rincipal Wangari Maathai e o

Movimento Cinturão Verde 229 Questões e Conceitos Principais 230

Ciência em Foco Colocando preço nos serviços ecológicos da natureza 233 E studo de caso Muitas florestas desmatadas nos Estados Unidos têm crescido novamente 237

10-2 Como devemos gerir e manter as florestas? 242 Ciência em Foco Certificação da madeira de crescimento sustentável 243

Claus Meyer/Peter Arnold, Inc.

10-1 Quais são as principais ameaças aos ecossistemas da floresta? 230

Foto 7 Mina de ouro ilegal na Bacia Amazônia brasileira.

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Martin Bond/Peter Arnold

Suplementos

Foto 8 Jardim de telhado e células solares em uma casa abrigada pela terra no País de Gales, Machynlleth (Reino Unido).

11 Sustentando a biodiversidade aquática 265

E studo de C aso P rincipal Protegendo as baleias:

1 2 3 4 5 6 7 8

Unidades de medida S3 Capítulos 2, 3 Leitura de gráficos e mapas S4 Capítulos 1-11 História ambiental dos Estados Unidos S7 Capítulos 3, 9, 10 Um pouco de química básica S13 Capítulos 1-4 Classificação e nomenclatura das espécies S21 Capítulos 1, 3-5, 9 Componentes e interações nos principais biomas S23 Capítulos 3, 7, 10 Princípios do tempo: El Niño, furacões e ciclones tropicais S29 Capítulo 7 Mapas S34 Capítulos 1, 3, 5-11

Glossário G1 Índice remissivo I1

uma história de sucesso... até agora 265 Questões e Conceitos Principais 266

11-1 Quais são as principais ameaças à biodiversidade aquática? 266 Ciência em foco Submarino robô ao resgate 268 E studo de caso Os invasores devastaram o

Lago Victoria 269 Ciência em foco Como as carpas turvaram algumas

águas 271 E studo de caso Métodos de pesca industrial 274

Alison Gannett

Ciência em foco Visões científicas divergentes podem levar à cooperação e progresso 274

11-2 Como podemos proteger e sustentar a biodiversidade marinha? 277 E studo de caso A moratória comercial sobre a caça

das baleias 277 E studo de caso Buscando esperanças para as

tartarugas marinhas 278

Foto 9 Casa de palha eficiente em energia em Crested Butte, Colorado (EUA) durante a construção.

pessoas fazem a diferença Criando um recife artificial de coral em Israel 281

11-3 Como devemos realizar o manejo e sustentar a pesca marinha? 282 11-4 Como devemos proteger e sustentar zonas úmidas? 285 E studo de caso Podemos recuperar o Everglades na Flórida? 286

11-5 Como devemos proteger e gerenciar os lagos, rios e pesqueiros de água doce? 288 Alison Gannett

E studo de caso A região dos Grandes Lagos

pode sobreviver a repetidas invasões por espécies exóticas? 288

11-6 Quais devem ser nossas prioridades para a manutenção da biodiversidade aquática? 291 R evisitando Baleias e sustentabilidade 292

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Foto 10 Término da casa de palha eficiente em energia em Crested Butte, Colorado (EUA).

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P r e F Á C I o

Para os professores

sustentabilidade é o tema de integração deste livro Sustentabilidade, a palavra de ordem do século XXI para aqueles preocupados com o meio ambiente, é o tema principal deste livro. Do ponto de vista ambiental, sustentabilidade é a capacidade dos sistemas naturais da Terra e dos sistemas culturais humanos de sobreviver, prosperar e se adaptar às mudanças em um futuro muito distante. Do ponto de vista humano, trata-se de pessoas que se importam o suficiente para melhorar a vida de hoje e transmitir uma cultura humana próspera,

E

Para ajudar os alunos a se concentrar nas principais ideias, construímos as seções em torno de um ou dois conceitos-chave, que descrevem as mensagens mais importantes. Cada capítulo começa com uma lista de questões e conceitos-chave destacados e referenciados ao longo deles. Também resumimos e reforçamos o aprendizado listando três grandes ideias no final dos capítulo, outro novo recurso de aprendizado desta edição.

AD

abordagem centralizada em conceitos

TAB

D ILI

■ Cada capítulo contém novas caixas de Conexões, descrevendo de maneira breve as ligações entre as atividades humanas e as consequências ecológicas e ambientais. ■ Sete dos 11 capítulos do livro têm um novo Estudo de caso principal a ser desenvolvido ao longo de cada capítulo. ■ Estamos melhorando o já forte impacto visual deste livro adicionando 100 fotos e 35 novas figuras, desenvolvendo ou atualizando 60 figuras e utilizando um design inovador, a fim de reforçar e melhorar sua aprendizagem.

TEN

Nesta edição, reforçaremos os pontos fortes das edições anteriores com as seguintes grandes novidades:

adaptável e socialmente justa para todas as gerações vindouras. Três princípios de sustentabilidade desempenham um papel importante na condução do tema sustentabilidade deste livro. Eles são apresentados no Capítulo 1, mostrados na Figura 1-3 e utilizados por todo o livro, cada referência marcada na margem por . S US

o que há de novo

Estudos de caso principais e o tema sustentabilidade Os capítulos começam com um Estudo de caso principal, que será aplicado no seu desenvolvimento. As conexões com o Estudo de caso principal estão indicadas na margem da página pelo símbolo . Os exercícios Pensando sobre estão estrategicamente localizados ao longo dos capítulos, desafiando os alunos a fazer conexões. Ao final de cada capítulo há um boxe Revisitando, que conecta o Estudo de caso principal e outros assuntos discutidos aos três princípios de sustentabilidade. ESTUDO DE CASO PRINCIPAL

Cinco subtemas mostram o caminho para a sustentabilidade Usamos os cinco principais subtemas para integrar o material ao longo deste livro. ■ Capital natural: a sustentabilidade incide sobre os recursos e serviços naturais que sustentam todas as vidas e economias. Exemplos de diagramas que ilustram este subtema são as Figuras 1-4, 8-5 e 10-4. ■ Degradação do capital natural: descrevemos como as atividades humanas podem degradar o capital natural. Exemplos de diagramas que ilustram este subtema são as Figuras 1-9, 7-18 e 10-14. ■ Soluções: damos muita atenção à busca de soluções para a degradação do capital natural e outros problemas ambientais. São apresentadas propostas de maneira equilibrada e desafiamos os alunos a usar o pensamento crítico para avaliá-las. Algumas figuras e muitas seções e subseções apresentam soluções comprovadas e possíveis para diversos problemas ambientais. Exemplos são as Figuras 10-16, 10-19 e 10-26.

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■ Compromissos: a busca de soluções requer compromissos, pois há a necessidade de balancear as vantagens e as desvantagens (observe a Figura 10-8). ■ Pessoas fazem a diferença: ao longo do livro, os boxes Pessoas fazem a diferença e alguns dos Estu­dos de caso principais descrevem o que vários cientistas e cidadãos preocupados fizeram para nos ajudar a alcançar a sustentabilidade. Além disso, os diagramas O que você pode fazer? descrevem como os leitores podem lidar com os problemas que enfrentamos. Exemplos são as Figuras 9-14, 9-22 e 10-28.

Cobertura global com base na ciência Os Capítulos 2 a 8 discutem como os cientistas trabalham e introduzem princípios científicos necessários para um entendimento básico de como a Terra funciona e para avaliar propostas de soluções dos problemas ambientais. Temas científicos ambientais importantes são explorados em profundidade nos boxes Ciência em Foco. A ciência também está integrada ao longo do livro em vários Estudos de Caso e em diversas figuras. Este livro também oferece uma perspectiva global em dois níveis. Primeiro, os princípios ecológicos revelam como toda a vida está conectada e sustentada dentro da biosfera (Capítulo 3). Segundo, o texto integra informações e imagens de todo o mundo na apresentação de problemas ambientais e suas possíveis soluções, incluindo 17 mapas globais e 18 mapas dos Estados Unidos no livro e no Suplemento 8.

Estudos de caso Além dos 11 Estudos de casos principais integrados em cada capítulo, 34 Estudos de Caso adicionais aparecem ao longo do livro. Oferecem uma visão detalhada sobre problemas ecológicos e ambientais específicos, acompanhados de suas possíveis soluções.

Pensamento crítico A introdução sobre Habilidades de Aprendizagem descreve as habilidades relacionadas ao pensamento crítico para os estudantes. Exercícios específicos são utilizados em todo o livro de várias maneiras: ■ Nos 47 exercícios Pensando sobre. Esta abordagem interativa de aprendizagem reforça as informações e conceitos textuais e gráficos, solicitando aos alunos que analisem o material logo após ter sido apresentado, em vez de esperar até o final do capítulo. ■ Em todos os boxes Ciência em Foco. ■ Nos boxes Conexões que estimulam o pensamento crítico ao explorar ligações muitas vezes surpreendentes relacionadas aos problemas ambientais.

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■ Nas legendas da maioria das figuras. ■ Nas questões ao final de cada capítulo.

Os grandes desafios desta edição: um olhar mais detalhado ■ O uso de itens Boas Notícias, identificados por , para destacar as muitas realizações positivas ao lidar com os problemas ambientais. ■ Os boxes Conexões, que descrevem de forma breve as ligações entre as atividades humanas e as consequências ambientais, as questões ambientais e sociais e os problemas e soluções. ■ Sete novos Estudos de caso principal na abertura dos capítulos e 12 Estudos de Caso novos dentro dos capítulos. ■ Novas fotografias cuidadosamente selecionadas. ■ Dezessete novas figuras e 12 atualizadas. ■ Três grandes ideias para cada capítulo. Estão listadas antes das questões de revisão no final de cada capítulo e reforçam as três principais mensagens da seção. ■ Quatro novos boxes Ciência em Foco, que proporcionam um maior conhecimento sobre os conceitos científicos e o trabalho dos cientistas ambientais. ■ Mais de 1.200 atualizações com base em informações e dados publicados em 2007, 2008, 2009 e 2010, com muitas destas fontes citadas, destacando o ano, no livro. ■ Links para The Habitable Planet, um conjunto de 13 vídeos produzidos pela Annenberg Media. Cada vídeo de meia hora descreve a pesquisa que dois cientistas diferentes estão fazendo sobre um problema ambiental específico. ■ Integração de material em grande parte do livro sobre os crescentes impactos ecológicos e econômicos da China. ■ Mais de 40 tópicos novos ou atualizados, incluin­do Uma visão de um mundo mais sustentável em 2060; equações IPAT de impactos ambientais; pontos decisivos; a utilidade dos modelos; satélites, Google Earth e meio ambiente; diminuição das espécies de tubarão; (Pessoas fazem a diferença: Edward O. Wilson); coloração e espécies perigosas; projetando a mudança na população; China, meninos e a falta de noivas; alterações climáticas e refugiados ambientais; canteiros de algas marinhas; pítons e jiboias na Flórida; salvando as águias, sobrepesca e a perda dos raros corvos-marinhos; pesticidas, abelhas e o preço dos alimentos; o comércio de animais de estimação e doenças infecciosas; o cientista que enfrentou os caçadores; alterações climáticas e queimadas nas florestas; regeneração das florestas tropicais desmatadas; bambu bom e ruim; as áreas fronteiriças de Malpai; parques nacionais e alterações climáticas; BOAS NOTÍCIAS

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a perda dos canteiros de algas marinhas; robôs para pesquisa oceânica; o peixe-leão como uma espécie invasora; a proteção dos manguezais e as alterações climáticas; efeitos prejudiciais do aumento da acidez dos oceanos; visões científicas divergentes sobre as estimativas de população de peixes; subsídios e a caça às baleias; e a ameaça aos Grandes Lagos pela invasão da carpa asiática. ■ Suplementos.

Apoios para o estudo contidos no livro Os capítulos começam com uma lista de Perguntas e Conceitos Principais mostrando como o capítulo está organizado e o que os alunos irão aprender. Quando um termo novo é introduzido e definido, aparece em negrito, e todos esses termos estão resumidos no glossário, no final do livro, e destacados nas questões de revisão no final do capítulo. Exercícios Pensando sobre (47 ao todo) reforçam o aprendizado, pedindo aos alunos que pensem criticamente sobre as implicações das várias questões e soluções ambientais imediatamente após serem discutidas no livro. As legendas de muitas das figuras contêm perguntas que envolvem os alunos, fazendo que pensem e avaliem seu conteúdo. Cada capítulo termina com uma seção de Revisão, contendo um conjunto detalhado de perguntas que abrangem todos os termos-chave do capítulo em negrito, seguida por um conjunto de questões de Pensamento Crítico para incentivar os alunos a pensar criticamente e aplicar o que aprenderam em suas vidas. Após essas questões, há um problema de Análise dos Dados ou Análise da Pegada Ecológica construído em torno de dados sobre “pegada ecológica” ou outros conjuntos de dados ambientais.

Suplementos para professores

Podemos corrigir a maioria dos erros nas próximas impressões desta edição, além de observá-los para as edições futuras.

Agradecimentos Gostaríamos de agradecer a muitos alunos e professores que responderam de modo favorável às cinco edições anteriores de Fundamentos da Ecologia, às 16 de Vivendo no Meio Ambiente, às 13 de Ciências Ambientais, às 10 de Sustentando a Terra e a todos os que corrigiram os erros e ofereceram muitas sugestões de melhorias. Também somos profundamente agradecidos aos mais de 295 revisores, que apontaram erros e sugeriram várias melhorias importantes nas várias edições desses quatro livros. É preciso uma aldeia para produzir um livro didático, e os membros da talentosa equipe de produção nos deram contribuições vitais. Nossos agradecimentos especiais para o editor de desenvolvimento Christopher Delgado, que, com paciência e perícia, nos mantém no caminho certo; aos editores de produção Hal Humphrey e Nicole Barone; à revisora Deborah Thompson; à especialista em layout Judy Maenle; à pesquisadora de fotografia Abigail Reip; ao artista Patrick Lane; à editora de mídia Alexandria Brady; ao editor-assistente Alexis Glubka; aos assistentes editoriais Brandusa Radoias e Joshua Taylor; e à comprometida equipe de vendas da Brooks/Cole. Finalmente, estamos felizes e satisfeitos por trabalhar com Yolanda Cossio, a editora de Biologia da Brooks/ Cole. Temos que lhe agradecer por sua liderança, inspiração e pelas suas várias sugestões e perguntas que nos ajudaram a melhorar este livro. Agradecemos também a Ed Wells, à equipe que desenvolveu o Manual de Laboratório1 para acompanhar este livro e às pessoas que o traduziram para oito idiomas para que possa ser usado em todo o mundo. G. Tyler Miller Jr. Scott E. Spoolman

Estão disponíveis PowerPoints® na página do livro em www.cengage.com.br, para professores que comprovadamente adotam a obra.

Ajude-nos a melhorar este livro e/ou seus suplementos Envie suas sugestões de como melhorar este livro. Se você encontrar qualquer erro, parcialidade ou explicações confusas, por favor, mande um e-mail com suas dúvidas para: mtg89@hotmail.com e spoolman@tds.net.

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O Manual de Laboratório não está disponível na edição brasileira (N.E.)

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Habilidades de aprendizagem

1

Habilidades de aprendizagem Alunos que podem começar, já no início de suas vidas, a pensar nas coisas como estando conectadas, mesmo que revisem seus conceitos todos os anos, começaram a vida de aprendizagem. Mark Van Doren

Por que é importante estudar ciência ambiental? Bem-vindo à ciência ambiental, o estudo interdisciplinar de como a Terra funciona, como interagimos com ela e de como podemos lidar com os problemas ambientais que enfrentamos. Como as questões ambientais afetam todas as partes da sua vida, os conceitos, informações e questões discutidos neste livro e durante o curso de que está participando lhe serão úteis agora e durante toda sua vida. Compreensivelmente, somos tendenciosos, mas acreditamos piamente que a ciência ambiental é o curso mais importante em sua educação. O que poderia ser mais importante do que aprender como a Terra funciona, como estamos afetando seu sistema de suporte à vida e como podemos reduzir nosso impacto ambiental? Vivemos em uma época incrivelmente desafiadora. Estamos nos tornando cada vez mais conscientes do que somos durante este século, e precisamos fazer uma nova transição cultural para aprendermos a viver de forma mais sustentável, reduzindo a degradação do nosso sistema de suporte à vida. Esperamos que este livro o inspire a se envolver nessa mudança da maneira de ver e tratar a Terra, que nos sustenta, as nossas economias e a todos os outros seres vivos.

Você pode melhorar suas habilidades de estudo e aprendizagem A maximização da sua capacidade de aprender deve ser uma das metas mais importantes da sua vida educacional. Ela envolve sempre tentar melhorar as habilidades de estudo e aprendizagem. Aqui estão algumas sugestões para fazer isto: Desenvolva uma paixão por aprender. Como o famoso físico e filósofo Albert Einstein disse, “Não tenho nenhum talento especial. Sou apenas apaixonadamente curioso”. Organize-se. Tornar-se mais eficiente ao estudar faz que você tenha mais tempo para outros interesses.

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Faça listas de tarefas diárias por escrito. Coloque os itens em ordem de importância, focando nas tarefas mais importantes e atribuindo um tempo para trabalhar com esses itens. Como a vida é cheia de incertezas, você pode ter a sorte de conseguir fazer a metade dos itens de sua lista diária. Mude sua agenda conforme necessário para cumprir os mais importantes. Crie uma rotina de estudos em um ambiente livre de distrações. Desenvolva um cronograma de estudo diário por escrito e cumpra-o. Estude em um espaço silencioso e bem iluminado. Trabalhar sentado em uma mesa ou balcão, e não deitado no sofá ou na cama. Faça pausas a cada hora. Durante cada pausa, respire fundo várias vezes e movimente-se, isso o ajudará a ficar mais alerta e focado. Evite procrastinar. Evite deixar o trabalho para depois. Não se atrase em sua leitura e outras atribuições. Separe um tempo especial para estudar todo dia e torne isso parte de sua rotina diária. Não coma a sobremesa primeiro. Caso contrário, você nunca chegará à refeição principal (o estudo). Quando você tiver atingido seus objetivos de estudo, recompense a si mesmo com a sobremesa (jogo ou lazer). Faça montes de montanhas. É psicologicamente mais difícil escalar uma montanha, e assim também é quando a missão é ler um livro inteiro, um capítulo de um livro, escrever um trabalho, ou estudar na noite anterior para um teste. Em vez disso, quebre essas tarefas grandes (montanhas) em uma série de pequenas tarefas (montes). Diariamente, leia algumas páginas do livro ou do capítulo, escreva alguns parágrafos de um trabalho e revise o que você tem estudado e aprendido. Como o projetista e construtor de automóveis norte-americano Henry Ford disse: “Nada é particularmente difícil se você dividir em pequenas tarefas”. Olhe para a foto grande primeiro. Tenha uma visão geral a cada leitura de início de capítulo deste livro olhando para as Questões e Conceitos Principais, já no começo de cada um. Esta abertura lista as principais questões exploradas nas seções e seus conceitos-chave correspondentes, que são as lições fundamentais para aprender em cada capítulo. Use essa lista como um roteiro. Ao terminar o capítulo, você também poderá usá-la para uma revisão.

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Ecologia e sustentabilidade

Faça e responda às perguntas enquanto você lê. Por exemplo: “Qual é o ponto principal desta subseção ou parágrafo?”. Relacione suas próprias perguntas às perguntas e conceitos-chave abordados em cada seção principal do capítulo. Desta forma, você pode traçar um esboço para ajudá-lo a entender o material contido no capítulo. Você pode até fazê-lo por escrito. Concentre-se nos termos-chave. Use o glossário do livro para pesquisar o significado de termos ou palavras que você não entende. Este livro mostra todos os principais termos em negrito, e termos secundários, mas ainda assim importantes, em itálico. As perguntas de revisão no final de cada capítulo também incluem seus termos-chave em negrito. Interaja com o que você lê. Sugerimos que marque frases e parágrafos importantes com um marca-texto ou caneta. Considere colocar um asterisco na margem próxima ao material que você pensa ser importante, e dois ao lado do que considera como sendo especialmente importante. Escreva comentários nas margens, como bonito, confuso, enganoso ou errado. Você pode dobrar os cantos superiores das páginas nas quais destacou as passagens, e os superiores e inferiores daquelas especialmente importantes. Dessa forma, você poderá folhear um capítulo ou livro e rever rapidamente as ideias-chave. Revise para reforçar o aprendizado. Antes de cada aula, revise o material que aprendeu na aula anterior e leia o material indicado. Torne-se um bom tomador de notas. Não tente anotar tudo o que o professor diz. Em vez disso, anote os pontos principais e fatos importantes utilizando seu próprio sistema de taquigrafia. Revise, preencha e organize suas anotações assim que possível após a aula. Escreva respostas para as perguntas para se concentrar e reforçar o aprendizado. Responda às perguntas de pensamento crítico, encontradas nos boxes Pensando sobre ao longo dos capítulos, em muitas das legendas das figuras e no final de cada capítulo. Essas perguntas são projetadas para inspirá-lo a pensar criticamente sobre as ideias-chave e conectá-las a outras noções e à sua própria vida. Também responda às perguntas de revisão encontradas no final de cada capítulo. Use o sistema de pares. Estude com um amigo ou torne-se membro de um grupo de estudo para comparar suas anotações, material de revisão e de preparação para testes. Explicar algo para alguém é uma ótima maneira de concentrar seus pensamentos e reforçar sua aprendizagem. Participe de quaisquer sessões de análise oferecidas por professores ou assistentes de ensino. Conheça o estilo de prova do seu professor. Seu professor enfatiza perguntas de múltipla escolha, preenchimento de lacunas, verdadeiro ou falso, dissertativas ou redação? Quanto do teste será do livro e quanto do material de palestras? Adapte sua aprendizagem e métodos de estudo a este estilo. Você pode discordar dele e sentir que não reflete adequa-

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damente o que sabe. No entanto, a realidade é que o professor é quem está no comando. Torne-se um bom fazedor de testes. Evite estudar de véspera. Coma e durma bem antes de um teste. Chegue na hora, ou adiantado. Acalme-se e aumente seu consumo de oxigênio respirando profundamente algumas vezes. (Faça isso também a cada 10-15 minutos durante o teste.) Olhe o teste e responda às perguntas que você sabe bem primeiro. Depois, trabalhe nas que são mais difíceis. Utilize o processo de eliminação para diminuir as opções para questões de múltipla escolha. Chegar a duas opções lhe dá 50% de chance de apontar a resposta certa. Para questões dissertativas, organize seus pensamentos antes de começar a escrever. Se não faz nem ideia do que significa uma pergunta, dê um palpite. Você pode ganhar uma nota parcial e evitar um zero. Outra estratégia para obter nota é mostrar seu conhecimento e raciocínio ao escrever algo como: “Se esta questão quer dizer isso e aquilo, então minha resposta é ________”. Desenvolva uma visão otimista, mas realista. Tente ser uma pessoa que vê o “copo meio cheio”, em vez de o “copo meio vazio”. Pessimismo, ansiedade, medo e preocupação excessiva (especialmente sobre coisas que você não pode controlar) são destrutivos e levam à inação. Tente manter sentimentos energizados de otimismo realista ligeiramente à frente de qualquer sentimento de pessimismo imobilizante. Então, você sempre seguirá em frente. Tenha tempo para gozar a vida. Todos os dias, dê-se tempo para rir e desfrutar da natureza, da beleza e da amizade.

Você pode melhorar suas habilidades de pensamento crítico: torne-se bom em detectar disparates Pensamento crítico envolve o desenvolvimento de habilidades para analisar as informações e ideias, julgar sua validade e tomar decisões. Ele ajuda a distinguir entre fatos e opiniões, avaliar as provas e argumentos, ter e defender posições informadas, integrar informações e ver as relações, além de aplicar seus conhecimentos para lidar com problemas novos e diferentes, e para seu próprio estilo de vida. Aqui estão algumas habilidades básicas para aprender a pensar mais criticamente. Questione tudo e todos. Seja cético, como todo bom cientista. Não acredite em tudo que ouve e lê, incluindo o conteúdo deste livro, sem avaliar as informações que recebeu. Procure outras fontes e opiniões. Identifique e avalie suas opiniões e crenças pessoais. Cada um de nós tem preconceitos e crenças ensinadas pelos nossos pais, professores, amigos, modelos

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Habilidades de aprendizagem

e nossa própria experiência. Quais são suas crenças, valores e preconceitos básicos? De onde eles vêm? Em quais hipóteses são fundamentados? Como você sabe se suas crenças, valores e pressupostos estão certos, e por quê? De acordo com o psicólogo e filósofo americano William James: “Muitas pessoas acreditam que estão pensando, quando na verdade estão meramente reorganizando seus preconceitos”. Tenha a mente aberta e flexível. Esteja aberto para considerar diferentes pontos de vista. Não julgue até ter mais provas e estar disposto a mudar sua mente. Reconheça que pode haver um número de soluções úteis e aceitáveis para um problema, e que poucas questões são somente pretas ou brancas. Existem compromissos envolvidos em qualquer questão ambiental, como você aprenderá neste livro. Uma forma de avaliar opiniões divergentes é tentar obter pontos de vista de outras pessoas. Como elas veem o mundo? Quais são seus pressupostos e crenças básicos? Suas posições são logicamente consistentes com suas suposições e crenças? Seja humilde sobre o que você sabe. Algumas pessoas são tão confiantes no que sabem, que param de pensar e questionar. Para parafrasear o escritor norteamericano Mark Twain: “O que nos prejudica é o que achamos que é verdadeiro, mas não é”. Avalie como a informação relacionada a um problema foi obtida. As declarações que você ouviu ou leu têm base em conhecimento primário e pesquisas, ou em boatos? Fontes anônimas são utilizadas? As informações têm base em estudos científicos reprodutíveis e amplamente aceitos, ou em resultados científicos preliminares que podem ser válidos, mas precisam de mais testes? As informações têm base em algumas histórias ou experiências isoladas, ou em estudos cuidadosamente controlados, cujos resultados foram analisados por especialistas na área envolvida (revisão por pares)? Têm base em informações científicas, ou em crenças infundadas e duvidosas? Questione as evidências e conclusões apresentadas. Quais são as conclusões ou reivindicações? Que evidência é apresentada para apoiá-las? As evidências as apoiam? Existe a necessidade de recolher mais provas para testar as conclusões? Existem outras conclusões mais razoáveis? Tente descobrir diferenças entre crenças e pressupostos básicos. Na superfície, a maioria dos argumentos ou desentendimentos envolve diferenças de opiniões sobre a validade ou o significado de certos fatos ou conclusões. Procure um pouco mais e você descobrirá que a maioria das discordâncias geralmente tem base em diferentes (e muitas vezes ocultos) pressupostos básicos sobre a forma como olhamos e interpretamos o mundo ao nosso redor. Descobrir essas diferenças básicas pode permitir que as partes envolvidas compreendam de onde cada um está vindo e concordem em discordar sobre seus pressupostos básicos, crenças ou princípios.

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Tente identificar e avaliar as razões por parte daqueles que apresentam evidências e chegam às conclusões. Qual é a experiência deles nesta área? Eles têm algumas suposições, crenças, preconceitos ou valores velados? Têm um motivo pessoal? Eles podem se beneficiar financeira ou politicamente da aceitação de suas provas e conclusões? Será que pesquisadores com diferentes pressupostos ou crenças usam os mesmos dados e chegam a conclusões diferentes? Espere e tolere a incerteza. Reconheça que os cientistas não conseguem estabelecer nenhuma prova absoluta ou certeza de nada. No entanto, os resultados da ciência confiável têm um alto grau de certeza. Será que os argumentos utilizados envolvem falácias lógicas ou truques discutíveis? Aqui estão seis dos muitos exemplos de tais truques. Primeiro, atacar o apresentador de um argumento em vez do argumento em si. Segundo, apelar para a emoção em vez de fatos e lógica. Terceiro, alegar que, se um conjunto de provas ou uma conclusão é falsa, então todas as outras partes relacionadas às provas e às conclusões também são. Quarto, dizer que a conclusão é falsa porque não foi cientificamente comprovada (os cientistas nunca provam nada de maneira absoluta). Quinto, injetar informações irrelevantes ou enganosas para desviar a atenção de pontos importantes. Sexto, apresentar somente alternativas e/ ou quando pode haver uma série de opções. Não acredite em tudo que você lê na Internet. A Internet é uma fonte maravilhosa e facilmente acessível de informações, incluindo explicações alternativas e opiniões sobre praticamente qualquer assunto ou questão, muitas das quais não estão disponíveis na mídia e em artigos acadêmicos. Os web logs ou blogs tornaram-se uma importante fonte de informações e são ainda mais importantes do que a mídia padrão para algumas pessoas. No entanto, porque a Internet é tão aberta, qualquer um pode postar qualquer coisa que quiser em alguns blogs e sites sem nenhum controle editorial ou revisão por especialistas. Como resultado, avaliar as informações na Internet é uma das melhores formas de colocar em prática os princípios do pensamento crítico aqui discutidos. Use e desfrute da Internet, mas pense criticamente e com prudência. Desenvolva princípios ou regras para a avaliação de evidências. Desenvolva uma lista escrita de princípios que lhe sirvam como diretrizes para avaliação de evidências e alegações (como a lista que estamos apresentando aqui). Continuamente avalie-a e a modifique com base em sua experiência. Torne-se um buscador de sabedoria, não um reservatório de informações. Muitas pessoas acreditam que o principal objetivo da educação é aprender o máximo que puder, reunindo mais e mais informações. Nós acreditamos que o principal objetivo é aprender a vasculhar pilhas de fatos e ideias para encontrar as poucas pepitas de sabedoria que são as mais úteis para a compreensão do mundo e a tomada de decisões. Este

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Ecologia e sustentabilidade

livro está cheio de fatos e números, que são úteis apenas na medida em que conduzem a uma compreensão das ideias principais, leis científicas, teorias, conceitos e conexões. Os principais objetivos do estudo da ciência ambiental são descobrir como a natureza funciona e se sustenta (sabedoria ambiental) e usar os princípios da sabedoria ambiental para ajudar a tornar as sociedades humanas e as economias mais sustentáveis, mais justas, mais benéficas e agradáveis para todos. Como a escritora Sandra Carey observou, “Nunca confunda conhecimento com sabedoria. Um o ajuda a ganhar a vida, o outro o ajuda a fazer uma vida”. Ou, como o escritor norte-americano Walker Percy sugeriu, “Alguns indivíduos com alto grau de inteligência, mas sem sabedoria, podem obter todos os As e reprovar na vida”. Para ajudá-lo a praticar o pensamento crítico, oferecemos as questões ao longo deste livro, encontradas em boxes intitulados Pensando sobre, nas legendas de muitas figuras e no final de cada capítulo. Não existem respostas certas ou erradas para muitas delas. Uma boa maneira de melhorar suas habilidades de pensamento crítico é comparar suas respostas com as dos seus colegas e discutir como você chegou até elas.

Conheça seu próprio estilo de aprendizagem As pessoas têm diferentes formas de aprender, e pode ser útil conhecer seu próprio estilo de aprendizagem. Alunos visuais aprendem melhor por meio da leitura e visualização de ilustrações e diagramas. Este é um livro muito visual, com muitas fotografias cuidadosamente selecionadas e diagramas desenhados para ilustrar ideias, conceitos e processos importantes. Alunos auditivos aprendem melhor ouvindo e discutindo. Estes podem se beneficiar da leitura em voz alta enquanto estudam, e do uso de um gravador durante as palestras para estudar e revisar. Alunos lógicos aprendem melhor por meio de conceitos e lógica para descobrir e entender um assunto em vez de confiar em sua memória. Parte do que determina seu estilo de aprendizagem é a forma como seu cérebro funciona. De acordo com a hipótese de divisão do cérebro, o hemisfério esquerdo do cérebro é bom em lógica, análise e avaliação, e a metade direita é boa na visualização, síntese e criação. Um dos nossos objetivos é fornecer um material que estimule ambos os lados de seu cérebro. O estudo e as habilidades de pensamento crítico incentivados neste livro, e na maioria dos cursos, em grande parte envolvem o cérebro esquerdo. No entanto, você pode melhorar essas habilidades, dando uma pausa ao seu lado esquerdo do cérebro deixando seu

lado criativo solto. Você pode fazer isso com um brainstorming de ideias junto a seus colegas, com a regra de que nenhuma crítica originada do lado esquerdo do cérebro seja permitida até que a sessão termine. Quando você estiver tentando resolver um problema, tente descansar, meditar, fazer uma caminhada, exercitar-se, ou fazer alguma coisa para encerrar sua atividade cerebral esquerda controladora. Isto permitirá que o lado direito de seu cérebro trabalhe sobre o problema de uma forma menos controlada e mais criativa.

Este livro apresenta uma visão ambiental positiva e realista do futuro Há sempre concessões envolvidas na elaboração e implantação de decisões ambientais. Nosso desafio é conseguir uma apresentação equilibrada de diferentes pontos de vista, das vantagens e desvantagens das várias tecnologias e das soluções propostas para os problemas ambientais, além das boas e más notícias sobre eles, e fazê-lo sem o viés pessoal. Estudando um assunto tão importante quanto a ciência ambiental e chegar a nenhuma conclusão, opinião ou crença significa que tanto o professor quanto o aluno falharam. No entanto, qualquer conclusão deve ter base no uso do pensamento crítico para avaliar as diferentes ideias e compreender os compromissos envolvidos. Nosso objetivo é apresentar uma visão positiva do nosso futuro ambiental com base no otimismo realista.

Ajude-nos a melhorar este livro Pesquisar e escrever um livro que abrange e interliga ideias em uma variedade de disciplinas é uma tarefa desafiadora e excitante. Quase todos os dias aprendemos alguma nova conexão na natureza. Em um livro tão complexo, certamente haverá alguns erros – alguns erros tipográficos que passam completamente despercebidos e algumas afirmações que você pode questionar com base em seu conhecimento e pesquisas. Nós o convidamos a entrar em contato conosco para apontar qualquer viés, corrigir quaisquer erros que encontrar e sugerir formas de melhorar este livro. Por favor, envie suas sugestões por e-mail para Tyler Miller: mtg@hotmail.com, ou para Scott Spoolman: spoolman@tds.net. Agora, inicie sua jornada neste estudo fascinante e importante de como a Terra funciona e como podemos deixar o planeta em uma condição ao menos tão boa como a que encontramos. Divirta-se.

Estude a natureza, ame a natureza, fique perto da natureza. Ela nunca o abandonará. FRANK LLOYD WRIGHT

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Os problemas ambientais, suas causas e sustentabilidade

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E s t u d o d e c a s o p r i n c i pa l

Mostovyl Sergil Igorevich/Shutterstock

Emily Briggs e Michael Rodriguez formaram-se na faculdade seus perigosos resíduos radioativos de longa duração. O aqueem 2014. Michael conseguiu um mestrado em educação amcimento da atmosfera e as consequentes mudanças climáticas biental, tornou-se professor do ensino médio e adorava lecioprevistas para o ano de 2050 teminaram por ocorrer, de acornar ciências ambientais. Emily, nesse meio tempo, foi para a do com as projeções feitas por muitos cientistas na década de faculdade de Direito e, em seguida, abriu um escritório bem1990. No entanto, a ameaça de mudanças climáticas ainda -sucedido na área de direito ambiental. maiores havia começado a diminuir à medida que a utilização Em 2022, Michael e Emily encontraram-se quando esde recursos energéticos mais limpos tornou-se mais comum. tavam fazendo trabalho voluntário para uma organização Em 2060, os agricultores que produziam a maior parte ambiental. Mais tarde, casaram-se, tiveram uma filha e lhe dos alimentos do mundo já tinham adotado práticas agrífalaram sobre alguns dos problemas ambientais do mundo colas que ajudavam a preservar a água e a renovar os solos (Figura 1-1, à esquerda) e sobre as alegrias da natureza que esgotados. A população humana atingiu um pico de 8 bitinham vivido quando eram crianças (Figura 1-1, à direita). lhões em 2040, em vez dos 9,5 bilhões estimados, e havia Como resultado, sua filha também se envolveu decididamenentrado em lento declínio. te no trabalho de promover um mundo mais sustentável e, Em 2060, Emily e Michael sentiam-se muito orgulhosos eventualmente, também passou isso para seu filho. de saber que eles, seus filhos e muitos outros haviam ajudaQuando Michael e Emily estavam crescendo, havia sinais do a promover essas melhorias para que as futuras gerações maiores de estresse no sistema de suporte à vida na Terra – pudessem viver de forma mais sustentável neste planeta mao solo, o ar, a água e a vida silvestre – por causa dos impacravilhoso, nossa única casa. tos ambientais de mais pessoas consumindo mais recursos. Sustentabilidade é a capacidade dos sistemas natuEntretanto, uma grande transição na consciência ambiental rais da Terra e dos sistemas culturais humanos de sobreviteve início por volta de 2010, quando um número crescente ver, prosperar e se adaptar às mudanças nas condições amde pessoas começou a transformar seu estilo de vida e seus bientais no longo prazo, conceito que também se refere a hábitos de consumo, entrando em sintonia com o modo pessoas preocupadas em transmitir um mundo melhor para pelo qual a natureza tinha se mantido por bilhões de anos as gerações vindouras. Esse é o tema principal deste livro. antes de os seres humanos aparecerem na Terra. Por várias Aqui, descreveremos os problemas ambientais que enfrendécadas, essa combinação de consciência ambiental e ação tamos e exploraremos possíveis soluções. Nosso objetivo é valeu a pena. apresentar a você uma visão realista e esperançosa da posEm janeiro de 2060, Emily e Michael comemoraram o sibilidade de futuro. nascimen­to de seu neto, que nasceu em um mundo que ainda tinha uma grande diversidade de plantas, animais e ecossistemas. A perda dessa diversidade biológica, uma amea­ça iminente quando Michael e Emily eram jovens, havia diminuído muito, e a atmosfe­ra, os ocea­ nos, os lagos e os rios estavam gradualmente se purificando. O desperdício de energia havia sido cortado pela metade. As energias do sol, do vento, da água corrente, do calor subterrâneo e de combustíveis produzidos a partir de gramíneas e algas cultivadas havia substituído amplamenFigura 1-1 Esses pais, como Emily e Michael em nossa visão ficcional de um mundo te as energias altamente poluentes do petróleo possível em 2060, estão mostrando a suas crianças alguns dos problemas ambientais e do carvão, bem como a energia nuclear, com

Colin Hawkins/Getty Images

Uma visão de um mundo mais sustentável em 2060

do mundo (à esquerda) e ajudando-os a desfrutar das maravilhas da natureza (à direita). O objetivo deles é ensinar seus filhos a cuidar bem da Terra, na esperança de transmitir um mundo melhor para as gerações futuras.

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Ecologia e sustentabilidade

Questões e conceitos principais* Quais são os três princípios da sustentabilidade? 1-1

A natureza tem se sustentado por bilhões de anos por meio da energia solar, da biodiversidade e da ciclagem de nutrientes.

conceito 1-1A

c o n c e i t o 1 - 1 B Nossas vidas e economias dependem da energia do sol e dos recursos e serviços naturais (capital natural ) fornecidos pela Terra.

insustentável e pouco eficiente de recursos, a pobreza e a não inclusão dos custos ambientais do uso dos recursos nos preços de mercado de bens e serviços.

O que é uma sociedade ambientalmente sustentável?

1-4

c o n c e i t o 1 - 4 Viver de maneira sustentável significa sustentar-se com os rendimentos naturais da Terra sem esgotar ou degradar o capital natural que os fornece.

1-2 Como nossas pegadas ecológicas estão influenciando a Terra? c o n c e i t o 1 - 2 Conforme nossas pegadas ecológicas aumentam, estamos destruindo e degradando cada vez mais o capital natural da Terra.

1-3

Por que temos problemas ambientais?

c o n c e i t o 1 - 3 As maiores causas dos problemas ambientais são o crescimento populacional, o uso

Obs.: Os Suplementos 2, 4, 5 e 8 podem ser utilizados com este capítulo. * Este é um livro com foco no conceito e tem as principais seções de cada capítulo construídas em torno de um ou dois conceitos-chave derivados das ciências naturais ou sociais. As questões e conceitos principais estão resumidos no início de cada capítulo. Você pode usar esse resumo como uma introdução e revisão das ideias-chave ao longo do livro.

Sozinho no espaço, solitário em seus sistemas de suporte à vida, alimentado por energias inacreditáveis, intermediando essas energias por meio de ajustes delicados, rebelde, improvável, imprevisível, mas alimentando-nos, animando e nos enriquecendo ao máximo – este não é um lar precioso para todos nós? Não merece o nosso amor? BARBARA WARD E RENÉ DUBOS

1-1

Quais são os três princípios da sustentabilidade?

concei to 1-1A A natureza tem se sustentado por bilhões de anos por meio da energia solar, da biodiversidade e da ciclagem de nutrientes.

Nossas vidas e economias dependem da energia do sol e dos recursos e serviços naturais (capital natural) fornecidos pela Terra.

concei to 1-1B

A ciência ambiental é o estudo das conexões na natureza O meio ambiente é tudo o que nos cerca, ou, como o famoso físico Albert Einstein disse: “O meio ambiente é tudo o que não é parte de mim”. Ele inclui os seres vivos e as coisas não vivas (ar, água e energia) com as quais interagimos em uma complexa teia de relações que nos ligam uns aos outros e ao mundo em que vivemos. Apesar dos nossos muitos avanços científicos e tecnológicos, somos totalmente dependentes do meio

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ambiente para a obtenção de ar e água limpos, comida, abrigo, energia e tudo o mais que precisamos para permanecer vivos e saudáveis. Como resultado, somos parte e não à parte do restante da natureza. Este livro é uma introdução à ciência ambiental, um estudo interdisciplinar sobre como os humanos interagem com as partes vivas e não vivas de seu ambiente. Ele integra informações e ideias das ciências naturais, tais como biologia, química e geologia; sociais, como a geografia, economia e ciência política; e humanas, como filosofia e ética. Os três objetivos da ciência ambiental são aprender como a natureza funciona, entender a forma como interagimos com o meio

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CapítUlo 1

os problemas ambientais, suas causas e sustentabilidade

ambiente e encontrar maneiras de lidar com problemas ambientais e viver de forma mais sustentável. Um componente fundamental da ciência ambiental é a ecologia, ciência biológica que estuda como organismos ou seres vivos interagem uns com os outros e com seu meio ambiente. Cada organismo é um membro de uma determinada espécie, grupo de organismos que têm um conjunto único de características que os distinguem de todos os outros e, por meio de organismos que se reproduzem sexualmente, podem produzir descendentes férteis. Por exemplo, todos os seres humanos são membros de uma espécie que os biólogos têm chamado Homo sapiens sapiens. (Veja Suplemento 5). Um dos pontos principais da ecologia é o estudo dos ecossistemas. Ecossistema é um conjunto de organismos dentro de determinada área ou volume interagindo uns com os outros e com seu meio ambiente de matéria inanimada e energia. Por exemplo, um ecossistema florestal é constituído de plantas (principalmente árvores), animais e microrganismos minúsculos, que decompõem os materiais orgânicos e reciclam seus produtos químicos, todos interagindo entre si e com a energia solar e os produtos químicos no ar, na água e no solo do ecossistema. Não devemos confundir ciências ambientais e ecologia com ambientalismo, movimento social dedicado a proteger os sistemas de suporte à vida na Terra. O ambientalismo é mais praticado nas arenas políticas e éticas do que no campo da ciência.

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As estratégias de sobrevivência da natureza seguem os três princípios da sustentabilidade A natureza tem lidado com mudanças significativas nas condições ambientais que têm influenciado o planeta há pelo menos 3,5 bilhões de anos. Por isso, muitos especialistas em meio ambiente dizem que, quando estamos diante de uma mudança ambiental que se torna um problema para nós ou para outras espécies, devemos aprender como a natureza tem lidado com essas mudanças e, então, imitar esses mecanismos. Em nosso estudo da ciência ambiental, a pergunta mais importante que podemos fazer é: Como a incrível variedade de vida na Terra se sustentou por, pelo menos, 3,5 bilhões anos com todas as mudanças catastróficas nas condições ambientais? Tais mudanças tiveram diversas causas, incluindo o impacto de meteoros gigantescos na Terra, as eras glaciais com duração de centenas de milhões de anos e os longos períodos de aquecimento, durante os quais o derretimento do gelo elevou o nível dos mares em centenas de metros. Comparada aos bilhões de anos de existência da vida na Terra, a da nossa espécie pode ser considerada um período menor que um piscar de olhos (Figura 1-2). Chamamo-nos Homo sapiens sapiens (do latim “homem sábio”). Com nossos cérebros grandes e complexos e nossa capacidade de linguagem, somos

aparecimento das primeiras células simples (há cerca de 3,5 bilhões de anos)

aparecimento da primeira vida multicelular (há cerca de 1 bilhão de anos)

aparecimento das primeiras plantas terrestres (há cerca de 475 milhões de anos)

desaparecimento dos dinossauros (há cerca de 65 milhões de anos)

Figura 1-2 aqui, a duração da existência do Homo sapiens sapiens na terra é comparada com a duração da vida, que começou há cerca de 3,5 bilhões de anos. se o comprimento da linha do tempo fosse de 1 km , o tempo da humanidade na terra ocuparia aproximadamente os últimos 3 centésimos de milímetro. isto é menor do que o diâmetro de um fio de cabelo quando comparado a 1 quilômetro de tempo.

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chegada do Homo sapiens (há cerca de 200.000 anos)

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G. TYLER MILLER

Fundamentos de ecologia

Tradução da 5ª edição norte-americana

e SCOTT E. SPOOLMAN

ecologia e sustentabilidade

e

cologia e sustentabilidade, aborda princípios e conceitos da evolução biológica e da ecologia em suas diferentes escalas: populações, comunidades e ecossistemas. O diferencial desta obra é abordar as temáticas do campo da ecologia com o enfoque da sustentabilidade. Tema principal do século XXI e desta obra, a sustentabilidade propõe a integração dos interesses econômicos, sociais e culturais da sociedade à preservação da biodiversidade e dos ecossistemas. E para o leitor ter profundo conhecimento da temática, este livro oferece diversos estudos de caso que expõem uma visão detalhada dos problemas ambientais e sociais acompanhados de suas possíveis soluções. Oferece também exercícios interativos em todos os capítulos reforçando os conceitos científicos abordados. Trata-se de uma obra fundamental para o conhecimento da biodiversidade e dos ecossistemas e para se ampliar as discussões relacionadas à existência de um planeta socialmente justo e sustentável. Aplicações: Livro-texto destinado aos cursos de Ecologia, Biologia e Engenharia Ambiental. Livro complementar para as disciplinas ecologia de populações, ecologia de comunidades e ecologia de ecossistemas.

Outras obras

Eugene P. Odum e Gary W. Barrett Energia e meio ambiente

Tradução da 4ª edição norte-americana

Roger A. Hinrichs, Merlin Kleinbach e Lineu Belico dos Reis Biologia: unidade e diversidade da vida vol.1

Tradução da 12ª edição norte-americana

Cecie Starr, Ralph Taggart, Christine Evers e Lisa Starr

Biologia: unidade e diversidade da vida vol. 2

Tradução da 12ª edição norte-americana

Cecie Starr, Ralph Taggart, Christine Evers e Lisa Starr

Fundamentos de oceanografia

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Tradução da 11ª edição norte-americana

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Introdução à climatologia Fillipe Tamiozzo Pereira Torres e Pedro José de Oliveira Machado Economia ambiental Janet M. Thomas e Scott J. Callan


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