Subzona fria: com inverno marcado;

d) Zona fria: sem verão. Existem somente quatro meses com tempera- turas médias superiores a 10ºC;

e) Zona polar: nesta, durante todo o ano as temperaturas são inferio- res a 10ºC. Não existem estações.

Em sua classificação Köeppen designa com letras maiúsculas as zo- nas climáticas principais, compreendendo desde a letra “A”, até a “F”, e com minúsculas as subdivisões. Ademais, emprega também as letras maiúscu- las S, W, H, e T, para representar: S = climas de estepes; W = climas desér- ticos; H = climas de altura; e T = temperatura do mês mais cálido entre 0ºC e 10º_{C (Figura 2.4 e Tabela 2.1).}

Wladimir Peter Köppen

Geógrafo, meteorólogo, climatólogo e botânico alemão. Foi considera- do precursor da ciência meteorológica moderna, suas descobertas influen- ciaram profundamente os rumos das ciências da at- mosfera.

Köppen, W. P. Fonte: GOOGLE, 2011.

Figura 2.4 Zonas climáticas do Brasil. Fonte: MIZUGUCHI et al. (1982).

Tabela 2.1 Classificação climática de Köppen aplicada ao Brasil. Fonte: Koeppen-geiger.vu-wien.ac.at

A climatologia baseia-se principalmente em médias, quando conside- ra os diversos fatores do clima. Mas, isso só não satisfaz, pois um período apenas, extremamente frio, ou muito seco, basta para restringir ou mesmo eliminar certas espécies e os mínimos dos componentes climáticos.

Na região amazônica, por exemplo, prevalecem temperaturas elevadas como no Nordeste, mas na Amazônia predominam altas temperaturas alia- das à grande pluviosidade e à umidade atmosférica constantemente. Tudo isso, condiciona a existência das florestas amazônicas que são exuberantes e ricas em espécies de folhas perenes. O Nordeste, com exceção de uma estreita faixa úmida próxima do litoral, caracteriza-se por temperaturas elevadas, baixa pluviosidade (vários meses seguidos de estiagem), e baixa umidade atmosférica. Este conjunto de fatores exclui a floresta do tipo que se constata na Amazônia, e propicia a existência de diversos tipos de vege- tação, inclusive da floresta baixa, rala e espinhenta, de folhas caducas, isto é, da Caatinga arbórea.

O clima pode agir direta- mente ou indiretamente sobre outros aspectos na- turais. Por exemplo: dire- tamente sobre os vegetais; indiretamente sobre a mo- dificação do solo.

Folha perene ou pereni- fólia é um atributo à fo- lhagem das plantas que mantém as suas folhas durante todo o ano. Fotoperíodo é o intervalo de tempo decorrido entre o nascimento e o ocaso do Sol. Também chama- do de duração efetiva do dia, o fotoperíodo depen- de da latitude local e da inclinação do Sol na data considerada. Sazonalida- de refere-se aos períodos climáticos durante o ano (estação climática).

Os diversos componentes do clima não têm o mesmo papel em todas as partes. Nas regiões temperadas e frias, geralmente, é a temperatura o fator condicionante da vegetação. Nas regiões tropicais, no entanto, é a umi- dade (em estreita dependência da pluviosidade) que limita e condiciona a vegetação. Isso é valido no primeiro (temperatura) e no segundo caso (umi- dade), tanto no que concerne à área de distribuição das espécies individuais quanto no que respeita à distribuição dos grandes tipos de vegetação. As condições climáticas e edáficas associadas às bacias hidrográficas e ao re- levo do terreno constituem barreiras ecológicas e geográficas à distribuição de animais e plantas sobre o território brasileiro.

• Temperatura

As variações de temperatura na superfície terrestre são, principalmente, resultado do efeito da latitude e da altitude ou da influência das grandes mas- sas continentais. A temperatura, na dependência da latitude, varia segundo as estações do ano e durante o dia e a noite (a sazonalidade e o fotoperíodo). Além disso, são levados em consideração, os efeitos microclimáticos das con- dições locais - relacionadas com a geologia, a topografia e o relevo. Em am- biente marinho e no solo ocorrem os efeitos da profundidade; no solo, ocorre o aumento da temperatura com a profundidade e, de modo oposto nos oceanos tem-se uma diminuição de temperatura com o aumento da profundidade.

A maior parte dos seres vivos, que se conhece, ocorre no intervalo em que a água é líquida (acima de 0 ºC). Nos casos extremos, as cianobactérias podem suportar temperaturas de até 75 ºC, podendo ocorrer também em fontes termais bem próximas do ponto de ebulição. Algumas bactérias con- seguem viver em temperaturas antárticas menores de –60 ºC.

A temperatura tem efeito oposto nos processos vitais. Se por um lado, aumenta a energia cinética das moléculas acelerando os processos vitais, por outro, temperaturas elevadas tornam as proteínas e enzimas instáveis. A par- tir de um determinado limiar estas passam a não funcionar e a perder sua estrutura (desnaturação proteica). Todos os organismos possuem pontos óti- mos de funcionamento no que diz respeito à temperatura (Figuras 2.5 e 2.6). O nível de energia necessária para os processos internos das células depende de um limiar de temperatura ideal para que os organismos fun- cionem. A sobrevivência de um organismo necessita de condições ideais de temperatura.

Diferentes organismos desenvolveram adaptações para sobreviver tanto em regiões com frio extremo (regiões polares), como em regiões de calor (áreas próximas a vulcões) e em áreas de grandes variações diárias de temperaturas (como desertos, onde faz muito frio à noite e muito calor durante o dia).

Figura 2.5 Relação de vetores da doença de Chagas e temperatura. Fonte: MIZUGUCHI et al. (1982).

Devido ao aquecimento global e outros motivos, alguns cientistas prevêem que, até o ano de 2100, a temperatura média da Terra pode subir em até 3 ºC. Isso proporcionará um desequilíbrio global entre as ações físicas, químicas e biológicas da biosfera.

O clima mesotérmico não apresenta estação seca e depende da Massa Polar Atlântica (inverno e outo- no) e da Massa Tropical Atlântica (verão e prima- vera) para as mudanças de estação e temperatura. Apresentam temperaturas médias que variam entre -3 ºC e +18 ºC.

Figura 2.6 Distribuição dos insetos em função da temperatura. Triatoma infestans (▬▬), (clima mesotérmico). Anopheles darlini (–– - ––) e Anopheles aquasalis (––●––●––) em fun-

ção da tempertura. Fonte: MIZUGUCHI et al. (1982).

Os animais possuem duas estratégias principais para evitar os pro- blemas fisiológicos relacionados com a temperatura. (Figuras 2.7 e 2.8). Um grupo de animais regula sua temperatura adquirindo calor diretamente da radiação solar e, perdendo-o pela evaporação da água ou procurando locais onde possa ocorrer perda de calor por condução para o ambiente, ficando longe de fontes de radiação solares. Estes animais são denominados ecto- térmicos e sua temperatura interna depende de processos de captação ou perda de calor para o ambiente. Já os organismos endotérmicos produzem calor metabólico interno, mantendo suas temperaturas corporais relativa- mente constantes (geralmente entre 35 a 40 ºC).

Figura 2.7 Relação entre atividade e temperatura de organismos euritérmicos e estenotér- micos. Fonte: BONILLA; PORTO (2001).

Os organismos euritérmi- cos são aqueles que resis-

tem grandes amplitudes de térmicas. Já os esteno- térmicos são organismos

que resistem poucas va- riações extremas de tem- peratura (Ex: urso polar).

Outros autores utilizam os termos homeotérmicos (mantém a temperatura corporal constante) e peci- lotérmicos (alteram a tem- peratura em relação à do ambiente). Esta classifi- cação teve dificuldades de aceitação, pois os peixes (classificados anterior- mente como pecilotérmi- cos) que habitam grandes profundidades, nos oce- anos, quase não alteram sua temperatura corporal – já que a temperatura das águas oceânicas, nes- sas condições, não sofre mudanças significativas.

Figura 2.8 Relação entre temperatura e atividade de vôo de lepidóptera Amphipyra trago-

pogonis - Dreux (1974). Fonte: http://www.latvijasdaba.lv/

Um exemplo de como a variação de temperatura afeta os organismos pode ser dado através da Lei de Allen (Figuras 2.9 e 2.10) - a pressão seleti- va (para que as perdas de calor fossem minimizadas) faz com que, mamífe- ros de clima mais frio tenham as extremidades menores do que aqueles que habitam climas mais quentes. Além disso, fez também com que mamíferos de extensa distribuição geográfica (como raposas, veados, outros) sejam maiores em áreas mais frias (lei de Bergman).

Nos climas frios, os animais endotérmicos têm um gasto muito grande de energia para manter a temperatura constante. Este problema poderia in- viabilizar a sobrevivência dos organismos, já que, para gerar o calor neces- sário, os animais teriam que consumir uma grande quantidade de recursos de alta qualidade, durante os longos períodos de frio das altas latitudes e altitudes. Os animais desenvolveram algumas estratégias para minimizar este efeito. Duas das principais são uma comportamental, que é a migração e o fisiológico-comportamental, a hibernação.

Figura 2.9 Mapa de distribuição dos recifes de coral nas zonas tropicais; locais onde a maioria se concentra devido à pouca variação da temperatura da água dos oceanos. A tem-

peratura mínima de 21 o_{C no inverno pode comprometer sua existência.}

Fonte: MIZUGUCHI et al. (1982).

Joel Asaph Allen (1838- 1921), zoólogo e ornintó- logo, foi o primeiro cura- dor de aves e mamíferos no American Museum of Natural History (1885) e, posteriormente, o primei- ro diretor do Departamen- to de Ornitologia dessa mesma instituição. Allen, J. A. Fonte: http:// www.thefullwiki.org/ Os hidrocarbonetos são compostos químicos cons- tituídos apenas por áto- mos de carbono (C) e de hidrogênio (H). Estes, em conjunto, podem se ligar aos átomos de oxigênio (O), nitrogênio (N), enxofre (S), entre outros; originan- do diferentes compostos. As correntes marítimas contribuem para espalhar pelo planeta o calor que a Terra recebe do Sol. Os raios solares são res- ponsáveis por 99% de toda a energia da térmica que chega a superfície da Terra, provocando a eva- poração diária de milhões de toneladas de água dos oceanos.

Figura 2.10 As grandes correntes oceânicas são dirigidas pelos ventos e pela rotação da Terra originando as zonas de ressurgência (em escuro) que são áreas de alta produtividade

marinha, próximas as plataformas continentais. Fonte: RIKLEFTS (2003).

• Radiação Solar

A radiação solar é o recurso básico usado por plantas que, por meio da fotossíntese, transformam energia luminosa em energia química. Todas as plantas dependem dos pigmentos de clorofila para a fixação de carbono. (Figura 2.11) Através do processo fotossintético a energia da radiação solar é convertida em compostos químicos hidrocarbonatos, ricos em energia. Esta transformação em compostos de carbono é a base de produtividade da maior parte dos ecossistemas. Na fotossíntese, a água (H₂O) e o dióxido de carbono (CO₂), procedentes da atmosfera, trazem os elementos necessários para que a planta sintetize glicose (C₆H₁₂O₆) por ação solar e para que libere na atmosfera oxigênio molecular (O₂).

Figura 2.11 O ciclo da fotossíntese. Fonte: www.portaldoprofessor.mec.gov.br

A radiação solar ou insolação é vital para os seres vivos, não só do ponto de vista fisiológico, mas também morfológico, tendo as mais diversas formas de vida animal; também do ponto de vista físico, pois propicia a distribuição diferencial da energia em um mesmo ambiente, ao longo do ciclo anual.

Carotenoides

São pigmentos de cor vermelha, alaranjada ou amarela, encontrados nas células de todos os vege- tais, atuando na fotossín- tese. Eles são importantes na alimentação humana, sendo que os tipos: beta- -caroteno, alfa-caroteno, gama-caroteno e beta- -criptoxantina são os pre- cursores da Vitamina A que, e dentre outras fun- ções, atuam diretamente na respiração celular e sintetiza pigmentos da re- tina. Outros carotenoides podem ser poderosos an- tioxidantes, especialmente a astaxantina, encontrada em algas.

Fitoplâncton

É o conjunto dos organis- mos aquáticos microscó- picos que contém capaci- dade fotossintética e que vivem dispersos flutuando na coluna de água. É con- siderado a base da cadeia alimentar aquática.

Zona eufótica

É a parte de um corpo de água que recebe luz solar suficiente para que ocorra a fotossíntese - a luz pe- netra com grande inten- sidade, possibilitando um ambiente favorável à vida de organismos fotossinte- tizantes (algas) - a profun- didade da zona eufótica é bastante afetada pelas va- riações que possam ocor- rer na turbidez da água

A luz possui um grande espectro, que vai do ultravioleta ao infraver- melho. O espectro visível abrange comprimentos de onde que vão de 380 nm a 710 nm. As plantas contêm vários tipos de pigmentos, principalmente a clorofila e carotenoides. A clorofila absorve a luz vermelha e azul enquanto reflete o verde; e os carotenoides absorvem, principalmente, o azul e o verde, refletindo os comprimentos de onda entre o laranja e o violeta.

No ambiente aquático a radiação é um fator que afeta profundamente a distribuição dos organismos que fazem fotossíntese (o fitoplâncton) - Figu- ra 2.12. Na água do mar, o conteúdo energético do espectro visível diminuiu cerca de 50% em 10 metros, caindo para menos de 7% na profundidade de 100 metros. Além disto, os tipos de comprimentos de onda de luz são absor- vidos de forma diferenciada em relação à profundidade, fazendo com que or- ganismos, com pigmentos adaptados a determinados tipos de comprimento de onda, habitem regiões diferentes.

Figura 2.12 Fotossíntese vs. luz no fitoplâncton marinho. Fonte: RYTHER (1970).

A estreita faixa de oceano onde a luz consegue chegar e onde ocorrem os processos fotossintéticos é denominada de zona eufótica. Em termos de profundidade esta zona varia bastante, dependendo das condições da águas (Figura 2.12), por conseqüência da variação da fotossíntese no fitoplâncton marinho. Na vegetação terrestre observar-se-ia uma curva análoga, com seu máximo deslocado para a direita. Em rios e lagos a zona eufótica pode estar a 01 metro de profundidade.

Segundo muitos especialistas, o que foi mencionado no parágrafo an- terior, é um índice que perde apenas para o Deserto do Saara. É verdade, que a temperatura não é maior que 38ºC nas cotas acima de 300m de al- titude, (a média anual situa-se entre 26ºC a 28ºC), - na região do Saara, a temperatura pode ser até mais alta que 45ºC - mas no Nordeste as noites são também muito quentes. A diferença da temperatura entre o dia e a noite durante o ano inteiro é de alguns graus. Os afloramentos rochosos, abun- dantes na Região, ao ficarem expostas às altas isolações, refletem o calor aquecendo terrivelmente o ar, principalmente durante o dia.

• Padrões climáticos globais

Os organismos vivos estão localizados em uma tênue camada denomi- nada biosfera. Ao comparar a ocorrência de vida no planeta usando, como parâmetro de referência, o tamanho de uma laranja, a camada abrigando as formas de vida estaria restrita, no máximo, à casca. Praticamente a tota- lidade da biomassa está concentrada na superfície. Nesta delgada película onde se desenvolve, a vida produz uma imensa variabilidade de ambiente. As condições de temperatura, luz, nutrientes disponíveis, umidade, salini- dade, tipo de solo variam de forma extrema em todo o globo, e essa variação altera, profundamente, a distribuição geográfica dos organismos vivos.

No Brasil o Sertão Cen- tral do Nordeste é uma das áreas mais quentes da Terra, pois a isolação que aí chega é muito alta. Em média, nesta Região incidem diariamente 5,5 quilowatt-hora por metro quadrado, o que equivale a aproximadamente 0,39 cal/cm2/min de ondas curtas e 0,3 cal/cm2/min de ondas longas, que in- fluenciam decisivamente na pouca amplitude de variação da temperatura anual e mensal. a) b)

Valores médios da radia- ção global no Nordeste brasileiro no mês de (a) ju- nho; (b) dezembro. Fonte: AZEVEDO et al. (1981).

A não continuidade existente entre as superfícies que formam o globo (rocha nua, grandes massas de água, cobertura vegetal, relevo) faz com que a absorção solar ocorra diferentemente de lugar para lugar, gerando modos diferentes de aquecimento e resfriamento, o que por sua vez gera desloca- mento de massas de ar e grandes transferências de energia térmica.

É sobejamente conhecida a diminuição de temperatura ao longo dos meridianos quando ocorrem deslocamentos do Equador em direção aos pó- los. Um dos fatores mais importantes na determinação global do clima é a posição da incidência dos raios solares sobre a superfície terrestre. A terra está levemente inclinada em sua órbita em relação ao sol. Esta inclinação faz com que os raios solares incidam de forma mais verticalizada no Equa- dor e mais inclinada em direção aos pólos. A incidência vertical resulta em maior calor, pois quanto mais inclinada está a superfície em relação aos raios solares incidentes, maior será a área que estes atingem e percorrendo uma distância maior na atmosfera, o que desborda em menor concentração de energia. As regiões tropicais e equatoriais recebem os raios solares em um ângulo de incidência que resulta em uma maior entrada de calor.

A alteração do eixo de inclinação da terra em relação ao sol durante o ano afeta a intensidade de radiação recebida nas diferentes partes do glo- bo. Em latitudes maiores de 30o _{Norte e Sul os efeitos dessa variação dão}

origem às estações do ano. Essa inclinação faz que, nos diferentes períodos do ano, os hemisférios recebam quantidades de radiação diferentes (por exemplo, quando é verão no hemisfério Sul é inverno no hemisfério Norte).

O ar quente possui uma maior capacidade de reter vapor d’água [(a taxa de evaporação dobra a cada 10 ºC), é o Q₁₀]. Os trópicos são úmidos, não porque têm maior quantidade de d’água, mais porque a reciclagem de água nestes locais é maior. Outro fator importante na distribuição das chuvas é o vento, que pode distribuir a umidade para outras áreas. Jun- tamente com o padrão de ventos, outro fator determinante da precipitação é a presença de grandes massas de terra. Áreas continentais estão longe das grandes massas de água onde ocorre a evaporação. O somatório dos deslocamentos de água quente e fria, somada aos padrões de ventos (as áreas de convergências tropicais) e da geografia do oceano dão origem às grandes correntes marinhas, que vão ser outro fator de alteração climática importante. No Atlântico Sul ocidental tem-se a Corrente das Malvinas e a Corrente do Brasil, respectivamente, que são grandes deslocamentos de águas frias e quentes.

A rotação da terra sobre seu eixo leva às variações de fotoperíodo e à ocorrência do dia e da noite (Figura 2.13). O fotoperíodo é o período, em tem- po, em que existe luz naquele local, é sinônimo de máxima insolação possível. É a fase de maior claridade de um ciclo que envolve a alternância de períodos de maior e menor luminosidade. Para as plantas, o fotoperíodo condiciona o aparecimento em um grande número delas, principalmente, em elevadas la- titudes. Alguns tipos de hormônios, relacionados com o seu desenvolvimento, possibilitam estágios fenológicos como função exclusiva do fotoperíodo. As- sim sendo, a fenologia pode também ser aceita como a parte da Botânica que estuda vários fenômenos periódicos das plantas, como a brotação, a floração e a frutificação, marcando-lhes as épocas e os caracteres.

Em artrópodes e insetos predadores, o fotoperiodismo ocasiona in- festações diferenciais no decorrer do ano, estabelecendo os de hábitos diurnos e noturnos.

Biosfera

É o conjunto de todos os ecossistemas existentes no planeta. É a visão “mais macro” de composição en- tre o vivo e o não vivo.

Meridianos são círculos máximos da esfera ter- restre que passam pelos pólos.

Meridianos em função da latitude e da longitude. Fonte: GOOGLE (2011).

Fenologia

É o estudo das relações dos processos biológicos periódicos com o clima.

Figura 2.13 Movimento relativo sol/terra e as estações. Fonte: GOOGLE (2011).

De acordo com a posição da terra no plano da eclíptica (plano da ór- bita terrestre), o qual possui um ângulo de 23o_{27’ em relação ao equador}

solar, tem-se na Terra locais com diferentes quantidades de horas de brilho solar, em um mesmo dia. Os valores extremos de iluminação contínua ocor- rem nos pólos (seis meses), enquanto que no equador a insolação é um valor constante durante todo o tempo (duração de 12 horas). Isto explica o motivo de existirem as quatro estações do ano no globo em locais ao sul e norte do equador. Ainda na Figura 2.13, é possível verificar como varia o fotoperíodo no decorrer de um ciclo anual.

Outro efeito dos ciclos astronômicos que afeta os organismos, prin- cipalmente os marinhos, é o da posição da lua, que dá origem aos ciclos lunares que vão reger as flutuações de marés.

• Principais efeitos locais

Apesar dos padrões de radiação solar, descritos no item anterior, ocorre neve na região equatorial e tropical (por exemplo, nos Andes). Além dos efeitos planetários e astronômicos, o clima de uma determinada região é influencia- do por fatores locais, sendo um desses fatores a topografia. Em região onde a temperatura, no nível do mar, é de 30 ºC, as temperaturas abaixo de zero são atingidas aos 5.000 metros de altitude. Além disto, as montanhas servem como barreiras à circulação de ar quente e úmido. Desertos e regiões áridas são formados em grande parte, por estes acidentes orográficos.

A modificação do gradiente altitudinal cria o que se chama de zona da vida, que são as diferentes comunidades de plantas e animais relacionadas com a variação de temperatura, condições edáficas e de umidade propicia- das pela variação de altitude.

• Umidade relativa do ar

A umidade relativa é a quantidade de água presente em um dado vo- lume de ar, expressa como uma porcentagem da quantidade que o ar pode reter, quando saturado, à mesma temperatura. Ou diversamente, é razão