Fluxos de matéria e energia
Comunidades fortemente ligadas ao meio
abiótico pelos fluxos de matéria e energia
- ECOSSISTEMAS.
Ecossistemas incluem produtores primários,
consumidores, detritívoros e ambiente
fisicoquímico.
ECOSSISTEMAS
1920 Charles Elton – Organismos em um
mesmo lugar interagiam e formavam uma
unidade – relações alimentares – teias
alimentares.
A.G.Tansley – Sistema Ecológico composto
pelos animais, plantas e fatores físicos do
entorno – ECOSSISTEMA.
Alfred J. Lotka – populações e
comunidades – sistemas transformadores
de energia e matéria.
Sistema: descrito por um conjunto de
equações que representavam as trocas de
energia e matéria entre seus componentes.
- Equações obedeciam a princípios
termodinâmicos – transformações de
energia crescem na proporção do tamanho,
produtividade e ineficiência.
1942 Raymond Lindeman – Ecossistema sistema transformador de energia. Uniu
idéias de Tansley e o conceito de Elton,
incluindo nutrientes inorgânicos.
-Seqüência de relações tróficas pelas quais
a energia passa pelo ecossitema – cadeia
alimentar –composta por muitos elementos,
plantas, herbívoros, carnívoros, etc – níveis
tróficos.
-Leis termodinâmicas - cada vez menos
energia passa ao nível trófico seguinte –
pirâmide de energia.
Rieklefs 2003
Caracterização dos sistemas com base nos
fluxos de energia e na ciclagem de matéria.
Medidas de assimilação de energia e
eficiência energética – conceito
termodinâmico do ecossistema.
1953 – E.P. Odum –Ecossistemas como
diagramas de fluxo de energia.
Cada nível trófico representado por uma
caixa: tamanho - biomassa dos organismos
daquele nível;
setas - vias e o montante de energia que
chega, é assimilada, perdida, armazenada
e se torna disponível.
Diferente da energia, os nutrientes são
regenerados e retidos no ecossistema –
matéria circula, sendo assimilada na forma
inorgânica, convertida em biomassa e
voltando à forma inorgânica pela
decomposição.
- Nutrientes podem limitar produtividade
das plantas e assim de todo o ecossitema.
Carbono
Plantas, algas e bactérias – captam luz e
transformam em energia química - ligações
entre carbonos – produção primária. Taxa
de produção: produtividade primária.
Fotossíntese
6CO2 + 6H2O
C6H12O6 + 6O2
Fotossíntese – transformação de carbono
em estado oxidado em reduzido. Cada
grama de carbono assimilado – 39kJ de
energia.
Menos de um terço da energia absorvida é
assimilada na fotossíntese, o restante é
perdido na forma de calor.
Glicose – gorduras, amidos, óleos,
celulose...
Combinados com N, P, S, Mg – proteínas,
ácidos nucléicos, pigmenos...
Autótrofos – produtores primários, e
produtividade primária determina a
quantidade de energia total do
ecossistema.
Produção primária bruta – energia total
assimilada; Produção primaria líquida –
energia acumulada e disponível para
herbívoros.
diferença – respiração.
Unidades de produção primária – Energia
por unidade de área por unidade de tempo.
-Crescimento vegetal em determinada área
– produtividade primária líquida, que é
influenciada pela quantidade de luz e pela
temperatura.
Nutrientes – limitam produção primária,
suas quantidades variam de acordo com
ambiente.
Ecossistemas diferentes – diferentes
produtividades – diferentes disponibilidades
de água, luz, calor e nutrientes.
Produtividade primária líquida x1015 gC ano-1
Begon 2006
Apenas uma pequena fração da energia
passa para nível trófico seguinte.
Plantas utilizam de 15 a 70% em
manutenção, herbívoros e carnívoros mais
ativos que plantas gastam ainda mais na
manutenção
- produção de cada nível trófico é apenas
de 5 a 20% do nível inferior.
Energia ingerida – energia egestada =
energia assimilada
Energia assimilada – respiração – excreção
= produção.
Eficiência da assimilação – razão entre
assimilação e ingestão – depende da
digestibilidade.
Plantas – valor energético depende dos
constituintes – celulose, lignina e outros
materiais não digeríveis.
Herbívoros assimilam ca. 80% da energia
da sementes, 60 a 70% da vegetação
jovem, 30 a 40% de pastagem . Madeira
em decomposição – 15%.
Animais – mais facilmente digeridos,
eficiências variam de 60 a 90%.
Vertebrados mais fáceis de digerir que
invertebrados - exoesqueletos (indigestos)
constituem fração comparativamente maior
do corpo.
Crescimento e reprodução – produção, a
razão entre a energia contida na produção
e a energia assimilada – eficiência de
produção liquida.
Animais de sangue quente apresentam
eficiências mais baixas – 1% (aves) a 6%
(pequenos mamíferos). Animais
poecilotérmicos até 75% (espécies
aquáticas).
Plantas – não ingerem alimentos, mas
consomem própria produção - eficiência de
produção liquida– depende do ambiente e
forma de crescimento– 30 a 85%.
Plantas lenhosas terrestres – produzem
estruturas de difícil ingestão e digestão –
herbívoros eficiências de assimilação
baixas – detritos.
Duas cadeias alimentares paralelas –
animais grandes consomem vegetação e
animais pequenos consomem detritos na
serapilheira.
Maior parte da produção é consumida –
pouca energia se acumula em qualquer
nível trófico.
Equilíbrio entre produção e consumo leva a
uma estrutura trófica relativamente
constante.
Sob certas circunstâncias produção e
consumo não estão em equilíbrio,
energia pode se acumular:
como matéria orgânica no solo,
ou como sedimentos orgânicos em
ecossistemas aquáticos.