Ecologia Geral (ECG33AM)
Fluxos energéticos nos ecossistemas
Energia: definições básicas
• Energia: É a capacidade de realizar trabalho. Esta capacidade
pode-se manifestar sob várias formas: radiação eletromagnética,
energia potencial ou incorporada, energia cinética, energia
química (dos alimentos) e calor.
1ª Lei da Termodinâmica: (Conservação da energia) A energia
pode ser transformada de um tipo em outro, mas não pode ser
criada nem destruída. Exemplos destas transformações: luz em
calor, energia potencial em cinética.
2ª Lei da Termodinâmica: (Lei da Entropia) Nenhum processo
que implique numa transformação energética ocorrerá
espontaneamente, a menos que haja uma degradação de
energia de uma forma concentrada numa forma mais dispersa
(ou desorganizada). Assim sendo, nenhuma transformação de
energia é 100% eficiente.
Termodinâmica
• Alfred J. Lotka trabalhou populações e
comunidades em sistemas termodinâmicos.
• Cada sistema apresenta um conjunto de
transformações e trocas entre seus componentes.
• As transformações incluem absorção de CO2,
consumo de plantas pelos herbívoros e de animais
pelos carnívoros.
• O tamanho do sistema e as taxas de
transformação foram determinadas por princípio
termodinâmico.
• As transformações nos ecossistemas crescem na
proporção de seus tamanhos.
Termodinâmica
• A energia do sol que as plantas assimilam pela
fotossíntese alimentam todos os processos
biológicos e estabelecem a taxa global de
transformações dentro do ecossistema.
• Uma quantidade menor de energia atinge cada
nível trófico acima sucessivamente devido ao
trabalho executado e devido à ineficiência das
transformações de energia biológicas no próximo
nível trófico.
• A razão da produção de um nível trófico em
relação ao nível trófico abaixo dele constitui a
eficiência ecológica
Pirâmide de energia
Pirâmide de energia
Pirâmides de números
Pirâmides de números
podem ter conformações
diferentes da tradicional,
sendo
chamadas
de
pirâmides invertidas.
Pirâmides de energia
Produção primária
(ou produtividade primária)
• A fotossíntese transforma o carbono de um estado
oxidado no CO2(baixa energia) para um estado reduzido
no carboidrato (alta energia).
• Para cada grama de carbono assimilado a planta ganha
39 kJ de energia.
• As plantas demandam energia para fabricar e manter
tecidos.
• Há distinção entre duas medidas de energia assimilada:
produção primária bruta (total da energia assimilada
pela fotossíntese) e produção primária líquida (energia
acumulada na biomassa).
• A diferença entre a PPB e a PPL é a energia da
respiração.
Produção primária
Padrões geográficos de produção primária
• As regiões tropicais úmidas são as que reúnem as
melhores condições para produção primária (intensa luz
solar, altas temperaturas e abundante precipitação).
• Nos ecossistemas temperados as baixas temperaturas e as
longas noites reduzem drasticamente a produção primária.
• Nas regiões onde as condições de luminosidade e
temperatura são adequadas, a precipitação é o principal
fator regulador da produção.
Padrões geográficos da produção primária
Fatores limitantes da produção primária
•
•
•
•
•
Radiação solar
CO2
Água
Nutrientes
Temperatura
Produção primária
• Pouco da radiação solar recebida é
utilizada na fotossíntese
• Se toda energia solar fosse aproveitada
na fotossíntese, a produção primária seria
de 10 a 100x maior
• 44% da radiação solar pode ser
aproveitada para fotossíntese
• Em lavouras a produção pode variar de 3
a 10%
A influência da radiação solar (luz)
• A taxa de fotossíntese aumenta com aumento na
intensidade de luz.
• Infinitamente?
• Não. Aumenta até um chamado ponto de saturação!
• Além disso, existe também o ponto de compensação,
ou ponto de compensação fótico. Este corresponde
ao instante em que as velocidades de fotossíntese e
respiração são exatamente as mesmas. Neste
instante toda a glicose produzida na fotossíntese é
"quebrada“ na respiração, e todo dióxido de carbono
(CO2) gasto na fotossíntese é produzido na
respiração.
Produção primária
• Água e Temperatura são críticos para a
produção
Produção primária
• PPL aumenta com a duração da estação
de crescimento
• PPL pode ser baixa por falta de recursos
minerais (especialmente nitrogênio, mas
também fósforo e outros)
• Sucessão de fatores ao longo do ano
podem limitar a PPL
• Comunidades aquáticas produtivas
ocorrem onde há riqueza de nutrientes.
Destino da produção primária
• Maior parte da produção primária não
passa através do sistema pastejador
• Por quê??
• Parte da biomassa é perdida antes de ser
pastejada/predada
• Nem toda biomassa ingerida é
aproveitada pelo organismo
• Parte da energia é perdida na respiração
dos próprios produtores
Novamente...
para não
deixar
dúvidas!
Importância da eficiência na
transferência de energia
• Uma unidade de energia pode ser
consumida ou perdida de diferentes
maneiras seguindo pela cadeia alimentar,
saindo do produtor até os decompositores
pode seguir por diferentes caminhos.
A dinâmica da energia na cadeia alimentar
• A energia digerida e absorvida é chamada
Energia Assimilada. Esta é responsável pela
manutenção, construção de tecidos e pode ser
eliminada através de excretas.
• Toda a energia utilizada nas necessidades
metabólicas termina fluindo do corpo na forma de
calor, denominando-se Energia respirada.
• Algumas partes resistem ao processo de
digestão
(cabelo,
penas,
exoesqueleto,
cartilagens etc.). Estas partes são egestadas.
Fluxo de energia em um nível trófico na
cadeia alimentar
Excremento de elefante, mostrando desenvolvimento de
fungos sobre grande quantidade de fibras vegetais
pobremente digeridas (material não digerido, energia
não aproveitada naquele nível trófico).
O modelo universal de Odum
• Eugene P. Odum, um dos principais
desenvolvedores das atuais ideias da
ecologia, desenvolveu o que chamou de
modelo “universal” de fluxo de energia
através dos ecossistemas.
• A energia ingerida pelos organismos em
cada nível trófico é reduzida pela
respiração e excreção, tal que menos
energia se torna disponível para consumo
pelo próximo nível trófico.
Onde estudar estes conteúdos?
• Referências básicas
• DAJOZ, R. Princípios de Ecologia. Porto Alegre, RS:
Artmed, 2005. 519p.
• ODUM, E. P.; BARRETT, G.W. Fundamentos de
ecologia. São Paulo, SP: Cengage Learning, 2007. 612
p.
• RICKLEFS, R. E. A economia da natureza. 6. ed. Rio de
Janeiro, RJ: Guanabara Koogan, 2010. xxiv, 546 p.
Capítulos sobre cadeias alimentares, níveis
tróficos, produtividade nos ecossistemas...
Isso tudo é interessante?
É legal?
Fico feliz se estiverem gostando!
Isso não é interessante?
E muito menos “legal”?
Sinto muito. Fazemos o melhor
possível...
Uma boa Semana Acadêmica a todos!
Até daqui a duas semanas!