Fundamento de Ecologia - fluxo de energia (nível superior)

14,606 views
14,302 views

Published on

Fluxo de energia nos ecossistemas

0 Comments
9 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
14,606
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
670
Actions
Shares
0
Downloads
280
Comments
0
Likes
9
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Fundamento de Ecologia - fluxo de energia (nível superior)

  1. 1. Ecossistema Fluxograma da aula Definição Estrutura Funcionamento Imagem: Gaia (LOVELOCK)
  2. 2. Fluxo de Energia nos Ecossistema Fundamentação teórica: Fluxograma da aula Ecologia -ODUM (cap. 3) A Economia da Natureza RICKLEFS (cap. 6) Gaia JAMES LOVELOCK Cultrix Imagens: O Mar (CUBE Book) Google imagens Princípios termodinâmicos Cadeia alimentar Redes alimentares e níveis tróficos O conceito de produtividade
  3. 3. Nós, humanos, consumimos grande parte da produção da Terra 1980 224 bi. ton. por ano de Biomassa Vegetal 59% produzido em ecossistema terrestre 41% ecossistema aquático Captura global de peixes = 75 mil ton. Quanto da produção de algas representa a essas 75 mil ton?
  4. 4. Energia no Ecossistema Pauly e Cristensen: para cada nível da cadeia de relações trófica ( algas até peixes) 90% da energia 10% da energia manter o consumidor é convertida em biomassa Estudos com dieta de organismos: conhecendo o nº de níveis tróficos e assumindo a eficiência na transferência de energia de 10%, através de um cálculo eles chegaram à quantidade de alga necessária para sustentar a qtd de peixes. Esse nº correspondia a cerca de 35% da produção total do ecossistema. (Espécies não consumida por humanos) Limite superior de captura
  5. 5. Energia no Ecossistema Séc. XX, novas direções para a Ecologia Percepção de que as relação alimentares reúne os organismos em uma única entidade funcional “Os organismos que vivem em um mesmo lugar, interagindo uns com os outros de uma forma sistêmica de relações alimentares que chamou de teia alimentar.
  6. 6. Conceitos de Termodinâmica Alfred Lotka – ecossistema poderia ser descrito por equações que descreviam troca de energia e matéria entre seus componentes. CO2 → Carbono orgânico → herbívoros → carnívoros Obedecem princípios de termodinâmica, pois a terra é uma gigantesca máquina termodinâmica. energia: Capacidade de realizar trabalho
  7. 7. Conceitos de Termodinâmica energia: Capacidade de realizar trabalho 1ª LEI DA TERMODINÂMICA: Lei da conservação da energia 2ª LEI DA TERMODINÂMICA: Lei da Entropia Transformada! não criada! não destruída! Para que haja transformação de energia há uma degradação. Não há transformação 100% eficiente.
  8. 8. Conversão da energia solar em energia alimentar
  9. 9. Dissipação energética da radiação solar como porcentagem da entrada anual na Biosfera Os instrumentos que medem o fluxo total de energia de todos os comprimentos de ondas denominam-se radiômetro
  10. 10. Cadeia alimentar A Sequência das relações tróficas pelas quais a energia passa através do ecossistema é chamada de CADEIA ALIMENTAR. elos = plantas → herbívoros → carnívoros Os níveis tróficos formam uma pirâmide ecológica de energia! A energia é perdida em cada nível trófico.
  11. 11. Cadeia alimentar A Sequência das relações tróficas pelas quais a energia passa através do ecossistema é chamada de CADEIA ALIMENTAR. As cadeias alimentares são de 2 tipos: Quanto menor a cadeia alimentar, ou quanto mais próximo o organismo do inicio da cadeia, MAIOR A ENERGIA DISPONÍVEL A POPULAÇÃO Interligadas Pastagem (a base é constituída por plantas verdes) Cadeia de detritos (base é constituída pela matéria orgânica não viva, para microorganismos, detritivoros, predadores.
  12. 12. Plantas do fundo  Caramujos  Lambaris  Peixes maiores  Aves
  13. 13. Pirâmide ecológica de Energia cadeia alimenta níveis trófico A largura da barra representa a produtividade líquida de um nível trófico no ecossistema,
  14. 14. Modelo Universal de Odum do fluxo de Energia No diagrama de fluxo de energia, a caixa representa a biomassa de todos organismos que compõem aquele nível trófico. Ex.: todas as plantas. As caixas diminuem devido a respiração, desvio de estoques alimentares
  15. 15. Produtividade primária bruta Produção Primária: A energia luminosa é transformada em energia química nos carboidratos Taxa Produtividade primária Fotossíntese total Assimilação total Entretanto... Há Ineficiência transformações bioquímicas, nas Planta assimilam 1/3 Produção primária Bruta = respiração + produção primária líquida
  16. 16. Produção primária bruta A energia total assimilada pela fotossíntese é chamada de produção primária bruta A energia acumulada nas plantas e que está disponível para os consumidos = Produção primária líquida Fotossíntese aparente assimilação líquida Produção primária Bruta = respiração + produção primária líquida
  17. 17. Produtividade líquida da comunidade É a taxa de armazenamento de matéria orgânica não utilizada pelos heterótrofos (produção primária líquida menos o consumo heterotrófico), durante o período de consideração. Produtividade Secundária É a taxa de consumidores armazenamento energético em níveis de
  18. 18. A Luz e temperatura influenciam as taxas de Fotossíntese Plantas de Sol níveis altos de luminosidade Taxa fotossintética não alterada Plantas de sombra Níveis altos de luminosidade Limitação da taxa fotossintética Assim a cobertura de nuvens, sobreamento, manhã, tardinha, mantém fotossintética abaixo do seu máximo
  19. 19. A porcentagem da produção primária bruta que acaba como produção primária líquida, em vegetação natural, varia com a latitude. A tendência é de menos de 50%, nas regiões equatoriais, até 60 a 70% nas altas latitudes.
  20. 20. A Eficiência fotossintética A porcentagem de energia na luz do sol que é convertida em produção primária durante a estação de crescimento é chamada de E. Fotossintética. Em Ecossistema em que a água e nutrientes não limitam = ótimo As folha refletem de 25% a 75%, o restante é convertida em calor, transpiração
  21. 21. A água como limitante da produção primária Sem umidade adequada ocorrerá o murchamento da planta, assim os estômatos se fecham para reduzir a perda de água. Isso impede a assimilação de CO2, e a fotossíntese se torna mais lenta, até o ponto que em que cessa. Número de gramas de matéria seca produzida pela planta por quilogramas de água transpirada. 2g por kg 4g por kg (tolerantes a seca) # consegue-se fazer uma relação entre produção e precipitação ex.: 10cm de chuva: 1miKg matéria seca/ ha
  22. 22. Fertilização e crescimento vegetal A fertilização estimula o crescimento vegetal. No exemplo ao lado a produção da maioria das espécies de chaparral é limitada pela disponibilidade de nitrogênio
  23. 23. Nutrientes em ambientes aquáticos Os nutrientes limitam mais fortemente em ambientes aquáticos, particularmente em mar aberto, onde a escassez de minerais dissolvidos reduz a produção para abaixo da produção terrestre. •Correntes de ressurgência •Escoamento superficiais da Terra •Fertilizantes (poluição)
  24. 24. Produção primária e os ecossistemas Combinação: Insolação + temperatura + precipitação + nutrientes Produtividade Terrestre Ambientes temperados: Baixa temperatura e longas noites de inverno = redução da produção Dentro de uma mesma latitude onde a Luz é constante a produção líquida depende da temperatura e precipitação.
  25. 25. Padrões globais de produção líquida A produção é máxima nos trópico úmidos Mínima nas tundras e desertos Brejos, banhados que ocupam a interface entre habitats terrestres e aquáticos são altamente produtivos devido a disponibilidade de água, e nutrientes
  26. 26. Padrões globais de produção primária líquida A produtividade primária líquida é relativamente maior nos ecossistemas marinhos que nos terrestres. Isso porque os produtores, ou seja, o fitoplâncton têm crescimento rápido e acumulam pouca matéria orgânica em seus corpos. O inverso ocorre em uma floresta, em que as árvores crescem lentamente e acumulam muita matéria em seus troncos.
  27. 27. Distribuição vertical da produção primária e da biomassa na floresta
  28. 28. Comparação da distribuição vertical da produção primária no Mar.
  29. 29. Distribuição mundial da produção primária, em termos da produção bruta anual (em milhares de quilocalorias por metro quadrado) dos principais tipos de ecossistema. Apenas uma parte relativamente pequena da biosfera é fértil sob condições naturais.
  30. 30. Apenas 5% a 20% da energia passa para próximo nível TEIA ALIMENTAR UM CONJUNTO DE CADEIAS ALIMENTARES, através das quais a energia flui e os nutrientes circulam. As transformações bioquímicas dissipam boa parte da energia da produção primária bruta antes que ela possa ser consumida pelos organismos. A cada etapa cerca de 80% da energia é perdida. A produção de cada nível trófico é de 5% a 20% do nível inferior. Porcentagem de energia transferida de um nível para outro
  31. 31. A Energia segue diversas vias no organismo Aquilo que o organismo digere e absorve constitui a energia assimilada. Energia respirada é fração da energia utilizada nas necessidades metabólicas. Componentes do alimento que não são digeríveis, (pêlos, penas, exoesqueletos de insetos, cartilagem, celulose, lignina) : Energia Egestada. Excreção animal: Resíduos orgânicos nitrogenados (amônia, ureia, ácido úrico): Energia Excretada.
  32. 32. A Energia segue diversas vias no organismo Energia assimilada. Disponível para síntese de biomassa Crescimento e reprodução (disponível no próximo nível trófico) Componentes do balanço de energia de um organismo: Energia assimilada = Energia ingerida – energia egestada Produção = Energia assimilada – respiração – excreção
  33. 33. A eficiência de assimilação A eficiência ecológica de uma cadeia alimentar começa pela eficiência a qual os organismos assimilam o alimento que consomem. A eficiência de assimilação é a razão entre assimilação e ingestão (expressa como %) Herbívoros: assimilam 60% da energia das sementes e 70% da vegetação jovem. Pastadores (elefantes, gados e gafanhotos): assimilam cerca de 30% da energia de seu alimento. Milípides (madeira em decomposição): assimilam cerca15% da energia em sua dieta. Espécies predadoras: 60% a 90% Incetívoros: 70% a 80%
  34. 34. A eficiência de produção líquida (%) Organismo crescem e produzem filhotes = Biomassa acrescentada Produção do organismo potencialmente alimento para outros organismo A razão entre a energia contida nessa produção e a energia total assimilada = Eficiência de produção líquida Animais ativos Energia de produção líquida baixa = 1% Animais sedentários de sangue frio = direcionam 75% da energia assimilada para crescimento e reprodução
  35. 35. A eficiência de produção Bruta (%) Baseia-se na energia total ingerida, em vez de assimilada Eficiência de produção Bruta Eficiência de assimilação x Eficiência de produção líquida A eficiência de produção bruta representa a eficiência energética total da produção de biomassa dentro de um nível trófico Ef B de animais terrestres = raramente excede 5%. aves = 1% insetos = 15 animais aquático = 30%
  36. 36. Subsídio de energia Qualquer fonte de energia que reduza o custo de automanutenção interna do ecossistema, aumentando assim, a quantidade de energia de outras fontes, que possa ser convertida em produção, denomina-se um fluxo de energia auxiliar ou um subsídio de energia. Subsídio Energético natural Papel das marés no estuário: Subsídio ótimo de fluxo de água
  37. 37. Subsídio de energia
  38. 38. Rede alimentar em uma pequena comunidade de riacho. Podemos notar: 1 Enlaçamento de cadeias formando uma rede alimentar. 2 três níveis tróficos 3 Hydropsyche ocupa posição intermediária. 4 Ecossistema aberto
  39. 39. Rede alimentar no Mar do Norte Em termos de quilocalorias por metro quadrado que são transferidas ao longo das cadeias alimentares de pastagem e de detritos.
  40. 40. As pirâmides ecológica • A interação do fenômeno de caia alimentar com a relação entre tamanho e metabolismo resulta em que as comunidades possuem uma estrutura trófica definida, a qual caracteriza um determinado tipo de ecossistema (lago, florestas, campos) • As pirâmides ecológicas podem ser de três tipos: • 1 Pirâmide de números = representa o nº de organismos individuais. 2 Pirâmide de biomassa = baseada no peso seco total, outra medida que represente a quantidade total de material vivo. 3 Pirâmide de energia = produtividade nos níveis tróficos. • •
  41. 41. P = produtores S = saprótrofos, bactérias e fungos
  42. 42. A eficiência de produção para as plantas Plantas: conceito difere pois não digerem e assimilam alimento Eficiência de produção líquida Produção líquida ______________________ Produção bruta Plantas de crescimento rápido Epl (aquáticas) = 75% (zonas temperadas) Plantas de crescimento rápido Epl (aquáticas) = 40% a 60% (trópicos) (maior temperatura, maior respiração em latitudes tropicais)
  43. 43. Cadeia alimentar de detritos Plantas terrestres – grande parte da produção está retida em estruturas difíceis de ingerir e digerir. Maior parte da produção terrestre é consumida como DETRITOS – restos mortais de plantas e materiais indigeríveis.
  44. 44. Alimentação herbívora e alimentação detritívora Estabelece duas cadeias alimentares paralelas nas comunidade terrestres Alimento: Alimento: Vegetação Animais relativamente grandes Energia move-se rapidamente detritos e serrapilheira Animais pequenos, micro organismos Energia move-se lentamente na cadeia alimentar Herbivoros consomem: 1,5% a 2,5% p. primária (florestas decídua) 12% p. primária (campos) 60% a 90% p. primária (comunidades planctônicas)
  45. 45. A eficiência de exploração É a proporção da produção em um nível trófico que é consumida por um organismo no nível trófico s superior. (inferior a 100%) A eficiência ecológica total de um ecossistema é descontada pela eficiência de exploração Eficiência ecológica eficiência de exploração x eficiência de produção bruta Descreve em que proporção da energia assimilada pelas plantas acaba alcançando um nível trófico superior no ecossistema.
  46. 46. Tempo de residência O tempo médio de residência de energia em um ecossistema em um determinado nível trófico é igual a energia armazenada dividida pela taxa de energia que é convertida em biomassa: Energia armazenada na biomassa (KJ por m2) _______________________________ produtividade líquida (KJ por m2 por ano) Biomassa (kg por m2) ____________________ Taxa de produção de biomassa (kg por m2 por ano)
  47. 47. Taxa de acumulação da biomassa para os produtores primários varia conforme o ecossistema (de 20 anos a 20 dias)
  48. 48. A Bioenergética de Ecossistemas O fluxo de energia e a eficiência de transferência descrevem certos aspectos da estrutura do ecossistema: nº de níveis tróficos a importância de detritívoros, e herbívoros valores de biomassa detritos acumulados taxas de troca de M.O
  49. 49. A Bioenergética de Ecossistemas São medidas para compreensão do funcionamento do ecossistema (Lindeman) – Construiu o primeiro balanço energético para uma Comunidade biológica inteira . LAGO CEDAR BOG em Minessota. Estudos de fluxo de energia – energia como moeda universal.
  50. 50. Balanço de energia em um ecossistema Equíbrio entre débito e crédito Materias orgânicos produzidos fora do sistema são chamados Entradas alóctones, A fotossíntese que é produzida dentro do ecossistema é chamada de produção autóctone.
  51. 51. Balanço de energia em um ecossistema Estudos e D. G. Kozlovski conclui: 1) A eficiência de assimilação aumenta nos níveis tróficos superiores. 2) As eficiências de produção líquida e bruta diminuem nos níveis tróficos superiores, 3) A eficiência ecológica é em média 10%
  52. 52. gratidão

×