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Curso: Biblioteca de Biologia > Unidade 28
Lição 6: Introdução aos ecossistemasFluxo de energia e produtividade primária
Google Sala de AulaSaiba mais sobre a produção primária, a (in)eficiência de transferência de energia entre níveis tróficos e como ler pirâmides ecológicas.
Pontos Principais:
- Produtores primários (geralmente plantas e outros fotossintetizadores) são a porta de entrada da energia nas teias alimentares.
- Produtividade é a taxa na qual a energia é adicionada aos corpos de um grupo de organismos (como os produtores primários) na forma de biomassa.
- Produtividade bruta é a taxa global de captura de energia. A Produtividade líquida é inferior, ajustada para a energia utilizada pelos organismos na respiração/metabolismo.
- A transferência de energia entre os níveis tróficos é ineficiente. Apenas
- Pirâmides ecológicas são representações visuais do fluxo de energia, acúmulo de biomassa e número de indivíduos nos diferentes níveis tróficos.
Introdução
Você já se perguntou o que aconteceria se todas plantas do planeta Terra desaparecessem (junto com outros fotossintetizadores como as algas e bactérias)?
Bem, nosso belo planeta definitivamente pareceria estéril e triste. Também perderíamos nossa principal fonte de oxigênio (essa coisa importante que respiramos e da qual dependemos para o metabolismo). O dióxido de carbono já não seria retirado do ar, e como ele prende calor, a Terra poderia aquecer mais rápido. E, talvez o mais problemático, quase todos os seres vivos na Terra ficariam eventualmente sem comida e morreriam.
Por que seria este o caso? Em quase todos os ecossistemas, fotossintetizadores são a única "porta de entrada" para que a energia flua para as teias alimentares (redes de organismos que comem uns aos outros). Se os fotossintetizadores fossem removidos, o fluxo de energia seria interrompido, e os outros organismos ficariam sem comida. Desta forma, os fotossintetizadores estabelecem a base para todos os ecossistemas que recebem luz.
Produtores são a porta de entrada da energia
Plantas, algas e bactérias fotossintetizantes atuam como produtores. Produtores são autótrofos ou organismos que se "auto-alimentam", que fazem suas próprias moléculas orgânicas a partir do dióxido de carbono. Fotoautótrofos, como as plantas, utilizam a energia da luz para construir açúcares a partir do dióxido de carbono. A energia é armazenada nas ligações químicas das moléculas, que são utilizadas como combustível e material de construção pela planta.
A energia armazenada em moléculas orgânicas pode ser passada para outros organismos no ecossistema quando esses organismos comem plantas (ou comem outros organismos que anteriormente tenham comido plantas). Desta forma, todas os consumidores, ou heterótrofos (organismos que se "alimentam de outros") de um ecossistema, incluindo herbívoros, carnívoros e decompositores, dependem dos produtores do ecossistema para energia.
Se as plantas ou outros produtores de um ecossistema fossem removidos, não haveria maneira de a energia entrar na teia alimentar, e a comunidade ecológica entraria em colapso. Isso porque a energia não se recicla: em vez disso, ela é dissipada como calor enquanto se move pelo ecossistema e deve ser constantemente reposta.
Na medida em que os produtores sustentam todos os outros organismos em um ecossistema, a abundância de produtores, a biomassa (peso seco) e a taxa de captura de energia são fundamentais para a compreensão de como a energia se move através de um ecossistema e que tipos e quantidades de outros organismos ela pode sustentar.
Produtividade primária
Em ecologia, produtividade é a taxa pela qual a energia é adicionada aos corpos dos organismos sob a forma de biomassa. Biomassa é simplesmente a quantidade de matéria que é armazenada nos corpos de um grupo de organismos. A produtividade pode ser definida para qualquer nível trófico ou outro grupo, e pode ser representada tanto em unidades de energia quanto de biomassa. Existem dois tipos básicos de produtividade: bruta e líquida.
Para ilustrar a diferença, vamos considerar a produtividade primária (a produtividade dos produtores primários de um ecossistema).
- Produtividade primária bruta ou PPB, é a taxa pela qual a energia solar é capturada em moléculas de açúcar durante a fotossíntese (energia capturada por unidade de área por unidade de tempo). Produtores como as plantas utilizam parte desta energia para respiração celular/metabolismo e parte para o crescimento (construção de tecidos).
- Produtividade primária líquida, ou PPL, é produtividade primária bruta menos a taxa de perda de energia para o metabolismo e manutenção. Em outras palavras, é a taxa segundo a qual a energia é armazenada como biomassa por plantas ou outros produtores primários e disponibilizada aos consumidores no ecossistema.
As plantas normalmente capturam e convertem aproximadamente
A produtividade primária líquida varia entre ecossistemas e depende de muitos fatores. Estes incluem a entrada de energia solar, níveis de temperatura e umidade, níveis de dióxido de carbono, disponibilidade de nutrientes e interações da comunidade (por exemplo, pastagem por herbívoros)
Em ecossistemas terrestres, a produtividade primária varia de cerca de
Como a energia move-se entre os níveis tróficos?
A energia pode passar de um nível trófico para o seguinte quando as moléculas orgânicas do corpo de um organismo são comidas por outro organismo. No entanto, a transferência de energia entre os níveis tróficos geralmente não é muito eficiente.
Quão ineficiente? Em média, apenas cerca de
Por exemplo, em um ecossistema aquático em Silver Springs, Flórida, as produtividades líquidas (taxas de armazenamento de energia como biomassa) para níveis tróficos foram
- Produtores primários, tais como plantas e algas:
- Consumidores primários, tais como caramujos e larvas de insetos:
- Consumidores secundários, tais como peixes e insetos grandes:
- Consumidores terciários, tais como grandes peixes e cobras:
A eficiência de transferência varia entre os níveis e não é exatamente
Por que a transferência de energia é ineficiente? Há várias razões. Uma é que nem todos os organismos em um nível trófico inferior serão comidos por aqueles em um nível trófico superior. Outra é que algumas moléculas dos corpos dos organismos que realmente são comidos não são digeríveis pelos predadores e são perdidas em suas fezes (cocô). Os organismos mortos e as fezes se tornam jantar para os decompositores. Finalmente, das moléculas que carregam energia que são absorvidas por predadores, algumas são utilizadas na respiração celular (em vez de ser armazenada como biomassa)
Quer colocar alguns números concretos por trás desses conceitos? Clique no pop-up para ver exatamente onde vai a energia enquanto ela se move através do ecossistema de Silver Springs:
Pirâmides ecológicas
Podemos olhar para números e fazer cálculos para ver como a energia flui através de um ecossistema. Mas não seria bom ter um diagrama que captasse essa informação de uma forma fácil de se processar?
As pirâmides ecológicas fornecem um retrato intuitivo, visual de como se comparam os níveis tróficos de um ecossistema para uma característica de interesse (tais como o fluxo de energia, biomassa ou o número de organismos). Vamos examinar estes três tipos de pirâmides e ver como elas refletem a estrutura e função dos ecossistemas.
Pirâmides de energia
As pirâmides de energia representam o fluxo de energia através dos níveis tróficos. Por exemplo, a pirâmide abaixo mostra a produtividade bruta para cada nível trófico do ecossistema de Silver Springs. Uma pirâmide de energia mostra geralmente as taxas de fluxo de energia através dos níveis tróficos, não as quantidades absolutas de energia armazenada. Podem ser em unidades de energia, tais como
Pirâmides de energia são sempre verticais, isto é, mais estreitas a cada nível sucessivo (a menos que organismos entrem no ecossistema de outros lugares). Este padrão reflete as leis da termodinâmica, que nos dizem que não se pode criar energia nova, e que uma parte deve ser convertida em uma forma não útil (calor) em cada transferência.
Pirâmides de biomassa
Outra maneira de visualizar a estrutura do ecossistema é através das pirâmides de biomassa. Estas pirâmides representam a quantidade de energia que é armazenada no tecido vivo, nos diferentes níveis tróficos. (Ao contrário de pirâmides de energia, pirâmides de biomassa mostram quanto de biomassa está presente em um nível, não a taxa na qual ela é adicionada).
Abaixo à esquerda, podemos ver uma pirâmide de biomassa para o ecossistema de Silver Springs. Essa pirâmide, como muitas pirâmides de biomassa, é vertical. Contudo, a pirâmide de biomassa mostrada à direita – de um ecossistema marinho no Canal da Mancha – é de cabeça para baixo (invertida).
A pirâmide invertida é possível em razão da alta taxa de rotatividade do fitoplâncton. Eles são rapidamente comidos pelos consumidores primários (zooplâncton), portanto sua biomassa é pequena em qualquer momento. No entanto, eles se reproduzem tão rápido que, apesar do baixo estado de equilíbrio de sua biomassa, têm alta produtividade primária que pode sustentar grandes quantidades de zooplâncton.
Pirâmides de números
As pirâmides de números mostram quantos organismos individuais existem em cada nível trófico. Elas podem estar na vertical, invertidas ou meio irregulares, dependendo do ecossistema.
Como mostrado na figura abaixo, uma típica pastagem tem, durante o verão, uma base de numerosas plantas, e os números de organismos diminuem nos níveis tróficos superiores. Todavia, durante o verão em uma floresta temperada, a base da pirâmide, em vez disso, consiste em algumas plantas (principalmente árvores) que são amplamente superadas em número pelos consumidores primários (principalmente insetos). Uma vez que as árvores individuais são grandes, elas podem dar sustentar os outros níveis tróficos, apesar de seu pequeno número.
Resumo
Produtores primários, que são geralmente plantas e outros fotossintetizadores, são a porta de entrada pela qual a energia entra nas teias alimentares.
Produtividade é a taxa à qual a energia é adicionada aos corpos de um grupo de organismos, tais como produtores primários, sob a forma de biomassa. Produtividade bruta é a taxa global de captura de energia. A produtividade líquida é menor: é a produtividade bruta ajustada para a energia utilizada pelos organismos na respiração/metabolismo, portanto reflete a quantidade de energia armazenada como biomassa.
A transferência de energia entre os níveis tróficos não é muito eficiente. Apenas
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