06 - Fluxo de Energia & Matéria

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Algumas informações importantes… 
comunidades 
biológicas 
Produtores primários 
Herbívoros 
Carnívoros 
Decompositores 
Detritívoros 
Parasitos 
Matéria orgânica morta 
Ambiente físico e 
químico meio abiótico 
ECOSSISTEMA 
 Todas as entidades biológicas necessitam de MATÉRIA e 
ENERGIA. 
 
 Os processos biológicos estão fortemente conectados 
com o meio abiótico… 
 
 … daí a importância de se estudar os fluxos de matéria e 
energia nos ecossistemas! 
Fluxo de energia nos ecossistemas 
Alguns termos importantes: 
 Biomassa: massa de organismos por unidade de área de solo ou água. Na 
prática: partes vivas ou mortas que estão vinculadas ao organismo vivo. 
 Produtividade primária: taxa de produção de biomassa por autótrofos. 
 Produtividade primária bruta (PPB) x Produtividade primária líquida (PPL): a 
questão da respiração (R). 
 Produtividade secundária: taxa de produção de biomassa por heterótrofos. 
 Sistema consumidor de matéria viva: herbívoros e carnívoros. 
 Sistema decompositor: decompositores e detritívoros. 
 Nível trófico: cada nível dos níveis alimentares de uma cadeia alimentar. 
 
Quem são? 
 Os produtores primários; 
 Os herbívoros; 
 Os carnívoros; 
 Os decompositores; 
 Os detritívoros; 
 Os parasitos; 
 A matéria orgânica morta. 
Produtividade Primária 
Níveis de produtividade que as plantas são 
capazes de alcançar. 
Padrões Geográficos de Produtividade 
Primária 
Unidade = petagramas de carbono ao ano. 
Padrões de Produtividade Primária 
Fatores limitantes da Produtividade 
Primária 
 Em comunidades terrestres... 
 
 CO2; 
 Radiação solar; 
 Água; 
 Nutrientes do solo; 
 Temperatura. 
Radiação solar 
 Somente cerca de 44% da 
radiação incidente ocorre em 
comprimentos apropriados 
para a fotossíntese. 
Água 
 Essencial como constituinte celular e para a 
fotossíntese… 
 Em florestas de árvores 
decíduas, a PPL é limitada ao 
período do ano em que as 
plantas apresentam folhagem 
fotossinteticamente ativa. 
Água 
Nutrientes 
 Com maior influência: Nitrogênio fixado (que ocorre em 
íons, por ex. nitrato). 
 Outros elementos também podem manter produtividade 
baixa, especialmente o fósforo. 
 
Variações anuais da produtividade de uma 
comunidade terrestre podem acontecer... 
Invernos frios: baixa 
intensidade solar 
Verões muito secos: 
mobilização muito lenta 
do nitrogênio 
Superpastejo: redução 
de folhas 
fotossintetizantes 
Fatores limitantes 
 Em comunidades aquáticas... 
 Intensidade de radiação solar; 
 Disponibilidade de nutrientes (fosfatos e nitratos). 
 
 
 
 
 
 
Intemperismo de rochas, chuvas, atividades humanas, 
regiões estuarinas, áreas de ressurgência. 
Produtividade Primária x 
Secundária 
Como a produtividade 2ária depende da 1ária... 
... quando uma aumenta a tendência da outra é aumentar 
também! 
Eficiência de transferência de 
energia 
Produtividade 2ária por herbívoros = 1/10 da 
produtividade 1ária na qual está baseada. 
Para onde vai a energia 
perdida??? 
1) Nem toda biomassa vegetal é consumida viva pelos 
herbívoros – boa parte morre e sustenta os decompositores; 
2) Nem toda biomassa vegetal consumida pelos herbívoros é 
assimilada e disponível para ser incorporada à biomassa do 
consumidor – parte é perdida nas fezes e também passa para 
os decompositores; 
3) Nem toda energia assimilada é efetivamente convertida em 
biomassa – parte é perdida como calor respiratório. 
... Existem 3 possíveis rotas de energia que 
ocorrem em todos os níveis tróficos: 
Produtores 
primários 
Consumidores 
primários 
Consumidores 
secundários 
Decompositores 
Fluxo de 
energia 
Perda de 
energia 
Transferência de energia entre 
os níveis tróficos 
Trocando em miúdos... 
As rotas dos sistemas herbívoro/carnívoro (consumidores de 
matéria orgânica viva) e decompositor (consumidor de matéria 
orgânica morta) são as mesmas. 
 
Sendo que... as fezes e corpos mortos são perdidos pelo 1º 
sistema e entram no sistema decompositor... já as excretas e 
os corpos mortos dos decompositores retornam ao 
compartimento de matéria orgânica morta. 
 
Exceções ocorrem quando... 
(i) A matéria é exportada do ambiente local; 
(ii) As condições abióticas inibem a decomposição. 
O processo de decomposição 
Realizado por bactérias e fungos. 
 
 
 
Envolve a liberação de energia contida na matéria orgânica morta 
e a mineralização de nutrientes químicos. 
Mais um componente 
importante... 
 
... os detritívoros, que se 
alimentam de matéria 
orgânica morta. 
Na ecologia de água doce… 
O papel da biodiversidade… 
Cada espécie alimenta-se de um modo ligeiramente 
diferente – o efeito combinado é intensificado. 
A presença de mais espécies detritívoras aumenta a taxa de decomposição. 
O consumo de fezes e carniça 
 Estrume de carnívoros versus estrume 
de herbívoros. 
 
 
 
 
 Carniça: vertebrados têm importância 
considerável. 
Eficiência de transferência trófica total = EC x EA x EP 
Como medir a eficiência de transferência trófica? 
Quanto de PPL flui ao longo da cadeia? 
Eficiência de consumo (EC) = % da produtividade total disponível 
em um nível trófico que é consumida por um nível trófico 
acima. 
Eficiência de assimilação (EA) = % de energia alimentar nos 
intestinos de consumidores em um compartimento trófico que 
é assimilada através da parede intestinal e torna-se disponível 
para o crescimento ou utilizada para trabalho. 
Eficiência de produção (EP) = % de energia assimilada 
incorporada à nova biomassa, o restante é inteiramente 
perdido na forma de calor respiratório. 
 
 
Assim... 
 Os organismos vivos gastam energia para extrair 
compostos químicos de seu ambiente, os retêm usando-
os por um determinado período para, posteriormente, 
perdê-los outra vez. 
 
 Pela sua própria natureza, cada joule de energia pode ser 
usado uma única vez. Já os nutrientes químicos podem 
mudar a forma da molécula da qual fazem parte, serem 
utilizados de novo e reciclados repetidas vezes. 
Fluxo de matéria nos ecossistemas 
Compartimentos de elementos químicos: 
 
 Atmosfera (CO2, N2, etc.); 
 Litosfera (Ca, K, etc.); 
 Hidrosfera (N2, P, C, etc.). 
 
 Organismos vivos (C, N, P, etc.); 
 Corpos mortos. 
Forma inorgânica 
Forma orgânica 
A biogeoquímica... 
... estuda os processos químicos que ocorrem dentro dos 
compartimentos (abiótico e biótico) e, mais especificamente, 
os fluxos de elementos entre eles. 
Os nutrientes são ganhos 
e perdidos pelas 
comunidades de 
diferentes maneiras... 
Estoques de nutrientes 
De onde vêm os nutrientes nos ecossistemas terrestres? 
 
 Intemperismo da rocha matriz e do solo: fonte natural de 
nutrientes (Ca, Fe, Mg, P e K). 
 CO2 atmosférico: fonte de C. 
 N2 atmosférico: fonte de N. 
 Precipitação seca e precipitação úmida (óxidos de S e N). 
 Aerossóis (Na, Mg, Cl, S). 
 Partículas de poeira de incêndios, vulcões e vendavais (Ca, K e S). 
 
 
Balanço no estoque de carbono 
Raízes 
Solo Serrapilheira 
Há um equilíbrio 
aproximado na taxa na qual 
o C é captado e a taxa na 
qual é perdido. 
(g de C / m2 / ano) 
Influxo de corrente. 
E os nutrientes dos ecossistemas aquáticos? 
Rotas dos átomos de carbono no oceano 
Como todos os corpos de água recebem nutrientes 
através da água que drena da terra, as atividades 
humanas podem interferir, e muito, nesse processo! 
TOWNSEND, C. R.; BEGON, M. & HARPER, J. L. 2010. 
Fundamentos de Ecologia. Porto Alegre: Artmed. 576p. 
 
RICKLEFS. R. E. 2009. A economia da natureza. Rio de Janeiro: 
Guanabara Koogan. 503p.