aula 12 energia

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A Energia nos sistemas ecológicos
Energia – capacidade de realizar trabalho
Leis da termodinâmica
1ª - Lei da conservação da energia
�A energia pode ser transformada de um tipo em outro mas não 
pode ser criada nem destruída
2ª - Lei da entropia
�Nenhum processo que implique uma transformação de energia 
ocorrerá espontaneamente a menos que haja degradação de energia
de uma forma concentrada para uma forma dispersa
�Nenhuma transformação espontânea de energia em energia 
potencial é 100% eficiente
�A medida de energia não disponível que resulta das 
transformações é a entropia. O termo também é usado como índice 
geral da desordem associada com a degradação da energia
�Os organismos, os ecossistemas e a biosfera possuem a 
característica termodinâmica essencial: eles conseguem criar e 
manter um alto grau de ordem interna (pequena quantidade de 
desordem ou de energia não disponível em um sistema) 
�Alcança-se essa baixa entropia através de uma contínua e eficiente 
dissipação de energia de alta utilidade (luz, alimento) em energia de 
baixa utilidade (calor) 
�No ecossistema, a “ordem” de uma estrutura complexa de biomassa 
é mantida pela respiração total da comunidade que “expulsa” 
continuamente a desordem
�Os sistemas biológicos são sistemas termodinamicamente abertos, 
fora do ponto de equilíbrio, que trocam continuamente energia e 
matéria com o ambiente para diminuir a entropia interna, à medida 
que aumenta a entropia externa
Pode-se inferir que as mesmas leis básicas que regem o 
funcionamento de um motor de automóvel, também regem o 
funcionamento de um ecossistema. A diferença é que os sistemas 
vivos utilizam uma parte de sua energia disponível internamente 
para o auto conserto e para a expulsão da desordem 
A energia que chega a superfície terrestre sob a forma de luz é 
equilibrada pela energia que sai da superfície sob forma de radiação 
térmica - Homeostase
Raios solares - 100 unidades - forma 
diluída de energia
Calor – 98 unidades - forma 
muito diluída (dispersada) 
de energia)
Folha de Carvalho – sistema de 
conversão energética
Açúcares – 2 
unidades – forma 
concentrada de 
energia
sol
O comportamento da energia em um ecossistema pode ser chamado 
convenientemente de fluxo de energia, porque, como já foi visto, as 
transformações energéticas são de sentido único, em contraste com 
o comportamento cíclico dos materiais 
Dissipação 
energética de 
radiação solar 
como percentagem 
de entrada anual 
na biosfera
�REFLETIDA - 30%
�CONVERSÃO EM CALOR - 46%
�EVAPORAÇÃO E PRECIPITAÇÃO - 23%
�VENTOS, ONDAS, CORRENTES - 0,2%
�FOTOSSÍNTESE - 0,8%
A Terra está longe de um estado energético estável, porque enormes 
diferenças de energia potencial e de temperatura são mantidas por 
causa do influxo contínuo de energia luminosa solar. Contudo, o 
processo de busca de um estado estável é responsável pela sucessão 
de mudanças energéticas que constituem fenômenos naturais na 
Terra. A situação é parecida com a de uma pessoa que aciona um 
moinho andando em uma roda. A pessoa nunca chega a lugar algum, no 
entanto o esforço resulta em processos bem definidos 
O conceito de produtividade
Define-se produtividade primária de um sistema ecológico, de uma 
comunidade ou de qualquer parte deles, como a taxa na qual a 
energia radiante é convertida, pela atividade fotossintética ou 
quimiossintética de organismos produtores (na sua maioria as 
plantas), em substâncias orgânicas 
�Produtividade primária bruta - é a taxa global de fotossíntese, 
incluindo a matéria orgânica usada na respiração durante o período de 
medição.
�Produtividade primária líquida - é a taxa de armazenamento de 
matéria orgânica nos tecidos vegetais, em excesso relativamente ao 
uso respiratório pelas plantas durante o período de medição. 
�Produtividade líquida da comunidade - é a taxa de armazenamento 
da matéria orgânica não utilizada pelos heterótrofos (ou seja, a PPL 
menos o consumo heterotrófico), durante o período em consideração, 
geralmente a estação de crescimento ou um ano.
�Produtividade secundária - taxas de armazenamento energético ao 
nível de consumidor. Uma vez que os consumidores utilizam apenas
materiais alimentares já produzidos, com as perdas respiratórias
apropriadas, convertendo-os em tecidos diversos por um só processo 
geral, a produtividade secundária não deve ser dividida em 
quantidades bruta e líquida
183712,3115773149
Total continental
0,050,020-0,10,5250100-15002,0Lagos e rios
30153-504,02000800-35002,0Pântanos
1410,4-129,1650100-350014,0Terras cultivadas
0,50.020-0,20,0730-1024,0Desertos extremos
130,70,1-41,69010-25018,0Desertos
50,60,1-31,114010-4008,0Tundra
141,60,2-55,4600200-15009,0Campos temperados
6040,2-1513,5900200-200015,0Savana
5062,206,0700250-12008,5Campos de arbustos
240206-409,6800400-200012,0Floresta Boreal
210306-608,41200600-25007,0
Floresta Temperada 
Decídua
175356-2006,51300600-25005,0Floresta Temperada 
260356-6012,016001000-25007,5Floresta Tropical sazonal
765456-8037,422001000-350017,0Floresta Tropical Pluvial
médiaVariação normalmédia
Variação 
normal
Biomassa 
mundial
(109 T)
Biomassa por unidade 
de área (Kg.m-2)
PPL 
mundial
(109 T)
PPL por Unidade de 
área
(T.km-2)
Área
106 Km-2Ecossistema
18413,6170333510
Total geral
3,90,0155,0152361
Total Marinho
1,410,01-62,11500200-35001,4Estuários
1,220,04-41,62500500-40000,6Bancos de algas
0,270,010,001-0,049,6360200-60026,6
Plataforma continental
0,0080,020,005-0,10,2500400-10000,4Zonas de ressurgência
1,00,0030-0,00541,51252-400332,0Oceano aberto
médiaVariação normalmédia
Variação 
normal
Biomassa 
mundial
(109 T)
Biomassa por unidade 
de área (Kg.m-2)
PPL 
mundial
(109 T)
PPL por Unidade de 
área
(T.km-2)
Área
106 Km-2Ecossistema
Comparação da distribuição vertical da produção 
primária e da biomassa em um ambiente marinho
Cadeias e teias tróficas
Perdido na 
respiração celular
Acrescentado à 
biomassa
Autótrofo
Fezes
Excretas
Perdido na 
respiração celular
Acrescentado à 
biomassa
Autótrofo
A
L
I
M
E
N
T
O
I
N
G
E
R
I
D
O
A
L
I
M
E
N
T
O
A
S
S
I
M
I
L
A
D
O
Fitoplâncton
1º Nível Trófico
Produtores
Zooplâncton
2º Nível Trófico
Consumidor 1º
Sardinha
3º Nível Trófico
Consumidor 2º
Atum
4º Nível Trófico
Consumidor 3º
Tubarão
5º Nível Trófico
Consumidor 4º
A cadeia alimentar representada pode ter mais níveis 
tróficos?
O que determina o limite de níveis tróficos?
100 Kg
Considerando uma 
eficiência de 10% de 
transferência de 
matéria e energia de 
um nível trófico para 
outro...
1000 Kg10000 Kg100000 Kg1000000 Kg
Polifemo visto de Pandora
O legal da Ecologia é que esses 
princípios podem ser aplicados em 
outros planetas!
Thanator
Bellicum pennnatum
Hexapede
O que acontece 
quando substâncias 
xenobiontes entram na 
cadeia trófica?
1 “pacote” de 
metal pesado 10 “pacotes” de 
metal pesado
100 “pacotes” 
de metal pesado
Magnificação
trófica
Números
Biomassa
Energia