Odum,Ecologia

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Ecossistema
Definição
Estrutura
Funcionamento
Fluxograma da aula
Imagem: Gaia (LOVELOCK)
Fluxo de Energia nos Ecossistema
Princípios termodinâmicos
Cadeia alimentar
Redes alimentares e níveis tróficos
O conceito de produtividade
Fluxograma da aulaFundamentação teórica: 
Ecologia -ODUM 
(cap. 3) 
A Economia da Natureza 
RICKLEFS
(cap. 6)
Gaia
JAMES LOVELOCK
Cultrix
Imagens: 
O Mar (CUBE Book)
Google imagens
Nós, humanos, consumimos grande parte da produção da
Terra
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?
1980
Pauly e Cristensen: para cada nível da cadeia de relações
trófica ( algas até peixes)
90% da energia manter o consumidor
10% da energia 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 
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.
Energia no Ecossistema
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
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.
Conversão da energia solar em energia alimentar
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
Cadeia alimentar
Os níveis tróficos
formam uma pirâmide
ecológica de energia!
A energia é perdida em
cada nível trófico.
A Sequência das relações tróficas pelas quais a energia
passa através do ecossistema é chamada de CADEIA ALIMENTAR.
elos = plantas → herbívoros → carnívoros 
Cadeia alimentar
Quanto menor a cadeia
alimentar, ou quanto
mais próximo o
organismo do inicio da
cadeia, MAIOR A
ENERGIA DISPONÍVEL
A POPULAÇÃO
Interligadas
As cadeias alimentares são de 2 tipos:
Pastagem 
(a base é constituída por 
plantas verdes)
Cadeia de detritos 
(base é constituída pela matéria 
orgânica não viva, para 
microorganismos, detritivoros, 
predadores.
A Sequência das relações tróficas pelas quais a energia
passa através do ecossistema é chamada de CADEIA ALIMENTAR.
Plantas do fundo  Caramujos Lambaris  Peixes maiores  Aves
A largura da barra representa a produtividade líquida de um nível
trófico no ecossistema,
Pirâmide ecológica de Energia
cadeia alimenta
níveis trófico
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
Produtividade primária bruta
Produção primária Bruta = 
respiração + produção primária líquida
Produção Primária:
A energia luminosa é 
transformada em 
energia química nos 
carboidratos
Taxa
Produtividade primária
Fotossíntese total
Assimilação total
Entretanto...
Há Ineficiência nas
transformações
bioquímicas,
Planta assimilam 1/3
Produção primária bruta
Produção primária Bruta = 
respiração + produção primária líquida
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
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 armazenamento energético em níveis de
consumidores
A Luz e temperatura influenciam as taxas de 
Fotossíntese
níveis altos 
de 
luminosidade
Taxa 
fotossintética 
não alterada
Plantas 
de Sol Níveis altos 
de 
luminosidade
Limitação da 
taxa 
fotossintética
Plantas 
de 
sombra
Assim a cobertura de nuvens, sobreamento, manhã,
tardinha, mantém fotossintética abaixo do seu máximo
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.
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
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
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 
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)
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.
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
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 fitoplânctontêm 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.
Distribuição vertical da produção primária e da biomassa na floresta
Comparação da distribuição vertical da produção primária no Mar.
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.
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
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.
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
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% 
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 
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%
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
Subsídio de energia
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
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.
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.
P = produtores S = saprótrofos, bactérias e fungos
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)
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.
Alimentação herbívora e alimentação detritívora
Estabelece duas cadeias alimentares paralelas nas comunidade terrestres
Animais 
relativamente 
grandes
Energia move-se 
rapidamente
Alimento:
Vegetação 
Animais 
pequenos, micro
organismos
Energia move-se 
lentamente na 
cadeia alimentar
Alimento: 
detritos e 
serrapilheira
Herbivoros consomem:
1,5% a 2,5% p. primária (florestas decídua)
12% p. primária (campos)
60% a 90% p. primária (comunidades planctônicas)
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.
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)
Taxa de acumulação da biomassa para os produtores primários varia 
conforme o ecossistema (de 20 anos a 20 dias) 
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
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. 
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.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%
gratidão