Unidade 3 O Estudo do Ecossistema

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Ciências do Ambiente
CCE 0757 (2 créditos)
Fábio Oliveira
2015/2
Unidade 3 – O Estudo do 
Ecossistema
Componentes do Ecossistema
O ecossistema, ou sistema ecológico, corresponde
aos organismos vivos e o seu ambiente não-vivo
(abiótico) que ocupam uma dada área de tal forma
que o fluxo de energia seja transferido através de
estruturas bióticas claramente definidas e haja uma
ciclagem de materiais entre as partes vivas e não
vivas.
Componentes do Ecossistema
O ecossistema é uma unidade funcional básica na
ecologia. Cada componente influencia as propriedades
do outro e cada um é necessário à manutenção da vida
na Terra. Corresponde a um sistema aberto. O
conhecimento desta organização é fundamental na
implementação de soluções para os problemas que
estão surgindo na biosfera em função do desequilíbrio
provocado pelo Homem.
Componentes do Ecossistema
Componentes do Ecossistema
Os componentes do ecossistema são a comunidade, o
fluxo de energia e a ciclagem de materiais, os quais
interagem e tornam os sistemas funcionais. O fluxo de
energia ocorre em um único sentido, a partir da
entrada da energia na forma de luz solar que é
convertida em matéria orgânica pelas plantas e algas
(comunidade).
Componentes do Ecossistema
O Fluxo de energia, os ciclos de materiais, a comunidade e os circuitos de controle
por retroalimentação são os quatro principais componentes. A comunidade está
representada pelos autótrofos (A), heterótrofos herbívoros (H1 e H2), heterótrofos
carnívoros (H2 e H3) e decompositores (H4). Depositores de materiais e nutrientes são
indicados pela letra D.
Componentes do Ecossistema
Componentes do Ecossistema
Na estrutura trófica o circuito de retroalimentação
poderia ser representado pela predação de herbívoros
que reduzem, e portanto, controlam o crescimento das
plantas, ou até mesmo representado pelos
decompositores, que degradam compostos complexos
em substâncias mais simples que serão utilizadas pelas
plantas. Assim, a baixa decomposição leva a uma
retroalimentação negativa do crescimento vegetal.
Fluxo de Energia, Ciclagem de Materiais, 
Produtividade e Cadeia Alimentar
É importante compreender que a conexão entre o
fluxo de energia e a ciclagem de materiais baseia-se
numa profunda interação entre o meio biótico e
abiótico nos ecossistemas. Todos os organismos vivos
nos ecossistemas requerem matéria para a sua
construção e energia para realizar suas atividades,
sejam organismos individuais, populações ou
comunidades.
Fluxo de Energia, Ciclagem de Materiais, 
Produtividade e Cadeia Alimentar
A sustentação da vida no planeta está
associada a três fatores interligados, são eles o
fluxo unidirecional de energia do sol, o ciclo de
nutrientes dentro da biosfera e a gravidade, a
qual mantém a atmosfera e permite a ciclagem
de matéria nos organismos, na água, no solo e
no ar.
Fluxo de Energia e 
Ciclagem de Materiais
A energia apresenta um fluxo acíclico,
unidirecional, em um ecossistema, pois penetra
nos organismos vivos em forma de luz e dele sai
em forma de calor, não sendo mais
reaproveitada. Toda a energia utilizada na Terra é
proveniente das radiações recebidas do Sol (luz
solar).
Fluxo de Energia e 
Ciclagem de Materiais
A distribuição das diversas formas de vida é
consequência da variação de sua incidência e
intensidade. Devido à sua natureza diluída e dispersa,
somente uma fração muito pequena (no máximo 5%)
da luz visível pode ser convertida pela fotossíntese em
energia mais concentrada da matéria orgânica para as
comunidades do ecossistema.
Fluxo de Energia e 
Ciclagem de Materiais
A cada nível trófico é liberado calor, resultado da
extração de energia dos alimentos e de seu emprego
nos diversos tipos de trabalhos executados pelos
organismos. Nesse processo, apenas uma parte da
energia química dos alimentos se transforma em
energia de trabalho; a maior parte se perde para o
ambiente na forma de calor.
Fluxo de Energia e 
Ciclagem de Materiais
Componentes de um modelo universal de fluxo energético ecológico. A caixa azul
representa a biomassa viva. I, entrada de energia (ou ingestão); NA, energia não assimilada;
A, energia assimilada; P, produção; R, respiração; B, biomassa presente; G, crescimento e
reprodução; S, energia depositada ou armazenada e E, energia excretada.
Fluxo de Energia e 
Ciclagem de Materiais
Pode ser aplicável a qualquer componente vivo, seja ele planta, animal,
micro-organismo, indivíduo, população ou grupo trófico. A entrada total de
energia (I) pode ser a luz (para as plantas) ou alimento orgânico (para os
heterótrofos). A energia não assimilada corresponde à uma porção que
penetra pelo organismo mas não é metabolizado, como as fezes evacuadas
do trato digestivo ou a luz que passa através da vegetação. A porção
utilizada é indicada por A, assimilada. Parte de A é queimada e perdida
como calor, sendo designada como respiração. A porção que é
transformada em nova matéria orgânica é designada como produção, P. A
produção corresponde ao crescimento de tecidos nos consumidores e ao
crescimento das plantas.
Fluxo de Energia e 
Ciclagem de Materiais
O fluxo unidirecional de energia proveniente do sol é um
dos fatores que sustentam a vida no planeta. A quantidade
de radiação solar que chega à linha do Equador é quase
constante (7.900 a 8.200 cal.cm2.dia-1), enquanto que nos
polos pode variar de zero a 1.100 cal.cm2.dia -1. Na maioria
dos ecossistemas terrestres, o fluxo de energia está entre
100 e 800 cal.cm2.dia -1, podendo ser considerado este
valor como I, entrada de energia para as plantas.
Fluxo de Energia e 
Ciclagem de Materiais
Enquanto uma pequena porção desta energia é
utilizada na fotossíntese, uma outra porção é a
principal responsável pela dinâmica da atmosfera, das
correntes marinhas, do ciclo da agua e pelo clima. A
partir da entrada I, a energia flui unidirecionalmente
através dos níveis tróficos mudando somente as
espécies, a quantidade de níveis tróficos e a biomassa
dos organismos em cada nível.
Fluxo de Energia e 
Ciclagem de Materiais
As plantas absorvem a radiação solar e a armazenam em
forma de alimento através da fotossíntese. Uma parte deste
alimento é utilizada pela própria planta e outra parte está
disponível para os consumidores primários, como foi discutido
na unidade anterior. A cada nível trófico a energia torna-se
cada vez menos aproveitável. Sendo assim, é necessário um
grande número de produtores para suprir um número bem
menor de herbívoros, que por sua vez, irão suprir um número
menor de carnívoros.
Fluxo de Energia e 
Ciclagem de Materiais
Pode-se utilizar uma pirâmide para expressar a energia
que é dissipada a cada nível trófico e a eficiência
ecológica, que em geral é de 10%.
Bioacumulação de Substâncias Tôxicas
Bioacumulação: processo que ocorre quando uma
substância química, um elemento químico ou um
isótopo se acumula nos organismos indiretamente
através da alimentação e/ou diretamente a partir da
absorção pelo ambiente. A absorção pode ocorrer
através do contato direto pela pele ou através da
respiração, alcançando os tecidos.
Bioacumulação de Substâncias Tôxicas
Pesticidas: São também sinônimos de praguicidas, e
correspondem a substâncias ou misturas que têm como
objetivo impedir, destruir, repelir ou mitigar qualquer
praga na agricultura. É utilizada em diversas formas de
seres vivos, tais como: insetos, erva daninha, moluscos,
pássaros, mamíferos, peixes, nematelmintos e micro-
organismos. Podem ou não ser tóxicos ao ser humano.
Bioacumulação de Substâncias Tôxicas
Bioacumulação do inseticidaDDT ao longo da cadeia trófica. Observa-se um
aumento de cerca de 7 milhões de vezes na concentração deste poluente da água ao
tecido das aves.
Bioacumulação de Substâncias Tôxicas
Produtividade
Produtividade primária em um sistema
ecológico refere-se à quantidade de energia
radiante que é convertida pela fotossíntese em
substâncias orgânicas pelos organismos
produtores (como as plantas e algas, por
exemplo). Distinguem-se quatro etapas do
processo de produção.
Produtividade
1. Produtividade Primária Bruta: taxa global de fotossíntese,
incluindo a matéria orgânica utilizada na respiração pelos
organismos fotossintetizantes.
2. Produtividade Primária Líquida: taxa de armazenamento
de matéria orgânica nos tecidos vegetais, não inclui a matéria
orgânica da respiração.
3. Produtividade Líquida da Comunidade: taxa de
armazenamento de matéria orgânica que não é utilizada pelos
consumidores (heterótrofos) durante um período.
4. Produtividade Secundária: taxa de armazenamento de
matéria orgânica pelos heterótrofos (consumidores).
Produtividade
A Produtividade Primária Líquida global terrestre
corresponde a 115 x 109 ton massa seca/ ano
enquanto a Produtividade Primária Líquida no mar
é de 55 x 109 ton /ano. Embora o oceano seja um
ecossistema maior do que o ambiente terrestre, ele
apresenta regiões que correspondem a “desertos
marinhos”, com baixa produtividade.
Produtividade
A maior parte do globo terrestre produz menos
400 g massa seca/m²/ano. Quanto à tendência da
produtividade, ocorre um aumento dos polos em
direção aos trópicos quando observado os
ecossistemas terrestres e lagos. Isso explica a
grande produtividade agrícola nos países tropicais,
como o Brasil.
Produtividade
Os fatores limitantes da produtividade no ecossistema
terrestre são a radiação, a temperatura, a
disponibilidade de água e a quantidade de nitrogênio
fixado. Já os fatores limitantes da produtividade no
ecossistema aquático são a disponibilidade de
nutrientes (nitrato e fosfato) e a intensidade da
radiação solar que penetra na coluna d’água.
Cadeia Alimentar
O estudo sobre do que determinado animal se
alimenta é um dos objetivos da ecologia trófica. Este
conhecimento é essencial para o entendimento dos
mecanismos que controlam o funcionamento de todo o
ecossistema. Este tipo de estudo demonstra o grau de
inter-relações existente entre os organismos e aponta
os principais mecanismos da manutenção da estrutura
do ecossistema.
Cadeia Alimentar
Cadeia alimentar se refere a uma sequência de
eventos do tipo “comer e ser alimento” dentro de uma
comunidade. Na natureza, as relações tróficas não são
tão simplificadas, uma vez que há carnívoros que
podem ter uma variada gama de presas em potencial,
que por sua vez se alimentam de variadas espécies de
plantas, formando uma rede alimentar complexa, ou o
que chamamos de teia alimentar.
Cadeia Alimentar
Uma forma de representar as interações de uma rede
ou teia alimentar é através de esquemas simplificados
chamados de pirâmide alimentar. Cada nível trófico é
representado por um retângulo cujo comprimento é
proporcional à quantidade de energia, biomassa ou
número de indivíduos presente neste nível. Dessa
forma, podem-se ter pirâmides de energia, de
biomassa e de números.
Cadeia Alimentar
O Controle Biológico do Ambiente 
Geoquímico – a Hipótese de Gaia
Pode-se considerar o ecossistema como o conjunto de
relações que os seres vivos de uma comunidade
estabelecem entre si e com o ambiente físico. Cada um
destes fatores influencia as propriedades do outro e
cada um é necessário para a manutenção da vida. Os
organismos se adaptam ao ambiente físico mas
também adaptam o ambiente geoquímico segundo
suas necessidades biológicas.
Notícias Ambientais
http://www.envolverde.com.br/1-1-canais/metas-de-paris-poem-mundo-rumo-a-3-graus/
Exercícios
1 – Quais os três fatores que sustentam a vida no planeta?
2 – Por que nem toda a entrada de energia em um
organismo é transferida ao próximo nível trófico?
3 – Enquanto o fluxo de energia é unidirecional, a matéria
apresenta um comportamento cíclico no ecossistema. Qual
a importância desta ciclagem no planeta?
4 – O que ocorre com a energia a cada nível trófico?