Aula 3 - Teias Alimentares

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TEIAS ALIMENTARES
Eddie Lenza de Oliveira
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CONTEUDO DA AULA
● DEFINIÇÃO DE TEIA ALIMENTAR
● NÍVEIS TRÓFICOS – PIRÂMIDE TRÓFICA
● TIPOS DE CONTROLE DAS TEIAS ALIMENTARES - CASCATA TRÓFICA
● RIQUEZA, COMPLEXIDADE E ESTABILIDADE DAS TEIAS ALIMENTARES
● TEIS ALIMENTARES E FLUXO DE ENERGIA NOS SISTEMAS ECOLÓGICOS
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O que são teias alimentares alimentares?
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Processos de transferência de energia desde organismos autótrofos através de uma série de organismos heterótrofos
100%
33 %
Atmosfera
67 %
São “modelos conceituais de interações tróficas de grupos de organismos num ecossistema” (Cain et al. 2011)
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1. Relações alimentares entre espécies são dinâmicas e não estáticas: fases de desenvolvimento/tipo de ailmentação, espécies migratórias
3. Não contemplam interações não alimentares (ex. mutualismo)
Alternativa: Teias de interação 
2. Ignoram o papel funcional dos micro-organismos (e.g. parasitas, micorrizas) 
Limitações e Críticas
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4. Complexidade das interações dificulta as interpretações
Limitações e Críticas
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Teias alimentares são compostas de níveis tróficos ou grupos funcionais alimentares
Níveis Tróficos
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Organismos onívoros são aqueles que adquirem energia ou consomem organismos de diferentes níveis tróficos 
Níveis Tróficos
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O níveis de energia e a quantidade de biomassa diferem entre os níveis tróficos
Pirâmides Tróficas
Em ambientes aquáticos os 
produtores e organismos de níveis mais baixos têm altas taxas de consumo, tempo de vida curto e tempo de ciclagem mais rápido
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Porquê há tão poucos níveis tróficos?
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Três explicações interativas (Post 2002)
1. Limitação de dispersão dos predadores de topo de cadeia
2. Distúrbios, surtos e doenças
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Três explicações interativas (Post 2002)
3. Grande perda de energia entre níveis tróficos
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O controle do fluxo de energia das teias alimentares pode ocorrer de baixo para cima e de cima para baixo
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Controle das Teias alimentares
De cima para baixo (Top Down) - Controle por predadores, herbívoros e parasitas, ou seja determinado pelos consumidores
De baixo para cima (Botton Up) - Controle determinados pelos produtores (PPL)
Segundo Hairston et al. (1960) a terra é verde devido ao efeito dos predadores sobre os herbívoros - Controle Top Down
Segundo Pimm (1991) a terra e espinhenta e com sabor desagradável – Controle botton Up
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Exemplo de controle top down ou topo-base
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Leibold et al. 1997
(Lagos na Suécia)
Adição de nutrientes (N e P)
1. Adição de nutrientes aumenta a biomassa de fitoplancton e consequentemente de zooplancton (Botton up)
2. Lagos com peixe comedor de zooplancton apresentaram menor biomassa de zooplanton e consequentemente maior biomassa de fitoplanton (Top Down)
Exemplo de controle top down e botton up
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Controles das Teias alimentares
Espécies-Chave: Espécie com forte influência no fluxo energético e na composição da comunidade, maior do que seria previsto pela sua abundância ou biomassa
A remoção de predadores-chave provoca mudanças nas riqueza, estrutura e funcionamento da comunidade em níveis tróficos inferiores e consequentemente alterar todas a propriedades das comunidades e dos ecossistemas
Nem sempre as espécies-chave são predadores de topo de cadeia 
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Controles das Teias alimentares
Sem remoção do besouro Microrhopapla vittata
Com remoção do besouro Microrhopapla vittata
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Teias alimentares com mais espécies são mais complexas?
SIM: Aumentos na riqueza de espécies aumentam a complexidade das teias alimentares
Complexidade: Número de interações ou ligações tróficas
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DUAS EXPLICAÇÕES TEÓRICAS ANTAGÔNICAS 
1. SIM - A presença de vias alternativas de fluxo de energia em teias mais complexas aumentariam a estabilidade das teias alimentares na comunidade
2. NÃO - Maior complexidade, maior inter-influência entre espécies promoveriam retardos de tempo (time lag) nos processos populacionais reduziriam a estabilidade
● Existem modelos matemáticos que confirmam e que não confirmam a relação entre complexidade e estabilidade
● Teoria confirmada em alguns estudos experimentais, mas não em outros
Teias mais complexas são mais estáveis ? (MacArthur 1955 e Elton 1958)
Estabilidade: tendência em manter os tamanhos das populações que compõem a teia alimentar, pois populações pequenas ou com abundâncias flutuantes seriam mais susceptíveis à extinções, causando perda de espécies da teia
RESUMINDO. Aumentos na complexidade podem aumentar ou diminuir a estabilidade. Essa é uma questão ainda não resolvida!
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● Maior riqueza – menores tamanhos populacionais – maior probabilidade de extinção
● No entanto: flutuações populacionais dependem da composição de espécies e das “’forças das interações” dentro da teia alimentar
● Resultados inconclusivos quanto a relação entre complexidade - estabilidade
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As teias alimentares e o fluxo de energia
O que é energia?
Quais são as duas leis da termodinâmica que se aplicam aos sistemas biológicos?
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● Primeira Lei da Termodinâmica: “Lei de conservação da energia”
- A energia não pode ser criada nem destruída, apenas transformada de uma forma para outra 
● Terceira Lei da Termodinâmica: “Lei da entropia”
 Entropia é a parte da energia de um sistema que não pode realizar trabalho
 A entropia (desordem) de um sistema termodinâmico isolado tende a aumentar com o tempo
Toda transformação de energia leva a sua degradação de uma forma mais concentrada para uma mais dissipada. Ex. Calor
 Nenhuma transformação de energia e 100% eficiente
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Os organismos, populações, comunidades, ecossistemas e a biosfera seguem as duas leis da termodinâmica?
Por que os sistemas biológicos não alcançam completa desordem ou entropia?
Quais são as fontes de energia para os sistemas biológicos?
Em termos energéticos os sistemas biológicos são abertos ou fechados?
Que nome se dá ao acúmulo de energia nos sistemas biológicos?
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● Produtividade primária Bruta (PPB): Toda energia assimilada pelas plantas 
● Produtividade primária líquida: PPL = PPB - energia (MO) gasta no processos metabólicos (respiração e liberação de calor)
● Produtividade líquida da comunidade (PLC): Toda energia (MO) armazenada nos autótrofos após as perdas nos processos metabólicos e consumo dos heterótrofos
● Produtividade secundária (PS): Energia (MO) armazenada pelos consumidores
Sol
PRODUTIVIDADE
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● 13% da PPL terrestre é consumida
● 35% da PPL aquática é consumida
(Cebrian e Lartigue 2004)
PRODUTIVIDADE PRIMÁRIA LÍQUIDA
1. Maior predação no ambiente terrestre limita a quantidade de herbívoros
2. Plantas terrestres possuem mais defesas contra herbívoros (e.g. compostos secundários)
3. Qualidade do alimento - Fitoplancton é mais nutritivoro que plantas terrestres (e.g. crescimento secundário)
Possíveis explicações? 
RELAÇÃO ENTRE PPL E CONSUMO
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Os organismos das distintas espécies têm a mesma eficiência em consumir, assimilar e armazenar energia ?
EFICIÊNCIA TRÓFICA
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EFICIÊNCIA TRÓFICA
Eficiência de Consumo: Proporção de biomassa disponível que é ingerida
Eficiência de Assimilação ou Ecológica: Proporção da biomassa (alimento) ingerida que é assimilada pelo consumidor
Eficiência de Produção: Proporção da biomassa assimilada que é usada para produzir nova biomassa
50%
20%
50%
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EFICIÊNCIA TRÓFICA
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A eficiência de assimilação ou ecológica depende:
2. Fisiologia do Consumidor
Endotermos > Ectotermos
1. Qualidade do alimento
- Corpos dos animais > detritos e vegetal
- Carnívoros (80%) > Herbívoros (20% a 50%) 
Herbívoros ruminantes > herbívoros não ruminantes
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1. Fisiologia do organismo
- Ectotermos > endortermos
2. Tamanho do organismo 
- Organismos grandes têm maior eficiência de produção do que organismos pequenos
A eficiência de produção depende:
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● Modelo universal do Fluxode Energia - Eugene Odum (1953)
● Em sistemas ecológicos a teia alimentar é formada pela reciclagem da matéria e fluxo da energia
● Conversão da energia luminosa em energia química potencial
Calor
Teias alimentares e fluxo de energia
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● Redução na quantidade e aumento na qualidade de energia em níveis superiores
E = Entrada
LA = Luz absorvida
PB = PPB
PL = PPL
P = PS
R = respiração
NU = Não utilizada
NA = Não assimilada
ou grama/m2/dia
Teias alimentares e fluxo de energia
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● Teia alimentar: Conjunto de todas as cadeias tróficas, ou seja, de todas as vias possíves de fluxo de energia na comunidade
● Cadeia alimentar: Cada caminho de passagem de energia desde os produtores até os consumidores de topo de cadeia
Teias alimentares e fluxo de energia
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Diferentes caminhos para o fluxo de energia
 Cadeia de Pastagem: mais importante em algumas comunidade aquáticas. Consumo de tecidos vivos
 Cadeia de detritos: mais importante em comunidades terrestres. Consumos de tecidos mortos
Teias alimentares e fluxo de energia
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Diferentes caminhos para o fluxo de energia
Cada caminho energético tem diferentes qualidades de energia. Quanto maior a qualidade, maior a eficiência ecológica ou de assimilação
Teias alimentares e fluxo de energia
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