BIE-212: Ecologia Licenciatura em Geociências e Educação Ambiental. Ecossistemas

Ecossistemas

BIE-212: Ecologia

Licenciatura em Geociências e Educação Ambiental

Programa

Introdução

Módulo I: Organismos Módulo II: Populações

Módulo III: Comunidades Módulo IV: Ecossistemas

- Ciclo de matéria e fluxo de energia

- Biomas

• Fluxo de energia

- Produtividade - Decomposição - Cadeias tróficas - Eficiências

- Pirâmides tróficas

• Ciclagem de matéria

• Resumo da aula

Roteiro da aula

ORGANISMO

COMUNIDADE

ECOSSISTEMA BIOSFERA

POPULAÇÃO

Introdução

Ecossistema é o conjunto de

comunidades interdependentes cujos

organismos reciclam matéria

enquanto a energia flui através deles

Todos os organismos precisam de energia

Energia

É a capacidade de

realizar trabalho

Luminosa

Química Mecânica

Energia

A energia pode ser transformada de um tipo em outro, mas não pode ser criada nem destruída

Produtores ^{Herbívoros Carnívoros}

Decompositores

Energia

calor calor

calor

Produtores ^{Herbívoros Carnívoros}

Decompositores

calor

Nenhuma transformação espontânea de energia é 100% eficiente

Energia

30% é refletida para o espaço 20% absorvida pela atmosfera

50% absorvida como calor pelo solo

<1% é aproveitada na fotossíntese

Produção secundária Produção primária

Produção secundária

Decomposição

Produtividade

calor

calor

calor

Produtores ^{Herbívoros Carnívoros}

Decompositores

calor

Biomassa Massa de organismos por unidade de área

Produtividade Produção de biomassa por unidade de área e tempo

Bruta Líquida

Primária

Secundária

Taxa fotossintética total PPL = PPB – Respiração

Produção de biomassa por unidade de área e tempo pelos consumidores

ton / ha J / m

ton / ha /ano J / m

/ ano

Produtividade

ton / ha /ano

J / m

/ ano

Fatores limitantes da produtividade primária

Produtividade primária

P + C +N

C + N

Tempo Popul açã o de ci an obactérias

Tempo Popul açã o de ci anob acté ri as

Nutrientes

Produtividade primária

Luz

Total horas com luz ano

Fotossíntese

Produtividade

Floresta

-10 0 10 20 30

Temperatura (

C)

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Pr od ut iv ida de de mat éria seca (g m

ano

)

Temperatura

Taxa fotossintética

Produtividade

Produtividade primária

Temperatura

Desertos

P ro dução an ua l (k g/h e)

Precipitação anual (mm) 100 200 300 500 600 1000

2000

400 3000

4000 5000

Precipitação

Densidade vegetação

Produtividade

Produtividade primária

Água

CO

F otossínt ese

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000

25 20 15 10 5 0 10

to n de CO

Emissões globais de CO

por combustíveis fósseis

Produtividade primária

CO

Concentração de CO

Fotossíntese

Produtividade

PPL média (g/m

/ano) Porcentagem de PPL no planeta

Porcentagem de área no planeta

Oceano aberto Plat. continental Estuário Macroalgas e recifes Ressurgência Ambientes extremos Desertos Flor. trop. chuvosa

Savana Cultivos Floresta boreal Campo Arbustos Tundra Flor. trop. sazonal F. temp. decídua F. temp. perene

Pântanos Rios e lagos

4985 10133 2250

32,2%

74,8%

2,6%

70,8%

29,2%

0,8%

Marinho Terrestre Água doce

Produtividade primária

NUTRIENTE INORGÂNICO

MATÉRIA ORGÂNICA

imobilização mineralização

Desintegração gradual da matéria orgânica morta por agentes físicos e biológicos

CO ₂ H ₂ O NO ₃ NH ₄ PO ₄

Fotossíntese

Decomposição

Decomposição

Decompositores Detritívoros Fragmentadores

Nutriente inorgânico

Decomposição

Planta Herbívoro Carnívoro

Carnívoro

Carnívoro

Produtores primários Consumidores

primários Consumidores

secundários Consumidores

terciários Consumidores

quaternários

De composit or es

• O fluxo de energia no ecossistema depende da:

– Eficiência de transferência de energia de um nível trófico para outro

– Eficiência em que esta energia transferida é utilizada em cada nível trófico

Eficiências de tranferência

Quão eficiente são

essas transferências?

Nível trófico 1 Nível trófico 2

EC

Eficiência de consumo (EC)

Proporção da produtividade total disponível em um nível trófico que é consumida (ingerida) por um nível trófico acima

Número de obs ervaç ões

Produção primária removida por herbívoros (%) Algas

Plantas terrestre

Eficiências de tranferência

Não digerível Assimilado

Nível trófico 1 Nível trófico 2

EC

EA

Eficiência de assimilação (EA)

Proporção da energia consumida que é assimilada e disponibilizada para incorporação no crescimento ou para realizar trabalho

Grupo EA

Bactérias e fungos decompositores 100%

Carnívoros 80%

Herbívoros e detritívoros 20-50%

Parte de planta EA pelo herbívoro Sementes e frutos 60-70%

Folhas 50%

Madeira 15%

Eficiências de tranferência

Não digerível Assimilado

Nível trófico 1 Nível trófico 2

EC

EA

Trabalho Biomassa EP

Eficiência de produção (EP)

Proporção da energia assimilada que é incorporada como biomassa

Grupo EP

Invertebrados 30-40%

Vertebrados ectotérmicos 10%

Vertebrados endotérmicos 1-2%

Vertebrados endotérmicos de pequeno porte

< 1%

Eficiências de tranferência

Não digerível Assimilado

Nível trófico 1 Nível trófico 2

EC

EA

Trabalho Biomassa EP

Proporção da energia transferida de um nível trófico para outro

Eficiência ecológica

EC x EA x EP = ^EE

2 6 10 14 16 20 24

Eficiência ecológica (%)

Númer o de casos

Lei dos 10%

Eficiências de tranferência

Ilustra a transferência de energia em cada nível trófico

Pirâmides de energia

Lei dos 10%

de luz

Pirâmides de biomassa e números

Ilustra a quantidade de biomassa presente em cada nível trófico

Áreas alagadas da Flórida

(g/m

)

Ilustra o número de indivíduos em cada nível trófico

Campo

(indivíduos/0,1 ha)

1

90.000

200.000

1.500.000

Planta Herbívoro Carnívoro

Carnívoro

Carnívoro

Produtores primários Consumidores

primários Consumidores

secundários Consumidores

terciários Consumidores

quaternários

De composit or es

Cadeia trófica

0 2 4 6 8 10

1 2 3 4 5 6

Rios Lagos Terrestre

Número de níveis tróficos

Númer o de casos

Média = 3,5

- Muito longa

- Simplicidade

Problemas

Planta Herbívoro Carnívoro

Carnívoro

Carnívoro

Produtores primários Consumidores

primários Consumidores

secundários Consumidores

terciários Consumidores

quaternários

De composit or es

Cadeia trófica

Como em todas generalizações, existem exceções

- Nem todos consumidores são encaixados perfeitamente em cada compartimento

- Herbívoros às vezes comem matéria orgânica morta

- Carnívoros às vezes comem herbívoros, detritívoros e eventualmente

plantas

- Alguns animais mudam sua

dieta conforme crescem

Teia trófica

NUTRIENTES

Reservatórios Atmosfera

Lagos, rios, oceanos Rochas

Solo

Ciclagem de nutrientes

calor

calor

calor

Produtores Herbívoros ^Carnívoros

Decompositores

calor

Energia

Unidirecional

Matéria

Cíclico

Construtores Macronutrientes Micronutrientes

C O H N

Na Mg P S Cl K Ca

F Si V Cr Mn Fe Co Cu Zn Se Mo Sn I

Recursos essenciais para a manutenção de estruturas e processos biológicos

Ciclagem de nutrientes

Ciclos biogeoquímicos

Nitrogênio

Água Carbono

Fósforo

Código Florestal (Lei 4.771 de 15/09/65)

É obrigatória a conservação de 30 m de mata para cursos d’água com até 10 m de largura

Contribuem para:

• Escoamento das águas da chuva

• Diminuição do pico dos períodos de cheia

• Estabilidade das margens e barrancos de cursos d’água

• Ciclo de nutrientes existentes na água

Aplicação prática

6 CO ₂ + 6 H ₂ O → C ₆ H ₁₂ O ₆ + 6 O ₂

CO ₂ O ₂

lixiviação

Nutrientes: N e P

Assoreamento

Erosão

Lixiviação

Esgoto

nutrientes

Florações cianobactérias

N ₂

Turbidez Luz

MO decompositores

consumo de O ₂

Hipoxia

X X

X X

RIQUEZA

Resumo

calor

calor

calor

Produtores Herbívoros ^Carnívoros

Decompositores

calor NUTRIENTES

Reservatórios Atmosfera

Lagos, rios, oceanos Rochas

Solo

Energia

Unidirecional

Matéria

Cíclico