Energia No Ecossistema

Energia no EcossistemaEnergia no Ecossistema

Energia: definições básicas Energia: definições básicas Energia: É a capacidade de realizar trabalho. Esta capacidade pode-se

manifestar sob várias formas: radiação eletromagnética, energia potencial ou incorporada, energia cinética, energia química (dos alimentos) e calor.

1ª Lei da Termodinâmica: (Conservação da energia) A energia pode ser transformada de um tipo em outro, mas não pode ser criada nem destruída. Exemplos destas transformações: luz em calor, energia potencial em cinética.

2ª Lei da Termodinâmica: (Lei da Entropia) Nenhum processo que implique numa transformação energética ocorrerá espontaneamente, a menos que haja uma degradação de energia de uma forma concentrada numa forma mais dispersa (ou desorganizada). Assim sendo, nenhuma transformação de energia é 100% eficiente. A entropia é uma medida de energia não disponível, que resulta das transformações energéticas. Sua variação é sempre positiva em qualquer transformação

Energia nos organismos vivosEnergia nos organismos vivos

Os organismos vivos possuem uma característica termodinâmica essencial: eles conseguem criar e manter um alto grau de ordem interna, ou uma condição de baixa entropia, que é obtido através de processos biológicos contínuos e eficientes de dissipação energética.

O ambiente energético da biosfera O ambiente energético da biosfera

A luz solar que atinge o topo da biosfera iluminada terrestre chega a uma taxa constante, a chamada constante solar (1.94 cal/cm2.min). Um máximo de 67% da constante solar (~ 1.34 cal/cm².min) pode atingir a superfície terrestre.

A radiação solar sofre consideráveis modificações qualitativas e quantitativas ao atravessar a atmosfera terrestre. Tais modificações são influenciadas por vários fatores dentre eles a topografia, a latitude, o clima bem como composição gasosa da atmosfera. A água e o gás carbônico absorvem ativamente a radiação na faixa do infra-vermelho.

Ecossistema: históricoEcossistema: histórico

Charles Elton (década de 1920): “as relações de alimentação ligam os organismos numa entidade funcional única, a comunidade biológica.”

A. G. Tansley (década de 1930): “visualizou as partes físicas e biológicas da natureza juntas, unificadas pela dependência dos animais e das plantas da sua vizinhança física e da sua contribuição à manutenção do mundo físico. A isto denominou de ecossistema.

Raymond Lindeman (1942): definiu níveis tróficos e visualizou uma pirâmide de energia.

Ecossistema: definiçõesEcossistema: definições

Eugene P. Odum (1953): retratou os ecossistemas como diagramas de fluxo de energia.

Hoje em dia, uma definição de ecossistema muito usada em Ecologia seria a seguinte: qualquer unidade que inclua a totalidade dos organismos (comunidades) de uma área determinada, que atuam em reciprocidade com o meio físico de modo que uma corrente de energia conduza a uma estrutura trófica, a uma diversidade biótica e a ciclos biogeoquímicos (Odum, 1977).

Ecossistema: aspectos estruturaisEcossistema: aspectos estruturais

substâncias inorgânicas (particuladas, dissolvidas) substâncias orgânicas (particuladas e dissolvidas) clima substrato físico (sólido, líquido e gasoso) componentes bióticos produtores consumidores predadores desintegradores

Ecossistema: aspectos funcionaisEcossistema: aspectos funcionais

fluxo de energia cadeias de alimentos diversidade (tempo e espaço) ciclos de nutrientes sucessão e evolução controle (cibernética)

Ecologia trófica Ecologia trófica O estudo das interações tróficas é essencial para o

entendimento do que se passa dentro de um ecossistema. Este tipo de estudo demonstra de modo inequívoco o grau de inter-relações existente entre os organismos e aponta os principais elementos na manutenção da estrutura do ecossistema.

Uma das formas mais tradicionais de se estudar a ecologia trófica está na identificação das rotas alimentares dentro dos ecossistemas.

a) cadeias alimentares; b) teias tróficas; c) pirâmides energéticas e d) matrizes tróficas.

Ecologia de processosEcologia de processos

Eficiências Energéticas: As proporções (ou razões) entre os fluxos de energia em diversos pontos ao longo da cadeia de alimentos, quando expressas em percentuais. Calcula-se com as seguintes variáveis:

E: excreção R: respiração B: biomassa A: assimilação I: ingestão

Organização de um EcossistemaOrganização de um Ecossistema

CADEIA ALIMENTAR – arranjo produtor-

consumidor.

Podem ser divididas em dois tipos:

• As que começam pelos vegetais vivos e

passam pelos herbívoros e carnívoros

• E as que se iniciam pelos detritos vegetais e

animais e passam pelos detritívoros

Capim gafanhotos pássaros raposas (Cadeia de Predadores)

Trigo pulgão protozoários (Cadeia de Parasitas)

Folhas fungos vermes (Cadeia de Decomposição)

Dentro da cadeia alimentar ocorre a transferência de energia e nutrientes que segue a seguinte ordem:

produtores (plantas), consumidores (

animais herbívoros e carnívoros) e

decompositores (fungos e bactérias).

http://www.todabiologia.com/zoologia/animais_herbivoros.htm


Cadeia alimentar

Organização de um EcossistemaOrganização de um EcossistemaTeia alimentar


Teia ou cadeia alimentar?

Pirâmide de númeroPirâmide de númeroCada barra representa o número de indivíduos.

Invertida nos casos de parasitismo ou pragas.

2.107 pés de alfafa

4,5 bezerros

1 criança

Pirâmide de biomassaPirâmide de biomassaCada barra expressa a quantidade de biomassa

presente naquele nível.

Inverte nos ecossistemas aquáticos devido à alta produtividade do fitoplâncton.


Fluxo de energia e ciclo da matéria no ecossistema

Produtores primários

E

consumidores primários

(herbívoros)

Energia Radiante

ECarnívoros E

Consumidores Terciários

(carnívoros)

Consumidores secundários (carnívoros)

EConsumidores

primários (detritívoros) E

Cadeia de Pastagem

Cadeia de Detrito

Detritos

EE

Decompositores

nutrientes


Produtividade dos ecossistemas

• Matéria orgânica

produzida, ou energia

fixada pelos

produtores

• Transferência para os

consumidores ao

longo das seqüências

alimentares



• TRANSFERÊNCIA PARA OS CONSUMIDORES AO

LONGO DAS SEQÜÊNCIAS ALIMENTARES:

• UNIDADES DE MASSA

• UNIDADES DE ENERGIA – Calorias Incorporadas em Cada Nível Trófico

Produção Primária (PP) – produtor

Produção Secundária (PS) – consumidor 1

Produção Terciária (PT) – consumidor 2 ...

Organização de um Ecossistema


• A cada nível trófico, parte da energia recebida é incorporada à biomassa e parte é dissipada como calor

Produtividade Produtividade• Produtividade Primária Bruta (PPB) de um Ecossistema: é a

quantidade de material produzido pela fotossíntese, num período fixo de tempo

• Produtividade Primária Líquida (PPL): é a parte da energia dos produtores utilizável como alimento para os consumidores. Pois a outra parte é utilizada pelos produtores em suas funções vitais

• PP Varia com:

– Estação do ano– Idade do indivíduo– Clima (PPL é superior em climas tropicais)– Disponibilidade de água, sais minerais e intensidade luminosa

PPB = PPL + R

Produtividade - Lei de EltonProdutividade - Lei de EltonCada nível trófico incorpora apenas 10% da energia do

nível precedente

Quanto maior o nível trófico do organismo menor a quantidade de energia disponível

Consumidoresprimários

Produtores Consumidoressecundários

Consumidoresterciários

1000 10100

10% 10% 10%

900 90 99000

ProdutividadeProdutividade• Estágio de sucessão ecológica

PB/R – Relação entre Comunidade Clímax ou Sucessão Ecológica

PB/R = 1,0 (Ecossistema Maduro) – toda produção primária líquida de um certo intervalo de tempo é consumida pela fauna em intervalo de tempo igual (PL = 0)

PB/R > 1,0 (Ecossistema Sucessional) – apenas parte da produção primária líquida é consumida, ou seja, fica saldo de energia para manter novos consumidores (PL > 0)

Diferenças entre o ecossistema sucessional e maduro

Características Ecossistema sucessional

Ecossistema maduro

Diversidade biológica Baixa Alta

Biomassa total Pequena Grande

Número de relações Pequeno Grande

Teia alimentar Simples Complexa

Relação produção/consumo Maior que 1 Menor que 1

Estabilidade Instável Estável

Resistência aos distúrbios externos

Baixa Alta



• Matéria orgânica

produzida, ou energia

fixada pelos

produtores

• Transferência para os

consumidores ao

longo das seqüências

alimentares

Ecologia de processos: fotossíntese Ecologia de processos: fotossíntese

Processo através do qual as plantas verdes transformam energia radiante, ou eletromagnética em energia química (Ferri, 1985).

O processo visa basicamente a fornecer energia (ATP) e poder redutor (NADPH) para que a planta possa sintetizar carboidratos a partir do dióxido de carbono (CO2).

FotossínteseFotossínteseSão enormes as quantidades de energia que as plantas "armazenam" através da fotossíntese. Florestas tropicais, por exemplo, "armazenam" durante um ano, cerca de 8 mil quilocalorias por metro quadrado de floresta, ou seja 8 trilhões de quilocalorias por quilômetro quadrado (8.109 kcal/km2). A capacidade de produção de energia de uma usina hidrelétrica como, por exemplo, a de Barra Bonita, no Rio Tietê, é de cerca de 140 MW (megawatt).Uma quantidade equivalente a essa seria armazenada por 1 km2 de floresta absorvendo energia luminosa por duas horas e meia.

Serviços ecossistêmicosServiços ecossistêmicos 1. Regulação gasosa 2. Regulação climática 3. Regulação de distúrbios 4. Regulação de recursos

hídricos 5. Disponibilização de recursos

hídricos 6. Controle de erosão e retenção

de sedimentos 7. Formação de solo 8. Ciclagem de nutrientes

9. Controle de poluentes 10. Polinização 11. Controle biológico 12. Refúgio 13. Produção de alimentos 14. Matéria-prima 15. Recursos genéticos 16. Recreação 17. Cultural

Valor médio anual: $ 33 trilhões

Energia e desenvolvimentoEnergia e desenvolvimento

2

3 2

4 4 4

6 12 24 1

10 66 91 63

7 32 24 14

50 100 150 200

Alimento Casa e comércio Indústria e agricultura Transporte

Evolução do consumo humano de energia

per capita (em milhares de calorias)

Desenvolvimento SustentávelDesenvolvimento Sustentável

Desenvolvimento capaz de suprir as necessidades da geração atual, sem comprometer a capacidade de atender as necessidades das futuras gerações.

É o desenvolvimento que não esgota os recursos para o futuro.

Harmonia entre desenvolvimento econômico e a conservação ambiental.

"Estamos condenados à civilização. Ou progredimos ou desaparecemos".

Euclides da Cunha

"Estamos condenados à civilização. Ou progredimos ou desaparecemos".

Euclides da Cunha

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