Post on 10-Jan-2016
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Universidade Federal de GoisInstituto de Cincias Biolgicas Dep. Ecologia
Prof. Adriano S. Melo
asm.adrimelo naquele gmail.com
Ecologia de Ecossistemas
Aula 3: Ciclos biogeoqumicos
Esquema simplificadode fluxos de
energia e matria
Energialuminosa Produtores Herbvoros Carnvoros
Decompositores
Respirao
Estoquenutrientes
Respirao
Respirao
Ciclos Biogeoqumicos
exceto pela gua, 95% da matria viva C.
micro, meso e macronutrientes
diferente de energia, nutrientes esto disponveis em quantidade limitada
atmosfera (C em CO2, N em N molecular ou gasoso)
rochas como fonte de Ca, Ferro, Mg, P e K, liberados principalmente por intemperismo qumico
fases orgnicas e inorgnicas
Plantas
Decompositores
Solo
Folhio
Consumidores
Ciclos do P, K, Ca, Mg, Cu, Zn, B, Cl, Mo, Mn e Fe
Nitrognio N gasoso a maior fonte para ecossistemas fonte da atmosfera: pequena frao do que absorvido por plantas - deposio mida (chuva, neve, cerrao)
- deposio seca (precipitao de partculas em tempos de seca) Fixao de N por bactria e algas azuis
- enzima nitrogenase (N2 NH4) bactrias fixadoras de N, livre no solo ou em ndulos de razes -at 300 kg/ha
Mutualismo de Rhizobium e leguminosas 1. bactria em vida livre no solo2. raiz estimula bactria com exudato e clulas que se destacam3. exudatos ativam genes de rhizobia formao de ndulos4. clula de raiz penetrada por bactria. Raiz cerca a infeco5. infeco passa a crescer, tanto por clulas da raiz e bactria6. sistema vascular
-traz produtos da fotossntese -leva compostos nitrogenados (principalmente asparagina)
custo dos ndulos alto- vantajoso em solos pobres em N- apos certo tempo, leguminosas favorecem outras plantas
Fonte: Ricklefs (2003)
Razo N/C duas ordens de magnitude menor em madeira do que em tecidos animais
Animais que se alimentam de madeira: de onde vem o N?
bactrias simbiontes fixadoras de N
Cupins: no sistema digestivo
Moluscos brocadores de madeira:
clulas com bactrias simbiontes nas brnquias
Fixao de N por isolados da bactria T. turnerae e
por simbiontes da bactria dentro do bivalve
marinho L. pedicellatus
C.P. Lechene et al., Science 317:1563
(2007)
Ef = Enterococcus faecalisTt = Teredinibacter turnerae
Concentrao N
Bactericitos
Plantas
Decompositores
Solo
Folhio
Consumidores
Fixao
Atmosfera
Desnitrificao
Ciclo do Nitrognio
Compartimentos e fluxos de N na Floresta Experimental Hubbard Brook, EUA.
Bacia no impactada.
Os valores nos compartimentos esto em kg/ha. Os fluxos esto em kg/ha/ano.
SOM=Surface Organic Matter, dividido de acordo com velocidade de decomposio
Fonte: Xuyong Li, R B. Ambrose, and R Araujo, Modeling mineral nitrogen export from a forest terrestrial ecosystem to streams (2004). Transactions of the ASAE. 47 (3), pp. 727-739.Postprint available free at: http://repositories.cdlib.org/postprints/88
Folha 74Ramos finos 21Madeira 203Total 298
Viva abaixo superf.Razes grossas 77Razes finas 83Total 160
N Mineral disponvel23
Fixao N11
Mineralizao liquida
Mat Veg. MortaMetablica 47Estrutural 105Total 152
2.0
95.4
SOMMicrbios superf. 65Ativo 165Lento 1995Passivo 1926Total 4153
17.5
Estoque de nutrientes: entradas no ecossistema
- intemperismo rochas - atmosfera
captao ativa (C) deposio mida deposio seca - importao ambientes de vrzea - importao - ambientes aquticos
Estoque de nutrientes: sadas do ecossistema C: perda para atmosfera; em geral no balano (sucesso NO) bactrias no solo podem reduzir nitrato para N2 (desnitrificao)
fogo: perda cerca de 40% da quantidade de N orgnico
colheita de vegetais ou animais maioria elementos: perda principal por riachos - maior perda quando chove mais - dissolvido ou particulado
Ca2+
Na+
Mg2+
K+
Vazo
Sad
a n a
vaz
o
(kg
ha-1 a
no-1)
Hubbard Brook (Likens e Borman 1975)
Hubbard Brook (Likens e Borman 1975)
-perda: 13 X-40% mais gua nos riachos
Estoques nos ambientes aquticos
Terrestre: quase tudo imobilizado guas correntes: -- Muito pouco imobilizado
-- Espiral de nutrientes-- Exemplo borrachudos:
600 mil larvas m2
429 ton/ano de pelotas fecais
deposio e uso
Sedimentosocenicos
Atmosfera
Comunidadesterrestres
gua solo | rios, lagos | oceanos
Rocha
Comunidadesaquticas
N2 N2 N2ONH3 NH4
NOx
N2
Ciclo do N no planeta
Espiral de nutrientes
Sedimentosocenicos
Atmosfera
Comunidadesterrestres
gua solo | rios, lagos | oceanos
Rocha
Comunidadesaquticas
N2 N2 N2ONH3 NH4
NOx
N2
Ciclo do N no planeta
Corte matasEsgoto
Fertilizantes
CombustoNOx
Espiral de nutrientes
Atmosfera
Comunidades terrestres
guasolo | rios, lagos l oceanos
Rocha Sedimentosocenicos
Comunidades aquticas
Ciclo do P no planeta
Espiral de nutrientes
Atmosfera
Comunidades terrestres
guasolo | rios, lagos l oceanos
Rocha Sedimentosocenicos
Comunidades aquticas
Ciclo do P no planeta
Corte matas
Esgoto
Fertilizantes
Pesca Espiral de nutrientes
Eutrofizao
Atmosfera
Comunidadesterrestres
guasolo | rios, lagos l oceanos
Rocha Sedimentosocenicos
Comunidadesaquticas
CO2fotossntese
respirao
Escoamento superficialC orgnico
Ciclo do C no planeta
Fotossntese
Atmosfera
Comunidadesterrestres
guasolo | rios, lagos l oceanos
Rocha Sedimentosocenicos
Comunidadesaquticas
CO2fotossntese
respirao
Ciclo do C no planeta
Combusto
Combustveis fsseis
Fotossntese
Corte matas
Escoamento superficialC orgnico
Emisses de Co2 (106 t C*ano-1) Queima de combustveis fsseis Mudanas no uso da terra
O efeito estufa CO2 absorve calor (radiao infravermelho)
alm do CO2, metano (CH4), oznio (O3), xido nitroso (N2O) e clorofluorcarbonetos (CFCs)
temp. hoje 0,5 0,2 mais quente que poca pr-industrial
dobrar a conc. de CO2 aumento temp. em 3,5 - 4,2 0C- derretimento geleiras- aumento do nvel dos oceanos- mudanas vento, chuvas e correntes marinhas- produtividade em alguns locais, em outras- extines de espcies (e.g. extines do Quaternrio)
O Protocolo de Kyoto- reduo das emisses- quem aceita, quem rejeita- comrcio de carbono
Consequncias da remoo da vegetao para comunidades aquticas
a bacia como unidade de estudo
No interceptao da chuva mais gua chega ao solo eroso incidncia direta no solo eroso
Aumento vazo maior perda de nutrientes
Excesso na entrada de sedimento e nutrientes (N e P) recobrimento do substrato eutrofizao, principalmente em ambientes lnticos
Aumento da incidncia solar aumento temperatura gua eutrofizao
Heterotrofia Autotrofia perda de diversidade mudana nas propores dos grupos funcionais
Balano de nitrognio em fazenda produtora de leite na Dinamarca
Valores em Kg/ano
Rebanho de44 vacas
Fertilizantes (4741)
Sementes (19)
Rao (4009)
Novos animais (4)
Leite (1092)
Carne (303)
Cereais (120)
Percolaoe transporte
Des
nitr i
fica
o
Evap
ora
o a
mn
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Fixa
o
biol
. N (6
00)
Dep
osi
o (6
46)
Entradas = 10.019 KgSadas = 1.515 KgSobra = 8.504 Kg