EcossistemasEcossistemas

BIE-212: Ecologia

Licenciatura em Geociências e Educação Ambiental

ProgramaPrograma

IntroduIntroduççãoão

MMóódulo I: Organismosdulo I: Organismos

MMóódulo II: Populadulo II: Populaççõesões

MMóódulo III: Comunidadesdulo III: Comunidades

MMóódulo IV: Ecossistemasdulo IV: Ecossistemas

-- Ciclo de matCiclo de matééria e fluxo de energiaria e fluxo de energia

-- BiomasBiomas

• Fluxo de energia

- Produtividade

- Decomposição

- Cadeias tróficas

- Eficiências

- Pirâmides tróficas

• Ciclagem de matéria

• Resumo da aula

Roteiro da aulaRoteiro da aula

ORGANISMOORGANISMO

COMUNIDADECOMUNIDADE

ECOSSISTEMAECOSSISTEMA BIOSFERABIOSFERA

POPULAPOPULAÇÇÃOÃO

IntroduIntroduççãoão

Ecossistema é o conjunto de comunidades interdependentes cujos

organismos reciclam matéria enquanto a energia flui através deles

Todos os organismos precisam de energia

EnergiaEnergia

É a capacidade de realizar trabalho

Luminosa

Química Mecânica

EnergiaEnergia

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

Produtores Herbívoros Carnívoros

Decompositores

EnergiaEnergia

calor

calor

calor

Produtores Herbívoros Carnívoros

Decompositores

calor

Nenhuma transformação espontânea de energia é100% eficiente

EnergiaEnergia

30% é refletida para o espaço20% absorvida pela atmosfera50% absorvida como calor pelo solo<1% é aproveitada na fotossíntese

calor

calor

calor

Produtores Herbívoros Carnívoros

Decompositores

calor

EnergiaEnergia

Produçãosecundária

Produção primária

Produçãosecundária

Decomposição

ProdutividadeProdutividade

calor

calor

calor

Produtores Herbívoros Carnívoros

Decompositores

calor

Biomassa Massa de organismos por unidade de área

ProdutividadeProdução de biomassa por unidade de área e tempo

Bruta

LíquidaPrimária

Secundária

Taxa fotossintética total

PPL = PPB – Respiração

Produção de biomassa por unidade de área e tempo pelos consumidores

ton / haJ / m2

ton / ha /anoJ / m2 / ano

ProdutividadeProdutividade

ton / ha /anoJ / m2 / ano

Fatores limitantes da produtividade primária

Produtividade primProdutividade primááriaria

P + C +N

C + N

Tempo

Popula

ção d

e

cia

nobacté

rias

Tempo

Popula

ção d

e

cia

nobacté

rias

Nutrientes

Produtividade primProdutividade primááriaria

Luz

Total horas com luz ano

Fotossíntese

Produtividade

Ecosssistema aquático

100

50

20

10

1

0

20

40

60

100

80

Inte

nsid

ad

e lu

min

osa

(%)

Pro

fun

did

ad

e

(m)

Produtividade primária bruta

Produtividade primária líquida

Respiração

Produtividade primProdutividade primááriaria

Luz

Floresta

-10 0 10 20 30

Temperatura ( oC)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

Pro

dutiv

idad

e de

mat

éria

se

ca (

g m

-2an

o-1

)

Temperatura

Taxa fotossintética

Produtividade

Produtividade primProdutividade primááriaria

Temperatura

DesertosDesertos

Pro

du

Pro

duçção

an

ual

(kg

/ão

an

ual

(kg

/h

eh

e))

PrecipitaPrecipitaçção anual (mm)ão anual (mm)

100100 200200 500500300300 600600

10001000

20002000

400400

30003000

40004000

50005000

Precipitação

Densidade vegetação

Produtividade

Produtividade primProdutividade primááriaria

Água

CO2

Fo

tossín

tese

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000

25

20

15

10

5

0

109

ton

de C

O2

Emissões globais de COEmissões globais de CO 22 por combustpor combust ííveis fveis f óósseissseis

Produtividade primProdutividade primááriaria

CO2

Concentração de CO2

Fotossíntese

Produtividade

PPL média (g/m2/ano)Porcentagem de PPL

no planetaPorcentagem de área

no planeta

Oceano aberto

Plat. continentalEstuário

Macroalgas e recifes

Ressurgência

Ambientes extremosDesertos

Flor. trop. chuvosaSavana

Cultivos

Floresta borealCampo

Arbustos

Tundra

Flor. trop. sazonalF. temp. decídua

F. temp. perene

PântanosRios e lagos

4985

10133

2250

32,2%

74,8%

2,6%

70,8%

29,2%

0,8%

MarinhoTerrestreÁgua doce

Produtividade primProdutividade primááriaria

A produtividade secundária depende da produtividade primáriaB

iom

assa

Mês

Sibéria

Bio

mas

sa

Mês

Japão

Bio

mas

sa

Mês

Subtrópicos

Produtividade secundProdutividade secundááriaria

3 876540

2

4

6

8

Precipitação (mm)

Nú

me

ro d

e f

ilho

tes

A precipitação influencia o número de filhotes de Geospiza fortis

Precipitação

Produtividade primária

Alimento para pássaros granívoros

Número de filhotes

Produtividade secundProdutividade secundááriaria

NUTRIENTE INORGÂNICO

NUTRIENTE INORGÂNICO

MATÉRIA ORGÂNICA

MATÉRIA ORGÂNICA

imobilização

mineralização

Desintegração gradual da matéria orgânica morta por agentes físicos e biológicos

CO2 H2O NO3

NH4 PO4

Fotossíntese

Decomposição

DecomposiDecomposiççãoão

Decompositores

Detritívoros

Fragmentadores

Nutriente inorgânico

DecomposiDecomposiççãoão

Planta

Herbívoro

Carnívoro

Carnívoro

Carnívoro

Produtores primários

Consumidores primários

Consumidores secundários

Consumidores terciários

Consumidores quaternários

Dec

om

po

sito

res

• O fluxo de energia no ecossistema depende:

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

– Eficiência em que esta energia transferidaé utilizada em cada nível trófico

• Quão eficiente são essas transferência?

Eficiências de Eficiências de tranferênciatranferência

Nível trófico 1 Nível trófico 2

EC

Eficiência de consumo (EC)Eficiência de consumo (EC)

Proporção da produtividade total disponível em um nível trófico que é

consumida (ingerida) por um nível trófico acima

Núm

ero

de o

bser

vaçõ

es

Produção primária removida por herbívoros (%)

AlgasPlantas terrestre

Eficiências de Eficiências de tranferênciatranferência

Não digerível

Assimilado

Nível trófico 1 Nível trófico 2

ECEA

Eficiência de assimilação (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 Eficiências de tranferênciatranferência

Não digerível

Assimilado

Nível trófico 1 Nível trófico 2

ECEA

Trabalho

EPBiomassa

Eficiência de produção (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 Eficiências de tranferênciatranferência

Não digerível

Assimilado

Nível trófico 1 Nível trófico 2

ECEA

Trabalho

EPBiomassa

Proporção da energia transferida de um nível trófico para outro

Eficiência ecológica Eficiência ecológica

EC EA EPx x = EE

2 6 10 14 16 20 24

Eficiência ecológica (%)

Nú

mer

o d

e ca

sos

Lei dos 10%

Eficiências de Eficiências de tranferênciatranferência

Ilustra a transferência de energia em cada nível trófico

Pirâmides de energiaPirâmides de energia

Lei dos 10%

de luz

Pirâmides de biomassa e nPirâmides de biomassa e núúmerosmeros

Ilustra a quantidade de biomassa presente em cada nível trófico

Áreas alagadas da Flórida

(g/m2)

Ilustra o número de indivíduos em cada nível trófico

Campo

(indivíduos/0,1 ha)

190.000200.0001.500.000

Planta

Herbívoro

Carnívoro

Carnívoro

Carnívoro

Produtores primários

Consumidores primários

Consumidores secundários

Consumidores terciários

Consumidores quaternários

Dec

om

po

sito

res

Cadeia Cadeia trtróóficafica

Número de níveis tróficos

Nú

mer

o d

e ca

sos

Média = 3,5

- Muito longa- Simplicidade

Problemas

Planta

Herbívoro

Carnívoro

Carnívoro

Carnívoro

Produtores primários

Consumidores primários

Consumidores secundários

Consumidores terciários

Consumidores quaternários

Dec

om

po

sito

res

Cadeia Cadeia trtróóficafica

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 trTeia tróóficafica

NUTRIENTESNUTRIENTES

ReservatóriosAtmosferaLagos, rios, oceanosRochasSolo

ReservatóriosAtmosferaLagos, rios, oceanosRochasSolo

Ciclagem de nutrientesCiclagem de nutrientes

calor

calor

calor

Produtores Herbívoros Carnívoros

Decompositores

calorEnergiaEnergia

Unidirecional

MatériaMatéria

Cíclico

Construtores

Macronutrientes

Micronutrientes

CC OO HH NN

NaNa MgMg PP SS ClCl KK CaCa

FF SiSi VV CrCr Mn

Mn FeFe C

o

Co CuCu ZnZn SeSe M

o

Mo SnSn II

• Tipos de ciclos

– Gasoso

– Sedimentar

Recursos essenciais para a manutenção de estruturas e processos biológicos

Ciclagem de nutrientesCiclagem de nutrientes

Ciclos Ciclos biogeoqubiogeoquíímicosmicos

Nitrogênio

Água

Carbono

Fósforo

Ecossistema Matériaorgânica

N P K Ca Mg PPL(g C/m2/ano)

Floresta boreal 353 230 324 94 149 455 360

Floresta temperada 4 5,5 5,8 1,3 3 3,4 540

Chaparral 3,8 4,2 3,6 1,4 5 2,8 270

Floresta tropical 0,4 2 1,6 0,7 1,5 1,1 900

Tempo de residência médio (em anos) da matéria orgânica e nutrientes e a produtividade primária líquida (PPL) em quatro ecossistemas

PPLTempo de residência

Reciclagem de nutrientes Produtividade

Ciclagem de nutrientesCiclagem de nutrientes

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

AplicaAplicaçção prão prááticatica

6 CO6 CO2 2 + 6 H+ 6 H22O O �� CC66HH1212OO66 + 6 O+ 6 O22

COCO22 OO22

lixiviaçãolixiviaçãoNutrientes: N e P

AssoreamentoAssoreamento

Erosão

LixiviaçãoEsgoto

nutrientes nutrientes

Florações cianobactérias

NN22

TurbidezTurbidez

LuzLuz

MO MO

decompositores decompositores consumo de O2consumo de O2

HipoxiaHipoxiaX X

XX

RIQUEZARIQUEZA

ResumoResumo

calor

calor

calor

Produtores Herbívoros Carnívoros

Decompositores

calor

NUTRIENTESNUTRIENTES

ReservatóriosAtmosferaLagos, rios, oceanosRochasSolo

ReservatóriosAtmosferaLagos, rios, oceanosRochasSolo

EnergiaEnergia

Unidirecional

MatériaMatéria

Cíclico