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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
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