Conceitos - Ecossistemas

Evolução dos conceitos de

Ecossistema

• - Lotka (1925): uso de princípios da termodinâmica, enfocando as transformações de massa entre os seus componentes

• - Elton (1927): conceito de teia alimentar, resumindo as relações de alimentação entre plantas, herbívoros e carnívoros

• - Tansley (1935): sistema que engloba o complexo de organismos com o complexo de fatores físicos

Evolução dos conceitos de Ecossistema

- Lindeman (1942): ecossistema como

unidade fundamental da Ecologia,

juntamente com o conceito de teia alimentar

(níveis tróficos), incluindo os nutrientes

inorgânicos na base, e as tranformações

energéticas entre os níveis (pirâmide)

Evolução dos conceitos de Ecossistema

• - Evans (1956): ecossistema envolve:

• a circulação, transformação e acumulação de energia e matéria pelos organismos e suas atividades;

• processos biológicos (fotossíntese, decomposição, herbivoria, predação, parasitismo, simbiose) responsáveis pelo transporte e armazenagem de energia e materiais;

• interações dos organismos (teia alimentar) como vias de distribuição

Evolução dos conceitos de Ecossistema

• - Odum (1953): ecossistemas representados

através de diagramas de fluxo, com cada

nível trófico equivalente a um

compartimento, representando sua biomassa

(ou o seu equivalente em energia ou

nutrientes), com vias através do

• compartimento representando o fluxo de

energia e de elementos

Evolução dos conceitos de Ecossistema

• - Van Dyne (1966), Watt (1968): uso de

modelos (analogia matemática) que levam

em consideração as propriedades dinâmicas

do ecossistema e o efeito de perturbações

alterando condições ambientais e

abundância de espécies.

Evolução dos conceitos de Ecossistema

• - Odum (1968), Margalef (1963): desenvolvimento (sucessão) na direção de um ecossistema estável, com um máximo de biomassa (ou alto conteúdo de informação) e funções simbióticas mantidas em relação à unidade de energia disponível (“homeostasis”); diversidade biológica como medida do teor de informação contida no sistema

- Allen & Starr (1982): estrutura hierárquica do sistemas, do organismo ao ecossistema, com cada nível da hierarquia possuindo sua própria escala espacial e temporal

Diagrama de organização do

ecossistema

Sentido do fluxo de energia

• A Ecologia dos Ecossistemas estuda a

circulação, transformação e acumulação de

• matéria e energia através dos organismos e

de suas atividades, enfocando a

identificação das vias (estrutura), como

funcionam (função) e a quantificação dos

processos (produtividade, ciclagem de

nutrientes)

Função dos ecossistemas

• Interação entre os 3 componentes básicos:

• 1 – a comunidade biótica

• 2 – o fluxo de energia

• 3 – a ciclagem de nutrientes

tamanho do ecossistema

• Um ecossistema pode ter qualquer tamanho

desde que tenha organismos, ambiente

físico e interações.

• Ex.: pouco de solo contendo plantas e

microrganismos

• Ou

• Biosfera contendo todos os ecossistemas

Modelos de ecossistemas

• Modelos são representações

gráficas ou diagramas da realidade

(natureza) a fim de representar o

funcionamento do ecossistema.

• Ex.: fluxo de energia, ciclo da

matéria.

Componentes estruturais dos

ecossistemas

• substâncias inorgânicas (particuladas, dissolvidas)

• substâncias orgânicas (particuladas e dissolvidas)

• clima

• substrato físico (sólido, líquido e gasoso)

• componentes bióticos

• produtores

• consumidores

• predadores

• regeneradores

Componentes funcionais

• fluxo de energia

• cadeias de alimentos

• diversidade (tempo e espaço)

• ciclos de nutrientes

• sucessão e evolução

• controle (cibernética)

Fluxo de energia

• - ocorre num só sentido

• - energia solar é convertida em matéria

orgânica pela comunidade

• - grande parte da energia é degradada

• - sai do sistema em forma de calorias

• - pode ser estocada mas não é reutilizada –

leis da Termodinâmica

Ciclos dos nutrientes

• - podem ser reutilizados várias vezes

• - eficiência da reciclagem varia com o

ecossistema

P

R

O

T

O

P

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A

S

M

C

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L

L

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S

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Diagrama mostrando a organização ecológica de

Odum (1959)

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B

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E

R

E

Diagrama mostrando a organização ecológica de

Odum (1971)

Genes Celulas Orgaos OrganismosPopula-tions

Commun

-ities

BIOTIC

COMPONENTS

Plus

ABIOTIC

COMPONENTS

Equals

BIOSYSTEMS Genetic

Systems

Cell

Systems

Organ

Systems

Organismic

Systems

Population

Systems

Ecosystems

Matter Energy

Exemplos de ecossistemas

• Um lago – ecossistema aquático

• Campo abandonado – ecossistema terrestre

• O que esses ecossistemas têm em comum?

• Quais as características básicas?

Fluxo de energia num lago

Fluxo de energia no campo

Heat

Heat Heat

Heat

Heat

Abiotic chemicals

(carbon dioxide,

oxygen, nitrogen,

minerals)

Producers

(plants)

Decomposers

(bacteria, fungus)

Consumers

(herbivores,

carnivores)

Solarenergy

Características básicas dos 2

ecossistemas

• - substâncias abióticas – compostos orgânicos e

inorgânicos (água, CO2, O2, N, S)

• - substâncias estão prontas para o consumo

• - substâncias estão em depósitos – estocadas

• - velocidade do funcionamento do ecossistema é

feita diariamente: temperatura , duração do dia,

etc.

Características básicas dos 2 ecossistemas

• - organismos produtores:

• - no lago – plantas flutuantes (macrófitas) e

algas do fitoplâncton

- macroconsumidores –

• No lago:

• - zooplâncton e bentos

• No campo:

• - pequenos insetos e invertebrados

• - grandes roedores e mamíferos ungulados

que pastejam

macroconsumidores

• Secundários – carnívoros

• Lago – insetos e peixes predadores

• No campo – insetos, aranhas, aves e

mamíferos predadores

macroconsumidores

• Detritívoros

Detritos orgânicos provenientes dos autótrofos, herbívoros e carnívoros

Organismos saprotróficos – bactérias, flagelados e fungos

São abundantes na interface lama-água do lago e na serapilheira no campo

decomposição

• - processo dependente da temperatura

• - do tipo de material que está sendo

decomposto (celulose, lignina e húmus se

decompõem mais lentamente).

• - camada da serapilheira funciona como um

grande reservatório de carbono.

decomposição

• Nos lagos:

• - é medida pela concentração de oxigênio na coluna da água.

• Num lago poluído o consumo de oxigênio seria grande e maior que a produção pela fotossíntese – causa uma condição anaeróbia.

• Medida pela DBO

diferenças

• A principal diferença entre os dois

ecossistemas é o tamanho dos produtores

• Lago - < tamanho mas > quantidade

• Campo – tamanho > mas menos indivíduos

• Taxa de turnover (reposição) – razão entre

biomassa/unidade de tempo

diferenças

• O turnover pode ser medido por fluxo de

energia ou em biomassa existente

• - lago = taxa fotossintética 5g/m2/dia.

• - campo = o turnover demora mais tempo.

Ecossistemas

Os ecossistemas existem em diferentes escalas. Se

considera uma raíz na floresta, um lago ou um riacho,

ou uma montanha inteira.

Na natureza, nenhum ecossistema pode ser

verdadeiramente isolado dos outros ecossistemas à

sua volta ou incluí-los. it.

Ecosystems

• Other developments during the 60’s

that helped the idea of ecosystem catch

on:

Systems Analysis and Cybernetics

Cinco Classes de Sistemas

Desenho dos

sistemas físicos

Desenho de

sistemas abstratos

Sistemas da

atividade

humana

Sistemas Naturais

Incluem o

homem que pode

criar

Ecosystems

• Entendimento atual dos ecossistemas

~ como o termo é usado?

Ecosystems

• Entendimento atual de Ecossistemas

~ “Tudo está relacionado com algo”

Ecossistemas

• Como

especificamente

são os

ecossistemas e

qual é o seu

comportamento?

Nutrientes Básicos para as plantas

PRODUtoresPlantas VerdesBactéria

CONSUMIDORES PRIMÁRIOSHerbivorosPlantas Parasitas

CONSUMIDORES SECUNDÁRIOSOmnívorosCarnívorosParasitas Animaisdetritívoros

DECOMPOSITORESSaprofíticosbactéria e fungos

Componentes Básicos de um Ecossistema

Componentes Básicos de um

Ecossistema

Ecossistemas

Noções de equilíbrio – isto

acontece?

Um ecossistema morre como os

indíviduos morrem?

Ecosystems

Podemos estabelecer limites no

ecossistema?

Qual é o espaço da humanidade nos

ecossistemas?

Limites dos ecossistemas

• Fluxos e redistribuição

de matéria e energia

ocorre entre os

componentes dos

ecossistemas.

Paisagem antrópica

Qual o papel da humanidade?

• O homem modela as

paisagens mostrando

elementos culturais

humanos, assim como

os processos

ambientais naturais.

• Elementos antrópicos

e naturais se afetam

mutuamente.

Ecossistemas

• Problemas/desafios:

Re-identicação de Ecossistemas

O que é natural?