energia no ecossistema
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Energia no EcossistemaEnergia no Ecossistema
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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
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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.
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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.
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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.
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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).
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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
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Ecossistema: aspectos funcionaisEcossistema: aspectos funcionais
fluxo de energia cadeias de alimentos diversidade (tempo e espaço) ciclos de nutrientes sucessão e evolução controle (cibernética)
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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.
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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
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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).
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Organização de um EcossistemaOrganização de um Ecossistema
Cadeia alimentar
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Organização de um EcossistemaOrganização de um EcossistemaTeia alimentar
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Organização de um EcossistemaOrganização de um Ecossistema
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Organização de um EcossistemaOrganização de um Ecossistema
Teia ou cadeia alimentar?
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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
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Pirâmide de biomassaPirâmide de biomassaCada barra expressa a quantidade de biomassa
presente naquele nível.
Inverte nos ecossistemas aquáticos devido à alta produtividade do fitoplâncton.
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Organização de um EcossistemaOrganização de um Ecossistema
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
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Organização de um EcossistemaOrganização de um Ecossistema
Produtividade dos ecossistemas
• Matéria orgânica
produzida, ou energia
fixada pelos
produtores
• Transferência para os
consumidores ao
longo das seqüências
alimentares
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Organização de um EcossistemaOrganização de um Ecossistema
Produtividade dos ecossistemas
• 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 ...
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Organização de um Ecossistema
Produtividade dos ecossistemas
• A cada nível trófico, parte da energia recebida é incorporada à biomassa e parte é dissipada como calor
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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
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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
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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)
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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
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Organização de um EcossistemaOrganização de um Ecossistema
Produtividade dos ecossistemas
• Matéria orgânica
produzida, ou energia
fixada pelos
produtores
• Transferência para os
consumidores ao
longo das seqüências
alimentares
![Page 28: Energia No Ecossistema](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062319/5571f8eb49795991698e62fd/html5/thumbnails/28.jpg)
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).
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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.
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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
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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)
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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.
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"Estamos condenados à civilização. Ou progredimos ou desaparecemos".
Euclides da Cunha
"Estamos condenados à civilização. Ou progredimos ou desaparecemos".
Euclides da Cunha