Fonte: http://ecologia.ib.usp.br/bie212/files/aula10.pdf

1. EcossistemasEcossistemas
BIE-212: Ecologia
Licenciatura em Geociências e Educação Ambiental

2. ProgramaPrograma
IntroduIntroduççãoão
MMóódulo I: Organismosdulo I: Organismos
MMóódulo II: Populadulo II: Populaççõesões
MMóódulo III: Comunidadesdulo III: Comunidades
MMóódulo IV: Ecossistemasdulo IV: Ecossistemas
- Ecossistemas
- Conservação

3. • Fluxo de energia
- Produtividade
- Decomposição
- Cadeias tróficas
- Eficiências
- Pirâmides tróficas
• Ciclagem de matéria
• Resumo da aula
Roteiro da aulaRoteiro da aula

4. ORGANISMOORGANISMO
COMUNIDADECOMUNIDADE
ECOSSISTEMAECOSSISTEMA BIOSFERABIOSFERA
POPULAPOPULAÇÇÃOÃO
IntroduIntroduççãoão
Ecossistema é o conjunto de
comunidades interdependentes cujos
organismos reciclam matéria
enquanto a energia flui através deles

5. Todos os organismos precisam de energia
EnergiaEnergia
É a capacidade de
realizar trabalho

6. Luminosa
Química Mecânica
EnergiaEnergia

7. A energia pode ser transformada de um tipo em outro,
mas não pode ser criada nem destruída
Produtores Herbívoros Carnívoros
Decompositores
EnergiaEnergia

8. calor
calor
calor
Produtores Herbívoros Carnívoros
Decompositores
calor
Nenhuma transformação espontânea de energia é
100% eficiente
EnergiaEnergia

9. 30% é refletida para o espaço
20% absorvida pela atmosfera
50% absorvida como calor pelo solo
<1% é aproveitada na fotossíntese
Leis da termodinâmicaLeis da termodinâmica
calor
calor
calor
Produtores Herbívoros Carnívoros
Decompositores
calor

10. Produção
secundária
Produção primária
Produção
secundária
Decomposição
ProdutividadeProdutividade
calor
calor
calor
Produtores Herbívoros Carnívoros
Decompositores
calor

11. Biomassa Massa de organismos por unidade de área
Produtividade
Produção de biomassa por unidade
de área e tempo
Bruta
Líquida
Primária
Secundária
Taxa fotossintética total
PPL = PPB – Respiração
Produção de biomassa por unidade de
área e tempo pelos consumidores
ton / ha
J / m2
ton / ha /ano
J / m2 / ano
ProdutividadeProdutividade
ton / ha /ano
J / m2 / ano

12. Fatores limitantes da produtividade primária
Produtividade primProdutividade primááriaria
P + C +N
C + N
Tempo
Populaçãode
cianobactérias
Tempo
Populaçãode
cianobactérias
Nutrientes

13. Produtividade primProdutividade primááriaria
Luz
Total horas com luz ano
Fotossíntese
Produtividade

14. Ecosssistema aquático
100
50
20
10
1
0
20
40
60
100
80
Intensidadeluminosa(%)
Profundidade(m)
Produtividade primária bruta
Produtividade primária
líquida
Respiração
Produtividade primProdutividade primááriaria
Luz

15. Floresta
-10 0 10 20 30
Temperatura (oC)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
Produtividadedematéria
seca(gm-2ano-1)
Temperatura
Taxa fotossintética
Produtividade
Produtividade primProdutividade primááriaria
Temperatura

16. DesertosDesertos
ProduProduççãoanual(kg/ãoanual(kg/hehe))
PrecipitaPrecipitaçção anual (mm)ão anual (mm)
100100 200200 500500300300 600600
10001000
20002000
400400
30003000
40004000
50005000
Precipitação
Densidade vegetação
Produtividade
Produtividade primProdutividade primááriaria
Água

17. CO2
Fotossíntese
1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
25
20
15
10
5
0
109tondeCO2
Emissões globais de COEmissões globais de CO22 por combustpor combustííveis fveis fóósseissseis
Produtividade primProdutividade primááriaria
CO2
Concentração de CO2
Fotossíntese
Produtividade

18. PPL média (g/m2/ano)
Porcentagem de PPL
no planeta
Porcentagem de área
no planeta
Oceano aberto
Plat. continental
Estuário
Macroalgas e recifes
Ressurgência
Ambientes extremos
Desertos
Flor. trop. chuvosa
Savana
Cultivos
Floresta boreal
Campo
Arbustos
Tundra
Flor. trop. sazonal
F. temp. decídua
F. temp. perene
Pântanos
Rios e lagos
4985
10133
2250
32,2%
74,8%
2,6%
70,8%
29,2%
0,8%
Marinho
Terrestre
Água doce
Produtividade primProdutividade primááriaria

19. Gradiente
latitudinal?
Biomassa autotrófica
Oceano
Continente

20. Produtividade primProdutividade primááriaria
Oceanos: importância do gradiente nutricional
CONTINENTE OCEANO ABERTO
600
400
200
0
6
4
2
0
30
20
10
0

21. A produtividade secundária depende da produtividade primária
Biomassa
Mês
Sibéria
Biomassa
Mês
Japão
Biomassa
Mês
Subtrópicos
Produtividade secundProdutividade secundááriaria

22. 3 87654
0
2
4
6
8
Precipitação (mm)
Númerodefilhotes
A precipitação influencia o número
de filhotes de Geospiza fortis
Precipitação
Produtividade primária
Alimento para pássaros granívoros
Número de filhotes
Produtividade secundProdutividade secundááriaria

23. 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

24. Decompositores
Detritívoros
Fragmentadores
Nutriente
inorgânico
DecomposiDecomposiççãoão

25. Planta
Herbívoro
Carnívoro
Carnívoro
Carnívoro
Produtores
primários
Consumidores
primários
Consumidores
secundários
Consumidores
terciários
Consumidores
quaternários
Decompositores
• O fluxo de energia no ecossistema depende:
– Eficiência de transferência de energia de
um nível trófico para outro
– Eficiência em que esta energia transferida
é utilizada em cada nível trófico
• Quão eficiente são essas transferência?
Eficiências deEficiências de tranferênciatranferência

26. 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
Númerodeobservações
Produção primária removida por herbívoros (%)
AlgasPlantas terrestre
Eficiências deEficiências de tranferênciatranferência

27. Não
digerível
Assimilado
Nível trófico 1 Nível trófico 2
EC
EA
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 deEficiências de tranferênciatranferência

28. Não
digerível
Assimilado
Nível trófico 1 Nível trófico 2
EC
EA
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 deEficiências de tranferênciatranferência

29. Não
digerível
Assimilado
Nível trófico 1 Nível trófico 2
EC
EA
Trabalho
EPBiomassa
Proporção da energia transferida
de um nível trófico para outro
Eficiência ecológicaEficiência ecológica
EC EA EPx x = EE
2 6 10 14 16 20 24
Eficiência ecológica (%)
Númerodecasos
Lei dos 10%
Eficiências deEficiências de tranferênciatranferência

30. Ilustra a transferência de energia em cada nível trófico
Pirâmides de energiaPirâmides de energia
Lei dos 10%
de luz

31. Áreas alagadas da Flórida
(g/m2)
Ilustra a quantidade de biomassa presente em cada nível trófico
Produtores são muito menores e
possuem taxa de crescimento
muito maior do que seus
consumidores
Pirâmides de biomassaPirâmides de biomassa
Como é possível?
Canal inglês

32. Indica o número de indivíduos em cada nível trófico
Campo
(indivíduos/0,1 ha)
1
90.000
200.000
1.500.000
Pirâmides de nPirâmides de núúmerosmeros
Floresta temperada
150.000
200

33. Planta
Herbívoro
Carnívoro
Carnívoro
Carnívoro
Produtores
primários
Consumidores
primários
Consumidores
secundários
Consumidores
terciários
Consumidores
quaternários
Decompositores
CadeiaCadeia trtróóficafica
Número de níveis tróficos
Númerodecasos
Média = 3,5
- Muito longa
- Simplicidade
Problemas

34. Planta
Herbívoro
Carnívoro
Carnívoro
Carnívoro
Produtores
primários
Consumidores
primários
Consumidores
secundários
Consumidores
terciários
Consumidores
quaternários
Decompositores
CadeiaCadeia 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

35. TeiaTeia trtróóficafica
Representação simplificada
de uma teia trófica

36. Quítons Chapeuzinho
chinês
Mexilhão Craca Lepa
PRESAS
PREDADOR
INTERMEDIÁRIO
PREDADOR
DE TOPO
TeiaTeia trtróóficafica

37. Comunidade com Pisaster (controle)
Comunidade sem Pisaster (experimental)
Anos
Riquezadeespécies
Paine
Experimento de remoção de Pisaster
Nas comunidade onde Pisaster foi removida, a riqueza declinou
rapidamente ao longo dos anos, enquanto nas comunidades onde
Pisaster foi mantida, a riqueza se manteve constante
TeiaTeia trtróóficafica

38. Quítons Chapeuzinho
chinês
Mexilhão Craca Lepa
PRESAS
PREDADOR
INTERMEDIÁRIO
PREDADOR
DE TOPO
A remoção de
Pisaster aumenta a
abundância de Thais
A predação preferencial de Thais sobre outras espécies permite que
os mexilhões, que são competidores mais fortes, dominem
numericamente o costão e excluam as cracas
TeiaTeia trtróóficafica

39. Espécies dominantes
Espécies
chave
Biomassa relativa da espécie
Impactototaldaespéciesobre
aestruturadacomunidade
ALTOBAIXO
Espécie
com baixa
biomassa,
mas alto
impacto
Uma espécie-chave
influencia a
comunidade de forma
desproporcional à sua
biomassa
Espécies dominantes têm
grande influência sobre a
comunidade apenas
porque contribuem com
muita biomassa
Espécie chave: espécies cuja influência sobre a composição da
comunidade é maior do que seria esperado pela sua abundância relativa
TeiaTeia trtróóficafica

40. NUTRIENTESNUTRIENTES
Reservatórios
Atmosfera
Lagos, rios, oceanos
Rochas
Solo
Reservatórios
Atmosfera
Lagos, rios, oceanos
Rochas
Solo
Ciclagem de nutrientesCiclagem de nutrientes
calor
calor
calor
Produtores Herbívoros Carnívoros
Decompositores
calor
EnergiaEnergia
Unidirecional
MatériaMatéria
Cíclico

41. Construtores
Macronutrientes
Micronutrientes
CC OO HH NN
NaNa MgMg PP SS ClCl KK CaCa
FF SiSi VV CrCr M
n
M
n FeFe C
o
C
o CuCu ZnZn SeSe M
o
M
o SnSn II
• Tipos de ciclos
– Gasoso
– Sedimentar
Recursos essenciais para a manutenção de
estruturas e processos biológicos
Ciclagem de nutrientesCiclagem de nutrientes

42. CiclosCiclos biogeoqubiogeoquíímicosmicos
Nitrogênio
Água
Carbono
Fósforo

43. Ecossistema Matéria
orgânica
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

44. 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

45. 6 CO6 CO22 + 6 H+ 6 H22OO CC66HH1212OO66 + 6 O+ 6 O22
COCO22 OO22
lixiviaçãolixiviação
Nutrientes: N e P

47. AssoreamentoAssoreamento
Erosão
Lixiviação
Esgoto
nutrientesnutrientes
Florações
cianobactérias
NN22
TurbidezTurbidez
LuzLuz
MOMO
decompositoresdecompositoresconsumo de O2consumo de O2
HipoxiaHipoxiaX X
X
X
RIQUEZARIQUEZA

48. ResumoResumo
calor
calor
calor
Produtores Herbívoros Carnívoros
Decompositores
calor
NUTRIENTESNUTRIENTES
Reservatórios
Atmosfera
Lagos, rios, oceanos
Rochas
Solo
Reservatórios
Atmosfera
Lagos, rios, oceanos
Rochas
Solo
EnergiaEnergia
Unidirecional
MatériaMatéria
Cíclico