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EcossistemasEcossistemas
BIE-212: Ecologia
Licenciatura em Geociências e Educação Ambiental
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ProgramaPrograma
IntroduIntroduççãoão
MMóódulo I: Organismosdulo I: Organismos
MMóódulo II: Populadulo II: Populaççõesões
MMóódulo III: Comunidadesdulo III: Comunidades
MMóódulo IV: Ecossistemasdulo IV: Ecossistemas
- Ecossistemas
- Conservação
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• Fluxo de energia
- Produtividade
- Decomposição
- Cadeias tróficas
- Eficiências
- Pirâmides tróficas
• Ciclagem de matéria
• Resumo da aula
Roteiro da aulaRoteiro da aula
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ORGANISMOORGANISMO
COMUNIDADECOMUNIDADE
ECOSSISTEMAECOSSISTEMA BIOSFERABIOSFERA
POPULAPOPULAÇÇÃOÃO
IntroduIntroduççãoão
Ecossistema é o conjunto de comunidades interdependentes cujos
organismos reciclam matéria enquanto a energia flui através deles
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Todos os organismos precisam de energia
EnergiaEnergia
É a capacidade de realizar trabalho
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Luminosa
Química Mecânica
EnergiaEnergia
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A energia pode ser transformada de um tipo em outro, mas não pode ser criada nem destruída
Produtores Herbívoros Carnívoros
Decompositores
EnergiaEnergia
![Page 8: Aula10 -](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022081720/558672dfd8b42a03578b4610/html5/thumbnails/8.jpg)
calor
calor
calor
Produtores Herbívoros Carnívoros
Decompositores
calor
Nenhuma transformação espontânea de energia é100% eficiente
EnergiaEnergia
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30% é refletida para o espaço20% absorvida pela atmosfera50% absorvida como calor pelo solo<1% é aproveitada na fotossíntese
Leis da termodinâmicaLeis da termodinâmica
calor
calor
calor
Produtores Herbívoros Carnívoros
Decompositores
calor
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Produçãosecundária
Produção primária
Produçãosecundária
Decomposição
ProdutividadeProdutividade
calor
calor
calor
Produtores Herbívoros Carnívoros
Decompositores
calor
![Page 11: Aula10 -](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022081720/558672dfd8b42a03578b4610/html5/thumbnails/11.jpg)
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
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Fatores limitantes da produtividade primária
Produtividade primProdutividade primááriaria
P + C +N
C + N
Tempo
População de
cianobactérias
Tempo
População de
cianobactérias
Nutrientes
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Produtividade primProdutividade primááriaria
Luz
Total horas com luz ano
Fotossíntese
Produtividade
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Ecosssistema aquático
100
50
20
10
1
0
20
40
60
100
80
Intensidade luminosa (%
)
Profundidade (m)
Produtividade primária bruta
Produtividade primária líquida
Respiração
Produtividade primProdutividade primááriaria
Luz
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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
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DesertosDesertos
Produ
Produçção anual (kg/
ão anual (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
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CO2
Fotossíntese
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
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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
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Gradiente latitudinal?
Biomassa autotrófica
OceanoContinente
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Produtividade primProdutividade primááriaria
Oceanos: importância do gradiente nutricional
CONTINENTE OCEANO ABERTO
600
400
200
0
6
4
2
0
30
20
10
0
![Page 21: Aula10 -](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022081720/558672dfd8b42a03578b4610/html5/thumbnails/21.jpg)
A produtividade secundária depende da produtividade primáriaB
iom
assa
Mês
Sibéria
Bio
mas
sa
Mês
Japão
Bio
mas
sa
Mês
Subtrópicos
Produtividade secundProdutividade secundááriaria
![Page 22: Aula10 -](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022081720/558672dfd8b42a03578b4610/html5/thumbnails/22.jpg)
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
![Page 23: Aula10 -](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022081720/558672dfd8b42a03578b4610/html5/thumbnails/23.jpg)
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
![Page 24: Aula10 -](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022081720/558672dfd8b42a03578b4610/html5/thumbnails/24.jpg)
Decompositores
Detritívoros
Fragmentadores
Nutriente inorgânico
DecomposiDecomposiççãoão
![Page 25: Aula10 -](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022081720/558672dfd8b42a03578b4610/html5/thumbnails/25.jpg)
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
![Page 26: Aula10 -](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022081720/558672dfd8b42a03578b4610/html5/thumbnails/26.jpg)
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
![Page 27: Aula10 -](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022081720/558672dfd8b42a03578b4610/html5/thumbnails/27.jpg)
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
![Page 28: Aula10 -](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022081720/558672dfd8b42a03578b4610/html5/thumbnails/28.jpg)
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
![Page 29: Aula10 -](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022081720/558672dfd8b42a03578b4610/html5/thumbnails/29.jpg)
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
![Page 30: Aula10 -](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022081720/558672dfd8b42a03578b4610/html5/thumbnails/30.jpg)
Ilustra a transferência de energia em cada nível trófico
Pirâmides de energiaPirâmides de energia
Lei dos 10%
de luz
![Page 31: Aula10 -](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022081720/558672dfd8b42a03578b4610/html5/thumbnails/31.jpg)
Áreas alagadas da Flórida
(g/m2)
Ilustra a quantidade de biomassa presente em cada nível trófico
Produtores são muito menores e possuem taxa de crescimentomuito maior do que seusconsumidores
Pirâmides de biomassaPirâmides de biomassa
Como é possível?
Canal inglês
![Page 32: Aula10 -](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022081720/558672dfd8b42a03578b4610/html5/thumbnails/32.jpg)
Indica o número de indivíduos em cada nível trófico
Campo
(indivíduos/0,1 ha)
190.000200.0001.500.000
Pirâmides de nPirâmides de núúmerosmeros
Floresta temperada
150.000200
![Page 33: Aula10 -](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022081720/558672dfd8b42a03578b4610/html5/thumbnails/33.jpg)
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
![Page 34: Aula10 -](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022081720/558672dfd8b42a03578b4610/html5/thumbnails/34.jpg)
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
![Page 35: Aula10 -](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022081720/558672dfd8b42a03578b4610/html5/thumbnails/35.jpg)
Teia Teia trtróóficafica
Representação simplificada de uma teia trófica
![Page 36: Aula10 -](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022081720/558672dfd8b42a03578b4610/html5/thumbnails/36.jpg)
Quítons Chapeuzinho chinês
Mexilhão Craca Lepa
PRESAS
PREDADOR INTERMEDIÁRIO
PREDADOR DE TOPO
Teia Teia trtróóficafica
![Page 37: Aula10 -](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022081720/558672dfd8b42a03578b4610/html5/thumbnails/37.jpg)
Comunidade com Pisaster (controle)
Comunidade sem Pisaster (experimental)
Anos
Riq
ueza
de
espé
cies
PaineExperimento de remoção de Pisaster
Nas comunidade onde Pisaster foi removida, a riqueza declinou rapidamente ao longo dos anos, enquanto nas comunid ades onde
Pisaster foi mantida, a riqueza se manteve constante
Teia Teia trtróóficafica
![Page 38: Aula10 -](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022081720/558672dfd8b42a03578b4610/html5/thumbnails/38.jpg)
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, dom inem
numericamente o costão e excluam as cracas
Teia Teia trtróóficafica
![Page 39: Aula10 -](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022081720/558672dfd8b42a03578b4610/html5/thumbnails/39.jpg)
Espécies dominantes
Espécies chave
Biomassa relativa da espécie
Impa
cto
tota
l da
espé
cie
sobr
e a
estr
utur
a da
com
unid
ade
ALT
OBAIXO
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
Teia Teia trtróóficafica
![Page 40: Aula10 -](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022081720/558672dfd8b42a03578b4610/html5/thumbnails/40.jpg)
NUTRIENTESNUTRIENTES
ReservatóriosAtmosferaLagos, rios, oceanosRochasSolo
ReservatóriosAtmosferaLagos, rios, oceanosRochasSolo
Ciclagem de nutrientesCiclagem de nutrientes
calor
calor
calor
Produtores Herbívoros Carnívoros
Decompositores
calorEnergiaEnergia
Unidirecional
MatériaMatéria
Cíclico
![Page 41: Aula10 -](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022081720/558672dfd8b42a03578b4610/html5/thumbnails/41.jpg)
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
![Page 42: Aula10 -](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022081720/558672dfd8b42a03578b4610/html5/thumbnails/42.jpg)
Ciclos Ciclos biogeoqubiogeoquíímicosmicos
Nitrogênio
Água
Carbono
Fósforo
![Page 43: Aula10 -](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022081720/558672dfd8b42a03578b4610/html5/thumbnails/43.jpg)
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
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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
![Page 45: Aula10 -](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022081720/558672dfd8b42a03578b4610/html5/thumbnails/45.jpg)
6 CO6 CO2 2 + 6 H+ 6 H22O O �������� CC66HH1212OO66 + 6 O+ 6 O22
COCO22 OO22
lixiviaçãolixiviaçãoNutrientes: N e P
![Page 46: Aula10 -](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022081720/558672dfd8b42a03578b4610/html5/thumbnails/46.jpg)
![Page 47: Aula10 -](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022081720/558672dfd8b42a03578b4610/html5/thumbnails/47.jpg)
AssoreamentoAssoreamento
Erosão
LixiviaçãoEsgoto
nutrientes nutrientes
Florações cianobactérias
NN22
TurbidezTurbidez
LuzLuz
MO MO
decompositoresdecompositoresconsumo de O2consumo de O2
HipoxiaHipoxiaX X
XX
RIQUEZARIQUEZA
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ResumoResumo
calor
calor
calor
Produtores Herbívoros Carnívoros
Decompositores
calor
NUTRIENTESNUTRIENTES
ReservatóriosAtmosferaLagos, rios, oceanosRochasSolo
ReservatóriosAtmosferaLagos, rios, oceanosRochasSolo
EnergiaEnergia
Unidirecional
MatériaMatéria
Cíclico