fluxo de energia aula
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Produtividade secundria
Ecossistemas I
Umberto [email protected] de Interaes Inseto-PlantaDep. Zoologia IB Unicamp
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Produtividade secundria
Ecossistemas I
Conceitos bsicos Fluxo de energia
Produtividade primria Produtividade secundria
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Produtividade secundria
Ecossistema: Conceitos bsicos
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Produtividade secundria
Ecossistema: Conceitos bsicos
Fluxos de: Energia
Produo Primria Produo Secundria
Matria CO2 Nutrientes
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Produtividade secundria
Organismos como sistemas de entrada-sada
Diagrama de fluxo de energia Diagrama de fluxo de energia nos organismos. E: energia nos organismos. E: energia ingerida; NU: energia no ingerida; NU: energia no assimilada; A: energia assimilada; A: energia assimilada; P: produassimilada; P: produo; R: o; R: respirarespirao; B: biomassa; C: o; B: biomassa; C: crescimento; D: energia crescimento; D: energia depositada ou armazenada; depositada ou armazenada; Ex: energia excretada.Ex: energia excretada.
Fonte: Fonte: OdumOdum (1988)(1988)
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Produtividade secundria
Alocao da energia nos organismos
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Produtividade secundria
Fluxo de energia ao longo dos nveis trficos
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Produtividade secundria
Leis da termodinmica
Primeira Lei da Termodinmica (Lei da conservao da energia)
A energia pode ser transformada de um tipo a outro, mas no pode ser criada nem destruda.
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Produtividade secundria
Leis da Termodinmica
Segunda lei da Termodinmica: Lei da entropia:
Nenhum processo que implique uma transformao de energia ocorrerespontaneamente, a menos que haja
degradao da energia de uma forma mais concentrada para uma forma mais dispersa.
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Produtividade secundria
Fluxo de energia ao longo dos nveis trficos
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Produtividade secundria
Produo e Produtividade
Produo a energia armazenada em biomassa. Massa por unidade de rea ou volume de gua.
Unidades de energia: J m-2
Matria orgnica seca: t ha-1
Carbono: gC m-2
Pressuposto: todos os organismos tem a mesma quantidade de energia por unidade de biomassa.
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Produtividade secundria
Produo e Produtividade
Produtividade a taxa de produo. Massa por unidade de rea ou volume de gua.
Unidades de energia: J m-2 dia-1
Matria orgnica seca: t ha-1ano-1
Carbono: gC m-2 ano-1
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Produtividade secundria
Produo e ProdutividadeProduo = Crescimento + Natalidade Perda de peso
0
10
20
30
40
50
60
70
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13Tempo
U
n
i
d
a
d
e
s
d
e
B
i
o
m
a
s
s
a
CC
CC
MMMM
NNNN
NNNN MM
PPPP
Mudana de biomassa de uma populao hipottica.C: crescimento;M: mortalidade;N: nascimento;P: perda de peso.
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Produtividade secundria
Produo e Produtividade
0
10
20
30
40
50
60
70
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13Tempo
U
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CC
CC
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NNNN MM
PPPP
Produo = C + N - P
Produo = 50 + 40 - 20 = 70
Produtividade = Produo/Tempo
Produtividade = 70/13 = 5.38
Perda por mortalidade ou emigrao so parte da produo e no devem ser ignoradas.
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Produtividade secundria
Produtividade primria e secundria
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Produtividade secundria
Produtividade Primria
Ecossistemas terrestres Fatores limitantes
Ecossistemas aquticos Produo autctone e alctone Fatores limitantes
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Produtividade secundria
Produtividade Primria
Produtividade primria lquida nos principais biomas marinhos e terrestres
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Produtividade secundria
Ecossistemas terrestres: padres latitudinal
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Produtividade secundria
Ecossistemas terrestres: padres latitudinal
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Produtividade secundria
Ecossistemas terrestres
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Produtividade secundria
Ecossistemas terrestres: Fatores limitantes
Fatores que limitam a fotossntese Radiao solar Dixido de carbono gua Nutrientes Temperatura
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Produtividade secundria
Ecossistemas terrestres: Radiao solar
Radiao solar incidente na terra
44% adequada para a fotossntese
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Produtividade secundria
Ecossistemas terrestres: Radiao solar
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Produtividade secundria
Ecossistemas terrestres: gua e Temperatura
Relao entre produtividade primria lquida, temperatura mdia anual e precipitao mdia anual nos ecossistemas do plat Tibetano.
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Produtividade secundria
Ecossistemas terrestres: gua e Temperatura
Relaes entre precipitao, temperatura e produtividade primria lquida anual de campos dos Pampas argentinos.
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Produtividade secundria
Ecossistemas terrestres: gua e Temperatura
Deserto na frica do Sul.
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Produtividade secundria
Ecossistemas terrestres: gua e Temperatura
Floresta pluvial no sudoeste de
Uganda.
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Produtividade secundria
Ecossistemas terrestres: gua e Temperatura
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Produtividade secundria
Ecossistemas terrestres: gua e Temperatura
Produo lquida do ecossistema em uma floresta boreal decdua.
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Produtividade secundria
Ecossistemas terrestres: gua e Temperatura
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Produtividade secundria
Ecossistemas aquticos
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Produtividade secundria
Ecossistemas aquticos: Origem da matria orgnica
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Produtividade secundria
Ecossistemas aquticos: Origem da matria orgnica
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Produtividade secundria
Ecossistemas aquticos: Fatores limitantes
Radiao fotossinteticamente ativa e nitrato em riachos.
Produtividade primria bruta.
Fatores limitantes em riachos
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Produtividade secundria
Ecossistemas aquticos: Fatores limitantes
Relao entre fsforo e Produtividade primria em alguns lagos do Canad.
Produtividade primria em lagos
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Produtividade secundria
Ecossistemas aquticos: Fatores limitantes
Produtividade primria em oceanos
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Produtividade secundria
Ecossistemas aquticos: Fatores limitantes
Produtividade primria em oceanos
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Produtividade secundria
Ecossistemas aquticos: Fatores limitantes
Produtividade primria em oceanos
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Produtividade secundria
Ecossistemas aquticos: Fatores limitantes
Produtividade primria em oceanos
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Produtividade secundria
Produtividade Secundria
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Produtividade secundria
Fatores que influenciam a produo secundria em ecossistemas
Nutrientes gua
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Produtividade secundria
Produo primria e produo secundria
Relao entre produo primria anual e biomassa de herbvoros na
Amrica do Sul. ecossistemas agrcolas, + ecossistemas naturais
(Oesterheld et al. 1992).
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Produtividade secundria
Precipitao e Produo Secundria Efeito bottom-up: Em sistemas
terrestres a quantidade de gua o principal limitante de produo primria. Conseqentemente, determinante indireto da produo secundria.
Relaes entre precipitao anual mdia e biomassa produzida por grandes herbvoros (superior) e produo secundria (inferior). (+)
sistemas pastorais; z animais selvagens (Coe et al. 1976).
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Produtividade secundria
Nutrientes e Produo Primria
Efeito bottom-up: A quantidade de nutrientes afeta a produo primria que por sua vez a afeta a produo secundria. Ocorre principalmente em ambientes aquticos.
Relao entre quantidade de fsforo total e biomassa de zooplancton em 12 lagos do Canad (Pace 1986).
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Produtividade secundria
Eficincia de produo e Eficincia trfica
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Produtividade secundria
Proporo da energia assimilada que transformada em produo por uma determinada espcie.
Eficincia de produo
Eficincia de Eficincia de ProduProduoo
==
Fonte: Odum (1988)
ProduProduo lo lquida quida da espda espciecie
AssimilaAssimilao da o da espespciecie
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Produtividade secundria
Eficincia de produo
Eficincia mdia de produo em diferentes grupos animais
Fonte: Humphreys (1979)
Endotrmicos
Ectotrmicos
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Produtividade secundria
Eficincia trfica
Eficincia Eficincia TrTrficafica == ProduProduo lo lquida quida
no nno nvel vel trtrficofico ii
ProduProduo lo lquida no quida no nnvel vel trtrficofico ii + 1+ 1
Proporo da produo por um determinado nvel trfico que usado para a produo do nvel trficosuperior.
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Produtividade secundria
Fluxo de energia de uma Floresta Temperada Decdua.
Eficincia trfica: sistemas aquticos e terrestres
Eficincia trfica = 3.7%
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Produtividade secundria
Eficincia trfica: sistemas aquticos e terrestres
Fluxo de energia de um Campo.Eficincia trfica = 9.3%
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Produtividade secundria
Eficincia trfica: sistemas aquticos e terrestres
Fluxo de energia de uma Zona Pelgica de um Lago Geral.Eficincia trfica = 32.8%
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Produtividade secundria
Eficincia trfica: sistemas aquticos e terrestres
Herbvoros terrestres removem menores quantidades de produo primria que herbvoros aquticos.
Plantas terrestres necessitam de tecidos de sustentao que so mais difceis de serem removidos.
Porcentagem da produo primria lquida removida pelos herbvoros em ecossistemas dominados por (a) algas
(fitoplncton), (b) plantas aquticas com razes e (c) plantas terrestres. As setas indicam os valores mdios (Cyr & Pace
1993).
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Produtividade secundria
Produo secundria e manejo de ecossistemas
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Produtividade secundria
Eficincia trfica e produo primria necessria para sustentar a pesca global
Pauly & Christensen (1995): porcentagem da produo primria que era retirada ao longo da cadeia trfica pela pesca entre 1988 a 1991.
Seis tipos de ecossistemas aquticos: Mar aberto guas de ressurgncia Plataformas continentais tropicais Plataformas continentais no-tropicais Recifes e sistemas costeiros Rios e lagos
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Produtividade secundria
Eficincia trfica e produo primria necessria para sustentar a pesca global
Eficincia de transferncia (%)
N
m
e
r
o
d
e
c
a
s
o
s
Distribuio da eficincia de transferncia de energia em 48 modelos trficos de sistemas aquticos.
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Produtividade secundria
Eficincia trfica e produo primria necessria para sustentar a pesca global
Representao esquemtica usada
para estimar a produo primria
necessria para sustentar a pesca
em um dado ecossistema (Pauly
& Christensen (1995).
.
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Produtividade secundria
Eficincia trfica e produo primria necessria para sustentar a pesca global
Estimativa global de produo primria, de produo primria necessria para sustentar pesca mundial (mdias para 1988 a 1991, peso mido) e mdia dos nveis trficos dos pescados por tipos de ecossistemas (Pauly & Christensen1995).
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Produtividade secundria
Eficincia trfica e produo primria necessria para sustentar a pesca global
Habilidade limitada de aumentar produo primria em sistemas aquticos.
O clculo da eficincia trfica ferramenta importante para ajudar a evitar sobrepesca.
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Produtividade secundria
Consideraes finais
O entendimento do fluxo de energia nos ecossistemas fundamental para direcionar o manejo de ecossistemas.
A conservao da diversidade biolgica fundamental para a conservao dos ecossistemas.
Poucos ecossistemas so muito bem conhecidos para sabermos quais so os nveis de explorao humana que podem suportar.
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Produtividade secundria
Produo secundria e Diversidade nos Ecossistemas
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Produtividade secundria
Diversidade e Funes de Ecossistemas
Dcada de 1990 comeam os experimentos que relacionam diversidade e funes de ecossistemas. Estabilidade de ecossistemas Produo Primria Produo Secundria
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Produtividade secundria
Produo primria est relacionada diversidade de espcies
Dependncia da biomassa area
(A e B) e total (C e D) do nmero de espcies de plantas (Tilman
et al. 2001).
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Produtividade secundria
Diversidade aumenta a produo primria: mecanismo
Existe grande probabilidade de ocorrer uma relao positiva entre riqueza de espcies e riqueza de grupos funcionais.
Ex: plantas com alta eficincia de fixao de carbono e plantas com simbiose com microrganismos fixadores de nitrognio.
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Produtividade secundria
Diversidade afeta produo secundria?
Experimento de Gamfeldt et al. (2005) Experimento de microcosmo (comunidade
microbiana)Presas: AlgasPresas: Algas Consumidores: CiliadosConsumidores: CiliadosRhodomonas
Dunaliella
Isochrysis
Eutintinnus
Diophrys
Euplotes
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Produtividade secundria
Experimento de Gamfeldt et al. (2005)
Hipteses: 1: Aumento da riqueza de algas aumenta a
biomassa de algas. 2: Conjunto de ciliados mais diversos usam
mais eficientemente os recursos, consequentemente, diminuem a biomassa das algas.
3: Conjunto de ciliados mais diversos tem maior produo de biomassa.
4: Maior diversidade de algas altera a produo secundria.
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Produtividade secundria
Diversidade afeta produo secundria? Hiptese 1.
Efeito da riqueza de presas (PR) sobre o biovolume de presas (mdia +/- EP).
X:RhodomonasZ: Dunaliella
Y: Isochrysis.
Aumento da riqueza de algas aumenta a Aumento da riqueza de algas aumenta a biomassa de algas. biomassa de algas.
No confirmada
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Produtividade secundria
Diversidade afeta produo secundria? Hiptese 2.
Efeito da riqueza de consumidores (CR) no biovolume de presas (mdia +/- EP).
A: EuplotesB: Diophrys
C: Eutintinnus
Consumidores mais diversos diminuem a Consumidores mais diversos diminuem a biomassa das algas.biomassa das algas.
Confirmada
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Produtividade secundria
Diversidade afeta produo secundria? Hiptese 3.
Efeito da riqueza de consumidores (CR) sobre o biovolume de
consumidores (mdia +/- EP). A: EuplotesB: Diophrys
C: Eutintinnus
Conjunto de ciliados mais diversos tem Conjunto de ciliados mais diversos tem maior produmaior produo de biomassa.o de biomassa.
Confirmada
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Produtividade secundria
Diversidade afeta produo secundria? Hiptese 4.
Efeito da riqueza de presas (CR) sobre o biovolume de consumidores (mdia
+/- EP). X:Rhodomonas
Z: DunaliellaY: Isochrysis.
Maior diversidade de algas altera a Maior diversidade de algas altera a produproduo secundo secundria.ria.
Confirmada