Ecologia - Fluxo de Energia e Matéria no Ecossistema

INTRODUÇÃO: 

As relações alimentares entre os seres vivos criam um fluxo de energia e matéria pelo ecossistema. Os organismos autótrofos são responsáveis pela produção da matéria orgânica e os seres heterótrofos incorporam essa matéria através do consumo, resultando em um fluxo através dos níveis tróficos.

Para a produção da matéria orgânica os organismos produtores necessitam absorver alguma forma de energia. Os fotossintetizantes utilizam a energia solar, enquanto os quimiossintetizantes utilizam a energia química de substâncias inorgânicas. Esta energia é transformada em energia química nos nutrientes orgânicos produzidos. Assim, a energia luminosa incorporada por uma planta vai virar energia química numa molécula de glicose. Essa mesma energia pode depois ser usada pela planta na respiração ou ser incorporada na estrutura desse organismo, posteriormente esta pode ser ingerida por algum herbívoro, passando assim para o próximo nível trófico na cadeia alimentar.

Os seres vivos necessitam de energia para realizar suas funções vitais. Dessa forma, a transferência da energia de um nível trófico para outro nunca é completa. Um herbívoro jamais poderá absorver toda a energia produzida pelos produtores, já que estes próprios já utilizaram parte dela em suas funções vitais. Além disso, boa parte da matéria ingerida pelos consumidores não é digerida e é eliminada sem absorção completa dos nutrientes, resultando em diminuição da energia entre um nível trófico e outro.

É importante lembrar que a energia jamais é perdida, somente transformada. Assim a energia luminosa vira energia química na fotossíntese, depois esta pode virar energia térmica ou cinética na realização das funções vitais de um ser vivo.

  

PRODUTIVIDADE:

Refere-se à quantidade de biomassa produzida por determinada entidade (espécie, nível trófico, população, etc...) em determinado período de tempo. O estudo da produtividade dos níveis tróficos é importante para compreender o fluxo de energia e matéria no ecossistema, pois permite determinar quanto da energia de um nível inferior é incorporada no nível superior. Exemplificando: sabendo quanto de biomassa de grama e quanto de biomassa de vaca foi produzida num pasto, é possível calcular a eficiência na transferência de matéria entre estes organismos.

Dois tipos de produtividade são essenciais no estudo de ecologia:

Produtividade Primária: Representa a razão da energia luminosa (ou química) recebida que foi transformada em energia química pelos produtores. Em alguns casos não é apresentada como uma razão, mas sim como a quantidade total de biomassa / energia produzida no ecossistema.

Produtividade Secundária: Representa a razão da energia produzida no ecossistema que é incorporada pelos herbívoros. Em alguns casos é apresentada como a quantidade total de energia / biomassa incorporada pelos consumidores primários (herbívoros).

Outra importante maneira de classifica a produtividade é em Bruta ou Líquida. A produtividade bruta representa o total de biomassa / energia produzido, enquanto a líquida representa só aquilo que foi incorporado na estrutura corporal do organismo, descontando assim o total que foi utilizado na respiração e na manutenção das funções vitais.

Fluxo de energia nos primeiros níveis tróficos.

Na figura acima:

A produtividade primária bruta é toda a energia solar que é convertida em energia química pelo capim de um pasto.

A produtividade primária líquida é o total desta que não foi utilizado nas funções vitais do capim, ou seja, aquilo que foi incorporado na estrutura corporal destes produtores e que está disponível para o consumo das vacas.

A produtividade secundária é: quanto desta energia disponível as vacas conseguiram absorver através do consumo.  

INTRODUÇÃO ÀS PIRÂMIDES ECOLÓGICAS:

As pirâmides ecológicas são uma maneira gráfica muito utilizada de representar e analisar a estrutura dos ecossistemas. Assim como as cadeias e teias alimentares, elas ilustram as relações alimentares entre os organismos, mas diferente daquelas, as pirâmides permitem uma análise quantitativa e não qualitativa deste consumo.

Enquanto as cadeias e teias alimentares nos informam quais organismos consomem quais, as pirâmides nos falam sobre quanto de matéria e energia é transferido entre estes níveis tróficos.

Numa pirâmide ecológica, os níveis tróficos são representados em ordem de baixo para cima.

PIRÂMIDES DE NÚMERO:

As pirâmides de número são extremamente simples e nos mostram a quantidade de consumidores em uma cadeia alimentar proporcionalmente à quantidade de organismos consumidos para sua sobrevivência. 

Pirâmide de Número

 
A pirâmide de número da figura acima informa que são necessários 10000 indivíduos de capim para alimentar 1000 indivíduos de gafanhoto, que por sua vez podem alimentar 100 pássaros pequenos e estes servem de alimento para 1 coruja.

É possível que, em uma pirâmide de número, um nível trófico superior seja mais largo do que o inferior, resultando numa pirâmide de formato invertido. Isso ocorre, por exemplo, quando o produtor é uma planta grande e o consumidor primário é um animal pequeno. Nesse caso, uma só planta pode servir de alimento para vários indivíduos herbívoros. Esse tipo de pirâmide também é comum quando representa a relação de parasitismo, pois em geral, vários parasitas podem se alimentar de um mesmo hospedeiro. 

Pirâmide de Número com Forma Invertida.

 
PIRÂMIDES DE BIOMASSA:

As pirâmides de biomassa ilustram a quantidade de biomassa encontrada em cada nível trófico de uma comunidade. Na maioria das vezes possuem a conformação normal de uma pirâmide, na qual os níveis inferiores são mais largos do que os superiores. Assim, os produtores apresentam maios biomassa do que os herbívoros, estes mais do que os consumidores secundários e daí por diante. 

Pirâmide de Biomassa.

Assim como as de número, as pirâmides de biomassa podem apresentar conformações atípicas em determinadas situações. Em comunidades aquáticas, por exemplo, os consumidores primários geralmente possuem maior biomassa total do que os produtores. Isto ocorre porque os produtores apresentam alta taxa de reprodução e baixa expectativa de vida. Assim, embora instantaneamente a biomassa total destes seja menor do que a dos consumidores, a sua velocidade de produção de biomassa é muito maior.

PIRÂMIDES DE ENERGIA:

As pirâmides de energia representam a quantidade de energia que é incorporada nos níveis tróficos de uma comunidade em determinado período de tempo. Como explicado anteriormente, a eficiência na transferência de energia entre os níveis nunca é completa, por isso os níveis inferiores na pirâmide são sempre mais largos do que os superiores.

Como são baseadas na quantidade de energia incorporada pelos organismo num local em um período de tempo, a unidade utilizada é: unidade de energia / área x tempo; ex: kcal / m² . ano.

Pirâmide de Energia.

 A análise das pirâmides de energia fornece explicação de porque é rara a existência de muitos níveis tróficos em uma cadeia alimentar. À medida que “subimos” na pirâmide percebemos que os níveis são cada vez mais finos em relação à base, ou seja, possuem menos energia. A existência de consumidores em níveis tróficos elevados é dificultada pela baixa quantidade de energia disponível a estes organismos.

  

Rafael Pinheiro - Biologia no Ensino Médio (www.bionoem.blogspot.com)