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- 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
- 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
- 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
- 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
- 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