Fluxo de matéria e energia nos ecossistemas (Ecologia 01)
Maximiliano Mendes - 2014
Maximiliano Mendes - 2014
Ecologia, no âmbito da
biologia, é o estudo (logos) da casa
(oikos). Essa casa, basicamente, é o
planeta terra. Já a economia, campo de estudos que tem sido bastante
considerado no âmbito da biologia, é o manejo (nomos) da casa.
A ecologia consiste no estudo científico das interações entre os seres vivos e o ambiente físico. Esse estudo normalmente se dá em nível de populações, comunidades e ecossistemas, ou seja, níveis hierárquicos de organização biológica superiores ao organismo. Como pesquisam os ecossistemas, os estudos ecológicos podem incluir também o ambiente físico. Os elementos físicos e químicos do meio são chamados fatores abióticos, ao passo que aqueles referentes aos organismos são os chamados fatores bióticos. Como exemplo, se considerarmos um lago como o nosso ecossistema, os peixes e os outros organismos, mais as interações entre eles, são os fatores bióticos, ao passo que a temperatura da água, concentração de certas substâncias na água, grau de turbidez e outros, são fatores abióticos. Os fatores bióticos e abióticos interagem e são influenciados uns pelos outros.
Na imagem temos um exemplo de ecossistema aquático: um aquário! Apesar de ser um ecossistema artificial, projetado pelo homem, possui componentes bióticos, como os peixes, as plantas e os micro-organismos, e também os constituintes abióticos, como a intensidade da luz, a presença de substâncias químicas dissolvidas na água, a presença de terra como substrato e outros. Esses componentes bióticos e abióticos interagem entre si. Por exemplo, as plantas e algas precisam de energia luminosa para realizar a fotossíntese e esse processo permite que haja a liberação de O2 para a água, o que permite a respiração dos outros organismos. Imagem: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Fish_tank_%282%29.jpg
Habitat e nicho ecológico:
Habitat é o local onde uma
espécie se encontra normalmente na natureza (onde ela habita), já o nicho
ecológico é o conjunto de interações que essa espécie tem com as outras e com o
ambiente físico, pode ser o seu papel ecológico em um ambiente. De forma
simples, o nicho é o trabalho da espécie e o habitat é onde ele mora. Exemplo:
um Leão tem como habitat a savana africana e o seu nicho é de predador (consumidor).
Falando em consumidores, predação
e tal...
Fluxo de matéria e energia em um ecossistema:
Um tipo de interação comum
entre os seres vivos de um ecossistema é aquela na qual um organismo usa outro
como alimento. Pra que essa crueldade? Os organismos são constituídos de
matéria, então precisam de diversas substâncias para construir os seus corpos e
também de energia para manter o seu metabolismo. Os herbívoros são animais que
se alimentam de vegetais. Os vegetais dos quais os herbívoros se alimentam, por
serem autótrofos, são chamados de produtores: produtores de substâncias
orgânicas que servem de alimento para eles e para quem se alimenta deles. O herbívoro
é um consumidor, pois se alimenta de outro organismo.
Os produtores correspondem ao
que chamamos de primeiro nível trófico, pois, normalmente, são comidos por
outros organismos (normalmente, pois uma planta carnívora, por exemplo,
consegue utilizar outros organismos como alimento...). Os consumidores
correspondem aos níveis tróficos seguintes, o segundo, o terceiro e aí por diante.
Os herbívoros, por exemplo, correspondem ao segundo nível trófico e também são
chamados consumidores primários (os onívoros também podem ser consumidores
primários).
Então, a massa e a energia de
um ecossistema são transferidas de um organismo para o outro por meio da
alimentação, assim, dizemos que as sequências de organismos que se alimentam
uns dos outros são chamadas cadeias alimentares. As cadeias incluem vários
níveis tróficos e nelas há um fluxo de energia decrescente, mas que mantém a
vida em um ecossistema.
Os organismos de um
ecossistema, ao morrerem, sofrem a ação de outros, chamados decompositores, que
são fungos e bactérias capazes de utilizar a matéria orgânica de um organismo
morto e retornar substâncias inorgânicas mais simples para o ambiente. Os
organismos chamados detritívoros, como as minhocas e alguns besouros que se
alimentam de fezes não são decompositores, mas, como eles, alimentam-se de restos
de outros organismos, como as fezes, diminuem ainda mais o tamanho das
partículas e, assim, ajudam a acelerar o processo de decomposição. Tanto os
decompositores quanto os detritívoros são saprotrofos, organismos que se
alimentam de matéria orgânica morta, como os corpos, as folhas que caem das
árvores, as fezes que até podem cair das árvores, mas vem de outro lugar e etc.
Como vários dos organismos
podem participar de mais de uma cadeia alimentar, inclusive como consumidores
de níveis tróficos distintos, um diagrama que mostre mais de uma cadeia
alimentar interligada é chamado de teia alimentar.
Nessa teia alimentar
simplificada, perceba que a serpente pode ser um consumidor secundário e também
um consumidor terciário. O homem, o predador mais brutal de todos, pode ocupar
qualquer nível trófico, menos o de produtor, claro.
O principal fornecedor de
energia para a manutenção das cadeias alimentares na terra é o sol, que fornece
energia luminosa para os organismos autótrofos fotossintetizantes. Mas há
também outros fornecedores, como por exemplo, as fontes hidrotermais, que
provêm CO2 e sulfeto de hidrogênio (H2S) para que algumas
bactérias quimiossintetizantes utilizem essas substâncias em reações de
oxidação e possam produzir as substâncias orgânicas que lhes servem de
alimento. Os quimiossintetizantes, ao invés de se valerem da energia luminosa,
utilizam a energia liberada em reações de oxidação-redução nas suas reações de
síntese de substâncias orgânicas (quimiossíntese). A figura abaixo mostra uma
dessas fontes hidrotermais.
Tanto a matéria quanto a
energia de um sistema fechado não podem ser nem criadas e nem destruídas. Os
ecossistemas terrestres são sistemas abertos e a energia para mantê-los vem de
uma fonte externa ao sistema, como o sol (a fonte mais comumente mencionada), e
sai do sistema na forma de calor liberado pelas reações metabólicas dos
organismos. Essa energia pode ser transferida e transformada, porém, sempre
diminui de um nível trófico para o outro. A massa presente em um ecossistema,
ao contrário da energia, pode ser reciclada, como por exemplo, um átomo de carbono
que faz parte de uma molécula de CO2, depois de uma molécula de
glicose e depois novamente do CO2.
Assim, a transferência de
energia, seja qual for a fonte, é unidirecional e parte é perdida de várias
formas: o organismo não consegue absorver todos os nutrientes do alimento que
ingere, ele usa parte da energia adquirida na manutenção do seu próprio
metabolismo e também parte da energia é perdida na forma de calor. Estima-se
que, em média (e para facilitar a sua vida no nível médio), apenas aproximadamente
10 % da energia de um nível trófico passa para o nível seguinte. Por exemplo: quando
um gato come um rato, ele aproveita 10 % do total que, em teoria, o rato
poderia ter lhe fornecido, pois o resto é perdido.
Existem diagramas ilustrativos
sobre as quantidades de biomassa, energia e números de indivíduos em uma cadeia
alimentar, são as chamadas pirâmides. Biomassa é a quantidade de massa em um
nível trófico, por unidade de área ou volume (nesse caso, para os ecossistemas
aquáticos).
Quando se quer mostrar os
números de indivíduos em cada nível trófico se utilizam as pirâmides de
números, nas quais a base representa o primeiro nível trófico. Se o interesse
for mostrar a quantidade de biomassa em cada nível trófico do ecossistema são
utilizadas as pirâmides de biomassa.
Exemplos hipotéticos de
pirâmides de números. Note que, nesses casos, nem sempre o número de indivíduos
da base ou de um determinado bloco é maior. No exemplo da direita, uma árvore
pode alimentar muitas cigarras.
Exemplos hipotéticos de
pirâmides de biomassa. Dê atenção especial para essa do fitoplâncton, pois é um
clássico.
Como é normal a base da figura
ser o bloco mais largo e os blocos seguintes até o ápice irem ficando cada vez
mais curtos, às vezes refletindo as perdas de energia ao longo da cadeia
alimentar, adotou-se o nome de pirâmide para esse tipo de representação. Porém,
é bom destacar que, como visto nas figuras, em certos casos os diagramas não
apresentam um formato exatamente piramidal, pois a base pode ser mais estreita
que o segundo bloco, como nos casos em que um produtor é capaz de sustentar
muitos consumidores primários ou quando os produtores conseguem se multiplicar
muito rápido e os consumidores primários se alimentam de um grande número deles
(exemplo: fitoplâncton e zooplâncton nos ecossistemas aquáticos). Outro
exemplo, similar, poderia ser o de um búfalo cheio de carrapatos malditos, que
são predados por aves.
Uma garça
procurando carrapatos crocantes nas costas de um búfalo.
As pirâmides de energia
mostram a quantidade de energia potencial química disponível em cada nível
trófico, sendo que a base também representa os produtores e os blocos seguintes
os vários consumidores. Como o fluxo de energia é unidirecional, esse tipo de
pirâmide sempre tem a base mais larga e o ápice mais curto, ou seja, sempre são
pirâmides mesmo.
Por fim, a quantidade de
biomassa produzida pelos autótrofos, considerando certo período, área ou
volume, é o que se chama de produtividade primária bruta (PPB). Produtividade
primária líquida, PPL, é a PPB - R, onde R corresponde ao que os autótrofos
consomem na respiração. Assim, a PPL corresponde ao que está disponível para os
heterótrofos. O termo produtividade secundária se refere à produção de biomassa
pelas reações anabólicas dos heterótrofos. A produtividade pode ser expressa em
unidade de massa/unidade de área ou volume/unidade de tempo.
É também interessante notar
que os ecossistemas com as maiores taxas de PPL são os aquáticos, em resumo,
porque no caso dos ecossistemas terrestres, as plantas, que são os produtores
apresentam grandes quantidades de tecidos ou mortos ou não fotossintetizantes,
ao contrário dos principais produtores dos ecossistemas aquáticos, o fitoplâncton.
REFERÊNCIAS:
Begon, Townsend & Harper. Ecology: from individuals to ecosystems.
4th ed. Blackwell Publishing. 2006.
Campbell, Reece et al. Biologia. 8ª ed. Artmed.
2010.
Linhares & Gewandsznajder.
Biologia Hoje. 2ª ed. Ática. 2013.
Vol. 3.
http://www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/science/add_ocr_gateway/green_world/decayrev1.shtml
http://www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/science/add_ocr_gateway/green_world/decayrev1.shtml
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