Ecossistema: estrutura e componentes
Um ecossistema é uma parte da natureza em que os seres vivos e o ambiente ao redor funcionam juntos como uma unidade. Pode ser grande (uma floresta, o mar) ou pequeno (um lago, um aquário). Uma lavoura ou um aquário é um ecossistema artificial, feito pelo ser humano.
Componentes
- Abióticos (sem vida): luz do Sol, temperatura, água, solo, ar, minerais.
- Bióticos (vivos): produtores (plantas verdes, fitoplâncton), consumidores (herbívoros e carnívoros) e decompositores (bactérias, fungos).
Estrutura
Estrutura significa quais espécies estão presentes e como se organizam. A composição de espécies é a lista das espécies. A estratificação é a divisão vertical em camadas: em uma floresta, árvores em cima, depois arbustos, depois ervas e capim. Cada camada recebe uma quantidade diferente de luz.
Quatro funções
Todo ecossistema faz quatro trabalhos: produtividade, decomposição, fluxo de energia e ciclagem de nutrientes.
Lagoa: um exemplo simples
Abióticos: água, minerais dissolvidos, luz do Sol. Produtores: fitoplâncton, algas, plantas flutuantes e enraizadas. Consumidores: zooplâncton, peixes pequenos, peixes grandes. Decompositores: bactérias e fungos no fundo.
Produtividade: PPB e PPL
A produção primária é a quantidade de biomassa (matéria orgânica) feita pelas plantas por área em um certo tempo. A velocidade com que ela é feita é a produtividade, escrita como g m⁻² ano⁻¹ ou kcal m⁻² ano⁻¹.
- Produtividade primária bruta (PPB): velocidade total de produção de matéria orgânica na fotossíntese.
- Respiração (R): parte da PPB usada pelas próprias plantas.
- Produtividade primária líquida (PPL): o que sobra para os animais e decompositores: PPL = PPB − R.
- Produtividade secundária: velocidade com que os consumidores formam nova matéria orgânica.
A produtividade depende da espécie de planta, da luz, da temperatura, da água e dos nutrientes. A Terra toda produz cerca de 170 bilhões de toneladas (peso seco) de matéria orgânica por ano. Os oceanos cobrem cerca de 70% da superfície, mas dão só cerca de 55 bilhões de toneladas, porque a água profunda recebe pouca luz e poucos nutrientes.
Decomposição: cinco etapas
Os decompositores quebram a matéria morta complexa (detritos: folhas secas, cascas, flores, animais mortos, esterco) em coisas simples e inorgânicas, como CO₂, água e nutrientes.
- Fragmentação: detritívoros, como as minhocas, quebram os detritos em pedaços minúsculos.
- Lixiviação: nutrientes solúveis em água descem para o solo e ali se depositam como sais.
- Catabolismo: enzimas de bactérias e fungos quebram os detritos em substâncias inorgânicas mais simples.
- Humificação: forma-se uma substância escura e esponjosa chamada húmus. Ela resiste aos micróbios, decompõe-se muito devagar e é uma reserva de nutrientes.
- Mineralização: o húmus é aos poucos quebrado pelos micróbios, liberando nutrientes inorgânicos.
O que controla a velocidade
É rápida quando os detritos são ricos em nitrogênio e açúcares e quando está quente e úmido. É lenta quando são ricos em lignina e quitina, e quando está frio, seco ou sem oxigênio (anaeróbio). A decomposição precisa de oxigênio.
Fluxo de energia
O Sol é a única fonte de energia de quase todos os ecossistemas (as fontes hidrotermais do fundo do mar são uma exceção). Menos de 50% da luz solar é radiação fotossinteticamente ativa (RFA), e as plantas captam só cerca de 2–10% da RFA. Essa pequena parte sustenta todo o mundo vivo.
A energia flui em um só sentido: Sol → produtores → consumidores. Ela nunca é reciclada. Em cada transferência muita energia se perde como calor, como diz a segunda lei da termodinâmica.
Cadeias alimentares e níveis tróficos
- Cadeia alimentar de pastagem: começa com plantas verdes: capim → cabra → ser humano.
- Cadeia alimentar de detritos: começa com matéria morta: detritos → decompositores (fungos, bactérias) → detritívoros. Em um ecossistema terrestre, passa muito mais energia pela cadeia de detritos do que pela de pastagem.
- As cadeias se juntam e formam uma teia alimentar.
- Níveis tróficos: produtores (1º), herbívoros / consumidores primários (2º), carnívoros / consumidores secundários (3º), consumidores terciários (4º).
- Biomassa em pé: a massa de matéria viva de um nível trófico em um dado momento.
Regra dos 10%
Só cerca de 10% da energia de um nível passa ao seguinte (Lindeman). Assim, 10.000 J nas plantas → 1.000 J nos herbívoros → 100 J → 10 J. Por isso as cadeias alimentares raramente têm mais de 4–5 níveis.
Pirâmides ecológicas: números, biomassa, energia
Desenhe os produtores na base e cada nível trófico mais alto por cima. A pirâmide pode mostrar números, biomassa (peso seco) ou energia.
- Pirâmide de números: em uma pastagem é direita (muitas plantas de capim, menos gafanhotos, menos sapos). Uma única árvore grande com muitos insetos e aves dá um formato invertido ou de fuso.
- Pirâmide de biomassa: em geral é direita em terra. No mar ela é invertida: a massa de fitoplâncton em um dado momento é pequena porque ele cresce e é comido muito rápido, enquanto a massa de peixes é maior.
- Pirâmide de energia: sempre direita, porque se perde energia a cada passo e um nível nunca pode ter mais energia do que o que o alimenta.
Limites das pirâmides
Elas ignoram que uma espécie pode estar em dois níveis ao mesmo tempo, supõem cadeias alimentares simples (a natureza tem teias) e deixam de fora os saprófitos (decompositores), embora sejam essenciais.
O que a prova costuma cobrar
Perguntas comuns: definir PPB e PPL e escrever PPL = PPB − R; listar e explicar as etapas da decomposição com os fatores; explicar por que a pirâmide de energia é sempre direita; dar um exemplo de pirâmide de números ou de biomassa invertida; calcular a energia em um nível mais alto com a regra dos 10%; comparar as cadeias alimentares de pastagem e de detritos. Os cálculos são curtos e dão pontos fáceis: escreva sempre a fórmula primeiro.
Fórmulas e definições principais
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Exemplos resolvidos
1. Um campo tem PPB = 20.000 kcal m⁻² ano⁻¹ e as plantas gastam 4.000 kcal m⁻² ano⁻¹ na respiração. Calcule a PPL.
PPL = PPB − R = 20.000 − 4.000 = 16.000 kcal m⁻² ano⁻¹.
2. Um lago tem PPL = 6.000 e R = 2.000 kcal m⁻² ano⁻¹. Calcule a PPB.
PPB = PPL + R = 6.000 + 2.000 = 8.000 kcal m⁻² ano⁻¹.
3. As plantas captam 50.000 J. Pela regra dos 10%, quanto chega a um consumidor secundário?
Consumidor primário: 10% de 50.000 = 5.000 J. Consumidor secundário: 10% de 5.000 = 500 J.
4. Uma cobra (consumidor terciário) recebe 25 J. Quanta energia havia nos produtores?
Faça o caminho de volta: × 10 a cada passo. Secundário: 250 J, primário: 2.500 J, produtores: 25.000 J.
5. Uma floresta recebe 1.000.000 J de RFA e a PPB armazena 20.000 J. Calcule a eficiência fotossintética.
Eficiência = 20.000 ÷ 1.000.000 × 100 = 2%. Está dentro da faixa usual de 2–10%.
6. Os herbívoros de um prado guardam 1.500 kJ e os carnívoros que os comem guardam 120 kJ. Calcule a eficiência ecológica e compare com a regra dos 10%.
Eficiência = 120 ÷ 1.500 × 100 = 8%. É um pouco menos que 10%, o que é normal: o valor de 10% é só uma média.
7. A PPB de uma lavoura é 30.000 kcal m⁻² ano⁻¹ e a respiração é 30% da PPB. As vacas comem 10% da PPL. Quanta energia as vacas consomem?
R = 0,3 × 30.000 = 9.000. PPL = 30.000 − 9.000 = 21.000. Vacas: 10% de 21.000 = 2.100 kcal m⁻² ano⁻¹.
8. Por que uma cadeia alimentar raramente tem mais de cinco níveis? Mostre com números, começando em 100.000 J.
100.000 → 10.000 → 1.000 → 100 → 10 → 1 J. No sexto nível sobra só 1 J, pouco demais para sustentar uma população de animais.
9. Qual pirâmide é invertida em cada caso? (a) pirâmide de números de uma figueira com insetos, (b) pirâmide de biomassa no mar, (c) pirâmide de energia em uma lagoa.
(a) Invertida (uma árvore, muitos insetos). (b) Invertida (pouca massa de fitoplâncton, mais massa de peixes). (c) Nunca invertida: a pirâmide de energia é sempre direita.
Erros comuns
- Escrever PPL = PPB + R. A respiração é uma perda, então PPL = PPB − R.
- Dizer que a energia é reciclada no ecossistema. Os nutrientes ciclam; a energia flui só em um sentido e sai como calor.
- Achar que a pirâmide de biomassa é sempre direita. No mar ela é invertida.
- Confundir humificação (forma-se o húmus) com mineralização (o húmus é quebrado e libera minerais).