Curso Ciências Biológicas Ecologia Energética Ecologia Trófica Ricardo...

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  • Curso Cincias Biolgicas Ecologia Energtica Ecologia Trfica Ricardo Motta Pinto-Coelho Depto. Biologia Geral UFMG ICB Depto. Biologia Geral, Lab. Gesto Ambiental de Reservatrios
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  • Base Terica O estudo das interaes trficas essencial para o entendimento do que se passa dentro de um ecossistema. Este tipo de estudo demonstra de modo inequvoco o grau de interrelaes existentes entre os organismos e aponta para os principais elementos na manuteno da estrutura do ecossistema. Uma das formas mais tradicionais de se estudar a ecologia trfica est na identificao das rotas alimentares dentro dos ecossistemas. Neste sentido a literatura ecolgica demonstra que existem basicamente quatro formas de se representar estas interaes: a) cadeias alimentares; b) teias trficas; c) pirmides energticas e d) matrizes trficas..
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  • 2) Cadeias Alimentares Trata_se de uma sequncia de eventos do tipo comer ou ser comido dentro de uma comunidade/ecossistema. Exemplos: a)mar: diatomceas (algas do fitoplncton) > Calanus finmarchicus (zooplncton) > Clupea harengus (arenque). b)lagos: fitoflagelados (Rhodomonas) > Daphnia (Cladocera) > peixes zooplanctfagos (Alosa aestivalis). c)Em geral: plantas > herbvoros > carnvoro 1 > carnvoro 2 > carnvoro 3 Existem alguns problemas para representar certos tipos de interaes trficas: a) Variaes na dieta bsica. b) Organismos onvoros. c) Canibalismo. d) Mudana de nicho trfico ao longo do desenvolvimento ontogentico ou em relao ao sexo.
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  • UFMG ICB Depto. Biologia Geral, Lab. Gesto Ambiental de Reservatrios 3) Tipos de cadeias alimentares Existem basicamente dois tipos de cadeias alimentares: a) cadeia de pastoreio Nestes sistemas predominam os herbvoros do tipo grazers ou pastadores especializados no consumo de matria vegetal viva de fcil digesto, alta produo biolgica, tais como as gramneas ou fitoflagelados planctnicos (criptofceas). fitoplncton > zooplncton > peixes gramneas > ruminantes > felinos
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  • b) cadeia de detritos Ausncia de predominncia de consumidores de tecido vegetal vivo, ou seja, de pastadores ou herbvoros (grazers ) especializados para consumir biomassa vegetal viva. Isso o que ocorre quando a vgetao possui elevados teores de celulose ou de lignina ou de substncias qumicas (i.e: taninos) que dificultam ou mesmo impedem a sua digesto. Esse tipo de situao muito comum nas florestas tropicais e nas reas midas: macrfitas > detritos > detritvoros (insetos, moluscos, fungos, etc) > anfbios > aves de rapina (falconiformes). rvores > acmulo de matria vegetal na serapilheira (litter') > organismos do solo (colmbolos, caros, aneldeos, nematides, colepteros, etc) > pequenos mamferos insetvoros > serpentes. UFMG ICB Depto. Biologia Geral, Lab. Gesto Ambiental de Reservatrios
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  • 4) Redes alimentares Na natureza as relaes trficas geralmente no so to simplificadas. H carnvoros que podem ter um amplo espectro de presas em potencial, que por sua vez alimentam_se de uma variada gama de plantas. Embora estas redes possam ter uma razovel complexidade em termos de expanso horizontal, como se ver adiante, h no entanto um limite vertical (ou do nmero de nveis trficos) para estas relaoes trficas. A existncia de redes trficas complexas j foi reconhecida h muitas dcadas. Um exemplo pode ser visto no mar do norte (Fig. 1), mais especficamente nas relaes alimentares do arenque adulto (Hardy, 1959).
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  • Os principais atributos de uma dada teia alimentar so os seguintes: a) Nmero de espcies na rede (S): o nmero total de espcies presente numa dada rede. b) Densidade de ligaes (D): nmero de ligaes trficas associado a cada espcie presente na rede. c) Espcie trfica: conjunto de espcies que compartilham o mesmo conjunto de presas ou so atacadas pelo mesmo predador. d) Predador de topo: espcie que no predada por nenhum predador na rede onde se alimenta. e) Espcies basais: organismos que no se alimentam de nenhuma outra espcie. Usualmente eles so produtores primrios. UFMG ICB Depto. Biologia Geral, Lab. Gesto Ambiental de Reservatrios
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  • f) Ciclos: Ocorre quando um organismo A se alimenta do organismo B que por sua vez se alimenta do organismo C que se alimenta de A. g) Conectncia: nmero de interaes trficas realizadas dividido pelo nmero de interaes trficas possveis. Na realidade, existem vrias formulas na literatura para a concetncia. h) Nvel trfico: nmero de ligaes trficas entre uma dada espcie na rede e a espcie basal a ele associada. Pode haver uma espcie que ocupe simultneamente mais de um nvel trfico. i) Onvoro: organismo que se alimenta em dois ou mais nveis trficos diferentes. h) Compartimentos: ocorre quando existe um grupo com fortes interaes trficas. Em uma dada rede pode haver certo paralelismo trfico, ou seja, a existncia de vrios compartimentos relativamente indenpendentes entre si. UFMG ICB Depto. Biologia Geral, Lab. Gesto Ambiental de Reservatrios
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  • 6) Matrizes de transferncia de energia As conexes trficas dentro de um ecossistema, ao nvel de produo secundria se expressam de maneira geral por uma matriz onde figuram todas as intersees possveis entre espcies. Nesta matriz, cada fila ou coluna corresponde a uma populao e os nmeros significam as trocas trficas que ocorrem entre elas. Uma vez que cada combinao se repete duas vezes, aproveita_se a parte superior para, por exemplo, expressar o que a presa perde em cada interao e a parte inferior pode expressar a produo obtida em cada interao trfica. A razo entre estas duas variveis representa portanto a eficincia ecolgica.
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  • 7) Pirmides ecolgicas Mesmo as representaes mais simplificadas de uma rede ou teia alimentar podem tornar muito complexas. Em virtude disto, tem se buscado esquemas mais simplificados para representar estas interaes. As pirmides ecolgicas podem em certos casos ser de grande utilidade para sintetizar estas interaoes trficas.
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  • UFMG ICB Depto. Biologia Geral, Lab. Gesto Ambiental de Reservatrios a) pirmide de nmeros: considera_se apenas a densidade (n ind/rea ou volume) em diferentes nveis trficos. Este tipo de representao no distingue a diferena de biomassa entre as diferentes espcies que compem o ecossitema. b) pirmide de biomassa: considera_se a biomassa (unidade de massa/rea ou volume). No leva em conta entretanto a taxa de renovao/acmulo desta biomassa ao longo do tempo. c) pirmide de energia: supera as limitaoes citadas nos tens a e b uma vez que elas indicam a magnitude enerrgtica das interaes trficas dentro dentro de uma comunidade bem como as razoes de acmulo de biomassa dentro do ecossistema. Demanda entretanto grande quantidade de informaes (produao primria e secundria). Revela tambm a importncia da energia como um conceito unificador que permite comparar ecossistemas completamente diferentes entre si.
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  • 8) Modelos Trfico Dinmicos e Fluxo de Energia Um dos estudos mais importantes (e mais citados) em ecologia refere_se ao modelo trfico_dinmico de Cedar Bog Lake em Minnesota, EUA (publicado por Lindemann na revista Ecology, 23:399_418, 1942). Trata_se de uma represantao de uma comunidade atravs do fluxo de energia que ocorre entre os diferentes compartimentos desta comunidade.
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  • Eficincias Ecolgicas
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  • Tipo de eficinciaExplicao A. Entre nveis trficos E t / E t_1 eficincia de entrada de energia ou eficincia de Lindemann E t /P t_1 ou E t / A t_1 eficincia de utilizao do nvel trfico "t" A t /A t_1 eficincia de assimilao do nvel trfico "t" P t /P t_1 eficincia de produo do nvel trfico "t" B. Dentro do nvel trfico P t /A t eficincia de produo P t /I t eficincia de crescimento A t /I t eficincia de assimilao
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  • UFMG ICB Depto. Biologia Geral, Lab. Gesto Ambiental de Reservatrios PlantaLocal Irradiao (j.cm -2.dia -1 ) Produo (g.m -2.dia -1 ) converso (%) Metabolismo C3 1 Solanum tuberosa (batata)Holanda1670235.4 2 Solanum tuberosa (batata)EUA2850375.1 3 Oryza sativa (arroz)Austrlia2720233.0 5 Gossypium hirsutum (algod.) EUA2300274.6 Metabolismo C4 1 Zea mays (milho)Inglaterra1250247.6 2 Zea mays (milho)EUA3079526.4 3 Pennisetum purpureum (forrag.) El Salvador1674399.3 4 Saccharinnum sp. (cana de accar) Hawa1678378.4
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  • UFMG ICB Depto. Biologia Geral, Lab. Gesto Ambiental de Reservatrios OrganismosA/IP/AP/I Insetos0.36_0.410.40_0.500.05_0.20 Daphnia (cladcero)0.05_0.300.20_0.280.01_0.12 Calanus (calanide)0.50_0.700.22_0.430.17_0.26 Invertebrados carnvoros0.61_0.90__ Vertebrados herbvoros0.30__ Vertebrados carnvoros0.80_0.90__
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  • UFMG ICB Depto. Biologia Geral, Lab. Gesto Ambiental de Reservatrios Em um estudo clssico em Ecologia, Heal e McLean (apud Begon et al. 1990), estudaram