Tema 18 Fluxo de Matéria e Energia
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Ecossistemas DEBIO/UFOP Curso: Engenharia Ambiental Tema 18 Fluxo de Matéria e Energia Aula 1: Produção primária Aula 2: Níveis tróficos Prof. Dr. Roberth Fagundes [email protected] www.professor.ufop.br/roberthfagundes ECOSSISTEMA Comunidade biológica e todos os fatores abióticos que afetam e são afetados por ela. Apesar dos organismos atraírem nossa maior atenção,... nós não podemos separalos de seu ambiente específico, com o qual eles formam um único sistema. Esse é o ecossistema, o qual pela visão do ecólogo, é a unidade básica da natureza da Terra. Arthur Tansley (1935) Ecossistemas são energia solar transformada, incluindo plantas, bactérias, fungos, animais e todas as suas atividades. CO2 + H20 luz CHO +O2 H2O H2O TEMPERATURA radiação radiação H2O H2O H2O CO2 + H20 luz CHO +O2 CHO reserva biomassa metabolismo matéria herbívoros reserva biomassa metabolismo detritívoros fluxo de energia fluxo de água fluxo de nutrientes produção primária fluxos tróficas ciclo de nutrientes produção primária produção de matéria orgânica, ou biomassa, a partir de energia física e química, por organismos autótrofos taxa de produção primária produção de biomassa em um determinado intervalo de tempo. produção bruta produção líquida a biomassa total produzida a biomassa bruta reduzida do consumo Rede trófica fluxo de energia através dos organismos Nível trófico posição em uma rede trófica determinada pelo número de transferências de energia a partir do produtor primário Fases da transformação da energia Fatores limitantes da produtividade •Nutrientes •Luz •Temperatura •Água •CO2 5° nível carnívoros 4° nível carnívoros 3° nível herbívoros/ detritívoros 2° nível plantas 1° nível energia decompositores predadores Eficiência de transferência Eficiência de transferência Eficiência ecológica Pirâmide de energia Decomposição Aula 1 Produção primária Prof. Dr. Roberth Fagundes Quais fatores limitam produtividade primária? Plantas terrestres Produção primária terrestre Produção primária líquida (massa/área/tempo) Fatores limitantes da produção primária terrestre Temperatura e Umidade Relação entre a evapotranspiração e a produtividade primária acima do solo em vários ecossistema terrestres (Rosenzweig 1968) Produção primária terrestre aumenta com a evapotranspiração. Produção primária líquida (g/m²/ano) Como a tundra e as dunas desérticas podem ter semelhante produtividade? Florestas tropicais Florestas temperadas decíduas Pradarias de grama alta Florestas subalpinas Dunas desérticas Tundra Pradarias anuais Deserto arbustivo Evapotranspiração (mm H2O/ano) Evapotranspiração aumenta com precipitação e temperatura. Precipitação Produção primária líquida (g/m²/ano) Influência da precipitação anual na produção primária acima do solo em campinas da América do Norte (sala et al. 1988) Produção primária em campinas aumenta com a maior precipitação anual. Temperatura Precipitação (mm/ano) Qual o papel diferencial da temperatura e da precipitação? Produção primária líquida (massa/área/tempo) Fatores limitantes da produção primária terrestre Fertilidade do solo (NPK) Ao menos que solo esteja em perfeito balanço, o potencial de crescimento de uma planta é como um barril com tábuas de diferente comprimento e a planta será limitada pela tábua de menor comprimento. Lei do mínimo de Liebig (1940) Justus von Liebig Será que o efeito da fertilização depende do contexto? Produção primária líquida (g/m²) Efeito da adição de NPK na produção primária líquida da Tundra Ártica (Shaver e Chapin 1986). Adição de fertilizante dobrou a produção primária. Controle Locais Fertilizado Efeito da adição de fósforo (P) e nitrogênio (N) na produção primária líquida epigeia em dois ambientes de tundra alpina. • Fertilização aumentou NP em prado seco mas só N em prado úmido; • N limita produção primária líquida em prados secos; Prado seco Prado úmido Biomassa epigeia (g/m²) • Concentração de NP é maior em prado úmido do que seco; Adição de nutrientes aumentou a produção primária em ambos os prados. • N e P limitam produção primária líquida em prados úmidos; Nutrientes Nutrientes Tratamentos AMBIENTES TERRESTRES TEMPERATURA UMIDADE [NUTRIENTES] PRODUÇÃO PRIMÁRIA AMBIENTES AQUÁTICOS fitoplâncton fitoplâncton produtividade primária em ambientes aquáticos (Vallina et al 2014) produtividade primária em ambientes aquáticos (Vallina et al 2014) produtividade primária em ambientes aquáticos (Vallina et al 2014) produtividade primária em ambientes aquáticos (Vallina et al 2014) AMBIENTES AQUÁTICOS LUMINOSIDADE TEMPERATURA NUTRIENTES PRODUÇÃO PRIMÁRIA AMBIENTES MARINHOS decomposição transporte fluvial nitrogênio revolvimento da água Biomassa de algas, clorofila a (mg/cm³) Experimento de largaescala demonstrando a limitação por nutrientes da produção primária (Ganéli et al 1990. Local Experimento com enriquecimento de nutrientes conduzido em frascos de cultura mostrou que o nitrato limita a produção primária ao longo do mar Báltico. AMBIENTES LIMNÉTICOS solo P matéria vegetal fósforo precipitação A biomassa de algas pela clorofila a (mg/m³) Relação entre a concentração de fósforo e a biomassa de algas nos lagos temperados do norte (Dillon e Rigler 1974). Lagos com mais fósforo possui maior biomassa de algas Fósforo (mg/m³) 8ha 550 000m³ Biomassa de fitoplâncton (mg/m³) Experimento de lago inteiro mostra o efeito da adição de nutrientes (carbono C + nitrogênio N + fósforo P) na biomassa média de fitoplâncton Antes da fertilização os dois lagos suportavam biomassa semelhante de fitoplâncton Após a fertilização, a biomassa de fitoplâncton aumentou no lago experimental Quando a fertilização parou, a biomassa diminuiu no lago experimental. lago fertilizado (CNP) lago controle Ano E se você adicionasse nitrogênio em um lago e fósforo no outro lago, mas a biomassa de fitoplâncton só mudasse com ambos juntos. O isso significaria? Se você adicionasse nitrogênio em uma metade do lago, e a produtividade primária não mudasse, mas adicionando fósforo na outra metade do lago, a produtividade dobrasse. Como você explicaria isso?
