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DISCIPLINA ECOLOGIA AULA 08 ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS – PIRÂMIDES ECOLÓGICAS AUTOR ANA CLÉZIA SIMPLÍCIO DE MORAIS TECNÓLOGO EM GESTÃO AMBIENTAL DISCIPLINA ECOLOGIA AULA 08 ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS – PIRÂMIDES ECOLÓGICAS AUTOR ANA CLÉZIA SIMPLÍCIO DE MORAIS TECNÓLOGO EM GESTÃO AMBIENTAL GOVERNO DO BRASIL Presidente da República MICHEL MIGUEL ELIAS TEMER LULIA Ministro da Educação JOSÉ MENDONÇA BEZERRA FILHO Diretor de Educação a Distância da CAPES CARLOS CEZAR MODERNEL LENUZZA Reitor do IFRN WYLLYS ABEL FARKATT TABOSA Pró-Reitor de Pesquisa e Inovação do IFRN MÁRCIO ADRIANO DE AZEVEDO Coordenadora da Editora do IFRN DARLYNE FONTES VIRGINIO Diretor Geral do Campus EaD/IFRN ALEXSANDRO PAULINO DE OLIVEIRA Diretor Acadêmico do Campus EaD/IFRN ALBÉRICO TEIXEIRA CANARIO DE SOUZA Coordenadora Geral da UAB/IFRN EDNEIDE DA CONCEIÇÃO BEZERRA Coordenadora Adjunta da UAB/IFRN ABIGAIL NOÁDIA BARBALHO DA SILVA Coordenadora do Curso de Tecnologia em Gestão Ambiental CRISTINA DE SOUZA BISPO ECOLOGIA AULA 08 Ecologia de ecossistemas – pirâmides ecológicas Professora Pesquisadora / Conteudista ANA CLÉZIA SIMPLÍCIO DE MORAIS Diretor de Produção de Material Didático THIAGO MEDEIROS BARROS Coordenador de Produção de Mídia Impressa LEONARDO DOS SANTOS FEITOZA Coordenador de Revisão WAGNER RAMOS CAMPOS Revisora ABNT EDINEIDE DA SILVA MARQUES Revisão Linguística ELIZETH HERLEIN Diagramação GEORGIO NASCIMENTO Ficha Catalográfica M827t Morais, Ana Clézia Simplício de. Tecnólogo em Gestão Ambiental: Ecologia: Aula 08: Ecologia de ecossistemas – pirâmides ecológicas / Ana Clézia Simplício de Morais. – Natal : IFRN Editora, 2017. 15f. : il. color. 1. Gestão Ambiental. 2. Meio Ambiente – Ecologia. 3. Ecossistemas. 4. Pirâmides Ecológicas. 5. Educação a Distância. I. Título. RN/IFRN/EaD CDU 504 Ficha elaborada pela bibliotecária Eponina Eilde da Silva, CRB 15/295 5 ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS – PIRÂMIDES ECOLÓGICAS APRESENTANDO A AULA Nesta aula, vamos compreender o uso de pirâmides ecológicas para representar as relações tróficas em termos de contribuição proporcional de cada nível trófico com o fluxo de energia e matéria nos ecossistemas. Aprenderemos a identificar os tipos de pirâmide, diferenciando-as em: pirâmide de energia, pirâmide de números e pirâmide de biomassa. Além disso, ao final da aula, será possível aprender a interpretar as informações que estão contidas nas pirâmides, bem como definir a sua importância e em que situações poderão ser usadas. DEFININDO OBJETIVOS Após esta aula, você deverá ser capaz de: • compreender qual a importância do uso de pirâmides ecológicas para a compreensão do fluxo de energia e matéria nos ecossistemas; • identificar os tipos de pirâmides ecológicas e a sua importância; • diferenciar e interpretar os tipos de pirâmides ecológicas. 6 ECOLOGIA DESENVOLVENDO O CONTEÚDO PIRÂMIDES ECOLÓGICAS A ecologia de ecossistemas, como vimos na aula anterior, estuda o fluxo de energia e matéria ao longo do ecossistema, ou seja, ao longo das cadeias e teias tróficas. O funcionamento dos ecossistemas depende, portanto, das transformações energéticas através dos níveis tróficos, onde a transformação fundamental consiste em converter a energia da luz solar para energia química, através do processo de fotossíntese realizado pelas plantas. Essa energia flui entre os níveis tróficos, passando dos produtores para consumidores primários, secundários e daí em diante. Entretanto, compreender as diversas vias ou os caminhos do fluxo de energia nos ecossistemas não é tarefa trivial, pois o que se tem na prática é uma rede de emaranhado de relações entre os diversos níveis tróficos em sentido vertical e horizontal. Com os estudos crescentes sobre ecossistemas, sobretudo, a partir de 1950, quando o conceito de ecossistema já havia se interiorizado no pensamento dos cientistas ambientais da época e o ramo da ecologia de ecossistemas já havia sido criado, começou a se medir o fluxo de energia e a reciclagem de nutrientes nas cadeias tróficas e se tornava cada vez mais necessário representar tais medidas visualmente. Eugene P. Odum foi um dos primeiros cientistas (1953) a representar os ecossistemas em diagramas de fluxo, representando com caixas a biomassa e seu equivalente energético para os organismos que faziam parte de um mesmo nível trófico num determinado momento (RICKLEFS, 2010). Dessa forma, o uso de pirâmides ecológicas tornou-se uma forma representativa que auxilia na compreensão de como o fluxo de energia e matéria existe entre os níveis tróficos. Para fazer uma boa leitura das pirâmides, é necessário compreender que cada parte da pirâmide tem a função de representar, proporcionalmente, um parâmetro que está sendo analisado. Assim, as pirâmides alimentares buscam representar, através de retângulos hierarquicamente posicionados, as relações tróficas entre os indivíduos de um ecossistema. (PEZZI, 2010) 7 ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS – PIRÂMIDES ECOLÓGICAS A cadeia alimentar é o fio de conexão entre os organismos pelo qual a energia flui através dos níveis tróficos. Nesse contexto, surge a pirâmide ecológica ou também conhecida como pirâmide de energia, criada com a finalidade de demonstrar a passagem dessa energia através dos vários níveis tróficos, indicando que a cada nível trófico a energia vai diminuindo sucessivamente (Figura 01). Esse tipo de pirâmide é a mais comum no estudo de ecossistema. Para estudar as relações alimentares em comunidade e sua produtividade, geralmente, utilizam-se três tipos básicos de pirâmides ecológicas: a) a pirâmide de energia; b) a pirâmide de números e c) a pirâmide de biomassa. E nós vamos conhecer um pouco melhor cada uma delas agora. PIRÂMIDE DE ENERGIA A sequência de elos tróficos estabelecida pelos organismos dentro dos ecossistemas, através de suas relações alimentares, foi chamada de cadeia alimentar. Lindeman, em 1942, em seus estudos dos sistemas ecológicos, baseados em princípios da termodinâmica, chamou tais elos tróficos de níveis tróficos. Além disso, ele visualizou os elos formando uma pirâmide de energia, com menos energia alcançando sucessivamente cada nível trófico superior (RICKLEFS, 2010). Assim, fica mais fácil visualizar como a energia flui ao longo Fo nt e: h tt ps :// w w w .b lo gd eb io lo gi a. co m /w p- co nt en t/ up lo ad s/ 20 14 /0 7/ im ag en -2 4. jp g Fig. 01- Exemplo de pirâmide ecológica. 8 ECOLOGIA dos níveis tróficos que fazem parte de um ecossistema. A pirâmide de energia, portanto, indica a quantidade de energia armazenada em cada nível trófico e pode ser expressa em quilocalorias, por exemplo (Figura 02). Ela representa, graficamente, a quantidade de energia acumulada por unidade de área (ou volume) e/ou por unidade de tempo em cada nível trófico de um ecossistema. Esse tipo de pirâmide nunca se mostra invertida, pois o fluxo de energia é unidirecional e, a cada nível trófico, parte da energia assimilada, no nível trófico anterior, é perdida. Estima-se que de um nível trófico para outro quase 90% da energia é perdida pela respiração dos organismos e outras atividades. Podemos observar, na imagem acima, que, à medida que aumenta o nível trófico (da base para o topo da pirâmide), a quantidade de energia disponível diminui. Compare, por exemplo, a quantidade de energia acumulada pelos produtores em comparação com a energia armazenada pelo consumidor terciário (serpente). A energia acumulada pelas gramíneas é mil vezes maior. Isso é resultado da eficiência de assimilação energética a cada nível trófico, onde a eficiência líquida é resultado do total de energia que foi assimilado menos o que foi gasto em processos metabólicos tais como a respiração. Fo nt e: ht tp s: // bl og do en em .c om .b r/ w p- co nt en t/ up lo ad s/ 20 15 /0 8/ pi ra m id e- en er gi a.jp g Fig. 02 - Exemplo de pirâmide de energia. 9 ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS – PIRÂMIDES ECOLÓGICAS PIRÂMIDE DE NÚMEROS As pirâmides de números são utilizadas para representar o número de indivíduos ao longo da cadeia trófica do ecossistema, sem se preocupar com o tamanho e nem com a massa dos indivíduos. Assim, na representação desse tipo de pirâmide, cada retângulo indica o número de indivíduos participantes naquele referido nível trófico, ou seja, cada grau indica a quantidade de indivíduos existente em um nível (ver figura 03). Nem sempre uma pirâmide de números apresenta essa estrutura decrescente à medida que se avança nos níveis tróficos. Há três tipos básicos de pirâmide de números: direta, alternada e invertida (Figura 04). Fo nt e: ht tp :// 4. bp .b lo gs po t.c om /- ET 4h V4 53 D vQ / U o6 D w CJ XK iI/ A A A A A A A A A H s/ r0 Q KL D Tb F1 c/ s1 60 0/ pi ra m id e_ no .jp g Fig. 04 - Tipos de pirâmides de número. Fo nt e: A ut or ia p ró pr ia . Fig. 03 - Exemplo de pirâmide de números. 10 ECOLOGIA A pirâmide direta ocorre quando o primeiro nível trófico, ou seja, os produtores, apresentam maior número de indivíduos. Já a pirâmide invertida ocorre quando o último nível trófico considerado (geralmente representado pelos carnívoros) apresenta maior número de indivíduos. Entretanto, é bastante comum se encontrar representantes de organismos parasitas para o último nível trófico da pirâmide invertida. Eles se instalam nos hospedeiros em grande quantidade (Figura 05). E a pirâmide alternada ocorre quando um nível trófico intermediário apresenta maior número de indivíduos que seu antecessor e sucessor trófico). Considere que você, junto com seu professor, iniciou uma pesquisa, no jardim da escola, com aves (20 indivíduos) que se alimentam de besouros (1000 indivíduos), os quais vivem na copa de árvores do tipo Ipê (3 indivíduos) alimentando-se de sua seiva. Observe esse exemplo, na figura 06, e verifique que se trata de um exemplo de pirâmide alternada. Chamamos essa pirâmide de alternada porque o número de indivíduos da base da pirâmide (no caso os ipês) acabou sendo menor que o número de indivíduos do nível trófico seguinte (besouros que vivem no ipê), o que não é comum de se observar quando se estuda pirâmides ecológicas de um modo geral. Mas, nesse caso específico, o número de indivíduos de ipê considerados para o foco da pesquisa (3 indivíduos) foi menor que o número de besouros (1000 indivíduos). E, por conseguinte, no terceiro nível trófico (no caso 20 aves), foi considerado um número menor de Fo nt e: Au to ria p ró pr ia . Fig. 05 - Exemplo de pirâmide invertida. 11 ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS – PIRÂMIDES ECOLÓGICAS indivíduos que o do nível trófico intermediário, fazendo com que se obtivesse uma pirâmide com esse formato alternado. PIRÂMIDE DE BIOMASSA A pirâmide de biomassa representa a quantidade de massa viva total em cada nível trófico e numa determinada área ou período de tempo e é, geralmente, representada pelo peso seco (biomassa sem água). Na pirâmide mostrada acima, é possível comparar o acúmulo de biomassa em cada nível trófico no período de um ano. Vale salientar que diversos fatores bióticos e abióticos podem influenciar no acúmulo de biomassa ao longo da cadeia alimentar e, certamente, esses valores representados acima irão se alterar quando comparados numa escala temporal e espacial diferentes. Fo nt e: Au to ria p ró pr ia . Fig. 06 - Exemplo de pirâmide alternada. Fo nt e: A da pt ad o de h tt p: // 2. bp .b lo gs po t.c om /- aC PD BD 7- _v U /U W r0 U H s4 uf I/A A A A A A A A AG 8/ hU TW hH 1j To c/ s6 40 /p ira m id e. gi f Fig. 07 - Exemplo de pirâmide de biomassa. 12 ECOLOGIA A representação das relações tróficas estabelecidas pelas comunidades através de pirâmides ecológicas, seja qual tipo for, auxilia nos mais variados estudos ecológicos. As pirâmides também são úteis para fins de conhecimento das características das comunidades ao longo do tempo (número de indivíduos e biomassa da comunidade, por exemplo), para verificar se tais características variam de acordo com a escala espacial ou mesmo com as mudanças das relações tróficas. Além disso, representar as relações tróficas ajuda na compreensão de quais fatores (bióticos ou abióticos) podem estar contribuindo para o desequilíbrio dessas relações no ecossistema e sugerir as melhores alternativas de manejo e controle das comunidades. Além disso, as pirâmides ecológicas trazem uma visão mais simplificada das complexas relações tróficas que são estabelecidas nos ecossistemas e que, muitas vezes, ocorrem através de teias tróficas imensas e complicadas de se entender. RESUMINDO Nesta aula, mostramos qual a importância de se representar graficamente as relações tróficas estabelecidas entre os organismos ao longo das cadeias alimentares, bem como a importância do uso de pirâmides ecológicas para a compreensão do fluxo de energia e matéria nos ecossistemas. Também mostramos e identificamos os tipos, as características das pirâmides ecológicas que podem ser classificadas em pirâmide de energia, pirâmide de número e pirâmide de biomassa. Por fim, foi possível compreender a importância do uso de pirâmides ecológicas no estudo do fluxo de energia e matéria dentro dos ecossistemas. 13 ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS – PIRÂMIDES ECOLÓGICAS AVALIANDO SEUS CONHECIMENTOS 1. Adaptado de Pezzi (2010) - As pirâmides A e B abaixo são pirâmides de números, observe os esquemas e responda ao que se pede em seguida. LEITURA COMPLEMENTAR 1. “Teias alimentares, Cadeias Alimentares e Pirâmides Ecológicas” Fonte: https://professorthafarel.files.wordpress. com/2015/05/teias-cadeia-alimentares-e-piramides- ecologicas.pdf 2. “`Pirâmides ecológicas e dinâmica das populações” Fonte: http://repositorio.geracaoweb.com. br/20130403_114938pirmides_ecolgicas_e_ dinmica_das_populaes_1b_aula_0_3.pdf 3. VÍDEO-AULA - “Pirâmides ecológicas” Fonte: https://www.youtube.com/ watch?v=gf5QryxPT1c Pirâmide A Pirâmide B IV III II I III II I 14 ECOLOGIA a) Qual das pirâmides pode representar uma cadeia alimentar constituída por: Árvore > pulgões que parasitam as folhas da árvore > protozoários que parasitam os pulgões. b) Qual o nível trófico com maior número de organismos na pirâmide B? c) Qual o nível trófico com menor número de organismos na pirâmide A? 2. Com os dados da cadeia alimentar abaixo, monte uma pirâmide de biomassa representando as relações. CAPIM (6000 Kg) > GAFANHOTO (700 Kg) > RATO (70 Kg) > CORUJA (0,5 Kg) 15 ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS – PIRÂMIDES ECOLÓGICAS CONHECENDO AS REFERÊNCIAS PEZZI, Antônio. Biologia: genética, evolução e ecologia. 1.ed. São Paulo: FTD, 2010. RICKLEFS, Robert E. Economia da natureza. 6. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2010.