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ECOLOGIA DE SISTEMAS 
AULA 5 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof.a Tânia Zaleski 
 
 
 
 
 
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CONVERSA INICIAL 
Todos os organismos necessitam de energia para se manterem vivos, 
crescerem, se reproduzirem e, no caso de muitas espécies, para se 
movimentarem. A principal energia para a terra é o Sol, que é bombardeada pela 
energia equivalente a 100 milhões de bombas atômicas, semelhante a que 
explodiu em Hiroshima. Esta energia aproveitada, em partes, pelas plantas, por 
meio do processo de fotossíntese, é a base de todos os processos biológicos e 
estabelece a taxa global de transformações dentro do ecossistema. A 
quantidade de energia que flui de um nível trófico pode ser aproveitada nos 
sistemas seguintes, com maior ou menor eficiência. 
Assim como a energia, os nutrientes seguem uma rota no ecossistema, a 
qual se relaciona com o processo de reciclagem e reaproveitamento da matéria 
orgânica. Neste ciclo, os organismos decompositores desempenham um 
importante papel, pois são os responsáveis pela degradação da matéria orgânica 
e favorecem a fixação de compostos químicos, principalmente no solo, 
conhecido como ciclos biogeoquímicos. A forma como a energia é recebida, 
aproveitada e transformada, por meio dos níveis tróficos, e o caminho dos 
elementos químicos entre ambiente e organismos é o tema de nossa aula. 
 
TEMA 1: ENERGIA 
Os componentes biótico e abiótico representam a estrutura básica dos 
ecossistemas e estão intimamente relacionados. Os componentes abióticos são 
considerados os componentes sem vida, tais como a radiação solar, a 
temperatura, a luz, a umidade, o vento, a água, o ar e o solo. A radiação solar 
assume um importante papel nestes ecossistemas, pois fornece a energia 
necessária para a realização da fotossíntese pelos autótrofos, liberando o 
oxigênio para a atmosfera. 
Dentre os componentes bióticos, existem vários níveis de organização e 
complexidade, mas podem ser divididos em dois grupos principais, os autótrofos 
e os heterótrofos, conforme a tabela 1. 
 
 
 
 
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TABELA 1 - CARACTERÍSTICAS DOS COMPONENTES BIÓTICOS DOS ECOSSISTEMAS 
 Autótrofos Heterótrofos 
Fonte de 
energia 
Produtores. Capacidade de 
sintetizar o próprio alimento a partir 
de nutrientes e energia. 
Alimentam-se de matéria 
orgânica para produzir 
energia 
Representantes 
Plantas e bactérias 
fotossintetizantes e bactérias 
quimiossintetizantes 
Consumidores, saprófitas 
e decompositores 
 
A quantidade de energia produzida pelos organismos autotróficos pode ser 
determinada por meio da produtividade primária, definida como o rendimento da 
conversão da energia solar em substâncias orgânicas. Além disso, é subdividida 
em: 
 produção primária bruta (PPB), mensura a atividade fotossintética 
total; 
 produção primária líquida (PPL), considera somente a matéria 
orgânica produzida, eliminando o que foi perdido no processo de 
respiração. 
 
É importante lembrar que os organismos autotróficos realizam a 
fotossíntese e a respiração, sendo que, no primeiro processo, produzem glicose 
(energia) gás carbônico. 
A PPL é uma ferramenta utilizada para indicar a “higidez” de um 
ecossistema, tendo grande importância para estudos e identificação do equilíbrio 
ecológico. A PPL é expressa pela massa produzida em uma dada superfície, em 
um determinado tempo. Nas regiões de mar aberto, a produtividade está em 
torno de mais de 125 g de biomassa por metro quadrado por ano, inferior às 
regiões costeiras que está em torno de 2.000 g de biomassa por metro quadrado, 
por ano. A produtividade primária pode ser influenciada por diferentes fatores, 
afetando a produtividade dos ecossistemas que serão avaliadas a seguir. 
 
TEMA 2: FATORES LIMITANTES DA PRODUTIVIDADE PRIMÁRIA 
A produtividade primária depende das variações na luz e na temperatura. 
Para organismos fotossintetizantes, que crescem em plena luz, os níveis de 
luminosidade, geralmente, excedem o ponto de saturação dos pigmentos 
fotossintetizadores. Nestes ambientes, a taxa fotossintética não se restringe pela 
 
 
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disponibilidade de luz. Já em ambientes sombreados ou ambiente aquáticos, 
com grande profundidade, a taxa fotossintética é limitada pela luminosidade. A 
eficiência fotossintética proporciona um índice útil para comparar a produtividade 
em ambientes naturais. Em ambientes que não são limitados pela água e 
nutrientes, a eficiência fotossintética varia entre 1 e 2 %. Os 98-99% restantes 
da energia luminosa são assimilados durante a fotossíntese e depois utilizados 
no processo de respiração. Entre 25 e 75% da energia é refletida, tendo em vista 
de que os pigmentos fotossintetizantes absorvem somente um espectro 
específico da energia luminosa. 
A disponibilidade de água é um limitante da produtividade primária, em 
ambientes terrestres. A água é perdida nos estômatos, responsáveis pelas 
trocas gasosas. Assim, quando a água no solo se aproxima do ponto de 
afinamento, as plantas fecham os estômatos, evitando a perda de água e, 
consequentemente, impedem as trocas gasosas, interrompendo a fotossíntese. 
Os nutrientes, por sua vez, limitam a produção primária, tanto nos 
ambientes terrestres quanto nos ambientes aquáticos. A produtividade pode ser 
incrementada pela adição de diversos nutrientes, em especial nitrogênio e 
fósforo. 
A produtividade varia, grandemente, com a latitude, pois em menores 
latitudes temos uma combinação favorável de intensidade solar, temperatura 
elevada, abundância de chuvas e nutrientes, resultando nos ambientes mais 
produtivos da Terra. Em contrapartida, em ambientes de maiores latitudes, como 
os polos, as baixas temperaturas, associadas com os longos períodos de baixa 
produtividade, reduzem a produtividade. Nos ambientes aquáticos, as condições 
limitantes da produtividade diferem. Em oceanos abertos e profundos, os restos 
orgânicos depositam-se nas profundezas, tornando-se escassos nas regiões 
superficiais que são iluminadas. Estuários, recifes de coral, zonas de 
ressurgência, onde os nutrientes são abundantes e recirculam, os ecossistemas 
tendem a ser mais produtivos. 
 
TEMA 3: PRODUTIVIDADE SECUNDÁRIA 
A produtividade secundária refere-se à quantidade de matéria orgânica 
incorporada pelos consumidores primários ou herbívoros em um determinado 
 
 
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período de tempo, sendo dependente da produtividade primária. A produção 
forma a base das cadeias alimentares ecológicas e é a fonte de energia química 
dos sistemas. A abundância e a atividade biológica dos organismos, nos níveis 
tróficos superiores, dependem da transferência de energia para níveis mais altos 
da cadeia alimentar. A quantidade que atinge o topo depende de quão eficiente 
a energia é assimilada e, posteriormente, convertida em crescimento e 
reprodução. Mais detalhes deste processo veremos no próximo tópico. O que é 
importante destacarmos, neste momento, é que muito das estruturas que 
constituem as plantas lenhosas são difíceis de serem ingeridas, sendo 
eliminadas praticamente intactas pelos consumidores. Estes nutrientes só 
conseguem ser aproveitados pelos detritívoros, numa cadeia trófica a parte, 
constituída, primeiramente, por animais relativamente grandes que se alimentam 
da vegetação folhosa, frutos e sementes. A segunda, quando animais 
relativamente pequenos e os micro-organismos consomem detritos da 
serapilheira e do solo. Esta cadeia alimentar, apesar da energia mover-se mais 
lentamente do que a energia assimilada pelos herbívoros, é extremamente 
importante por ser capaz de devolver os nutrientes para a base das cadeias 
alimentares. 
 
TEMA 4: EFICIÊNCIA DA TRANSFERÊNCIA 
O valor energético das plantas, para os herbívoros, depende de quanta 
matéria indigerível elas possuem, tais como celulose, lignina, entre outros. A 
eficiência de assimilação é dada pela razão da energia assimilada pela energia 
ingerida, expressa em percentual. A percentagemde energia assimilada pelos 
herbívoros varia de 15%, nos milípides decompositores de madeira, até 80% nos 
consumidores de sementes. Já os alimentos de origem animal são mais 
facilmente digeríveis tendo uma assimilação entre 60 a 90%. 
Numa regra geral, entre os níveis tróficos, somente de 5 a 20% da energia 
assimilada passa para os níveis tróficos. A quantidade de energia, que atinge 
cada nível trófico, depende da produção primária líquida na base da cadeia 
alimentar e das eficiências de transferência de energia em cada nível trófico. Da 
energia luminosa assimilada pela fotossíntese, as plantas utilizam entre 15 e 
70% para se manterem, a qual depende do ambiente e do padrão crescimento. 
Plantas ocorrentes em regiões mais quentes tem taxas mais altas de respiração 
 
 
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do que plantas de regiões mais frias. A energia respirada acaba sendo perdida 
na forma de calor e não está disponível para outros níveis tróficos. 
Como os herbívoros e carnívoros são mais ativos do que os produtores, 
gastam mais da energia assimilada para manterem suas funções vitais. Desta 
forma, apenas 5 a 20% da energia do nível trófico abaixo dele é transferida. Você 
irá identificar, em muitos livros e sites ecológicos, a regra generalizada de 10% 
de transferência do nível de energia, a fim de facilitar o entendimento e cálculos 
de transferência energética. Uma consequência desta regra, nos demonstra que 
somente 1% da energia total assimilada pelos produtores primários termina 
como produção no terceiro nível trófico. 
Assim, pouquíssima energia está disponível para sustentar consumidores 
nos níveis tróficos mais altos, explicando a forma de pirâmide ao se representar 
a transferência de energia nos sistemas. Estas observações sugerem como os 
humanos podem aumentar seus suprimentos alimentares, substituindo sua 
alimentação por uma predominantemente a base de produtos vegetais. 
 
TEMA 5: CICLAGEM DE NUTRIENTES 
Diferentemente da energia que é perdida em forma de calor, os elementos 
químicos são completamente retidos na biosfera e continuamente são reciclados 
entre os componentes físicos e biológicos dos ecossistemas. Os organismos 
utilizam compostos inorgânicos para sintetizar compostos orgânicos, os quais 
podem ser reciclados diversas vezes antes de serem perdidos para o sedimento, 
lençóis freáticos ou atmosfera. 
Os organismos fazem parte dos ciclos dos nutrientes nos ecossistemas, 
composto por transformações químicas dos elementos ocorrentes também no 
ar, no solo, na água. Algumas destas reações são extremamente importantes 
para os organismos, pois os convertem em formas de elementos que podem ser 
assimilados pelos organismos. A circulação dos elementos pode ser comparada 
com a movimentação entre os compartimentos, sendo que os grandes 
compartimentos são os organismos vivos, os detritos orgânicos e as formas 
inorgânicas acessíveis. Já as formas orgânicas e inorgânicas inacessíveis, 
geralmente, estão aprisionadas nos sedimentos. 
 
 
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Dentre as transformações de energia mais importantes estão as reações 
associadas a oxidação e redução do carbono, oxigênio, nitrogênio e enxofre. Um 
átomo é oxidado quando fornece elétrons e reduzido quando recebe elétrons. 
Após ser oxidado, um átomo libera energia junto com os elétrons eliminados; e, 
ao ser reduzido, ganha energia junto com os elétrons que recebe. Com cada 
transformação química, os elementos são mudados de uma forma para a outra. 
A velocidade que os elementos ciclam, dentro dos ecossistemas, podem ser 
rápidas ou mais lentas. 
O ciclo hidrológico equilibra a quantidade de água na forma líquida e na 
forma de vapor, entre os ambientes. O ciclo do carbono, composto por três 
processos: fotossíntese e respiração, trocas de dióxido de carbono entre 
atmosfera e oceanos e precipitação dos sedimentos de carbono nos oceanos. O 
nitrogênio, em sua grande parte, é reciclado pelos compartimentos biológicos. O 
fósforo, nutriente que limita a produtividade primária, é assimilado na forma de 
íons de fosfato. Muitas das transformações de elementos são executadas por 
micro-organismos especializados. 
 
NA PRÁTICA 
Neste exemplo demonstramos um experimento que promoveu a remoção 
de um predador de topo de cadeia e as consequências na estrutura da 
comunidade, reduzindo a riqueza. Esta redução foi promovida pelo aumento da 
predação ocasionada pela maior abundância e de um predador intermediário. 
 
SÍNTESE 
Nesta aula, abordamos a energia e transmissão por meio dos níveis tróficos 
na biosfera. A variação na produtividade primária é dependente, primeiramente, 
da energia luminosa e da disponibilidade de água, fatores variáveis com a 
latitude. A eficiência no aproveitamento energético é dependente da capacidade 
de assimilar a energia ingerida e reduz à medida que aumentam os níveis 
tróficos, tendo em vista de que grande parte desta energia é perdida em forma 
de calor e na manutenção das funções vitais dos consumidores. Os 
decompositores apresentam um papel importante nas cadeias tróficas fazendo 
com que os nutrientes retornem aos sistemas. E, por fim, abordamos a 
 
 
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importância dos ciclos biogeoquímicos na ciclagem dos nutrientes, 
transformando elementos inacessíveis em formas orgânicas acessíveis aos 
seres vivos. 
 
REFERÊNCIAS 
BEGON, M.; TOWSNEND, C. R.; HARPER, J. L. Ecologia: de indivíduos a 
ecossistemas. 4. ed. Porto Alegre: Artmed, 2007. 
ODUM, E.P. & BARRETT, G. W. Fundamentos de Ecologia. 5. ed. São Paulo: 
Thomson. Learning, 2007. 
RICKLEFS, R.E. A economia da natureza. 5. ed. Rio de Janeiro, Guanabara 
Koogan, 2003. 503p.