Processos do Ecossistema e Fluxo de Energia

Todos os ecossistemas funcionam com energia capturada por produtores e dissipada à medida que passa pela cadeia alimentar; rastrear esse fluxo revela quanta vida um sistema pode sustentar.

Definition

Os processos do ecossistema e o fluxo de energia referem-se à captura, transferência e dissipação de energia através da estrutura trófica de um ecossistema, governados pela termodinâmica e quantificados através da produtividade e eficiência.

Scope

Este tópico abrange a energética dos ecossistemas: as leis da termodinâmica aplicadas aos sistemas ecológicos, a fixação de energia por autotróficos, sua transferência através das vias de pastejo e detritívoras, eficiências de assimilação e ecológicas, e as pirâmides de energia e biomassa resultantes. Ele trata de estoques versus fluxos e a partição de energia entre produção, respiração e perda.

Core questions

• Como a energia é capturada e transmitida através de um ecossistema?
• Por que a transferência de energia entre os níveis tróficos é ineficiente?
• Como as vias de pastejo e detritívoras particionam o fluxo de energia?
• O que as pirâmides de energia e biomassa revelam sobre a estrutura do ecossistema?

Key theories

Fluxo de energia trófico-dinâmico

A energia fixada pelos produtores move-se pelos níveis tróficos com perdas substanciais por respiração e consumo incompleto em cada etapa, de modo que progressivamente menos energia está disponível para consumidores de níveis superiores.

Eficiências ecológicas

A eficiência com que a energia é convertida de um nível trófico para o próximo combina a quantidade de alimento consumido, assimilado e transformado em nova biomassa, e é tipicamente da ordem de dez por cento.

Mechanisms

Os produtores convertem energia solar em energia química através da fotossíntese, fixando a produção primária bruta da qual respiram para deixar a produção primária líquida disponível aos consumidores. À medida que a energia passa para herbívoros e carnívoros, a eficiência de consumo, a eficiência de assimilação e a eficiência de produção reduzem a fração retida, enquanto o material não consumido e egestado entra na via detritívora, onde os decompositores respiram grande parte dele. Como a segunda lei dita que cada transferência dissipa energia como calor, o sistema requer entrada contínua de energia externa e suporta um número limitado de níveis tróficos.

Clinical relevance

A análise do fluxo de energia informa a avaliação da produtividade do ecossistema, a capacidade de suporte para espécies passíveis de colheita e os custos energéticos da produção de alimentos. Este é um contexto educacional, não uma prescrição de manejo.

History

Elton introduziu a pirâmide de números em 1927, e Lindeman formalizou o fluxo de energia através dos níveis tróficos em 1942. Os Odums estenderam essas ideias para a energética quantitativa de ecossistemas, e grandes programas de campo, como o Programa Biológico Internacional, mediram orçamentos de energia em biomas.

Key figures

• Raymond Lindeman
• Charles Elton
• Eugene Odum
• Howard Odum

Seminal works

• lindeman1942
• chapin2011
• begon2006

Frequently asked questions

Por que apenas cerca de dez por cento da energia é transferida para cada nível trófico?

Grande parte da energia em cada nível é usada na respiração, perdida como calor ou nunca consumida, de modo que apenas uma pequena fração é convertida em nova biomassa disponível para o próximo nível.

Qual é a diferença entre produção primária bruta e líquida?

A produção primária bruta é a energia total fixada pelos produtores, enquanto a produção primária líquida é o que resta após a própria respiração dos produtores e é a energia realmente disponível para os consumidores.