A energia é essencial na natureza, principalmente a energia que é oriunda das interações ecológicas. Temos como exemplo, a energia que está presente em todos os organismos vivos e se mantém circulando entre eles através dos níveis tróficos.
O sol é muito importante, direta ou indiretamente, para todos os organismos vivos. Ele é o responsável principal pela totalidade de vida existente na terra. O sol propicia um ambiente muito importante para a vida: as radiações solares aquecem o solo e a água contida nele, bem como os oceanos, lagos e rios, originando chuva em praticamente todo o planeta. Além disso, a luz solar é essencial para todos os organismos fotossintetizantes.
À partir dos organismos fotossintetizantes, que captam a energia solar e a transformam em energia química, o fluxo de energia dos níveis tróficos é iniciado. Estes organismos, por serem a base de toda a biodiversidade da terra, são também conhecidos como produtores primários (como veremos mais abaixo). Alguns organismos se alimentam desses seres fotossintéticos, como por exemplo, animais herbívoros que comem gramíneas. Estes, por sua vez são predados por animais carnívoros (um grande felino que preda um cervídeo, por exemplo). Outros animais, como carnívoros de topo podem predar estes carnívoros (águia predando serpente), e a energia continua sendo transferida ao longo desses níveis. Os organismos decompositores e detritívoros também são de grande importância no ciclo de energia: eles transformam a energia contida em organismos mortos, devolvendo uma série de compostos orgânicos para os ambientes em que vivem através de suas fezes: eles 'adubam' os organismos fotossintéticos, como plantas terrestres e fitoplânctons marinhos.
Depois de ser absorvida pelos organismos fotossintéticos, a energia solar passa a ser um tipo de energia diferenciada, uma energia química que ficará contida em todas as células desses organismos. A energia, então passará a ser perdida em cada nível trófico seguinte. Os organismos herbívoros, assimilam somente 10% da energia que obtiveram dos produtores primários e os 90% da energia restante é eliminada nas fezes. Dos 10% de energia assimilada, de 15 a 20% desse valor é empregado nas necessidades metabólicas do organismo e o restante se acumula nos seus tecidos. Já um carnívoro, é diferente. Quando se alimenta de um herbívoro ele aproveita cerca de 50% da energia e o restante é eliminado nas fezes. Dos 50% assimilados, de 15 a 20% é empregado no metabolismo. Nos outros níveis tróficos seguintes, acontece basicamente a mesma coisa. Essa variação no aproveitamento de energia entre herbívoros e carnívoros eu explorei um pouco mais no post Porque os trópicos possuem maior riqueza de espécies?.
A perda de energia ao longo dos diferentes níveis tróficos ocorre principalmente pelo fato dos organismos produzirem calor como resultado de suas reações metabólicas (respiração celular, etc). A energia captada diretamente do sol vai gradativamente reduzindo nos níveis tróficos seguintes. Por esta razão, diz-se que a vida na terra é extremamente dependente do sol
Os ecólogos, sempre buscando conhecer a natureza, seus padrões e processos, apresentam os organismos e o modo como estes estão relacionados com a energia, através das pirâmides de energia e as teias alimentares.
PIRÂMIDES DE ENERGIA
O total de matéria orgânica nos organismos é a biomassa e ela reflete a quantidade de energia química disponível para o nível trófico seguinte. Com base nas relações entre os organismos produtores, herbívoros e carnívoros, podemos ver como a energia está contida nesses níveis através de uma pirâmide de energia.
Na base da pirâmide nós podemos sempre observar os organismos produtores primários, também chamados de organismos fotossintetizantes. Na camada próxima superior, temos os organismos herbívoros (que possuem uma quantidade muito inferior de energia em relação aos produtores). Por último, possuindo ainda menos energia que todos os dois níveis abaixo, encontram-se os carnívoros e carnívoros de topo.
Outro tipo muito importante de representação dessas relações de energia é a pirâmide de números. Ela basicamente indica a quantidade de indivíduos aproximadamente que existem em cada nível trófico. Um exemplo: numa cadeia alimentar formada por arbustos, lagartas e aves predadoras de lagartas, podemos contar quantos arbustos, quantas lagartas e quantas aves existem no determinado local de estudo. É óbvio, nem sempre é possível contar com precisão todos os indivíduos, e então, os ecólogos fazem estimativas. Porém, nem sempre a formação do gráfico será uma pirâmide. Por exemplo, um único arbusto pode abrigar várias lagartas e este pode ser visitado por somente uma, poucas ou nenhuma ave, dependendo da quantidade de aves na região.
MAIS DETALHES SOBRE A PRODUTIVIDADE
Quanto menor o número de níveis tróficos numa cadeia alimentar, menor será a dissipação de energia nela, tendo em vista que as maiores perdas de energia ocorrem na transferência de matéria orgânica de um nível trófico para o outro (produtores > consumidores primários > consumidores secundários > consumidores terciários). Por exemplo, com cerca de 1.000 quilos de vegetais, é possível obter cerca de 250 quilos de carne de coelho.
Produtividade Primária
Chamamos de produtividade primária bruta (PPB) o total de energia que os organismos fotossintetizantes conseguem converter em biomassa em determinado período de tempo. Parte dessa energia obtida é convertida em respiração celular do próprio organismo fotossintetizante e somente o restante da energia é que é de fato incorporada pelo organismo. Nesse caso, a energia restante armazenada nos produtores, após o gasto com suas necessidades metabólicas para continuar vivo, é chamada de produtividade primária líquida (PPL). É essa energia que vai ficar disponível para o nível trófico seguinte - para os herbívoros, por exemplo.
Muitos ecólogos avaliam a eficiência dos produtores em um ecossistema através da PPL. Nesse caso, como retiramos a respiração celular para estabelecermos a PPL, temos a fórmula: produtividade primária bruta - R (que é a respiração) --> PPB - R.
Em alguns estudos de ecossistemas marinhos, os pesquisadores descobriram que a produtividade de algas é muito maior que a produtividade de diversos ecossistemas terrestres com uma grande riqueza de espécies vegetais. Esse fato se deve, de acordo com os pesquisadores, porque as algas não possuem tecidos que não fazem fotossíntese, como cascas, camadas diversas dos troncos, grandes quantidades de raízes, etc.
Produtividade Secundária
A produtividade secundária líquida (PSL) é a quantidade de energia armazenada em um organismo herbívoro subtraindo as perdas de energia em função da respiração, como na PPL. Por exemplo, com uma tonelada de alfafa é possível alimentar um bezerro ou 300 coelhos, mas, os coelhos estão prontos para o abate em 40 dias enquanto o bezerro em 120 dias. Deste modo, a PSL dos coelhos é 4x maior que a do bezerro.
Outro tipo muito importante de representação dessas relações de energia é a pirâmide de números. Ela basicamente indica a quantidade de indivíduos aproximadamente que existem em cada nível trófico. Um exemplo: numa cadeia alimentar formada por arbustos, lagartas e aves predadoras de lagartas, podemos contar quantos arbustos, quantas lagartas e quantas aves existem no determinado local de estudo. É óbvio, nem sempre é possível contar com precisão todos os indivíduos, e então, os ecólogos fazem estimativas. Porém, nem sempre a formação do gráfico será uma pirâmide. Por exemplo, um único arbusto pode abrigar várias lagartas e este pode ser visitado por somente uma, poucas ou nenhuma ave, dependendo da quantidade de aves na região.
MAIS DETALHES SOBRE A PRODUTIVIDADE
Quanto menor o número de níveis tróficos numa cadeia alimentar, menor será a dissipação de energia nela, tendo em vista que as maiores perdas de energia ocorrem na transferência de matéria orgânica de um nível trófico para o outro (produtores > consumidores primários > consumidores secundários > consumidores terciários). Por exemplo, com cerca de 1.000 quilos de vegetais, é possível obter cerca de 250 quilos de carne de coelho.
Produtividade Primária
Chamamos de produtividade primária bruta (PPB) o total de energia que os organismos fotossintetizantes conseguem converter em biomassa em determinado período de tempo. Parte dessa energia obtida é convertida em respiração celular do próprio organismo fotossintetizante e somente o restante da energia é que é de fato incorporada pelo organismo. Nesse caso, a energia restante armazenada nos produtores, após o gasto com suas necessidades metabólicas para continuar vivo, é chamada de produtividade primária líquida (PPL). É essa energia que vai ficar disponível para o nível trófico seguinte - para os herbívoros, por exemplo.
Muitos ecólogos avaliam a eficiência dos produtores em um ecossistema através da PPL. Nesse caso, como retiramos a respiração celular para estabelecermos a PPL, temos a fórmula: produtividade primária bruta - R (que é a respiração) --> PPB - R.
Em alguns estudos de ecossistemas marinhos, os pesquisadores descobriram que a produtividade de algas é muito maior que a produtividade de diversos ecossistemas terrestres com uma grande riqueza de espécies vegetais. Esse fato se deve, de acordo com os pesquisadores, porque as algas não possuem tecidos que não fazem fotossíntese, como cascas, camadas diversas dos troncos, grandes quantidades de raízes, etc.
Produtividade Secundária
A produtividade secundária líquida (PSL) é a quantidade de energia armazenada em um organismo herbívoro subtraindo as perdas de energia em função da respiração, como na PPL. Por exemplo, com uma tonelada de alfafa é possível alimentar um bezerro ou 300 coelhos, mas, os coelhos estão prontos para o abate em 40 dias enquanto o bezerro em 120 dias. Deste modo, a PSL dos coelhos é 4x maior que a do bezerro.
