Fluxo de energia (ecossistema): definição, processo e exemplos

A ecossistema é definida como uma comunidade de vários organismos interagindo uns com os outros e com seu ambiente em uma área particular. É responsável por todas as interações e relacionamentos entre ambos biótico (vivendo) e abiótico fatores (não vivos).

Energia é o que impulsiona o ecossistema a prosperar. E enquanto tudo matéria é conservada em um ecossistema, energia fluxos através de um ecossistema, o que significa que não é conservado. A energia entra em todos os ecossistemas como luz solar e é gradualmente perdida como calor de volta para o meio ambiente.

No entanto, antes que a energia flua para fora do ecossistema como calor, ela flui entre os organismos em um processo chamado fluxo de energia. É esse fluxo de energia que vem do sol e depois vai de organismo a organismo que é a base de todas as interações e relações dentro de um ecossistema.

A definição de fluxo de energia é a transferência de energia do sol e para cima em cada nível subsequente da cadeia alimentar em um ambiente.

Cada nível de fluxo de energia no cadeia alimentar em um ecossistema é designado por um nível trófico, que se refere à posição que um determinado organismo ou grupo de organismos ocupa na cadeia alimentar. O início da cadeia, que estaria na parte inferior da pirâmide de energia, é o primeiro nível trófico. O primeiro nível trófico inclui produtores e autótrofos que convertem a energia solar em energia química utilizável por meio da fotossíntese.

O próximo nível na cadeia alimentar / pirâmide energética seria considerado o segundo nível trófico, que geralmente é ocupado por um tipo de consumidor primário, como um herbívoro que se alimenta de plantas ou algas. Cada etapa subsequente na cadeia alimentar equivale a um novo nível trófico.

Além dos níveis tróficos, existem mais alguns termos que você precisa saber para entender o fluxo de energia.

Biomassa:Biomassa é matéria orgânica ou matéria orgânica. Biomassa é o material orgânico físico em que a energia é armazenada, como a massa que constitui as plantas e os animais.

Produtividade: A produtividade é a taxa na qual a energia é incorporada aos corpos dos organismos como biomassa. Você pode definir a produtividade para todos e quaisquer níveis tróficos. Por exemplo, primário produtividade é a produtividade dos produtores primários em um ecossistema.

Produtividade primária bruta (GPP): GPP é a taxa na qual a energia do sol é capturada nas moléculas de glicose. Basicamente, ele mede quanta energia química total é gerada pelos produtores primários em um ecossistema.

Produtividade primária líquida (NPP): O NPP também mede quanta energia química é gerada pelos produtores primários, mas também leva em consideração a energia perdida devido às necessidades metabólicas dos próprios produtores. Então, NPP é a taxa na qual a energia do sol é capturada e armazenada como matéria de biomassa, e é igual à quantidade de energia disponível para os outros organismos no ecossistema. NPP é sempre uma quantidade inferior ao GPP.

NPP varia dependendo do ecossistema. Depende de variáveis ​​como:

• Luz solar disponível.
• Nutrientes no ecossistema.
• Qualidade do solo.
• Temperatura.
• Humidade.
• CO₂ níveis.
  

A energia entra nos ecossistemas como luz solar e é transformada em energia química utilizável por produtores como plantas terrestres, algas e bactérias fotossintéticas. Uma vez que essa energia entra no ecossistema por meio da fotossíntese e é convertida em biomassa por esses produtores, a energia flui pela cadeia alimentar quando os organismos comem outros organismos.

A grama usa fotossíntese, o besouro come a grama, o pássaro come o besouro e assim por diante.

Conforme você sobe os níveis tróficos e continua ao longo da cadeia alimentar, o fluxo de energia não é 100% eficiente. Apenas cerca de 10 por cento da energia disponível passa de um nível trófico para o próximo nível trófico, ou de um organismo para o próximo. O restante dessa energia disponível (cerca de 90% dessa energia) é perdido na forma de calor.

A produtividade líquida de cada nível diminui por um fator de 10 conforme você sobe cada nível trófico.

Por que essa transferência não é 100% eficiente? Existem três razões principais:

1. Nem todos os organismos de cada nível trófico são consumidos: Pense desta forma: a produtividade primária líquida equivale a toda a energia disponível para os organismos em um ecossistema que é fornecida pelos produtores para aqueles organismos em níveis tróficos mais elevados. Para que toda essa energia flua desse nível para o seguinte, isso significa que todos esses produtores precisariam ser consumidos. Cada folha de grama, cada pedaço microscópico de algas, cada folha, cada flor e assim por diante. Isso não acontece, o que significa que parte dessa energia não flui desse nível para os níveis tróficos superiores.

2. Nem toda energia pode ser transferida de um nível para o seguinte: A segunda razão pela qual o fluxo de energia é ineficiente é porque alguma energia não pode ser transferida e, portanto, é perdida. Por exemplo, os humanos não conseguem digerir a celulose. Mesmo que essa celulose contenha energia, as pessoas não conseguem digeri-la e obter energia dela, e ela é perdida como "resíduo" (também conhecido como fezes).

Isso é verdade para todos os organismos: existem certas células e pedaços de matéria que eles não podem digerir e que serão excretados como resíduos / perdidos como calor. Portanto, mesmo que a energia disponível que um pedaço de alimento tem seja uma quantidade, é impossível para um organismo que o come obter todas as unidades de energia disponível desse alimento. Alguma dessa energia sempre será perdida.

3. Metabolismo usa energia: Por último, os organismos usam energia para processos metabólicos como a respiração celular. Essa energia se esgota e não pode ser transferida para o próximo nível trófico.

O fluxo de energia pode ser descrito por meio das cadeias alimentares como a transferência de energia de um organismo para o outro, começando com os produtores e subindo na cadeia à medida que os organismos são consumidos uns pelos outros. Outra forma de exibir este tipo de cadeia ou simplesmente exibir os níveis tróficos é por meio de pirâmides de alimentos / energia.

Como o fluxo de energia é ineficiente, o nível mais baixo da cadeia alimentar é quase sempre o maior em termos de energia e biomassa. É por isso que aparece na base da pirâmide; esse é o nível que é o maior. À medida que você sobe cada nível trófico ou cada nível da pirâmide alimentar, tanto a energia quanto a biomassa diminuem, razão pela qual os níveis diminuem em número e visualmente à medida que você sobe na pirâmide.

Pense da seguinte maneira: você perde 90% da quantidade de energia disponível à medida que sobe cada nível. Apenas 10% da energia flui, o que não pode suportar tantos organismos quanto no nível anterior. Isso resulta em menos energia e menos biomassa em cada nível.

Isso explica porque geralmente há um maior número de organismos mais baixos na cadeia alimentar (como grama, insetos e pequenos peixes, por exemplo) e um número muito menor de organismos no topo da cadeia alimentar (como ursos, baleias e leões, por exemplo).

Esta é uma cadeia geral de como a energia flui em um ecossistema:

1. A energia entra no ecossistema por meio da luz solar à medida que energia solar.
2. Produtores primários (a.k.a., o primeiro nível trófico) transforma essa energia solar em energia química por meio da fotossíntese. Exemplos comuns são plantas terrestres, bactérias fotossintéticas e algas. Esses produtores são autótrofos fotossintéticos, o que significa que eles criam seus próprios alimentos / moléculas orgânicas com a energia do sol e dióxido de carbono.
3. Parte dessa energia química que os produtores criam é, então, incorporado ao assunto que compõe esses produtores. O resto é perdido em forma de calor e utilizado no metabolismo desses organismos.
4. Eles são então consumidos por consumidores primários (a.k.a., segundo nível trófico). Exemplos comuns são herbívoros e onívoros que comem plantas. A energia que foi armazenada na matéria desses organismos é transferida para o próximo nível trófico. Alguma energia é perdida como calor e como desperdício.
5. O próximo nível trófico inclui outros consumidores / predadores que comerão os organismos no segundo nível trófico (consumidores secundários, consumidores terciários e assim por diante). A cada passo que você sobe na cadeia alimentar, parte da energia é perdida.
6. Quando os organismos morrem, decompositores como vermes, bactérias e fungos decompõem os organismos mortos e ambos reciclam nutrientes para o ecossistema e retiram energia para si próprios. Como sempre, alguma energia ainda é perdida na forma de calor.

Sem produtores, não haveria nenhuma maneira de qualquer quantidade de energia entrar no ecossistema de uma forma utilizável. A energia deve entrar continuamente no ecossistema através da luz solar e dos produtores primários, ou então toda a cadeia / teia alimentar no ecossistema entraria em colapso e deixaria de existir.

Ecossistemas florestais temperados são um ótimo exemplo para mostrar como funciona o fluxo de energia.

Tudo começa com a energia solar que entra no ecossistema. Esta luz solar mais o dióxido de carbono serão usados ​​por vários produtores primários em um ambiente florestal, incluindo:

• Árvores (como bordo, carvalho, freixo e pinheiro).
• Gramíneas.
• Vines.
• Algas em lagoas / riachos.

Em seguida, vêm os consumidores primários. Na floresta temperada, isso incluiria herbívoros como veados, vários insetos herbívoros, esquilos, esquilos, coelhos e muito mais. Esses organismos comem os produtores primários e incorporam sua energia em seus próprios corpos. Alguma energia é perdida como calor e desperdício.

Os consumidores secundários e terciários comem então esses outros organismos. Em uma floresta temperada, isso inclui animais como guaxinins, insetos predadores, raposas, coiotes, lobos, ursos e aves de rapina.

Quando qualquer um desses organismos morre, os decompositores decompõem os corpos dos organismos mortos e a energia flui para os decompositores. Em uma floresta temperada, isso incluiria vermes, fungos e vários tipos de bactérias.

O conceito piramidal de "fluxo de energia" também pode ser demonstrado com este exemplo. A energia e biomassa mais disponíveis estão no nível mais baixo da pirâmide alimentar / energética: os produtores na forma de plantas com flores, gramíneas, arbustos e muito mais. O nível com menos energia / biomassa está no topo da pirâmide / cadeia alimentar na forma de consumidores de alto nível, como ursos e lobos.

Enquanto ecossistemas marinhos como um recife de coral é muito diferente de ecossistemas terrestres como florestas temperadas, você pode ver como o conceito de fluxo de energia funciona exatamente da mesma maneira.

Os produtores primários em um ambiente de recife de coral são principalmente plâncton microscópico, organismos microscópicos semelhantes a plantas encontrados no coral e flutuando livremente na água ao redor do recife de coral. A partir daí, vários peixes, moluscos e outras criaturas herbívoras, como os ouriços-do-mar que vivem nos recifes, consomem esses produtores (principalmente algas neste ecossistema) para obter energia.

A energia então flui para o próximo nível trófico, que neste ecossistema seria peixes predadores maiores como tubarões e barracudas junto com moreias, peixes pargos, raias, lulas e muito mais.

Os decompositores também existem nos recifes de coral. Alguns exemplos incluem:

• Pepinos do mar.
• Espécies bacterianas.
• Camarão.
• Estrela do mar frágil.
• Várias espécies de caranguejos (por exemplo, o caranguejo decorador).

Você também pode ver o conceito de pirâmide com este ecossistema. A maior quantidade de energia e biomassa disponíveis existe no primeiro nível trófico e no nível mais baixo da pirâmide alimentar: os produtores na forma de algas e organismos corais. O nível com menos energia e biomassa acumulada está no topo, na forma de consumidores de alto nível, como tubarões.