2 Modelos de Fluxo de Energia em um Ecossistema (com Diagrama) - Explicado!

O fluxo de energia pode ser explicado por meio de dois modelos, a saber: modelo de energia de canal único e modelo de energia em forma de Y.

1. Modelos de Energia de Canal Único:

O princípio das cadeias alimentares e o funcionamento das duas leis da termodinâmica podem ser melhor esclarecidos por meio dos diagramas de fluxo de energia mostrados nas Figuras 1. 3 e 1. 4.

Como mostrado na Figura 1.3, da radiação solar total recebida (118.872 gcal / cm2 / ano), 118.761 gcal / cm2 / ano permanecem não utilizados e, portanto, a produção bruta (produção líquida mais respiração) por autótrofos é de 111 gcal / cm2 / yr com uma eficiência de captura de energia de 0, 1 0 por cento. Também pode ser notado que 21 por cento desta energia ou 23 gcal / cm2 / ano são consumidos em reações metabólicas de autotróficos para seu crescimento, desenvolvimento, manutenção e reprodução.

Pode-se observar ainda que 15 gcal / cm2 / ano são consumidos por herbívoros que pastam ou se alimentam de autótrofos - isto equivale a 17% da produção líquida de autótrofos.

A decomposição (3 gcal / cm ² ano) é responsável por cerca de 3, 4% da produção líquida. O restante do material vegetal, 70 gcal / cm ² / ano ou 79, 5 por cento da produção líquida, não é utilizado de todo, mas torna-se parte dos sedimentos acumulados. É óbvio, então, que muito mais energia está disponível para os herbívoros do que é consumida.

Também pode ser notado que vários caminhos de perda são equivalentes a uma conta para captura de energia dos autotróficos, isto é, produção bruta. Também, coletivamente, os três "destinos" superiores (decomposição, herbívoro e não utilizado) são equivalentes à produção líquida, da energia total incorporada ao nível dos herbívoros, ou seja, 15 gcal.cm ² / ano, 30% ou 4, 5 gcal / cm ² / yr é usado em reações metabólicas. Assim, há consideravelmente mais energia perdida pela respiração dos herbívoros (30%) do que pelos autotróficos (21%).

Novamente, há considerável energia disponível para os carnívoros, a saber, 10, 5 gcal / cm ² / ano ou 70%, o que não é totalmente utilizado; de fato, apenas 3, 0 gcal / cm ² / ano ou 28, 6% da produção líquida passa para os carnívoros. Esta é uma utilização mais eficiente dos recursos do que ocorre no nível de transferência de autotróficos.

No nível carnívoro, cerca de 60% da ingestão de energia dos carnívoros é consumida na atividade metabólica e o restante se torna parte dos sedimentos não utilizados; apenas uma quantidade insignificante está sujeita a decomposição anual. Essa alta perda respiratória se compara a 30% por herbívoros e 21% a autotróficos nesse ecossistema.

Do diagrama de fluxo de energia mostrado na Figura 1.3, duas coisas ficam claras. Em primeiro lugar, há uma via de mão única ao longo da qual a energia se move (fluxo unidirecional de energia). A energia captada pelos autótrofos não volta para a entrada solar; aquilo que passa aos herbívoros não volta aos autotróficos. À medida que se move progressivamente pelos vários níveis tróficos, não está mais disponível para o nível anterior. Assim, devido ao fluxo unidirecional de energia, o sistema entraria em colapso se a fonte primária, o sol, fosse cortada.

Em segundo lugar, ocorre uma diminuição progressiva do nível de energia em cada nível trófico. Isto é explicado em grande parte pela energia dissipada como calor nas atividades metabólicas e medida aqui como respiração acoplada, com energia não utilizada. Na Figura acima, as “caixas” representam os níveis tróficos e os “tubos” representam o fluxo de energia dentro e fora de cada nível.

O fluxo de entrada de energia equilibra as vazões conforme exigido pela primeira lei da termodinâmica, e a transferência de energia é acompanhada pela dispersão de energia em calor indisponível (isto é, respiração), conforme exigido pela segunda lei. A Figura 1. 4 apresenta um modelo de fluxo de energia muito simplificado de três níveis trópicos, a partir do qual se torna evidente que o fluxo de energia é grandemente reduzido a cada nível trófico sucessivo de produtores para herbívoros e depois para carnívoros.

Assim, a cada transferência de energia de um nível para outro, a maior parte da energia é perdida como calor ou outra forma. Há uma redução sucessiva no fluxo de energia, quer a consideremos em termos de fluxo total (isto é, entrada total de energia e assimilação total) ou componentes secundários de produção e respiração. Assim, dos 3.000 Kcal de luz total caindo sobre as plantas verdes, aproximadamente 50 por cento (1500 Kcal) é absorvido, dos quais apenas 1 por cento (15 Kcal) é convertido no primeiro nível trófico.

Assim, a produção primária líquida é de apenas 15 kcal. A produtividade secundária (P2 e P3 no diagrama) tende a ser cerca de 10% em sucessivos níveis tróficos de consumidores, isto é, herbívoros e carnívoros, embora a eficiência possa ser às vezes maior, como 20%, no nível carnívoro mostrado (ou P3 0, 3 Kcal) no diagrama.

Torna-se evidente nas Figuras 1.3 e 1.4 que há uma redução sucessiva no fluxo de energia em níveis tróficos sucessivos. Assim, quanto mais curta a cadeia alimentar, maior seria a energia alimentar disponível, pois com um aumento no comprimento da cadeia alimentar, há uma perda de energia correspondente.

2. Modelos de fluxo de energia em forma de Y:

O modelo em forma de Y indica ainda que as duas cadeias alimentares, nomeadamente a cadeia alimentar de pastoreio e a cadeia alimentar de detritos, estão, de facto, sob condições naturais, não completamente isoladas umas das outras. A cadeia alimentar de pastoreio começa com base vegetal verde indo para herbívoros e a cadeia alimentar de detritos começando com matéria orgânica morta representada por micróbios, passando então para os detritívoros e seus consumidores.

Por exemplo, cadáveres de pequenos animais que antes faziam parte da cadeia alimentar de pastoreio foram incorporados na cadeia alimentar de detritos, como fazem as fezes de animais de pasto. Funcionalmente, a distinção entre os dois é de um intervalo de tempo entre o consumo direto de plantas vivas e a utilização final de matéria orgânica morta. A importância das duas cadeias alimentares pode diferir em diferentes ecossistemas, em alguns pastos é mais importante, em outros detritos é o principal caminho.

O ponto importante no modelo em forma de Y é que as duas cadeias alimentares não são isoladas umas das outras. Este modelo em forma de Y é um modelo de trabalho mais realista e prático do que o modelo de canal único porque,

(i) confirma a estrutura estratificada dos ecossistemas,

(ii) separa as cadeias de pastoreio e detrito (consumo direto de plantas vivas e utilização de matéria orgânica morta, respectivamente) no tempo e no espaço, e

(iii) que os micro-consumidores (bactérias absortivas, fungos) e os macro-consumidores (animais fagotróficos) diferem grandemente nas relações tamanho-metabolismo. (EP> Odum, 1983).

Deve, no entanto, ser lembrado que esses modelos descrevem o padrão básico de fluxo de energia no ecossistema. Na prática, sob condições naturais, os organismos estão inter-relacionados de forma que várias cadeias alimentares se tornam resultados interligados em uma teia alimentar complexa. Já nos referimos às teias alimentares nas pastagens e nos ecossistemas das lagoas. A complexidade da cadeia alimentar depende do comprimento das cadeias alimentares.

Assim, na natureza, existem fluxos de energia multicanal, mas nestes os canais pertencem a uma das duas cadeias alimentares básicas, isto é, será uma cadeia alimentar de pastoreio ou de detrito. O padrão de intertravamento de várias cadeias na rede alimentar de um ecossistema levaria a um fluxo de energia multicanal. Assim, na prática, sob condições de campo, podemos enfrentar dificuldades na medição energética do ecossistema.