Ecossistemas DEBIO/UFOP Curso: Engenharia Ambiental

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1 Ecossistemas DEBIO/UFOP Curso: Engenharia Ambiental

2 Tema 18 Fluxo de Matéria e Energia Aula 1: Produção primária Aula 2: Níveis tróficos Prof. Dr. Roberth Fagundes

3 ECOSSISTEMA Comunidade biológica e todos os fatores abióticos que afetam e são afetados por ela. Apesar dos organismos atraírem nossa maior atenção,... nós não podemos separalos de seu ambiente específico, com o qual eles formam um único sistema. Esse é o ecossistema, o qual pela visão do ecólogo, é a unidade básica da natureza da Terra. Arthur Tansley (1935)

4 Ecossistemas são energia solar transformada, incluindo plantas, bactérias, fungos, animais e todas as suas atividades.

5 radiação radiação H2O H2O H2O CO2 + H20 luz CHO +O2 CO2 + H20 luz CHO +O2 H2O H2O TEMPERATURA

6 CHO metabolismo reserva biomassa matéria herbívoros reserva biomassa metabolismo detritívoros

7 fluxo de energia fluxo de água fluxo de nutrientes produção primária fluxos tróficas ciclo de nutrientes

8 produção primária taxa de produção primária produção de matéria orgânica, ou biomassa, a partir de energia física e química, por organismos autótrofos produção de biomassa em um determinado intervalo de tempo. produção bruta a biomassa total produzida produção líquida a biomassa bruta reduzida do consumo

9 Rede trófica fluxo de energia através dos organismos Nível trófico posição em uma rede trófica determinada pelo número de transferências de energia a partir do produtor primário

10 Fases da transformação da energia

11 Fatores limitantes da produtividade Nutrientes Luz Temperatura Água CO2

12 decompositores energia predadores carnívoros 5 nível 4 nível carnívoros 3 nível herbívoros/ detritívoros plantas 2 nível 1 nível

13

14 Eficiência de transferência

15 Eficiência de transferência

16 Eficiência ecológica

17 Pirâmide de energia

18 Decomposição

19

20 Aula 1 Produção primária Prof. Dr. Roberth Fagundes

21

22

23 Quais fatores limitam produtividade primária?

24 Plantas terrestres

25 Produção primária terrestre

26 Produção primária líquida (massa/área/tempo) Fatores limitantes da produção primária terrestre Temperatura e Umidade

27 Produção primária líquida (g/m²/ano) Como a tundra e as dunas desérticas podem ter semelhante produtividade? Relação entre a evapotranspiração e a produtividade primária acima do solo em vários ecossistema terrestres (Rosenzweig 1968) Produção primária terrestre aumenta com a evapotranspiração. Dunas desérticas Florestas tropicais Florestas temperadas decíduas Pradarias de grama alta Florestas subalpinas Tundra Pradarias anuais Deserto arbustivo Evapotranspiração (mm H2O/ano) Evapotranspiração aumenta com precipitação e temperatura.

28 Produção primária líquida (g/m²/ano) Influência da precipitação anual na produção primária acima do solo em campinas da América do Norte (sala et al. 1988) Produção primária em campinas aumenta com a maior precipitação anual. Precipitação Temperatura Precipitação (mm/ano)

29

30 Qual o papel diferencial da temperatura e da precipitação?

31 Produção primária líquida (massa/área/tempo) Fatores limitantes da produção primária terrestre Fertilidade do solo (NPK)

32 Ao menos que solo esteja em perfeito balanço, o potencial de crescimento de uma planta é como um barril com tábuas de diferente comprimento e a planta será limitada pela tábua de menor comprimento. Lei do mínimo de Liebig (1940) Justus von Liebig

33 Produção primária líquida (g/m²) Será que o efeito da fertilização depende do contexto? Efeito da adição de NPK na produção primária líquida da Tundra Ártica (Shaver e Chapin 1986). Adição de fertilizante dobrou a produção primária. Controle Locais Fertilizado

34 Biomassa epigeia (g/m²) Efeito da adição de fósforo (P) e nitrogênio (N) na produção primária líquida epigeia em dois ambientes de tundra alpina. Concentração de NP é maior em prado úmido do que seco; Fertilização aumentou NP em prado seco mas só N em prado úmido; Prado seco Adição de nutrientes aumentou a produção primária em ambos os prados. Prado úmido N limita produção primária líquida em prados secos; N e P limitam produção primária líquida em prados úmidos; Nutrientes Tratamentos Nutrientes

35 AMBIENTES TERRESTRES TEMPERATURA UMIDADE PRODUÇÃO PRIMÁRIA [NUTRIENTES]

36 AMBIENTES AQUÁTICOS

37 fitoplâncton

38 fitoplâncton

39 produtividade primária em ambientes aquáticos (Vallina et al 2014)

40 produtividade primária em ambientes aquáticos (Vallina et al 2014)

41 produtividade primária em ambientes aquáticos (Vallina et al 2014)

42 produtividade primária em ambientes aquáticos (Vallina et al 2014)

43 AMBIENTES AQUÁTICOS LUMINOSIDADE TEMPERATURA NUTRIENTES PRODUÇÃO PRIMÁRIA

44 AMBIENTES MARINHOS decomposição transporte fluvial revolvimento da nitrogênio água

45 Biomassa de algas, clorofila a (mg/cm³) Experimento de largaescala demonstrando a limitação por nutrientes da produção primária (Ganéli et al Local Experimento com enriquecimento de nutrientes conduzido em frascos de cultura mostrou que o nitrato limita a produção primária ao longo do mar Báltico.

46 AMBIENTES LIMNÉTICOS P fósforo solo matéria vegetal precipitação

47 A biomassa de algas pela clorofila a (mg/m³) Relação entre a concentração de fósforo e a biomassa de algas nos lagos temperados do norte (Dillon e Rigler 1974). Lagos com mais fósforo possui maior biomassa de algas Fósforo (mg/m³)

48 8ha m³

49 Biomassa de fitoplâncton (mg/m³) Experimento de lago inteiro mostra o efeito da adição de nutrientes (carbono C + nitrogênio N + fósforo P) na biomassa média de fitoplâncton Antes da fertilização os dois lagos suportavam biomassa semelhante de fitoplâncton Após a fertilização, a biomassa de fitoplâncton aumentou no lago experimental lago fertilizado (CNP) Quando a fertilização parou, a biomassa diminuiu no lago experimental. lago controle Ano

50 E se você adicionasse nitrogênio em um lago e fósforo no outro lago, mas a biomassa de fitoplâncton só mudasse com ambos juntos. O isso significaria?

51 Se você adicionasse nitrogênio em uma metade do lago, e a produtividade primária não mudasse, mas adicionando fósforo na outra metade do lago, a produtividade dobrasse. Como você explicaria isso?

52

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