FLUXO DE ENERGIA E CICLOS DE MATÉRIA Todos os organismos necessitam de energia para realizar as suas funções vitais. A energia necessária para a vida na Terra provém praticamente toda do sol. Contudo, nem todos os seres vivos têm capacidade para a utilizar. São os seres com clorofila, como as plantas, que transformam a energia solar em energia química, num processo que já estudámos, a fotossíntese. Assim, a fotossíntese é o processo através do qual alguns seres vivos produzem o seu próprio alimento a partir da energia solar. Durante a fotossíntese, as plantas transformam a água, os sais minerais e o dióxido de carbono, que retiram do meio, em matéria orgânica e oxigénio. À medida que ocorre a transformação de matéria inorgânica em matéria orgânica, parte da energia luminosa é armazenada nos compostos orgânicos sob a forma de energia química (figura 1). A matéria orgânica engloba um conjunto de moléculas fabricadas pelos seres vivos, constituídas por carbono, hidrogénio, oxigénio, azoto e outros elementos químicos. Os restantes seres vivos também necessitam de energia para realizarem as suas actividades vitais. Os animais, por exemplo, como não realizam a fotossíntese, utilizam a energia química que está contida nas moléculas orgânicas dos alimentos. Com base na capacidade de produzirem ou não os compostos orgânicos a partir dos compostos inorgânicos, os seres vivos podem ser divididos em duas categorias: Autotróficos seres vivos capazes de produzir a sua própria matéria orgânica a partir dos constituintes inorgânicos (matéria mineral e dióxido de carbono) que existem no meio ambiente, utilizando a energia luminosa como forma de energia externa. Heterotróficos seres vivos que precisam de consumir matéria orgânica para obter energia e nutrientes. Página 1
A alimentação constitui a forma primordial de transferência de energia (e de matéria) entre os seres vivos de um ecossistema. Cadeias alimentares O conjunto de seres vivos de uma comunidade que se alimentam e servem de alimento uns aos outros constituem uma cadeia alimentar ou cadeia trófica. É nas cadeias alimentares que ocorre a transferência de matéria orgânica de ser vivo para ser vivo. Numa cadeia alimentar, cada ser vivo ocupa uma determinada posição chamada nível trófico (do grego trophos=alimento), de acordo com a principal fonte de alimento. Nas diferentes cadeias alimentares podemos encontrar, normalmente, três tipos de categorias de seres vivos: produtores, consumidores e decompositores. Produtores Os produtores são seres vivos capazes de produzir o seu próprio alimento (figura 3). São também designados autotróficos. Ocupam o 1º nível trófico. A B C Figura 3 Seres vivos produtores: cianobactérias (A), algas (B) e plantas (C) Página 2
Consumidores Os consumidores são seres vivos heterotróficos que se alimentam directa ou indirectamente da matéria orgânica produzida pelos produtores. Consumidores primários ou consumidores de 1ª ordem são herbívoros e alimentam-se exclusivamente dos produtores. Ocupam o 2º nível trófico. Figura 4 Consumidores primários: alimentam-se à custa dos produtores. Consumidores secundários ou de segunda ordem designam-se predadores ou carnívoros e subsistem à custa dos herbívoros. Ocupam o 3º nível trófico. Figura 5 Consumidores secundários são predadores que se alimentam de herbívoros. Existem ainda consumidores de 3ª ordem, de 4ª ordem e assim sucessivamente. Contudo, as cadeias alimentares são, de uma maneira geral, curtas, não contendo mais do que cinco ou seis níveis tróficos. Decompositores Os decompositores são seres vivos heterotróficos que transformam a matéria orgânica, de que se alimentam (cadáveres e produtos de excreção, como as fezes e urina), em matéria mineral, que é devolvida ao solo. Figura 6 Os fungos e as bactérias são os principais decompositores. Página 3
Os decompositores constituem um nível trófico especial. De facto, regra geral, um nível trófico inclui os seres que têm uma posição determinada na teia alimentar estão todos à mesma distância do nível dos produtores, no qual se iniciam todas as cadeias alimentares. Porém, os decompositores não respeitam esta regra, já que se apresentam em várias posições da cadeia alimentar em virtude de se alimentarem de seres vivos de todos os níveis tróficos. Por esta razão, muitas vezes os decompositores não são representados ou, então são representados num nível paralelo a todos os outros. Importância dos decompositores A decomposição é um processo complexo. Normalmente, os decompositores contam ainda com o auxílio de outras espécies animais, como insectos, aranhas, minhocas, bichos-de-conta, centopeias e tantos outros, que vão contribuindo para a decomposição dos detritos, alterando-os e fragmentando-os cada vez mais.. Os decompositores desempenham um papel fundamental nos ecossistemas, visto que, ao alimentarem-se, transformam a matéria orgânica em matéria mineral (inorgânica), que fica disponível no solo. Esta matéria inorgânica pode então ser reutilizada pelos seres autotróficos no processo de produção de matéria orgânica. Fazem assim a reciclagem das substâncias simples inorgânicas que os produtores retiram do meio. Teias alimentares Na Natureza, as interacções alimentares são bem mais complexas do que as representadas até agora. Na realidade, nos ecossistemas, as cadeias alimentares estão geralmente interligadas, formando redes ou teias alimentares. Página 4
Figura 8 Teia alimentar. Actividade A figura seguinte representa uma teia alimentar estudada no estuário do Rio Tejo, reflectindo uma enorme variedade de espécies. Página 5
1 Define cadeia alimentar. 2 Distingue ser autotrófico de heterotrófico. 3 Identifica as cadeias alimentares desta teia alimentar. 4 Indica o nível trófico ocupado pelos: 4.1 produtores 4.2 consumidores de 2ª ordem 5 Refere os: 5.1 consumidores primários 5.2 consumidores secundários 5.3 consumidores terciários 6 Define teia alimentar. 7 Menciona um ser que ocupe diferentes níveis tróficos nesta teia alimentar. 8 Indica qual o nível trófico ocupado pelos seres que nesta teia alimentar são apenas predadores, não sendo presas. 9 Explica a importância dos produtores para a vida na Terra 10 Define decompositores 11 Explica a importância dos decompositores nos ecossistemas. Conclui-se assim que, numa teia alimentar, os mesmos seres vivos podem pertencer a várias cadeias alimentares. Na realidade, o mesmo ser vivo pode ocupar diferentes níveis tróficos. Os animais da mesma espécie podem pertencer a várias cadeias alimentares, para garantirem alimento suficiente e a assegurar a sua sobrevivência. Fluxo de energia O fluxo de energia, partindo do sol, atinge todos os níveis tróficos de um ecossistema através das relações alimentares. Contudo, apenas uma parte da energia disponível num nível trófico é transferida para o nível trófico seguinte. O que acontece é que uma grande parte da energia contida nos alimentos é gasta pelos seres vivos em actividades vitais, enquanto que outra é desperdiçada em excreções. Página 6
Deste modo, numa cadeia alimentar, à medida que se passa de nível trófico para nível trófico, a quantidade de energia disponível diminui, devido à energia que é dissipada. Calcula-se que apenas 10% da energia contida num nível trófico passe para o nível trófico seguinte. Actividade A tabela seguinte contém dados relativos à quantidade de energia que transita ao longo de uma cadeia alimentar. Organismo Energia recebida (unidades de energia) Energia acumulada (unidades de energia) Planta 423 000 5 000 Roedor 1 600 1,5 Carnívoro 0,5 0,01 1 Compara a energia recebida pela planta com a quantidade que esta consegue acumular. 1.1 A que se deve esta diferença? 2 Refere o motivo pelo qual as cadeias alimentares não têm, em geral, mais do que cinco níveis tróficos. Como a energia utilizada não é reaproveitada pelos seres vivos, diz-se que o fluxo de energia num ecossistema é unidireccional. Fluxo de matéria Contrariamente à energia, que se transfere num fluxo unidireccional, a matéria circula nos ecossistemas de uma forma cíclica e contínua. Nos ecossistemas, a matéria orgânica circula dos produtores para os consumidores e regressa ao solo e regressa ao solo, sob a forma de matéria mineral, pela acção dos decompositores. No solo, esta matéria mineral fica disponível para os produtores, ocorrendo um novo ciclo. Página 7
Figura 12 O fluxo de materiais num ecossistema ocorre de forma cíclica e contínua, reciclando permanentemente os materiais utilizados pelos seres vivos. A matéria utilizada pelos seres vivos é constituída por elementos químicos principalmente hidrogénio, carbono, oxigénio e azoto que existem no meio ambiente. Estes elementos circulam na Natureza através de ciclos, onde existe uma forte intervenção biológica. Ciclo do carbono O carbono encontra-se na Natureza em diferentes moléculas, como, por exemplo, a de dióxido de carbono. O dióxido de carbono existente na atmosfera ou dissolvido na água é utilizado pelos seres autotróficos na produção de moléculas orgânicas, durante a fotossíntese. Quando os consumidores se alimentam, o carbono presente nas moléculas orgânicas é transferido para o seu corpo. Parte deste carbono é libertado para o meio durante a respiração, sendo a restante parte retirada dos tecidos dos organismos. Quando os organismos morrem, entram em decomposição e o carbono é libertado, regressando à atmosfera ou à água. Página 8