QUAL É A LEI DO DÍZIMO ECOLÓGICO OU 10%? - BIOLOGIA - 2024

A lei do dízimo ecológica, a lei ecológica ou do 10% levanta como a energia viaja em sua derivação por diferentes níveis tróficos. Também é freqüentemente argumentado que esta Lei é simplesmente uma consequência direta da segunda Lei da Termodinâmica.

A energia ecológica é uma parte da ecologia que se preocupa em quantificar as relações que descrevemos acima. Considera-se que Raymond Lindemann (especificamente na sua obra seminal de 1942) foi quem estabeleceu os fundamentos desta área de estudo.

Figura 1. Rede trófica. Fonte: Por Thompsma, do Wikimedia Commons

O seu trabalho centra-se nos conceitos de cadeia alimentar e teia, e na quantificação da eficiência na transferência de energia entre os diferentes níveis tróficos.

Lindemann parte da radiação solar incidente ou energia que uma comunidade recebe, através da captura realizada pelas plantas através da fotossíntese e continua monitorando essa captura e seu posterior uso pelos herbívoros (consumidores primários), depois pelos carnívoros (consumidores secundários) e, finalmente, por decompositores.

Qual é a lei ecológica do dízimo?

Após o trabalho pioneiro de Lindemann, as eficiências de transferência trófica foram consideradas em torno de 10%; na verdade, alguns ecologistas se referiram a uma lei de 10%. No entanto, desde então, várias confusões foram geradas em relação a esse problema.

Certamente não há nenhuma lei da natureza que resulte em exatamente um décimo da energia que entra em um nível trófico sendo transferida para o próximo.

Por exemplo, uma compilação de estudos tróficos (em ambientes marinhos e de água doce) revelou que as eficiências de transferência por nível trófico variaram entre aproximadamente 2 e 24%, embora a média fosse de 10,13%.

Como regra geral, aplicável tanto aos sistemas aquáticos quanto aos terrestres, pode-se dizer que a produtividade secundária dos herbívoros costuma estar localizada aproximadamente, uma ordem de magnitude abaixo da produtividade primária na qual se baseia.

Esta é frequentemente uma relação consistente que se mantém em todos os sistemas de forrageamento e que tende a se transformar em estruturas do tipo piramidal, em que a base é fornecida pelas plantas e nesta base se estabelece uma menor, dos consumidores primários, no qual se baseia outro consumidor secundário (ainda menor).

Níveis de organização

Todas as coisas vivas requerem matéria e energia; matéria para a construção de seus corpos e energia para o desempenho de suas funções vitais. Este requisito não se limita a um organismo individual, mas se estende a níveis superiores de organização biológica que esses indivíduos podem conformar.

Esses níveis de organização são:

• Uma população biológica: organismos da mesma espécie que vivem na mesma área específica.
• Uma comunidade biológica: conjunto de organismos de diferentes espécies ou populações que vivem em uma determinada área e interagem por meio de alimentos ou relações tróficas).
• Um ecossistema: o nível mais complexo de organização biológica, formado por uma comunidade relacionada ao seu ambiente abiótico - água, luz solar, clima e outros fatores - com os quais interage.

Níveis tróficos

Em um ecossistema, a comunidade e o meio ambiente estabelecem fluxos de energia e matéria.

Os organismos de um ecossistema são agrupados de acordo com um "papel" ou "função" que cumprem nas cadeias tróficas ou alimentares; é assim que falamos sobre os níveis tróficos de produtores, consumidores e decompositores.

Por sua vez, cada um desses níveis tróficos interage com o ambiente físico-químico que fornece as condições de vida e, ao mesmo tempo, atua como fonte e sumidouro de energia e matéria.

conceitos fundamentais

Produtividade primária bruta e líquida

Primeiro, devemos definir a produtividade primária, que é a taxa na qual a biomassa é produzida por unidade de área.

É geralmente expresso em unidades de energia (Joules por metro quadrado por dia), ou em unidades de matéria orgânica seca (quilogramas por hectare por ano), ou como carbono (massa de carbono em kg por metro quadrado por ano).

Em geral, quando nos referimos a toda a energia fixada pela fotossíntese, costumamos chamá-la de produtividade primária bruta (PPG).

Destes, uma proporção é gasta na respiração dos próprios autótrofos (RA) e é perdida na forma de calor. A produção primária líquida (PPN) é obtida subtraindo-se esse valor do PPG (PPN = PPG-RA).

Essa produção primária líquida (PPN) é o que está finalmente disponível para consumo por heterótrofos (são bactérias, fungos e o resto dos animais que conhecemos).

Produtividade secundária

A produtividade secundária (PS) é definida como a taxa de produção de nova biomassa por organismos heterotróficos. Ao contrário das plantas, bactérias heterotróficas, fungos e animais, eles não podem fazer os compostos complexos e ricos em energia de que precisam a partir de moléculas simples.

Eles sempre obtêm sua matéria e energia das plantas, o que podem fazer diretamente ao consumir material vegetal ou indiretamente ao se alimentar de outros heterótrofos.

É dessa forma que as plantas ou organismos fotossintéticos em geral (também chamados produtores), constituem o primeiro nível trófico de uma comunidade; os consumidores primários (aqueles que se alimentam de produtores) constituem o segundo nível trófico e os consumidores secundários (também chamados de carnívoros) constituem o terceiro nível.

Eficiências de transferência e caminhos de energia

As proporções da produção primária líquida que fluem ao longo de cada uma das vias de energia possíveis dependem, em última análise, das eficiências de transferência, ou seja, da maneira como a energia é usada e passa de um nível para outro. de outros.

Categorias de eficiência de transferência de energia

Existem três categorias de eficiência de transferência de energia e, com elas bem definidas, podemos prever o padrão de fluxo de energia nos níveis tróficos. Essas categorias são: eficiência de consumo (EC), eficiência de assimilação (EA) e eficiência de produção (EP).

Vamos agora definir essas três categorias mencionadas.

Matematicamente, podemos definir a eficiência de consumo (EC) da seguinte forma:

EC = I _n / P _n-1 × 100

Onde podemos ver que a CE é uma porcentagem da produtividade total disponível (P _n-1) que é efetivamente ingerida pelo compartimento trófico contíguo superior (I _n).

Por exemplo, para consumidores primários no sistema de pastejo, CE é a porcentagem (expressa em unidades de energia e por unidade de tempo) do NPP que é consumido pelos herbívoros.

Se estivéssemos nos referindo aos consumidores secundários, isso equivaleria ao percentual de produtividade dos herbívoros, consumido pelos carnívoros. O resto morre sem ser comido e entra na cadeia da decomposição.

Por outro lado, a eficiência de assimilação é expressa da seguinte forma:

EA = A _n / I _n × 100

Novamente nos referimos a uma porcentagem, mas desta vez à parte da energia que vem dos alimentos, e ingerida em um compartimento trófico por um consumidor (I _n) e que é assimilada por seu sistema digestivo (A _n).

Essa energia será aquela disponível para o crescimento e para a execução das obras. O restante (a parte não assimilada) é perdido com as fezes e então entra no nível trófico dos decompositores.

Finalmente, a eficiência de produção (EP) é expressa como:

que também é um percentual, mas neste caso nos referimos à energia assimilada (A _n) que acaba sendo incorporada na nova biomassa (P _n). Todo o remanescente de energia não assimilado é perdido como calor durante a respiração.

Produtos como secreções e / ou excreções (ricos em energia), que participaram de processos metabólicos, podem ser considerados como produção, P _n, e estão disponíveis, como cadáveres, para decompositores.

Eficiência de transferência global

Definidas essas três importantes categorias, podemos agora nos perguntar sobre a "eficiência global da transferência" de um nível trófico para o seguinte, que é simplesmente dada pelo produto das eficiências mencionadas anteriormente (EC x EA x EP).

Expressado coloquialmente, podemos dizer que a eficiência de um nível é dada pelo que pode ser efetivamente ingerido, que então é assimilado e acaba sendo incorporado à nova biomassa.

Para onde vai a energia perdida?

A produtividade dos herbívoros é sempre inferior à das plantas de que se alimentam. Poderíamos então nos perguntar: para onde vai a energia perdida?

Para responder a essa pergunta, devemos chamar a atenção para os seguintes fatos:

1. Nem toda biomassa vegetal é consumida por herbívoros, pois grande parte dela morre e entra no nível trófico dos decompositores (bactérias, fungos e o restante dos detritívoros).
2. Nem toda a biomassa consumida pelos herbívoros, nem a dos herbívoros consumida por sua vez pelos carnívoros, é assimilada e está disponível para ser incorporada à biomassa do consumidor; uma parte é perdida com as fezes e, portanto, passa para os decompositores.
3. Nem toda a energia assimilada é realmente convertida em biomassa, uma vez que parte dela é perdida na forma de calor durante a respiração.

Isso acontece por dois motivos básicos: Em primeiro lugar, pelo fato de não haver um processo de conversão de energia 100% eficiente. Ou seja, sempre há uma perda na forma de calor na conversão, o que está perfeitamente de acordo com a Segunda Lei da Termodinâmica.

Em segundo lugar, uma vez que os animais precisam trabalhar, o que requer gasto de energia e, por sua vez, implica novas perdas na forma de calor.

Esses padrões ocorrem em todos os níveis tróficos e, conforme previsto pela Segunda Lei da Termodinâmica, parte da energia que se tenta transferir de um nível para outro é sempre dissipada na forma de calor inutilizável.

Referências

1. Caswell, H. (2005). Teias alimentares: da conectividade à energética. (H. Caswell, Ed.). Advances in Ecological Research (Vol. 36). Elsevier Ltd. pp. 209.
2. Curtis, H. et al. (2008). Biologia. 7ª Edição. Buenos Aires-Argentina: Editorial Médica Panamericana. pp. 1160.
3. Kitching, RL (2000). Teias alimentares e habitats de contêineres: a história natural e ecologia dos fitotelmata. Cambridge University Press. pp. 447.
4. Lindemann, RL (1942). O aspecto trófico-dinâmico da ecologia. Ecology, 23, 399-418.
5. Pascual, M. e Dunne, JA (2006). Redes Ecológicas: Estrutura de Ligação à Dinâmica em Teias Alimentares. (M. Pascual & JA Dunne, Eds.) Santa Fe Institute Studies in the Sciences of Complexity. Imprensa da Universidade de Oxford. pp. 405.