Exercícios: O fluxo de energia

Defina nível trófico e construa uma cadeia alimentar de quatro elos própria de uma floresta de azinheiras mediterrânica, indicando a qual nível pertence cada elo e o tipo de alimentação de cada organismo.

Explique, usando o conceito de eficiência ecológica, por que as cadeias alimentares dos ecossistemas raramente têm mais de quatro ou cinco níveis.

Em um prado, os produtores fixam $20\,000\ \text{kcal/m}^2$ por ano e os herbívoros assimilam $2\,000\ \text{kcal/m}^2$ no mesmo período. Calcule o rendimento ecológico dessa transferência, expresso em porcentagem.

Defina produção primária bruta e produção primária líquida, e explique que parte da energia fixada pelos produtores fica realmente disponível para os herbívoros e que parte é consumida pelas próprias plantas.

Classifique estes organismos de um cerrado em produtores, consumidores (indicando o seu nível trófico) e decompositores: ipê, coelho, raposa, urubu, minhoca e cogumelo. Justifique cada classificação.

Explique o que é a biomassa de um nível trófico e por que, na maioria dos ecossistemas terrestres, a biomassa total diminui ao subir de nível na cadeia trófica.

Num ecossistema, os produtores fixam $15\,000\ \text{kJ/m}^2$ por ano, os herbívoros assimilam $1\,500\ \text{kJ/m}^2$ e os carnívoros $120\ \text{kJ/m}^2$ no mesmo período. Calcule o rendimento ecológico de cada transferência e comente se elas se ajustam à regra geral.

Distinga uma cadeia alimentar de uma teia alimentar, e justifique por que os ecossistemas com teias muito complexas resistem melhor ao desaparecimento de uma espécie do que aqueles que apresentam cadeias simples e lineares.

Um ecossistema aquático apresenta as seguintes energias anuais por nível: produtores, $50\,000\ \text{kJ}$; herbívoros, $4\,800\ \text{kJ}$; carnívoros, $450\ \text{kJ}$. Calcule o rendimento de cada transferência e comente se elas se ajustam à regra dos $10\ \%$.

Distinga as pirâmides ecológicas de energia, de biomassa e de números. Explique em que situação a pirâmide de biomassa pode aparecer invertida (apresente um exemplo marinho) e por que a pirâmide de energia nunca se inverte.

Observe a pirâmide de energia do esquema:

1. a) Identifique que nível trófico cada patamar ocupa (A, B, C e D).
2. b) Calcule o valor que falta no nível D ($?$) supondo que todas as transferências têm o mesmo rendimento que a primeira.

Determinadas pastagens fixam $12\,000\ \text{kJ/m}^2$ por ano de produção primária bruta, mas as plantas consomem $60\ \%$ em sua própria respiração. Calcule a produção primária líquida disponível para o resto do ecossistema e explique em que é utilizada a fração respirada.

Em um bosque de azinheiras, uma única azinheira pode alimentar milhares de lagartas e estas, dezenas de chapins. Descreva verbalmente a pirâmide de números resultante, explique por que ela aparece «invertida» na base e raciocine se a pirâmide de biomassa desse mesmo bosque também estaria invertida.

Você pode fazer isso no papel e enviar uma foto com a sua resposta.

Explique, utilizando os conceitos de energia útil e de calor dissipado, por que razão a energia atravessa o ecossistema em um único sentido (fluxo aberto), enquanto a matéria pode circular sucessivamente (ciclo fechado).

De um ecossistema de estepe conhecem-se estes dados anuais: produtores, $10\,000\ \text{kJ/m}^2$; herbívoros, $1\,200\ \text{kJ/m}^2$; carnívoros, $60\ \text{kJ/m}^2$. Calcule o rendimento de cada transferência e justifique por que a segunda é muito menor, considerando a digestibilidade da dieta e o gasto de atividade dos carnívoros.

As colônias de aves marinhas acumulam guano nas ilhas onde nidificam. Explique que fluxo de matéria e de energia esse guano representa entre o ecossistema marinho e o terrestre, e que papel desempenham as aves como «vetores» que interligam ambos os sistemas.

Um bosque de azinheiras (ecossistema típico da Península Ibérica) e uma zona de mar aberto afastada da costa apresentam produtividades primárias líquidas muito distintas. Explique o que é a produtividade primária líquida e fundamente quais fatores abióticos a limitam em cada um desses dois ecossistemas.

A sobrepesca elimina os grandes peixes predadores de uma zona costeira. Preveja o que acontecerá com os níveis tróficos imediatamente inferiores e raciocine como essa «cascata trófica» pode acabar afetando até as algas do fundo.

Supondo um rendimento ecológico de $10\ \%$ em cada transferência, calcule quantos quilogramas de produtores são necessários para gerar $1\ \text{kg}$ de biomassa de um predador situado no quarto nível trófico de uma cadeia. Comente o que o resultado implica para a conservação dos grandes predadores.

Em um lago medem-se os seguintes fluxos anuais: produtores, $8\,000\ \text{kJ/m}^2$; herbívoros, $900\ \text{kJ/m}^2$; carnívoros, $110\ \text{kJ/m}^2$; além disso, os decompositores recebem $3\,000\ \text{kJ/m}^2$ de restos provenientes de todos os níveis. a) Calcule o rendimento das duas transferências entre níveis. b) Explique o papel desempenhado pelos decompositores no balanço energético do lago. c) Preveja o que aconteceria com o ciclo de nutrientes e com os níveis tróficos caso os decompositores desaparecessem.

Compare a pirâmide de biomassa de uma pastagem com a de uma zona oceânica de fitoplâncton: a) explique por que razão a pirâmide oceânica pode estar invertida em um determinado instante enquanto a da pastagem não; b) fundamente que propriedade do fitoplâncton (a sua enorme velocidade de reprodução) permite isso; c) explique por que motivo a pirâmide de energia desse mesmo oceano, pelo contrário, é sempre direta.

Introduzem-se trutas em uma lagoa de alta montanha que não continha peixes e que abrigava abundantes anfíbios e grandes crustáceos planctônicos. a) Preveja o que acontecerá com as populações de anfíbios e de zooplâncton. b) Raciocine de que modo a alteração no zooplâncton pode repercutir no fitoplâncton e na transparência da água (cascata trófica). c) Argumente o que deveria ser feito em termos de gestão ambiental e por que razão essas introduções com fins esportivos foram frequentes ao longo de décadas.

Um campo agrícola fixa $20\,000\ \text{kJ/m}^2$ por ano. a) Supondo um rendimento de $10\ \%$ por transferência, calcule quantos $\text{kJ}$ restam sob a forma de carne de frango após uma transferência (da cultura para o frango) e que área é necessária para obter $2\,000\ \text{kJ}$ dessa carne. b) Calcule a área necessária para obter essas mesmas $2\,000\ \text{kJ}$ consumindo diretamente o vegetal. c) Comente o que essa comparação implica para a alimentação da população mundial.

A frase «consuma alimentos de níveis tróficos baixos» é usada como recomendação ambiental. Analise-a cientificamente: que fundamento apresenta quanto ao fluxo de energia, que ressalvas seria necessário acrescentar (pesca de espécies de nível baixo, mas sobre-exploradas; gado que pasta em áreas de pastagem impróprias para cultivo) e que outros fatores, além do nível trófico, determinam o impacto de um alimento.