Exercícios: O fluxo de energia

Define nível trófico e constrói uma cadeia trófica de quatro elos própria de um montado de azinho mediterrânico, indicando a que nível pertence cada elo e o tipo de alimentação de cada organismo.

Explica, recorrendo ao conceito de rendimento ecológico, por que razão as cadeias tróficas dos ecossistemas raramente têm mais de quatro ou cinco níveis.

Num 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. Calcula o rendimento ecológico dessa transferência, expresso em percentagem.

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

Classifica estes organismos de um montado em produtores, consumidores (indicando o seu nível trófico) e decompositores: azinheira, coelho, raposa, abutre, minhoca e cogumelo. Justifica cada classificação.

Explica o que é a biomassa de um nível trófico e por que razão, 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. Calcula o rendimento ecológico de cada transferência e comenta se se ajustam à regra geral.

Distingue uma cadeia trófica de uma rede trófica, e fundamenta por que razão os ecossistemas com redes 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, $450\ \text{kJ}$. Calcula o rendimento de cada transferência e comenta se se ajustam à regra dos $10\ \%$.

Distingue as pirâmides ecológicas de energia, de biomassa e de números. Explica em que situação a pirâmide de biomassa pode surgir invertida (apresenta um exemplo marinho) e por que razão a pirâmide de energia nunca se inverte.

Observa a pirâmide de energia do esquema:

1. a) Identifica que nível trófico ocupa cada patamar (A, B, C e D).
2. b) Calcula 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 $60\ \%$ na sua própria respiração. Calcula a produção primária líquida disponível para o resto do ecossistema e explica em que é utilizada a fração respirada.

Num montado de azinho, uma única azinheira pode alimentar milhares de lagartas e estas dezenas de chapins. Descreve oralmente a pirâmide de números resultante, explica por que razão surge «invertida» na sua base e raciocina se a pirâmide de biomassa desse mesmo montado também estaria invertida.

Podes fazê-lo em papel e enviar uma fotografia com a tua resposta.

Explica, utilizando os conceitos de energia útil e de calor dissipado, por que razão a energia atravessa o ecossistema num 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, $60\ \text{kJ/m}^2$. Calcula o rendimento de cada transferência e justifica por que razão a segunda é muito menor, considerando a digestibilidade da dieta e o gasto de atividade dos carnívoros.

As colónias de aves marinhas acumulam guano nas ilhas onde nidificam. Explica 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 montado de azinho e uma zona de mar aberto afastada da costa apresentam produtividades primárias líquidas muito distintas. Explica o que é a produtividade primária líquida e fundamenta que fatores abióticos a limitam em cada um destes dois ecossistemas.

A sobrepesca elimina os grandes peixes predadores de uma zona costeira. Prevê o que acontecerá aos níveis tróficos imediatamente inferiores e raciocina sobre como essa «cascata trófica» pode acabar por afetar até as algas do fundo.

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

Num 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) Calcula o rendimento das duas transferências entre níveis. b) Explica o papel desempenhado pelos decompositores no balanço energético do lago. c) Prevê o que sucederia ao ciclo de nutrientes e aos níveis tróficos caso os decompositores desaparecessem.

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

Introduzem-se trutas numa lagoa de alta montanha que não continha peixes e que albergava abundantes anfíbios e grandes crustáceos planctónicos. a) Prevê o que acontecerá às populações de anfíbios e de zooplâncton. b) Raciocina de que modo a alteração no zooplâncton pode repercutir-se no fitoplâncton e na transparência da água (cascata trófica). c) Argumenta o que deveria ser feito em termos de gestão ambiental e por que razão estas introduções com fins desportivos foram frequentes ao longo de décadas.

Um campo agrícola fixa $20\,000\ \text{kJ/m}^2$ por ano. a) Pressupondo um rendimento de $10\ \%$ por transferência, calcula 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) Calcula a área necessária para obter essas mesmas $2\,000\ \text{kJ}$ consumindo diretamente o vegetal. c) Comenta o que esta comparação implica para a alimentação da população mundial.

A frase «consome de níveis tróficos baixos» é usada como recomendação ambiental. Analisa-a cientificamente: que fundamento apresenta quanto ao fluxo de energia, que ressalvas seria necessário acrescentar (pesca de espécies de nível baixo mas sobreexploradas, gado que pasta em montados impróprios para cultivo) e que outros fatores, para além do nível trófico, determinam o impacto de um alimento.