Qual é a lei do dízimo ecológico ou 10%?

A lei do dízimo ecológica , legislação ecológica ou 10% levanta como a energia viaja em sua derivação por diferentes níveis tróficos.Também é frequentemente afirmado que esta lei é simplesmente uma conseqüência direta da segunda lei da termodinâmica.

A energia ecológica é uma parte da ecologia que se preocupa em quantificar os relacionamentos que descrevemos acima. Considera-se que Raymond Lindemann (especificamente em seu trabalho seminal de 1942) foi quem estabeleceu os fundamentos dessa área de estudo.

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Figura 1. Rede trófica. Fonte: Por Thompsma [CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)], do Wikimedia Commons

Seu trabalho se concentrou nos conceitos de cadeia e rede trófica e na quantificação da eficiência na transferência de energia entre diferentes níveis tróficos.

Lindemann faz parte da radiação solar incidente ou energia que uma comunidade recebe, capturando as plantas por fotossíntese e continuando a monitorar essa captura e seu uso subsequente por herbívoros (consumidores primários) e depois por carnívoros (consumidores secundários) ) e, finalmente, pelos decompositores.

Qual é a lei do dízimo ecológico?

Após o trabalho pioneiro de Lindemann, assumiu-se que a eficiência de transferência trófica era de cerca de 10%; de fato, alguns ecologistas se referiram a uma lei de 10%. No entanto, desde então, houve várias confusões em relação a esse problema.

Certamente, não existe lei da natureza que resulte precisamente em um décimo da energia entrando em um nível trófico, que é transferido para o próximo.

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

Como regra geral, aplicável a sistemas aquáticos e terrestres, pode-se dizer que a produtividade secundária por herbívoros geralmente está localizada aproximadamente, uma ordem de magnitude abaixo da produtividade primária em que está assentada.

Geralmente, esse relacionamento é mantido em todos os sistemas forrageiros e geralmente se transforma em estruturas piramidais, nas quais a base é fornecida pelas plantas e, nessa base, fica menor, dos consumidores primários, em que outro (menor) consumidor secundário está sentado.

Níveis de organização

Todos os seres vivos requerem matéria e energia; importa para a construção de seus corpos e energia para desempenhar suas funções vitais . Esse requisito não se limita a um organismo individual, mas é extensivo a níveis mais altos de organização biológica que esses indivíduos podem estar em conformidade.

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 através de relações alimentares ou tróficas).
  • Um ecossistema : o nível mais complexo de organização biológica, constituído 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 eles cumprem dentro de cadeias alimentares ou alimentares; É assim que são discutidos os níveis tróficos de produtores, consumidores e decompositores.

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

Conceitos fundamentais

Produtividade primária grossa 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 e por dia), ou em unidades de matéria orgânica seca (quilogramas por hectare e por ano) ou como carbono (massa de carbono em kg por metro quadrado por ano).

Em geral, quando nos referimos a toda a energia estabelecida pela fotossíntese, geralmente a chamamos de produtividade primária grossa (PPG).

Disto, uma proporção é gasta na respiração dos mesmos autótrofos (AR) e é perdida como calor. A produção primária líquida (PPN) é obtida subtraindo esse valor do PPG (PPN = PPG-RA).

Essa produção primária líquida (PPN) é a que está finalmente disponível para consumo pelos heterotróficos (são bactérias, fungos e outros 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, fungos e animais heterotróficos não conseguem produzir compostos complexos e ricos em energia que precisam a partir de moléculas simples.

Eles sempre obtêm sua matéria e energia das plantas, o que podem fazer diretamente consumindo material vegetal ou indiretamente, alimentando-se de outros heterotróficos.

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

Eficiência de transferência e rotas de energia

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

Categorias de eficiência de transferência de energia

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

Vamos agora definir essas três categorias mencionadas.

Matematicamente, podemos definir a eficiência de consumo (CE) da seguinte maneira:

CE = I n / P n-1 × 100

Onde podemos ver que CD é uma porcentagem da produtividade total disponível ( P n-1 ) que é efetivamente ingerida pelo compartimento trófico adjacente superior ( I n ).

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

Se estivéssemos nos referindo a consumidores secundários, seria equivalente ao percentual de produtividade de herbívoros consumidos por carnívoros. O resto morre sem ser comido e entra na cadeia de decomposição.

Por outro lado, a eficiência da 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 proveniente 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 estará disponível para crescimento e para a execução do trabalho. O restante (a parte não assimilada) é perdido com fezes e depois entra no nível trófico dos decompositores.

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

EP = P n / A n × 100

que também é uma porcentagem, mas, neste caso, nos referimos à energia assimilada ( A n ) que acaba sendo incorporada à nova biomassa ( P n ). Todo o restante de energia não assimilada é perdido na forma de calor durante a respiração.

Produtos tais como secreções e / ou excreções (energia – rica), que participaram nos processos metabólicos podem ser considerados como produção, P n , e estão disponíveis, como corpos, para decompositores.

Eficiência de transferência global

Tendo definido essas três categorias importantes, agora podemos nos perguntar sobre a “eficiência da transferência global” de um nível trófico para o outro, o que é simplesmente dado pelo produto das eficiências mencionadas acima ( EC x EA x EP ).

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

Para onde vai a energia perdida?

A produtividade dos herbívoros é sempre menor do que a das plantas em que se alimentam. Podemos nos perguntar: para onde vai a energia perdida?

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

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

Isso acontece por dois motivos básicos: primeiro, porque não há processo de conversão de energia que seja 100% eficiente. Ou seja, sempre há uma perda na forma de calor na conversão, que está em perfeita harmonia com a Segunda Lei da Termodinâmica.

Em segundo lugar, como os animais precisam de trabalho, 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, como previsto pela Segunda Lei da Termodinâmica, parte da energia que se tenta transferir de um nível para outro, sempre se dissipa na forma de calor inutilizável.

Referências

  1. Caswell, H. (2005). Teias alimentares: da conectividade à energia . (H. Caswell, Ed.). Avanços na pesquisa ecológica (Vol. 36). Elsevier Ltd. pp. 209
  2. Curtis, H. et ai. (2008). Biologia 7ª Edição. Buenos Aires-Argentina: Editorial Panamericana Médica. pp. 1160
  3. Kitching, RL (2000). Teias alimentares e habitats de contêineres: a história natural e a 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: Vinculando Estrutura à Dinâmica em Redes Alimentares. (M. Pascual e JA Dunne, Eds.) Estudos do Instituto Santa Fe nas Ciências da Complexidade . Oxford University Press. pp. 405

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