Cadeias e teias Alimentares [Aprofundamento]

A cadeia alimentar ou trófica é a maneira de expressar as relações de alimentação entre os organismos de uma comunidade/ecossistema, iniciando-se nos produtores e passando pelos herbívoros, predadores e decompositores, por esta ordem. Ao longo da cadeia alimentar há uma transferência de energia e de nutrientes(a energia diminui ao longo da cadeia alimentar), sempre no sentido dos produtores para os decompositores. No entanto, a transferência de nutrientes fecha-se com o retorno dos nutrientes aos produtores, possibilitado pelos decompositores que transformam a matéria orgânica em compostos mais simples, pelo que falamos de um ciclo de transferência de nutrientes. A energia, por outro lado, é utilizada por todos os seres que se inserem na cadeia alimentar para sustentar as suas funções, não sendo reaproveitável. Esse processo é conhecido pelos ecologistas como fluxo de energia.

A posição que cada um ocupa na cadeia alimentar é um nível hierárquico que os classifica entre produtores (como as plantas), consumidores (como os animais) e decompositores (fungos e bactérias).

Porque freqüentemente cada organismo se alimenta de mais de um tipo de animais ou plantas, as relações alimentares (também conhecidas por relações tróficas) tornam-se mais complexas, dando origem a redes ou teias alimentares, em que as diferentes cadeias alimentares se inter-relacionam.

O primeiro nível trófico é constituído pelos seres autotróficos, também conhecidos por produtores, capazes de sintetizar matéria orgânica a partir de substâncias minerais e fixar a energia luminosa sob a forma de energia química. Os organismos deste nível são as plantas verdes, as cianófitas ou cianofíceas (algas verde-azuladas ou azuis) e algumas bactérias que, devido à presença de clorofila (pigmento verde), podem realizar a fotossíntese. Estes organismos são também conhecidos por produtores primários.

Os níveis seguintes são compostos por organismos heterotróficos, ou seja, aqueles que obtêm a energia de que precisam de substâncias orgânicas produzidas por outros organismos. Todos os animais e fungos são seres heterotróficos, e este grupo inclui os herbívoros, os carnívoros e os decompositores.

Teia alimentar do ecossistema do Ártico.

Exemplo de teia alimentar da Ilha do Urso.

Os herbívoros são os organismos do segundo nível trófico, que se alimentam diretamente dos produtores (por exemplo, a vaca). Eles são chamados de consumidores primários; os carnívoros ou predadores são os organismos dos níveis tróficos seguintes, que se alimentam de outros animais (por exemplo, o leão). O carnívoro, que come o herbívoro, é chamado de consumidor secundário. Existem seres vivos que se alimentam em diferentes níveis tróficos, tal como o Homem que inclui na sua alimentação seres autotróficos, como a batata, e seres herbívoros como a vaca.

Os decompositores são organismos que se alimentam de matéria morta e excrementos, provenientes de todos os outros níveis tróficos. Este grupo inclui algumas bactérias e fungos. O seu papel num ecossistema é muito importante uma vez que transformam as substâncias orgânicas de que se alimentam em substâncias minerais. Estas substâncias minerais são novamente utilizáveis pelas plantas verdes, que sintetizam de novo matéria orgânica, fechando assim o ciclo de utilização da matéria.

Fluxo de matéria e energia em uma teia alimentar.

Pirâmide de energia de uma comunidade aquática. Em ocre, a produção líquida de cada nível; em azul, respiração, a soma à esquerda é a energia assimilada.

Ao longo da cadeia alimentar há uma transferência de energia e de matéria orgânica. Estas transferências têm aspectos semelhantes, uma vez que se realizam sempre dos autotróficos para os níveis tróficos superiores (herbívoros, carnívoros e decompositores), mas existe uma diferença fundamental: os nutrientes são reciclados pelos decompositores, que os tornam disponíveis para os seres autotróficos sob a forma de minerais, fechando assim o ciclo da matéria, enquanto a energia, que é utilizada por todos os seres vivos para a manutenção da vida, é parcialmente consumida em cada nível trófico. Assim, a única fonte de energia num ecossistema são os seres autotróficos e, simultaneamente, todos os seres vivos dependem dessa energia para realizar as suas funções vitais. Como apenas uma parte da energia que chega a um determinado nível trófico passa para o nível seguinte: apenas 10% da energia de um nível é produzido a partir do próximo, o que geralmente restringe o número de níveis a não mais do que cinco, pois em determinado nível a energia disponível é insuficiente para permitir a subsistência

Exemplos de cadeia alimentar

Duas cadeias alimentares.

Não é possível informar com precisão onde começa ou termina um ciclo da cadeia alimentar, de modo geral podemos dizer que são encontrados no meio terrestre, em meio a suspensão vegetativa (nas florestas) e o no meio aquático.

Ciclo Terrestre:

Folhas de uma árvore -> gafanhoto -> ave -> jaguatirica -> decompositores -> insetos alados -> cobra -> aves ->

Ciclo em Suspensão:

árvore -> folhas -> lagarta -> mariposa-> sapo -> cobra -> coruja -> decompositores -> moscas -> rã -> cobra -> coruja ->

Ciclo Aquático:

algas -> caramujos -> insetos alados -> larvas -> peixes -> mamíferos -> aves aquáticas -> decompositores -> Insetos alados -> larvas

Outros exemplos de cadeia e teia alimentar:

Fonte1: Wikipédia

Mais teoria para aprofundamento:

Ecologia Trófica

1) Introdução

O estudo das interações tróficas é essencial para o entendimento do que se passa dentro de um ecossistema. Este tipo de estudo demonstra de modo inequívoco o grau de interrelações existente entre os organismos e aponta os principais elementos na manutenção da estrutura do ecossistema.

Uma das formas mais tradicionais de se estudar a ecologia trófica está na identificação das rotas alimentares dentro dos ecossistemas. Neste sentido a literatura ecológica demonstra que existem basicamente quatro formas de se representar estas interações: a) cadeias alimentares; b) teias tróficas; c) pirâmides energéticas e d) matrizes tróficas.

2) Cadeias Alimentares

Trata-se de uma sequência de eventos do tipo comer/ser comido dentro de uma comunidade/ecossistema.

Exemplos:

a) mar: diatomáceas (algas do fitoplâncton) --> Calanus finmarchicus (zooplâncton) --> Clupea harengus (arenque)

b) lagos: fitoflagelados (Rhodomonas) --> Daphnia (Cladocera) ---> peixes zooplanctófagos (Alosa aestivalis).

c) geral: plantas --> herbívoros --> carnívoro 1º --> carnívoro 2º ---> carnívoro 3º

Existem alguns problemas para representar certos tipos de interações tróficas:

dieta variada ?

onívoros ?

canibalismo ?

mudança de nicho trófico ao longo do desenvolvimento ontogenético

3) Tipos de Cadeias alimentares

Existem basicamente dois tipos de cadeias alimentares:

a) cadeia de pastoreio

Nestes sistemas predominam os herbívoros do tipo grazers ou pastadores

fitoplâncton --> zooplâncton --> peixes

gramíneas --> ruminantes --> felinos

b) cadeia de detritos

Ausência de tecido vegetais vivos ou de grazers especializados para consumir biomassa vegetal viva ou com elevados teores de celulose ou de lignina.

macrófitas --> detritos --> detritívoros (insetos, moluscos, fungos, etc)

árvores --> 'litter' --> organismos do solo (colêmbolos, ácaros, anelídeos, nematóides, coleópteros, etc).

4) Redes alimentares

Na natureza as relaçoes tróficas não são muitas vezes tão simplificadas. Há carnívoros que podem ter um amplo espectro de presas em potencial, que por sua vez alimentam-se de uma variada gama de plantas. Embora estas redes possam ter uma razoável complexidade em termos de expansão horizontal, como se verá adinte, há no entanto um limite vertical (ou do número de níveis tróficos) para estas relaçoes tróficas.

Este problema já foi reconhecido há muitas décadas. Um exemplo pode ser visto no mar do norte (Fig. 1), mais específicamente nas relações alimentares do arenque adulto (Hardy, 1959).

Normalmente à medida que o estudo de uma comunidade aprofunda-se novas ligações na teia são acrescentadas. No entanto, uma análise quantitativa criteriosa poderá mostrar que dentre muitas ligações possíveis, cadeias relativamente simples podem ser isoladas dentro de uma rede alimentar muito complexa. Isto ocorre, por exemplo, quando um herbívoro monopoliza os recursos disponíveis tal como seria o caso de certos organismos do zooplâncton lacustre (Daphnia) que são capazes de consumir a grande maioria das algas palatáveis (nanoplâncton) num curto espaço de tempo. Estes organismos causam o estágio das águas claras (clear water phase) ao eliminarem grande parte da turbidez biogênica causada pelas algas em suspensão na coluna d'água. Quando uma espécie é capaz de monopolizar a disponibilidade de certos recursos essenciais ao meio, ela é chamada de espécie-chave (keystone species).

5) Dinâmica e propriedades das teias alimentares

A existência de padrões recorrentes em diferentes teias alimentares pode ser observada pela comparação das diversas teias já publicadas na literatura, que, em 1988, já somava 113 teias publicadas (Lawton, 1989). Sugihara et al. (1989) ainda adicionam dados de mais 60 teias alimentares dominadas por invertebrados.

Os principais atributos de uma dada teia alimentar são os seguintes:

a) Número de espécies na rede (S): é o número total de espécies presente numa dada rede.

b) Densidade de ligações (D): número de ligações tróficas associado a cada espécie presente na rede.

c) Espécie trófica: conjunto de espécies que compartilham o mesmo conjunto de presas ou são atacadas pelo mesmo predador.

d) Predador de topo: espécie que não é predada por nenhum predador na rede onde se alimenta.

e) Espécies basais: organismos que não se alimentam de nenhuma outra espécie. Usualmente eles são produtores primários.

f) Ciclos: Ocorre quando um organismo A se alimenta do organismo B que por sua vez se alimenta do organismo C que se alimenta de A.

g) Conectância: número de interações tróficas realizadas dividido pelo número de interações tróficas possíveis. Na realidade, existem várias formulas na literatura para a concetância.

h) Nível trófico: número de ligações tróficas entre uma dada espécie na rede e a espécie basal a ele associada. Pode haver uma espécie que ocupe simultâneamente mais de um nível trófico.

i) Onívoro: organismo que se alimenta em dois ou mais níveis tróficos diferentes.

h) Compartimentos: ocorre quando existe um grupo com fortes interações tróficas. Em uma dada rede pode haver certo paralelismo trófico, ou seja, a existência de vários compartimentos relativamente indenpendentes entre si.

A figura 2 demonstra como se pode calcular alguns dos atributos em uma rede ou teia alimentar.

6) Matrizes de transferência de energia

As conexões tróficas dentro de um ecossistema, ao nível de produção secundária se expressam de maneira geral por uma matriz onde figuram todas as interseções possíveis entre espécies. Nesta matriz, cada fila ou coluna corresponde a uma população e os números significam as trocas tróficas que ocorrem entre elas. Uma vez que cada combinação se repete duas vezes, aproveita-se a parte superior para, por exemplo, expressar o que a presa perde em cada interação e a parte inferior pode expressar a produção obtida em cada interação trófica. A razão entre estas duas variáveis representa portanto a eficiência ecológica.

7) Pirâmides ecológicas

Mesmo as representações mais simplificadas de uma rede ou teia alimentar podem tornar muito complexas. Em virtude disto, tem se buscado esquemas mais simplificados para representar estas interações. As pirâmides ecológicas podem em certos casos ser de grande utilidade para sintetizar estas interaçoes tróficas.

a) pirâmide de números: considera-se apenas a densidade (nº ind/área ou volume) em diferentes níveis tróficos. Este tipo de representação não distingue a diferença de biomassa entre as diferentes espécies que compõem o ecossitema.

b) pirâmide de biomassa: considera-se a biomassa (unidade de massa/área ou volume). Não leva em conta entretanto a taxa de renovação/acúmulo desta biomassa ao longo do tempo.

c) pirâmide de energia: supera as limitaçoes citadas nos ítens a e b uma vez que elas indicam a magnitude enerrgética das interações tróficas dentro dentro de uma comunidade bem como as razoes de acúmulo de biomassa dentro do ecossistema. Demanda entretanto grande quantidade de informações (produçao primária e secundária). Revela também a importância da energia como um conceito unificador que permite comparar ecossistemas completamente diferentes entre si.

8) Modelos trófico-dinâmicos

Um dos estudos mais importantes (e mais citados) em ecologia refere-se ao modelo trófico-dinâmico de Cedar Bog Lake em Minnesota, EUA (publicado por Lindemann na revista Ecology, 23:399-418, 1942). Trata-se de uma represantação de uma comunidade através do fluxo de energia que ocorre entre os diferentes compartimentos desta comunidade.

Observações:

a) A respiração é proporcionalmente maior em organismos heterotrófos

b) A relaçao entre energia utilizada / não utilizada é diferenciada entre produtores primários e secundários

c) É baixa a eficiência das trocas energéticas entre diferentes níveis tróficos.

9) Literatura Sugerida

a) Phillipson, J. 1977. Ecologia energética. Companhia Editora Nacional. São Paulo. 93 páginas.

Fonte2: http://images.google.com.br/imgres?imgurl=http://www.icb.ufmg.br/~rmpc/energetica/MD3_A2.htg/t_conect.gif&imgrefurl=http://www.icb.ufmg.br/~rmpc/energetica/MD3_A2.htg/&h=780&w=601&sz=14&hl=pt-BR&start=20&sig2=WFwi4FnQCVOhMQq7E0eagg&um=1&tbnid=Hw9FPnhQ9qnVyM:&tbnh=142&tbnw=109&ei=TrTzR_jJOYvAiAHAk-mIAQ&prev=/images%3Fq%3Dteia%2Balimentar%26um%3D1%26hl%3Dpt-BR%26sa%3DG