Organismos e seu ambiente

O Sol é a principal fonte de energia 能量 para quase toda a vida. As plantas capturam energia luminosa através da fotossíntese 光合作用 e armazenam-na como energia química nos alimentos. Essa energia passa de organismo para organismo à medida que se alimentam. Em cada etapa, parte da energia é perdida (principalmente como calor da respiração 呼吸作用) para o ambiente 环境. A energia flui em uma única direção — ela não é reciclada.

Uma cadeia alimentar 食物链 mostra a transferência de energia de um organismo para o próximo, começando com um produtor. Cada seta aponta na direção em que a energia flui:

grama → coelho → raposa

Uma rede alimentar 食物网 é várias cadeias alimentares interligadas.

Produtores, consumidores e decompositores

Os consumidores são nomeados por sua posição: um consumidor primário come o produtor; um consumidor secundário come o consumidor primário; seguidos por consumidores terciários e quaternários.

Níveis tróficos e pirâmides

Um nível trófico 营养级 é a posição de um organismo em uma cadeia alimentar (produtores primeiro, depois consumidores primários, etc.). Você pode representar uma cadeia alimentar como uma pirâmide 金字塔:

• uma pirâmide de números conta os organismos em cada nível.
• uma pirâmide de biomassa 生物量 mostra a massa total em cada nível — geralmente uma visão melhor, pois não depende do tamanho dos organismos.
• (Suplemento) uma pirâmide de energia mostra a energia em cada nível — a representação mais útil de todas.

Perda de energia ao longo da cadeia (Suplemento)

Apenas cerca de 10% da energia de um nível trófico passa para o próximo. O resto é perdido como calor (da respiração), em movimento e em resíduos. Como tanta energia é perdida, as cadeias alimentares geralmente têm menos de cinco níveis tróficos. É mais eficiente energeticamente para as pessoas comerem plantas cultivadas 农作物 diretamente do que comerem animais que foram alimentados com essas culturas, pois cada nível extra desperdiça energia.

Exemplo resolvido. Os produtores em um campo aprisionam 40 000 kJ de energia. Aproximadamente quanto chega a um consumidor secundário e por que as cadeias alimentares permanecem curtas? Cerca de 10% é transferido em cada etapa. Consumidores primários recebem 10% de 40 000 = 4000 kJ. Consumidores secundários recebem 10% de 4000 = 400 kJ — apenas 1% do que as plantas aprisionaram. Após alguns níveis, restam pouca energia para sustentar outro, sendo por isso que as cadeias raramente ultrapassam cinco níveis. Aplique o 10% novamente em cada etapa, não uma vez para toda a cadeia.

Impacto humano

Os humanos podem danificar as redes alimentares por:

• exploração excessiva 过度捕捞 — retirar muitos exemplares de uma espécie (como pesca excessiva), fazendo seus números despencarem.
• introduzir uma espécie exótica 外来物种 — uma nova espécie pode não ter predadores e pode empurrar espécies nativas para fora.

Diferente da energia, os nutrientes são reciclados — usados repetidamente.

Ciclo do carbono

No ciclo do carbono 碳循环:

• a fotossíntese remove o dióxido de carbono 二氧化碳 do ar.
• a respiração e a combustão 燃烧 (queima) devolvem dióxido de carbono ao ar.
• a alimentação transfere carbono de um organismo para o próximo.
• a decomposição devolve carbono ao ar e ao solo.
• ao longo de milhões de anos, organismos mortos podem formar combustíveis fósseis 化石燃料 (carvão e petróleo), que liberam dióxido de carbono quando queimados.

*O ciclo do carbono: a fotossíntese remove CO₂; a respiração, a combustão e a decomposição o devolvem

Ciclo do nitrogênio (Suplemento)

O ciclo do nitrogênio 氮循环 recicla o nitrogênio para a produção de proteínas 蛋白质. Micro-organismos 微生物 realizam a maior parte do trabalho:

• decomposição: decompositores quebram proteínas mortas em íons amônio 铵离子.
• nitrificação 硝化作用: bactérias transformam íons amônio em íons nitrato 硝酸根离子.
• fixação de nitrogênio 固氮作用: relâmpagos e algumas bactérias 细菌 transformam gás nitrogênio em compostos utilizáveis pelas plantas.
• as plantas absorvem íons nitrato para produzir ácidos aminados 氨基酸 e proteínas; os animais obtêm-nos através da alimentação e digestão 消化.
• a desaminação 脱氨基作用 (no fígado) e a decomposição liberam compostos nitrogenados novamente.
• denitrificação 反硝化作用: algumas bactérias transformam íons nitrato de volta em gás nitrogênio.

• uma população 种群 é um grupo de organismos de uma mesma espécie 物种, vivendo na mesma área ao mesmo tempo.
• uma comunidade 群落 é todas as populações de diferentes espécies em um lugar.
• um ecossistema 生态系统 é a comunidade junto com seu ambiente, todos interagindo.

Crescimento populacional

O crescimento de uma população depende da oferta de alimento, competição 竞争, predação 捕食 (ser comido) e doenças.

Quando uma população cresce em um local com recursos 资源 limitados, seu crescimento segue uma curva em forma de S com quatro fases:

• A energia entra pelo Sol, flui em uma única direção ao longo da cadeia e é perdida como calor em cada etapa. Os nutrientes são reciclados.
• A cadeia alimentar começa com um produtor; as setas indicam o fluxo de energia. Aprenda sobre produtores, consumidores, herbívoros, carnívoros e decompositores.
• Apenas ~10% da energia passa para o nível trófico seguinte, por isso as cadeias são curtas e a alimentação baseada em plantas é mais eficiente.
• Ciclo do carbono: fotossíntese ↔ respiração e combustão; ciclo do nitrogênio (Suplemento): fixação, nitrificação e desnitrificação por microrganismos.
• População: uma espécie, uma área, um momento específico. Aprenda as quatro fases da curva de crescimento em forma de S.