Fluxo de energia nos ecossistemas: pirâmides ecológicas, cadeias e teias alimentares
por Eneli Gomes de Lima
Se você já se confundiu com níveis tróficos ou desenhos de pirâmides em Biologia, relaxe: você não está sozinho! Nesta aula vamos simplificar tudo o que você precisa entender sobre pirâmides ecológicas para mandar bem nas provas.
Bora subir (ou descer) cada degrau dessa pirâmide do jeito certo?
Antes de começarmos a falar sobre as pirâmides, é importante reforçarmos os conceitos fundamentais que servem de base para sua interpretação. Vamos revisar juntos e de maneira bem didática!
NÍVEL TRÓFICO
Um nível trófico é cada “degrau” ou posição que um organismo ocupa em uma cadeia alimentar. Os organismos podem ser classificados em diferentes níveis de acordo com a forma como obtêm energia:
- PRODUTORES (1º NÍVEL TRÓFICO): são seres autotróficos, capazes de produzir seu próprio alimento através da fotossíntese ou quimiossíntese (plantas, algas e algumas bactérias).
- CONSUMIDORES PRIMÁRIOS (2º NÍVEL TRÓFICO): são herbívoros que se alimentam diretamente dos produtores.
- CONSUMIDORES SECUNDÁRIOS (3º NÍVEL TRÓFICO): os carnívoros que se alimentam de herbívoros.
- CONSUMIDORES TERCIÁRIOS (4º NÍVEL TRÓFICO): predadores que comem outros predadores.
- DECOMPOSITORES (ÚLTIMO NÍVEL TRÓFICO): fungos e bactérias que reciclam a matéria orgânica, devolvendo nutrientes ao meio.
A organização em níveis tróficos existe para facilitar o estudo do fluxo de energia e da transferência de matéria nos ecossistemas, e é exatamente isso que as pirâmides ecológicas representam.
Tabela demonstrando a relação entre diferentes seres vivos em um ecossistema hipotético, incluindo suas posições e níveis tróficos.
(Imagem de Eneli Gomes).
CADEIAS E TEIAS ALIMENTARES
A cadeia alimentar é uma sequência linear que mostra como a energia flui de um organismo para o outro, sempre começando pelos produtores. Para interpretar estas representações lemos como as setas partindo de “quem serve de alimento para o consumidor”.
Sendo assim, na imagem abaixo, pode-se interpretar que o fitoplâncton (produtor) serve de alimento para o krill (consumidor 1º), o qual por sua vez alimenta o pinguim (consumidor 2º) que serve de alimento para a foca (consumidor 3º).
Representação hipotética de uma cadeia alimentar a qual inclui fitoplâncton, krill, pinguim e foca como componentes.
(Imagem de Eneli Gomes).
Porém, na natureza as coisas não funcionam exatamente nessa “linha reta” ou em um ciclo com um único caminho. Na realidade, cada organismo pode se alimentar de vários outros, criando interações complexas e interdependentes, isso é o que chamamos de teia alimentar.
Na representação hipotética a seguir, de uma teia alimentar, o fitoplâncton serve de alimento para baleia-azul, krill e zooplâncton. Parte destes animais (krill e fitoplâncton) alimentam o pinguim e o peixe. E por assim vai.
Representação hipotética de uma teia alimentar a qual inclui fitoplâncton, baleia-azul, krill, zooplâncton, pinguim, peixe, orca, foca e lula.(Imagem de Eneli Gomes).
Nem sempre o último nível trófico (decompositor) estará representado, como é o caso dos nossos exemplos de cadeias e teias. Porém, é importante sempre lembrar que eles estão presentes, desde fungos, bactérias ou detritívoros bentônicos. Seja no ambiente terrestre ou aquático, os decompositores sempre estarão presentes!
Enquanto as cadeias alimentares ajudam a visualizar relações simples, por outro lado, as teias alimentares representam a dinâmica real dos ecossistemas, mostrando como um desequilíbrio em um único grupo pode afetar vários outros.
Saiba mais: quais os assuntos que mais caem em Ciências da Natureza?
ECOSSISTEMA
Um ecossistema é formado pelo conjunto de seres vivos (fatores bióticos) e pelos elementos físicos e químicos (fatores abióticos) de uma área específica, interagindo o tempo todo. O tamanho de um ecossistema pode variar desde a Amazônia a uma poça de água.
Estes são compostos por um sistema aberto, no qual energia chega (pela luz solar), circula (pelas cadeias alimentares) e se perde (principalmente em forma de calor). É aí que as pirâmides ecológicas entram, ajudando a representar esse fluxo.
Fotografia de diversos animais no fundo do mar, incluindo um notável tubarão-branco(Fotografia de Enric Sala).
O QUE SÃO PIRÂMIDES ECOLÓGICAS E POR QUE SÃO IMPORTANTES?
As pirâmides ecológicas são representações gráficas que permitem visualizar como a energia, a biomassa e a quantidade de indivíduos estão distribuídas ao longo dos níveis tróficos de um ecossistema. Elas são chamadas de “pirâmides” porque normalmente apresentam uma base larga , correspondente aos produtores , e vão se estreitando à medida que sobem para níveis tróficos superiores.
A energia disponível diminui ao passar de um nível para outro, devido à perda energética gerada pelos processos metabólicos, tais como locomoção, respiração, reprodução, manutenção das funções vitais.
Assim, quanto mais alto um nível trófico, menos energia e menos indivíduos ele pode sustentar. Esse comportamento explica por que ecossistemas saudáveis sempre têm mais produtores do que consumidores de topo.
Exemplificação de uma pirâmide ecológica hipotética que inclui flores como a base da pirâmide, abelhas como consumidoras 1ª, sapos como consumidores 2º e ave de rapina como consumidora 3ª.(Imagem de Eneli Gomes).
Pode ser que na sua prova, a pirâmide apareça assim, incluindo a quantidade de energia sendo transferida e perdida ao longo do processo. Se este for o caso, não se apavore. O cálculo de perda de energia serve para mostrar como a energia diminui à medida que ela passa de um nível trófico para o seguinte. Cada nível perde uma porcentagem própria, determinada pelas características dos organismos envolvidos.
Na pirâmide acima, o que fizemos é basicamente multiplicar a energia do nível basal por 0,30 que corresponde a 30%, visto que o exemplo assume que 30% da energia ingerida é transferida para o nível seguinte. Este é apenas um exemplo de eficiência, algumas cadeias podem ter menos, outras mais.
PARA QUE SERVEM AS PIRÂMIDES ECOLÓGICAS NOS ESTUDOS ECOLÓGICOS?
As pirâmides ecológicas são ferramentas essenciais para:
- VISUALIZAR A PERDA DE ENERGIA AO LONGO DOS NÍVEIS TRÓFICOS: A cada nível trófico, apenas uma pequena parte da energia recebida é transferida ao próximo. A maior parte é usada pelo organismo para atividades vitais e acaba sendo liberada como calor.
- ENTENDER QUANTA MATÉRIA ORGÂNICA EXISTE EM CADA NÍVEL TRÓFICO: A quantidade total de matéria orgânica (biomassa), diminui conforme subimos na pirâmide. Isso permite analisar se um ecossistema é produtivo, equilibrado ou vulnerável a colapsos.
- COMPREENDER OS IMPACTOS DE DESEQUILÍBROS: A remoção de um predador pode gerar superpopulação de presas, assim como a diminuição dos produtores compromete a existência de todos os níveis tróficos acima. Assim, as pirâmides nos permitem visualizar rapidamente como esses efeitos se propagam.
- COMPARAR A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA ENTRE AMBIENTES: Ambientes terrestres e aquáticos têm dinâmicas muito distintas. Um sistema aquático, por exemplo, pode apresentar pirâmide invertida de biomassa por causa da alta taxa de renovação do fitoplâncton. Enquanto que em florestas, pirâmides tendem a ser bem estáveis e organizadas.
QUAIS SÃO OS TIPOS DE PIRÂMIDES ECOLÓGICAS?
Existem três tipos principais de pirâmides: energia, biomassa e número. Cada uma delas representa um aspecto diferente do ecossistema.
- PIRÂMIDE DE ENERGIA: Demonstra a quantidade de energia acumulada em cada nível trófico, medida em kcal/m²/ano, sendo assim considerada a forma mais confiável de analisar ecossistemas. Isso porque os níveis nunca se invertem, sempre mostra perda de energia ao longo da cadeia, evidencia quais níveis são energeticamente mais eficientes. A primeira pirâmide ecológica utilizada nesta aula (com flores, abelhas, sapos e ave) exemplifica bem este tipo de pirâmide.
- PIRÂMIDE DE BIOMASSA: Mostra quanta matéria orgânica existe em cada nível trófico (medida em g/m²). Este tipo pode variar entre: normal (base larga e topo estreito) como na maioria dos ecossistemas terrestres, ou invertida como nos ecossistemas aquáticos. Isso acontece porque o fitoplâncton possui pouca biomassa em um dado instante, mas se reproduz rapidamente. Assim, mesmo existindo pouca biomassa acumulada, ele consegue sustentar grandes quantidades de zooplâncton. Nos oceanos, algumas gramas de fitoplâncton podem sustentar quilos de zooplâncton e toneladas de peixes herbívoros , graças à reposição constante e rápida.
Exemplificação hipotética de uma pirâmide ecológica de biomassa invertida que inclui fitoplâncton como a base, zooplâncton como consumidoras 1ª, peixes como consumidores 2º e tartaruga como consumidora 3ª.(Imagem de Eneli Gomes).
- PIRÂMIDE DE NÚMERO: Mostra quantos indivíduos existem em cada nível trófico. A forma da pirâmide depende principalmente do tamanho e da estratégia reprodutiva dos organismos. Ela pode ser: direta: muitos produtores sustentando poucos consumidores, invertida: poucos produtores gigantes sustentando muitos consumidores pequenos. Exemplo: Em campos e pastagens, uma única árvore pode sustentar centenas de insetos herbívoros , gerando uma pirâmide inversa no nível dos produtores.
Exemplificação hipotética de uma pirâmide ecológica numérica incluindo microalgas como a base, microzooplâncton como consumidoras 1ª, microcrustáceos como consumidores 2º e microprotistas como consumidora 3ª.
(Imagem de Eneli Gomes).
COMO INTERPRETAR OS DIFERENTES TIPOS DE PIRÂMIDES?
Para garantir que você vai terminar essa aula sabendo interpretar uma pirâmide ecológica de forma eficiente, vamos fazer um resumo de como podemos começar a entendê-la. Observe os seguintes aspectos:
- BASE: na base estão representados os produtores, portanto se for estreita, o ecossistema tem baixa produtividade.
- FORMA: as pirâmides invertidas costumam indicar ambientes aquáticos ou relações de tamanho muito diferentes.
- PROPORÇÃO: os níveis muito estreitos indicam grande perda energética ou baixa biomassa.
- ECOSSISTEMA: a interpretação varia entre ambientes terrestres e aquáticos, justamente porque a dinâmica populacional é diferente.
EXEMPLOS REAIS DE DIFERENTES BIOMAS
- FLORESTA AMAZÔNICA – PIRÂMIDE DE ENERGIA: Bioma com grande produtividade primária, mas a os consumidores moderados e predadores bem reduzidos.
- CERRADO – PIRÂMIDE DE BIOMASSA: Por conta das condições do solo, os produtores possuem menor biomassa, enquanto que os herbívoros podem superar levemente a biomassa das plantas.
- OCEANOS – PIRÂMIDE DE BIOMASSA INVERTIDA: A presença do fitoplâncton traz uma renovação altíssima do zooplâncton que é extremamente abundante.
- CAMPOS E PASTAGENS – PIRÂMIDE DE NÚMERO INVERTIDA: Bioma com poucos produtores de grande porte que sustentam muitos consumidores pequenos.
Fique atento(a)!
Para finalizarmos esta aula, há alguns tópicos que valem a pena ser mencionados, dentre os quais:
- LEI DOS 10%: Diz respeito ao fato de que, em alguns casos, cerca de 10% da energia passa de um nível trófico ao seguinte. Enquanto que os outros 90% são usados pelo organismo ou perdidos como calor. Isso explica a forma triangular das pirâmides.
- RELAÇÃO COM CADEIRAS ALIMENTARES: As pirâmides ecológicas são uma forma visual e simplificada de compreender toda a estrutura das relações tróficas, permitindo interpretar rapidamente a complexidade das teias alimentares.
- IMPACTOS HUMANOS: Nossas ações humanas, como o desmatamento, poluição, pesca predatória e introdução de espécies invasoras, têm alterado profundamente o equilíbrio das pirâmides e, consequentemente, afetando níveis inteiros das teias alimentares.
Para finalizar sua revisão, veja a videoaula da professora Cláudia e faça os exercícios abaixo:
EXERCÍCIOS:
- (UNEB BA/2023) As pirâmides ecológicas são representações gráficas das cadeias alimentares de um determinado ecossistema, constituindo-se uma forma de representação dessas, podendo ser de biomassa, de energia e de número. Em relação às pirâmides ecológicas e com base nos conhecimentos adquiridos sobre ecossistemas, pode ser afirmado que:
- Na pirâmide de energia, observa-se que a base é menor do que o topo.
- A pirâmide de número nunca poderá ser invertida.
- A pirâmide de biomassa poderá apresentar uma base menor do que a do consumidor primário no talassociclo.
- A base de uma pirâmide sempre será do consumidor primário.
- Os decompositores em uma pirâmide ecológica localizam-se em sua base.
- (UFSC/2024) O gráfico abaixo representa a biomassa de fitoplâncton e de zooplâncton, por um período anual, em um ecossistema marinho no qual o fitoplâncton serve de alimento para o zooplâncton. Observa-se que a quantidade média anual de zooplâncton foi menor que a de fitoplâncton, diferentemente da pirâmide de biomassa representada ao lado do gráfico, que considerou apenas um intervalo do período analisado e revelou um aspecto invertido.
LINHARES, S.; GEWANDSZNAJDER, F.; PACCA, H. Biologia hoje. Vol. 3. 3. ed. São Paulo: Ática, 2016. p. 182.
Sobre os dados apresentados e assuntos relacionados, como ciclo da matéria e pirâmides ecológicas, é correto afirmar que:
01. A relação ecológica entre fitoplâncton e zooplâncton é amensalismo, caracterizada por ser harmônica e interespecífica.
02. A pirâmide de biomassa corresponde ao último trimestre do ano analisado.
04. Condições ambientais como mudanças na temperatura, na intensidade luminosa e nos nutrientes ao longo das estações do ano não influenciam na biomassa de fitoplâncton e zooplâncton.
08. Geralmente a biomassa diminui ao longo de uma cadeia alimentar devido à perda de matéria entre os níveis tróficos.
16. Pirâmides de energia indicam a produtividade do ecossistema, por isso nunca ficam invertidas.
32. Em um dado momento, a biomassa de zooplâncton pode ser maior que a de fitoplâncton, cuja velocidade de reprodução permite uma rápida renovação.
- (Fuvest SP/2020) Em um cerrado campestre bem preservado, ocorre a teia trófica representada no esquema.
- Cite uma espécie dessa teia alimentar que ocupa mais de um nível trófico, especificando quais são eles.
- Cite cinco espécies de uma cadeia alimentar que faça parte dessa teia. Desenhe um esquema da pirâmide de energia desse ambiente.
- Com relação à dinâmica dessa teia alimentar, descreva o efeito indireto da extinção local do bem-te-vi sobre a população do predador de topo dessa teia (ou seja, aquele que preda sem ser predado por nenhum outro componente da teia). Caso o capim-cabelo-de-porco venha a sofrer uma grande queda em sua biomassa, qual interação biológica seria esperada entre os consumidores primários que se alimentam desse recurso?
GABARITO:
1) C
2) 56
3) a) A jararaca pintada é uma espécie que pode ocupar mais de um nível trófico. Assim, quando consumidora secundária ocupa o terceiro nível e quando é consumidora terciária ocupa o quarto nível de alimentação. O lobo guará também pode ocupar mais de um nível trófico. Sendo consumidor primário, secundário, terciário e quaternário, ocupa, respectivamente, o segundo, terceiro, quarto e quinto níveis tróficos.
b) A cadeia alimentar que possui cinco espécies é: lobeira(arbusto)(P) gafanhoto verde(C1) rã manteiga (C2) jararaca pintada(C3) lobo guará (C4). A pirâmide de energia é:
c) Com relação à dinâmica da teia alimentar descrita, o efeito indireto esperado da extinção local do bem-te-vi, seria o aumento da população do lobo guará, como consequência da maior disponibilidade alimentar. Caso o capim-cabelo-de-porco venha a sofrer uma queda em sua biomassa, a competição interespecífica entre os consumidores primários aumentaria.
ASSINATURA:
Eneli Gomes de Lima é licenciada em Ciências Biológicas pela Universidade Federal de Santa Catarina (2024) e atua na produção de materiais didáticos para o Curso Enem Gratuito desde 2021, desenvolvendo conteúdos acessíveis e contextualizados para estudantes de diferentes níveis de ensino.
REFERÊNCIAS:
BEGON, M.; TOWNSEND, C. R.; HARPER, J. L. Ecologia: de indivíduos a ecossistemas. 4. ed. Porto Alegre: Artmed, 2007.
RICKLEFS, R. E. A economia da natureza. 6. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2010.
ODUM, E. P.; BARRETT, G. W. Fundamentos de ecologia. 5. ed. São Paulo: Cengage Learning, 2011.
RAVEN, P. H.; JOHNSON, G. B.; MASON, K. A.; LOSOS, J. B.; SINGER, S. R. Biologia. 12. ed. São Paulo: McGraw-Hill, 2020.
MILLER, G. T.; SPOOLMAN, S. Ciências ambientais. 15. ed. São Paulo: Cengage Learning, 2018.
CÂMARA, J. B. dos S.; TOWNSEND, C. Ecologia: conceitos e aplicações. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2013.
REIS, N. R.; ZEPPELINI, D. Ecologia básica. 3. ed. Londrina: Editora UEL, 2015.
BRASIL. Ministério da Educação. Base Nacional Comum Curricular (BNCC). Brasília, DF: MEC, 2018.
Sobre o(a) autor(a):
Jaqueline Padilha -
