Nos ecossistemas, a energia e a matéria seguem padrões distintos de movimentação. A energia flui de maneira unidirecional através dos níveis tróficos, com perdas significativas a cada transferência, enquanto a matéria é conservada e reciclada continuamente por meio dos ciclos biogeoquímicos.

Fluxo de Energia

A principal fonte de energia para a maioria dos ecossistemas é a luz solar. Os produtores (organismos fotossintetizantes, como plantas e algas) capturam essa energia luminosa e a convertem em energia química armazenada em moléculas orgânicas durante a fotossíntese. Essa energia flui então para os consumidores que se alimentam dos produtores ou de outros consumidores, e finalmente para os decompositores que obtêm energia da matéria orgânica morta.

É importante notar que a transferência de energia entre os níveis tróficos é ineficiente. Uma grande parte da energia é perdida como calor durante os processos metabólicos de cada organismo. Isso resulta em uma diminuição da energia disponível à medida que se sobe na cadeia alimentar.

(Ilustração mostrando o fluxo unidirecional da energia: Sol → Produtores → Consumidores → Decompositores → calor)

• O fluxo de energia é unidirecional.
• A energia não é reciclada dentro do ecossistema; ela é dissipada como calor.
• A quantidade de energia disponível diminui a cada nível trófico, limitando o número de níveis em uma cadeia alimentar.

Ciclos Biogeoquímicos

Ao contrário da energia, a matéria (elementos e compostos químicos essenciais para a vida) circula continuamente entre os organismos vivos e o ambiente não vivo (atmosfera, hidrosfera e litosfera). Esses processos cíclicos são conhecidos como ciclos biogeoquímicos e garantem a disponibilidade constante dos nutrientes necessários para a vida.

Ciclo da Água (Ciclo Hidrológico)

A água se move através dos oceanos, da atmosfera, da terra e dos seres vivos por meio de processos como:

• Evaporação: Transformação da água líquida em vapor d’água.
• Condensação: Transformação do vapor d’água em gotículas líquidas, formando nuvens.
• Precipitação: Retorno da água à superfície na forma de chuva, neve, granizo, etc.
• Infiltração: Penetração da água no solo.
• Escoamento: Movimento da água sobre a superfície terrestre.
• Transpiração: Liberação de vapor d’água pelas plantas através de seus estômatos.

(Esquema do ciclo da água com setas mostrando evaporação, condensação, chuva, infiltração e transpiração)

Ciclo do Carbono

O carbono circula entre a atmosfera, os oceanos, os seres vivos e as rochas por meio de processos como:

• Fotossíntese: Remoção de dióxido de carbono (CO₂) da atmosfera pelas plantas e conversão em compostos orgânicos.
• Respiração: Liberação de CO₂ pelos seres vivos durante a quebra de moléculas orgânicas para obter energia.
• Decomposição: Liberação de carbono para o solo e a atmosfera pela decomposição da matéria orgânica morta.
• Combustão: Queima de matéria orgânica e combustíveis fósseis, liberando CO₂ na atmosfera.
• Absorção pelos oceanos: Dissolução de CO₂ na água dos oceanos.

(Ciclo do carbono mostrando as trocas entre plantas, animais, decompositores, combustíveis fósseis e atmosfera)

Ciclo do Nitrogênio

O nitrogênio, essencial para a formação de proteínas e ácidos nucleicos, passa por transformações complexas realizadas principalmente por microrganismos:

• Fixação do nitrogênio: Conversão do nitrogênio gasoso (N₂) da atmosfera em amônia (NH₃) por bactérias fixadoras de nitrogênio (livres no solo ou associadas a raízes de leguminosas).
• Amonificação: Decomposição da matéria orgânica nitrogenada (proteínas, ácidos nucleicos) liberando amônia (NH₃) ou íon amônio (NH₄⁺).
• Nitrificação: Conversão da amônia (ou amônio) em nitrito (NO₂⁻) por bactérias nitritantes e, posteriormente, em nitrato (NO₃⁻) por bactérias nitratantes. O nitrato é a principal forma de nitrogênio absorvida pelas plantas.
• Assimilação: Incorporação do nitrogênio (na forma de amônio ou nitrato) em moléculas orgânicas pelas plantas e, subsequentemente, pelos animais que se alimentam dessas plantas.
• Desnitrificação: Conversão de nitratos (NO₃⁻) de volta em nitrogênio gasoso (N₂) por bactérias desnitrificantes, retornando nitrogênio para a atmosfera.

(Ciclo do nitrogênio com etapas: fixação, nitrificação, absorção, decomposição e desnitrificação)

Resumo