Cadeias e teias alimentares

Cadeia alimentar e teia alimentar são conceitos fundamentais da ecologia que descrevem as interações entre os seres vivos em um ecossistema. Ambos os termos estão relacionados ao fluxo de energia e nutrientes que ocorrem entre as diferentes espécies em um ambiente natural. A cadeia alimentar é uma sequência linear de organismos, na qual cada um serve de alimento para o seguinte, enquanto a teia alimentar é uma rede de cadeias alimentares interconectadas, na qual uma espécie pode ter mais de um predador ou presa. Compreender esses conceitos é crucial para entender como as diferentes espécies de um ecossistema estão relacionadas e como a perturbação de uma espécie pode afetar todo o sistema.

Cadeia alimentar

A energia e a matéria em um ecossistema se movem de um organismo para outro através da nutrição. A cadeia alimentar é uma sequência de seres vivos em que um serve de alimento para outro. Por exemplo, o capim é comido pelo boi e este, por sua vez, é consumido pelo ser humano.

As plantas, as algas, algumas bactérias e protistas são autotróficos, ou seja, eles são capazes de produzir seu próprio alimento a partir de substâncias minerais ou inorgânicas, como água (H2O), dióxido de carbono (CO2) e sais minerais. Por meio da fotossíntese, a energia luminosa do sol, absorvida pela clorofila, é transformada em energia química armazenada nas ligações dos açúcares produzidos (glicose, C6H12O6), e moléculas de oxigênio (O2) são liberadas para o ambiente. A partir dos açúcares produzidos na fotossíntese e dos sais minerais retirados do solo, a planta sintetiza as substâncias orgânicas que formam seu corpo.

Algumas bactérias encontradas no solo e no fundo do mar usam a energia liberada na oxidação de amônia e de outros minerais em vez da energia luminosa. Esse processo é conhecido como quimiossíntese.

Os seres autotróficos são essenciais para qualquer comunidade ecológica, já que são os únicos capazes de transformar compostos inorgânicos em compostos orgânicos que servirão de alimento para todos os outros seres heterotróficos. Os autotróficos são chamados de produtores do ecossistema ou produtores primários.

Os animais herbívoros, como o gafanhoto, dependem diretamente dos vegetais para se alimentar e, portanto, são chamados de consumidores primários. Eles servem de alimento para os carnívoros, que são os consumidores secundários, como o sapo, que se alimenta do gafanhoto. O sapo, por sua vez, pode ser consumido por uma serpente, que é um consumidor terciário.

Cada etapa da cadeia alimentar é conhecida como nível trófico. As plantas ocupam o nível trófico dos produtores, os animais herbívoros ocupam o nível trófico dos consumidores primários, e assim por diante. O esquema abaixo representa uma cadeia alimentar, onde a energia, representada pelas flexas, são obtidas de um pelo o outro tendo inicio com as plantas.

Decompositores

A matéria orgânica dos alimentos é usada pelos seres vivos para obter energia e construir seus corpos. Durante esse processo, são liberados para o ambiente gases como o dióxido de carbono e a água. Além disso, quando os organismos morrem, parte da matéria orgânica que constitui o seu corpo é devolvida ao ambiente. Os decompositores, como bactérias e fungos, quebram e oxidam a matéria orgânica, transformando-a em substâncias minerais que podem ser novamente utilizadas pelos seres vivos. Essa reciclagem da matéria orgânica é fundamental para a manutenção dos ecossistemas, pois permite que os nutrientes sejam constantemente reutilizados. Sem os decompositores, a Terra se tornaria um amontoado de cadáveres e restos orgânicos, tornando a vida impossível. 

Teia alimentar

Na natureza, muitos animais possuem uma alimentação variada, enquanto outros podem servir de alimento para mais de uma espécie. Há ainda aqueles que, por se alimentarem tanto de vegetais quanto de animais, podem ocupar diferentes posições na cadeia alimentar, como os onívoros, que incluem o ser humano. Assim, em uma comunidade, as cadeias alimentares se interligam, formando uma complexa rede de relações e interdependências. 

Nos ecossistemas terrestres, os vegetais são os principais produtores, enquanto nos ecossistemas aquáticos, como rios, mares e lagos, as algas microscópicas são as responsáveis pela produção primária. Essas algas formam o fitoplâncton, conjunto de seres autotróficos que flutuam livremente na água. O fitoplâncton é a base da cadeia alimentar dos ecossistemas aquáticos, servindo de alimento para o zooplâncton, conjunto de seres heterotróficos que também flutuam nas águas, como protozoários, pequenos invertebrados e larvas de vários animais. A relação entre o fitoplâncton e o zooplâncton é essencial para o equilíbrio ecológico desses ecossistemas.

Fluxo de energia e ciclo da matéria no ecossistema

Apenas cerca de 1% da energia luminosa que chega a um ecossistema é utilizada na fotossíntese, mas ainda assim, isso é suficiente para gerar de 150 a 200 bilhões de toneladas de matéria orgânica por ano. Essa matéria orgânica é consumida na respiração da própria planta e eliminada como gás carbônico e água. Esses compostos orgânicos fornecem energia para o metabolismo das plantas. Parte dessa energia é liberada na forma de calor, enquanto o restante é usado para formar o corpo da planta (raízes, caules e folhas, no caso de vegetais superiores).

A matéria orgânica e a energia retidas pelos produtores compõem o alimento disponível para os consumidores. Parte das substâncias ingeridas por um animal é eliminada nas fezes e na urina, enquanto outra parte é oxidada pela respiração para produzir a energia necessária para o movimento e outras atividades do organismo. Uma terceira parte passa a fazer parte do corpo do animal, contribuindo para o crescimento e reposição de tecidos; essa é a parte que fica disponível para o nível trófico seguinte.

Esses processos se repetem em todos os níveis da cadeia alimentar, com parte da matéria e da energia do alimento não passando para o nível trófico seguinte e saindo da cadeia na forma de fezes, urina, gás carbônico, água e calor. Em média, apenas 10% da energia de um nível trófico passa para o nível seguinte, mas essa porcentagem pode variar de 2% a 40%, dependendo das espécies na cadeia e do ecossistema em que se encontram.

Como vimos, os resíduos são novamente disponibilizados para a cadeia alimentar pela ação dos decompositores, que os usam novamente para produzir energia. Portanto, a matéria de um ecossistema nunca se esgota e está em permanente reciclagem. No entanto, parte da energia é transformada em trabalho celular ou sai do corpo do organismo na forma de calor, que não pode ser usada na fotossíntese. Por isso, o ecossistema precisa constantemente receber energia de fora, e há um fluxo unidirecional de energia, que vai dos produtores para os consumidores.

Produtividade dos ecossistemas

A quantidade de matéria orgânica produzida pelas plantas em um determinado período de tempo e em uma área específica é conhecida como produtividade primária bruta (PPB). No entanto, parte dessa matéria orgânica é consumida pela própria planta durante a respiração, o que resulta na produtividade primária líquida (PPL), que é igual a PPB menos a respiração (R): PPB - R = PPL. A produtividade pode ser medida em gramas ou quilogramas de matéria orgânica seca por metro quadrado por ano (ou por dia) ou em quilocalorias por metro quadrado por ano (ou por dia), em relação à energia absorvida ou transferida para determinado nível da cadeia. 

Pirâmides ecológicas

Uma maneira de visualizar os níveis tróficos de uma cadeia alimentar é através de uma pirâmide ecológica, que é formada por retângulos sobrepostos. Existem três tipos de pirâmides ecológicas: de número, de biomassa e de energia. É importante destacar que os decompositores geralmente não são incluídos nas pirâmides.

Pirâmide de número

A pirâmide ecológica é uma representação visual dos níveis tróficos em uma cadeia alimentar, sendo dividida em três tipos: de número, de biomassa e de energia. A pirâmide de números mostra a quantidade de organismos em cada nível trófico, sendo que a perda de energia e matéria disponíveis em cada nível resulta em uma diminuição do número de consumidores nos níveis mais altos da cadeia. Por exemplo, milhares de pés de capim sustentam centenas de gafanhotos, que alimentam apenas algumas dezenas de pássaros. O mesmo acontece no mar, onde uma grande quantidade de algas microscópicas alimenta um número menor de pequenos crustáceos, que por sua vez sustentam um número ainda menor de peixes.

No entanto, em algumas cadeias alimentares, como as que envolvem parasitas, a pirâmide pode ser invertida, começando com uma base menor que o ápice. Por exemplo, uma árvore pode sustentar vários pulgões, que por sua vez são parasitados por um grande número de protozoários. Em outros casos, a pirâmide pode começar invertida e depois assumir o formato tradicional, como quando algumas poucas árvores fornecem alimento suficiente para sustentar um grande número de insetos, que por sua vez sustentam um número menor de pássaros.

Pirâmide de biomasa

A biomassa é a quantidade de matéria orgânica presente no corpo dos seres vivos em determinado momento e pode ser expressa em peso seco por unidade de área ou volume. Em geral, a biomassa diminui ao longo de uma cadeia alimentar devido à perda de matéria entre os níveis tróficos. Eugene Odum propôs um exemplo de pirâmide de biomassa, que calculou que cerca de 8 toneladas de alfafa sustentam 1 tonelada de bezerros em um ano, que por sua vez alimentam um adolescente de 47 kg. Embora a maioria das pirâmides de biomassa seja tradicional, com a base maior que o ápice, pode haver pirâmides invertidas, como no caso em que a biomassa de algas microscópicas é menor do que a de consumidores primários. No entanto, essa inversão é relativa apenas àquele momento e não considera a taxa de renovação da matéria orgânica. Por outro lado, na construção de uma pirâmide de energia, o tempo é considerado e a pirâmide nunca fica invertida.

Pirâmide de energia

Nesse caso, representamos em cada nível trófico a quantidade de energia acumulada por unidade de área ou de volume e por unidade de tempo (kcal/m2 / ano ou kcal/m3 /ano). Assim, a pirâmide de energia indica a produtividade de um ecossistema, pois considera o fator tempo. 

Poluição e desequilibrio nas cadeias alimentares

A poluição é definida como a introdução no ambiente de substâncias ou produtos que podem colocar em risco a saúde e a sobrevivência de seres humanos e outras espécies. Como aprendemos anteriormente, todas as espécies fazem parte de uma teia alimentar, e a extinção de uma delas pode desencadear desequilíbrios ecológicos e até mesmo a extinção de outras. Por exemplo, se pássaros, aranhas e outros predadores de insetos herbívoros forem eliminados, esses insetos podem se proliferar e causar prejuízos às plantações.

Para controlar insetos e outras pragas que afetam as plantas, muitas vezes são utilizados agrotóxicos, também conhecidos como pesticidas ou defensivos agrícolas. No entanto, muitos desses produtos não são seletivos e podem afetar outras espécies além das pragas. Por exemplo, alguns inseticidas podem afetar os polinizadores, como abelhas e borboletas, e outras espécies que se alimentam dos insetos tratados. Além disso, o uso excessivo de pesticidas pode levar ao surgimento de pragas resistentes, que se proliferam mais rapidamente sem seus predadores naturais.

Magnificação trófica

O esgoto doméstico contém matéria orgânica biodegradável que pode ser decomposta por microrganismos, como as bactérias. No entanto, um dos problemas mais graves que enfrentamos atualmente é o acúmulo de substâncias tóxicas não biodegradáveis no ambiente. Esses poluentes persistentes demoram muitas décadas para se decompor ou nunca se degradam naturalmente. Além disso, muitas dessas substâncias são prejudiciais à saúde humana e podem causar doenças graves ou até mesmo a morte, como é o caso do mercúrio, chumbo e do pesticida DDT.

Esses poluentes podem afetar a cadeia alimentar, uma vez que a concentração dessas substâncias aumenta à medida que se avança em níveis tróficos. Esse fenômeno é conhecido como magnificação trófica, bioacumulação ou amplificação biológica. O despejo de mercúrio nas águas da baía de Minamata, no Japão, é um exemplo trágico de magnificação trófica. O mercúrio transformado em metilmercúrio por bactérias, foi absorvido pelo plâncton e atingiu os peixes e moluscos, que serviam de alimento para a população local, resultando na morte de cerca de mil pessoas, em um desastre que ficou conhecido como doença de Minamata.