Cascata trófica
Cascata trófica , um fenômeno ecológico desencadeado pela adição ou remoção de top predadores e envolvendo recíproca mudanças nas populações relativas de predadores e presa através de um cadeia alimentar , que geralmente resulta em mudanças dramáticas na estrutura do ecossistema e na ciclagem de nutrientes.
poleiro amarelo poleiro amarelo ( Perca flavescens ) Ken Hammond / EUA Departamento de Agricultura
Em três níveis cadeia alimentar , um aumento (ou diminuição) nos carnívoros causa uma diminuição (ou aumento) nos herbívoros e um aumento (ou diminuição) nos produtores primários, como plantas e fitoplâncton. Por exemplo, no leste América do Norte a remoção de lobos ( canis lupus ) foi associado a um aumento no veado-de-cauda-branca ( Odocoileus virginianus ) e um declínio nas plantas comidas pelos veados. O zoólogo americano Robert Paine cunhou o termo cascata trófica em 1980 para descrever mudanças recíprocas em teias alimentares causadas por manipulações experimentais de predadores de topo. Na década de 1980, outros usaram o termo para descrever mudanças nos ecossistemas aquáticos decorrentes de fatores como aumentos repentinos de predadores peixe populações de estocagem ou declínios dramáticos em peixes predadores causados por pesca excessiva .
pirâmide trófica Pirâmide trófica, também chamada de pirâmide energética, mostrando a progressão da energia alimentar. A base da pirâmide contém produtores, organismos que fazem seus próprios alimentos a partir de substâncias inorgânicas. Todos os outros organismos da pirâmide são consumidores. Os consumidores em cada nível se alimentam de organismos do nível inferior e são eles próprios consumidos pelos organismos do nível superior. A maior parte da energia alimentar que entra em um nível trófico é 'perdida' na forma de calor quando é usada pelos organismos para alimentar as atividades normais da vida. Assim, quanto mais alto o nível trófico na pirâmide, menor é a quantidade de energia disponível. Encyclopædia Britannica, Inc.
Efeitos nos ecossistemas aquáticos e terrestres
Durante as décadas de 1980 e 1990, uma série de experimentos demonstraram cascatas tróficas ao adicionar ou remover carnívoros de topo, como o bass ( Micropterus ) e poleiro amarelo ( Perca flavescens ), de ou para lagos de água doce. Esses experimentos mostraram que as cascatas tróficas controlavam a biomassa e a produção de fitoplâncton, as taxas de reciclagem de nutrientes, a proporção de nitrogênio para fósforo disponível para o fitoplâncton, a atividade de bactérias e taxas de sedimentação. Como as cascatas tróficas afetaram as taxas de produção primária e respiração do lago como um todo, elas afetaram as taxas de troca de dióxido de carbono e oxigênio entre o lago e o atmosfera .
Pesquisa em uma grande variedade de terrestres e aquáticos ambientes mostrou que cascatas tróficas controlam espécies composição , biomassa e produção de herbívoros e plantas. Por exemplo, pesca excessiva de código ( Gadus Morhua ) e outros peixes explorados comercialmente, como a arinca ( Melanograma ) e pescada ( Urophycis , Raniceps , e Phycis ) no norte oceano Atlântico levou a um aumento de pequenos peixes pelágicos (oceano aberto) consumidos por código , caranguejo da neve ( Chionoecetes opilio ), e camarão . Como resultado, as populações de zooplâncton herbívoro de grande porte, que são consumidas por pequenos peixes pelágicos, diminuíram, o que por sua vez levou a um aumento do fitoplâncton. Restauração de lobos no Vale Bow de Alberta , Canadá, diminuiu a população de alces ( Cervus Elaphus ) e aumentou o crescimento do álamo tremedor ( a ) e salgueiro ( Salix ) Em outro exemplo, a colheita comercial de lontras marinhas ( Enhydra lutris ) para o comércio de peles na costa oeste da América do Norte desencadeou um aumento no número de ouriços-do-mar e um declínio no kelp florestas, por causa das algas consumo pelos ouriços, em ambientes marinhos próximos.
lontra marinha Uma lontra marinha ( Enhydra lutris ) se alimentando de um ouriço-do-mar na Reserva Nacional de Pesquisa Estuarina da Baía de Kachemak, no Alasca. Administração Nacional Oceânica e Atmosférica / Departamento de Comércio
Tradicionalmente, pensava-se que a produção de plantas e o ciclo de nutrientes eram controlados por fatores físicos ou químicos, como radiação solar, clima e suprimento de nutrientes. Embora os fatores físicos e químicos sejam importantes, o produtor comunidades e deles taxas metabólicas também são influenciados por cascatas tróficas.
Ecossistemas sem predadores de topo
Em muitos casos, as cascatas tróficas foram iniciadas pela perseguição humana e coleta de carnívoros importantes, como lobos e grandes felinos em ecossistemas terrestres e tubarões , atuns e peixes de caça em ecossistemas aquáticos. A remoção dos carnívoros de topo desencadeia efeitos significativos nas populações de presas, produtores primários e processos do ecossistema. Portanto, o conservação dos carnívoros de topo ajuda a preservar a estrutura e os processos dos ecossistemas em que vivem esses predadores. O funcionamento normal dos ecossistemas fornece muitos serviços usados pelas pessoas, incluindo alimentos, fibras e suprimentos de água doce, bem como processos que mantêm a qualidade dos ar , água e solo. A preservação ou restauração dos carnívoros de topo, no entanto, às vezes é controversa devido ao risco que esses predadores representam para pessoas, gado ou animais de estimação.
cascata trófica Cenário da cascata trófica: a remoção dos carnívoros de topo de um ecossistema terrestre. Encyclopædia Britannica, Inc.
A liberação do mesopredador, um fenômeno no qual as populações de predadores de médio porte aumentam rapidamente e desempenham papéis maiores nos ecossistemas que habitam, é causado pela remoção dos carnívoros de topo. Os mesopredadores competem mal e podem ser consumidos pelos principais carnívoros e, portanto, tendem a evitá-los. O declínio sistemático de pumas ( Puma concolor ) e lobos no interior Estados Unidos e outras partes da América do Norte durante o século 20 permitiram populações de mesopredadores, como coiotes ( Canis Latrans ), Raposas vermelhas ( Raposas ), e guaxinins ( Procyon lotor ) para aumentar, à medida que as fontes de alimento, locais de caça, covas e outros recursos antes controlados pelos carnívoros de topo se tornassem disponíveis. O declínio de leopardos ( Panthera Pardus ) em algumas partes da África permitido babuíno ( Papio ) que as populações aumentem. A perda de grande tubarões nos oceanos permitido tubarões de corpo menor e raios para aumentar. Em cada caso, a liberação do mesopredador causou um declínio nas espécies consumidas pelo mesopredador.
Além disso, alguns mesopredadores tornaram-se espécies incômodas. Guaxinins saqueiam latas de lixo e jardins em muitas áreas urbanas e são notáveis portadores do raiva vírus. Os babuínos podem invadir casas, arrombar carros para roubar comida e, em alguns casos, representam uma ameaça para as crianças.
Biomanipulação em lagos
Em lagos, cascatas tróficas são usadas para melhorar a qualidade da água por meio da biomanipulação, uma prática de manejo na qual os humanos removem intencionalmente espécies inteiras dos ecossistemas. O objetivo da biomanipulação é reduzir a concentração de fitoplâncton prejudicial, como algas verdes azuladas tóxicas. O método mais direto para controlar a proliferação de fitoplâncton prejudicial é reduzir a entrada de nutrientes, como o fósforo, que impulsiona seu crescimento. Nos casos em que a chegada de nutrientes ao ecossistema é atrasada ou lenta para se desenvolver, a biomanipulação pode ser usada para acelerar o declínio do fitoplâncton prejudicial. A estocagem de peixes de caça (ou sua proteção contra a colheita usando regulamentos especiais) desencadeia uma cascata trófica com diminuições na biomassa de peixes menores, aumentos na biomassa do zooplâncton herbívoro e diminuições na biomassa do fitoplâncton prejudicial. Em alguns casos, peixes comedores de plâncton foram removidos diretamente pelos administradores dos lagos. Além disso, a remoção de peixes que se alimentam de fundo de lagos rasos leva a aumentos na vegetação enraizada e maior clareza da água à medida que as plantas enraizadas estabilizam os sedimentos. Essa transição envolve uma cascata trófica, à medida que o zooplâncton herbívoro aumenta em biomassa e consome o fitoplâncton, mas também envolve os efeitos diretos da vegetação enraizada na estabilidade dos sedimentos e na ciclagem de nutrientes.
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