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Engenharia Ambiental ·

Ecologia Geral e Aplicada

· 2022/2

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1. Variáveis Químicas da Água a) Oxigênio Dissolvido: - demanda necessária que a maioria dos organismos vai apresentar → maioria da biota aquática é aeróbica - dentro do sistema aquático há eventos que são responsáveis por injetar OD na água: trocas entre atmosfera e hidrosfera; processo de produção primária/fotossíntese - processos que consomem: metabolismo aeróbico - balanço entre fotossíntese e respiração → dentro da coluna d’água, no perfil vertical, as regiões onde há maior liberação desse gás indicam maior retenção de CO2 - variáveis ambientais: temperatura, salinidade e pressão → influenciam na quantidade de OD na coluna d’água - elevação da temperatura → redução do OD - OD, juntamente com temperatura, condutividade, turbidez, profundidade do disco de Secchi, nutrientes... são os conjuntos de parâmetros físico-químicos para análise de água - quanto mais MO → menor OD (maior preocupação são as MO provenientes de atividades antrópicas) - concentração de OD ideal = acima de 5 mg/L - sobre o exemplo de construção de reservatório na região nordeste: ● projeto não incluía remoção de material vegetal para preenchimento do lago artificial ● OD foi perturbada → condições para que processos de consumo e decomposição permaneçam por muito tempo ● água do fundo que era retirada para movimentar as turbinas e depois era liberada à jusante → efeito danoso para comunidade íctia, pelo recebimento de água sem OD - produção primária: etapa do metabolismo dos corpos aquáticos (quão produtivo for o sistema, vai influenciar no OD do sistema) - condições morfológicas: quanto à profundidade (influencia em relação à circulação das massas d’água) → quando é mais raso, camada mais oxigenada da superfície pode se misturar com a camada mais anóxica - estratificação química causada pela diferenciação de temperatura (estratificação térmica) - matéria orgânica: proveniente do metabolismo do corpo aquático (autóctone) e alóctone ● parte pode ser metabolizado, porém a tendência é que se deposite ● material de origem vegetal tem processo de decomposição mais lento (celulose, lignina...) → maior tendência de sedimentar ● quando vai para as camadas mais profundas (dependendo do tempo de decomposição e temperatura das massas d’água do fundo) → esse material pode acumular mais ou menos ● esse acúmulo, por estar em uma região mais heterotrófica (mais consumo e decomposição) (imagem) em ambientes mais eutrofizados (com maior acúmulo de MO) → pode deixar a coluna d’água sem OD - valores de OD podem ser constantes por toda a coluna d’água, ou diferentes em suas regiões (deve-se avaliar a questão dos nutrientes e acúmulo e produção de MO) - a dinâmica do OD possui outros pontos ● ambientes profundos e com muito acúmulo de MO (reservatório de Balbina) → quando viram anóxicos → depois de um tempo bactérias aeróbicas não conseguem permanecer lá → mudança de metabolismo aeróbico para anaeróbico ● bactérias anaeróbicas promovem liberação dos gases metano e sulfídrico, que são tóxicos para a maior parte da biota aquática → podem sair do substrato e chegar à superfície, causando estresse - no verão, características diferenciadas para lagos temperados: radiação luminosa mais intensa → maior temperatura do corpo aquático ● radiação chega → já se transforma em calor → não tem vento → diferença na temperatura reflete na densidade da água - perfil clinogrado (heterogêneo): superfície mais quente (e menos densa/ epilímnio), com parte intermediária com decaimento acentuado da temperatura (termoclima) e com o fundo mais frio (e mais denso/ hipolímnio) ● camadas que se diferenciam pela temperatura e densidade → corpo aquático em estabilidade térmica → estratificação térmica ● curva de OD acompanha a da temperatura ● particularidade para esse cenário acontecer: lagos rasos em que a produção primária é muito acelerada (característica de lago eutrofizado) → muitos nutrientes que estimulam o processo de produção ● então, lago mais raso com estratificação térmica tende a apresentar estratificação química (dinâmica do OD, ao longo do perfil vertical, com superfície mais oxigenada e fundo menos oxigenado) ● processo de produção intenso na superfície acumula no fundo (que vai ter menos OD pelo intenso metabolismo heterotrófico) ● estratificação térmica impede movimentação das massas d’água (juntamente com o fato de que não tem vento), e por isso a estratificação química não é quebrada - perfil ortogrado (mais homogêneo): valores de OD mais uniformes ● produção primária mais baixa (o que é produzido já é consumido e decomposto) → não há acúmulo de produção primária no fundo ● sem excedentes/acúmulo → não tem redução de OD no fundo da coluna d’água ● estação com estratificação térmica → hipolímnio mais frio → não influencia no OD - em relação às extensões das camadas, baseando-se nas temperaturas: a) Lagos oligotróficos (mais profundo) - epilíminio: até antes de atingir 3 metros - metalímnio: decaimento acentuado - hipolímio: perto de 15/20 metros, até 50 metros (a mais extensa) volume hipolímnio > volume epilímnio tendência do hipolímnio de acumular mais OD b) Lagos eutróficos (mais raso) - epilíminio: até 14/15 metros - metalímnio: decaimento acentuado - hipolímio: próximo de 30 metros volume hipolímnio < volume epilímnio - linha com pontos: temperatura | linha tracejada: OD - na primavera: saindo do inverno, gelo derretendo, coluna d’água com temperaturas mais uniformes - no outono: saindo do verão, com mais vento (quebra da estratificação térmica → maior estabilidade para mistura das massas d’água), temperaturas mais homogênea - nos ecossistemas aquáticos tropicais, a estratificação térmica ocorre principalmente na primavera, outono e inverno ● permanência dessa estratificação → déficit de OD nas camadas mais profundas (hipolímnio) → vento não é forte o suficiente para misturar as massas d’água, principalmente para lagos mais fundos - em períodos de desestratificação → superfície recebe água mais anóxica → por estar mais próxima às fontes de oxigênio, e na região trófica, compensam esse momento em que a superfície fica menos oxigenada - 2 fontes de MO: interna (autóctone) e externa (alóctone) - para o caso de lagos rasos tropicais: input de MO associado a áreas que já são naturalmente mais quentes → processos de decomposição são mais intensos → presença da MO retira OD da água ● períodos de chuva (estações mais quentes) → variação no nível das águas → avançam para a borda → maior aporte de MO ● ex: regiões litorâneas – comunidade de macrófitas aquáticas representa grande fonte de MO para os corpos aquáticos - chuvas → ressuspensão do material em sedimento → maior disponibilidade de alimento ● essa disponibilidade de alimento para os seres heterotróficos → redução na concentração de OD → desoxigenação da coluna d’água - quando não ocorre retirada da biomassa vegetal para construção de represa → déficit de OD no fundo do lago artificial → cenário crítico - morte da biomassa vegetal com a inundação → frações solúveis/substâncias que constituem essa biomassa começam a se solubilizar → fungos e bactérias também participam da degradação - período de estiagem → sem chuva → sistema mais estático → tempo de permanência da água no reservatório é maior → grande déficit de OD - mesmo que não tenha estratificação térmica, possui estratificação química (quanto ao OD, metano e gás sulfídrico) - decomposição da MO 1. Organismos aeróbicos = tiram OD da água 2. Organismos anaeróbicos = liberam metano e gás sulfídrico durante o processo de decomposição - quando esses gases avançam na coluna d’água → tornam ambiente difícil para permanência de outros organismos, por serem tóxicos - solução → retirada e venda da biomassa vegetal - autodepuração: processo que envolve aspectos físicos químicos e biológicos, e capacidade do corpo aquático de metabolizar o que for internalizado ● próprio metabolismos do organismo aquático é capaz de trabalhar no MO que ele recebe ● depende da quantidade e da frequência desse lançamento - aspectos físicos: diluição do material, assim como sua sedimentação - aspectos químicos: elevação da temperatura (acelera os processos de decomposição/aspectos biológicos) - caracterização das regiões nas quais os efluente são lançados, através de comparação entre OD e decomposição: 1. águas limpas → anterior ao lançamento do material / concentração maior de OD 2. degradação → contato direto com a MO / decaimento do OD (entrada do material promove aumento da velocidade de consumo e degradação desse material) 3. decomposição ativa → redução considerável de OD / passando de uma região de degradação (invertebrados aquáticos no consumo) para decomposição (microorganismos e bactérias ) 4. recuperação → maior parte do material já decomposta, quebrada, diluída ou sedimentada / recuperação do OD 5. águas limpas - aumento da concentração de MO = aumento dos processos de decomposição e consumo = menos OD - metabolismo autotrófico → metabolismo heterotrófico - medição de OD na coluna d’água e mudança da comunidade biológica → biomonitoramento - quanto maior a capacidade de conduzir corrente elétrica → maior a concentração de íons presentes na amostra - potássio, cálcio, sódio e cloreto contribuem para a condutividade - metabolismo do sistema aquático: ● durante o processo de produção, os organismos internalizam elementos químicos dissolvidos na água → ao retirar esses elementos, retira íons da água → influencia na capacidade da água de conduzir corrente elétrica ● na decomposição → liberação de nutrientes que estava retido nos elementos → ejeta íons na coluna d’água - corpo aquático inserido em bacia hidrográfica mais conservada → quantidade de íons diferente de bacias de drenagem - em um rio → dependendo das diferenças geoquímicas (por onde as águas do rio passaram) → vai ter modificação da quantidade dos íons ao longo do sistema - ex: água destilada → não tem íons à baixa condutividade elétrica b) Condutividade Elétrica: ● A condutividade elétrica em águas interiores em regiões tropicais está sujeita à: - Características climáticas (envolve a sazonalidade do sistema → épocas mais secas concentram mais íons no ambiente aquático, já épocas mais chuvosas → maior diluição de íons) e geoquímicas (tipos de solo podem favorecer a entrada/saída de íons) da região e o estado trófico (influência antrópica, como efluentes domésticos por exemplo); - Distribuição vertical dos valores de condutividade → padrão de estratificação térmica; - Ambientes tropicais: verão, inverno e primavera tem estratificação (fundo anóxico, sem OD, e a condutividade acompanha os valores dos íons - normalmente é irregular com o passar da profundidade), inverno há desestratificação (características químicas homogêneas, condutividade uniforme); - Os íons podem se encontrar mais facilmente no fundo da coluna d’água → organismos detritívoros e decompositores liberam íons (esse evento se intensifica quando o ambiente está estratificado). c) pH; ● Corpos d' água continentais apresentam valores de pH entre 6 e 6,5; ● Valores extremos de pH: em ecossistemas aquáticos com concentrações de sais de bicarbonato (valor de pH acima de 9) e em lagos próximos a solos ácidos (valor de pH abaixo de 5, como ocorre na Amazônia); ● Valores de pH são determinados através do pHmetro de bancada ou sondas portáteis; ● Lixiviação ácida promovida por bactérias → águas ácidas (ocorre em locais onde a extração de minério é mais acentuada). ● As comunidades aquáticas influenciam nas mudanças do pH da água; ● Essas mudanças no pH geram consequências para as mesmas comunidades; ● Fatores que contribuem para a variação do valor de pH da água: chuvas, características dos organismos heterotróficos e autotróficos (mixotrofia → alternação entre hetero e auto → influências no pH), assimilação do gás carbônico que forma ácido carbônico, o qual dissocia e forma íon carbonato e hidrônio → esse último altera o pH. ● Onde há o predomínio da fotossíntese e respiração (regiões mais iluminadas) → absorvem o OD e devolvem o CO2 para o ambiente → essa liberação tende a diminuir o pH da água; ● Onde há o predomínio da decomposição e consumo → aumenta o pH da água (relacionado com os íons hidrônio); ● Influência da alteração do pH para as comunidades aquáticas: há uma relação entre a permeabilidade da membrana celular dos seres vivos com a mudança do pH da água → quando mais ácido: a permeabilidade celular diminui (fica menos seletiva em relação a entrada e saída de elementos químicos na célula, prejudiciais ou não. Exemplo: alumínio) → quando mais básico: aumenta a permeabilidade; ● Atividade heterotrófica: diminuição do valor de pH → produção de CO2 (via respiração) → ÁREAS MAIS ILUMINADAS (confirmar se isso tá certo); ● Atividade autotrófica: aumento do valor de pH → consumo de CO2 (fotossíntese) → ÁREAS MENOS ILUMINADAS; ● Diferentes regiões dos sistemas aquáticos: variações de pH; ● Região litoral: variação nos processos de respiração e produção e alteração no valor de pH (ao mesmo tempo que temos organismos produtores, temos muitos consumidores → aumento do metabolismo aquático); ● Cada região do sistema lacustre vai apresentar uma variação diferente, não existe um padrão. 2. Sedimentos Límnicos (falta a aula 01/06) - Sedimento Lacustre e a Paleolimnologia ● Sedimento: compartimento onde se depositam estruturas de organismos não totalmente decompostos; ● Banco de dados sobre os ecossistemas lacustres → interpretar o desenvolvimento histórico do ambiente aquático; ● Estudos paleolimnícos → perfil vertical → diferentes profundidades; ● Equipamentos de estudo: draga (parece uma pá) e core (parece um cano de pvc); ● Core: bom para preservar o perfil vertical do sedimento (não causa danos nas análises) → amostra dividida em diferentes camadas, fatias; ● Se o objetivo não for analisar as diferentes camadas, usa-se a draga; ● Draga: apenas retira o sedimento sem preservar diferentes camadas; ● Registro temporal da densidade de espécies e nutrientes. - Sedimento como indicador de estado trófico (relacionado com a eutrofização) a) Ecossistemas lacustres de região temperada (fundo do sistema com valores de temperatura mais baixos) ● Lagos com menor trofia (menor taxa de eutrofização): sedimentos com menores teores de matéria orgânica e nutrientes → a temperatura baixa não favorece a decomposição → LAGO OLIGOTRÓFICO; ● Lagos com maior trofia (maior taxa de eutrofização): sedimento com maiores teores de matéria orgânica e nutrientes; b) Ecossistemas lacustres de região tropical (fundo do sistema com valores de temperatura mais altos) ● Teor de matéria orgânica e nutrientes no sedimento → nem sempre reflete o estado trófico do sistema nesse tipo de clima (influência da temperatura), pois devemos considerar outros parâmetros de análise, como visibilidade do disco de Secchi, por exemplo; ● Rápida decomposição da matéria orgânica e decomposição na coluna d’água favorecidos pela temperatura alta (aceleração das reações químicas). - Sedimento como indicador do nível de poluição do ecossistema ● Sedimento e a sua capacidade de acumular compostos orgânicos e inorgânicos → avaliação da qualidade de água; ● As sobras de resíduos antrópicos e compostos químicos ficam acondicionados no fundo da coluna d’água, nos sedimentos (chuva, arraste, erosão…); ● Pode ser despejado direta ou indiretamente (ainda, podem ser despejos intermitentes); ● Avaliação de contaminantes na coluna d’água → avaliação de um momento; ● Avaliação de contaminantes no sedimento → avaliação histórica e completa. 3. Comunidades Aquáticas a. Bacterioplâncton: bactérias planctônicas - Organismos procariontes (Domínio Archaea >habitam ambientes extremos, como lagos salinos< e Bactéria >peptideoglicano na parede celular<); - Habitantes de todos os ecossistemas aquáticos; - Importante papel no metabolismo dos sistemas hídricos: ciclagem de matéria orgânica e fluxo de energia (organismos autotróficos e/ou heterotróficos); - Organismos desprovidos de qualquer estrutura corporal que promova movimento; - ORGANISMOS ERRANTES (plâncton); - A água é um veículo de transporte de bactérias → contaminação e veículo de transmissão de doenças; - Ponto positivo: ciclagem de nutrientes, fluxo de energia (produção e decomposição) e são capazes de absorver carbono orgânico dissolvido; - Ponto negativo: organismos patógenos (bactérias coliformes); - Cadeia alimentar planctônica com destaque para a alça microbiana (circuito microbiano, outra alternativa de fluxo de energia): - Ambientes aquáticos pouco produtivos e com poucos nutrientes conseguem ter produtividade secundária (feita por organismos como zooplânctons e peixes) por conta de uma rota que complementa a cadeia de herbivoria normal → bactérias planctônicas que oferecem o carbono orgânico dissolvido na rota de herbivoria para os zooplânctons → CIRCUITO MICROBIANO/ALÇA MICROBIANA; - O carbono orgânico dissolvido é proveniente da biomassa vegetal; - Zooplânctons e protozoários se alimentam de bactéria → fonte de COD para esses organismos. b. Fitoplâncton - Plâncton = Organismos errantes (suspensos na coluna d’água) e fotoautotróficos; - Fito = capacidade de fazer fotossíntese (autotróficos = processos de produção ocorrem graças a esses organismos); - Comunidade diversa; - Adaptação do fitoplâncton a flutuações: bainha mucilaginosa e formação de gotículas de óleo, aumento da superfície de contato (“espinhos”) e formação de vacúolos gasosos (pseudo vacúolos), encontrados principalmente entre as cianofíceas; - Com base no tamanho das células fitoplanctônicas, foi criada uma classificação cuja terminologia é amplamente aceita (cada taxonomista admite uma classificação diferente) → ANÁLISE QUALITATIVA; - Variação sazonal da biomassa do fitoplâncton em lago temperado eutrófico (região temperada): ● Janeiro/Fevereiro: gelo na superfície (baixa concentração da comunidade → não há reprodução); ● Março/Abril/Maio: alta concentração (sílica que estava no fundo retorna para a superfície –> DIATOMÁCEA (domínio Eukarya)+ Incidência solar um pouco mais acentuada, com ventos que circulam o corpo d’água); ● Maio/Junho: período das águas claras (herbivoria → zooplâncton se alimenta do fitoplâncton); ● Junho/Julho/Agosto/Setembro: Cianobactérias (domínio Bactéria) que fixam oxigênio e nitrogênio atmosférico; → ESTRATIFICAÇÃO TÉRMICA (corpo d’água não se distribui -> sílica voltou para o fundo por conta da diferença de densidade da água). “Em decorrência da circulação da massa d’água, os nutrientes acumulados no hipolímnio durante o inverno são levados até a zona eufótica. Este aumento de concentração de nutrientes,especialmente sílica, juntamente com o aumento da intensidade luminosa, são responsáveis pelo primeiro máximo de biomassa do fitoplâncton, que em muitos lagos pode ser o mais elevado do. Nesta época, as diatomáceas são as algas que predominam quantitativamente.” ● Outubro/Novembro/Dezembro: Diferentes espécies de Oscillatoria (DESESTRATIFICAÇÃO → menores intensidades luminosas); ● obs: inverno, primavera, verão, outono. - Lago do Descoberto (Brasília, Brasil): ● Fatores ambientais relevantes na variação do fitoplâncton (lagoa de região tropical); (foco na jaca que tava na frente da lousa) ● Maior biomassa de fitoplâncton: período seco (baixa precipitação = proporciona maior transparência da água e menor entrada de materiais alóctones), com altos valores de insolação (mais luz e radiação = mais produção); ● Essas observações são realizadas na coluna d’água. - Distribuição Espacial do Fitoplâncton: fatores que controlam a distribuição vertical ● densidade específica dos organismos → organismos que não possuem adaptações específicas serão altamente influenciados pela densidade; → Nestes ecossistemas, a maior densidade do fitoplâncton é encontrada no metalímnio, onde a água é mais fria e mais densa do que no epilímnio, facilitando, assim, ainda mais a estratificação destes organismos. → a tendência é que sejam arrastados para o fundo. ● composição química do meio → precisam de macro e micronutrientes → presença (ou não) do oxigênio: a maioria da comunidade é aeróbica (relacionado ao metabolismo do corpo aquático: [produção > consumo e decomposição] -> mais oxigênio; [produção < consumo e decomposição] -> menos oxigênio); → metano, gás sulfídrico (gases tóxicos), decomposição de bactérias anaeróbicas -> NÃO ENCONTRAMOS O FITOPLÂNCTON. ● herbivoria → relação presa/predador; → Taxa de herbivoria da comunidade zooplanctônica em um lago temperado: efeito da herbivoria sobre a distribuição vertical do fitoplâncton; → O efeito da herbivoria é efetivo quando o zooplâncton realiza migrações; → Durante o dia, o zooplâncton evita encontrar os seus predadores. Por isso, suas atividades predatórias ocorrem durante a noite. ● turbulência da água → Este é um importante fator para a distribuição vertical do fitoplâncton, uma vez que a maioria destes organismos não dispõe de movimentos próprios; → favorece a distribuição vertical do organismo; → A capacidade de sedimentação (afundamento) das diatomáceas é uma das maiores dentre o fitoplâncton, devido às suas características morfológicas e, sobretudo, por ter sua densidade, geralmente, superior à da água; → Pesquisa realizada por MARINS (1981), com diatomáceas na represa do Lobo (SP), mostrou que a permanência de diatomáceas na coluna d’água desta represa depende, fundamentalmente, de sua turbulência que, por sua vez, é conseqüência da ação do vento. Como pode ser observado na figura, os meses de setembro, outubro e novembro, que apresentam o maior número de células por litro d’água, são também os meses de maior velocidade do vento. Este aumento do número de células foi atribuído por Manins à turbulência da água. Em dias de calmaria, a maior concentração de diatomáceas é encontrada sobre o sedimento, pois a sua densidade é maior que a da água. ● radiação solar → influência da falta (ou não) da luz. ● temperatura da água → estratificação/desestratificação: quando a massa está estratificada, há uma barreira de circulação; → mudanças climáticas*; → se eu aumento a temperatura, diminui a concentração de oxigênio. c. Comunidade Perifítica - Entre as comunidades mais importantes da região litorânea destacam-se aquelas formadas por algas aderidas ou associadas a substratos, quer vivos ou inertes (podem ser: troncos, casca de tartarugas, outras plantas, pedras, etc) → se encontram em qualquer substrato úmido (não necessariamente submerso); - São compostas por seres autotróficos (algas) e heterotróficas (bactérias, fungos, protozoários, larvas de insetos). - Essa comunidade é pouco estudada na Limnologia pois apresenta muitas complexidades de estudos; - São principalmente representadas por algas; - Classificação dentro da comunidade: depende de cada substrato em que os organismos se encontram: ● Epifíton: aderidos às plantas; ● Epilíton: aderidos às rochas; ● Epipélon: aderido aos grãos do sedimento; ● Epizoon: aderido nos animais (bactérias, algas, fungos, invertebrados ou protozoários que crescem aderidos a algum animal). - É favorável se aderir a um substrato por questões de sobrevivência; - Importância da comunidade perifítica nos ecossistemas aquáticos: ● produtor primário que participa da ciclagem de nutrientes (metabolismo dos corpos aquáticos); ● fonte de matéria orgânica autóctone e alimento; ● refúgio de organismos na fase larval; ● problemas no gerenciamento de águas → proliferação da comunidade pode acarretar em dificuldades de gerenciamento; ● indicadora de qualidade da água/ferramenta no monitoramento ambiental (a sua posição séssil as tornam organismos que estão em constante contato com o contaminante → a comunidade vai guardar as substâncias e pode ser estudada posteriormente); ● Biodiversidade: mais representatividade na resposta diante determinados contaminantes (cada espécie vai reagir de forma diferente) d. Macrófitas Aquáticas - Grupo diverso de organismos fotossintéticos com tamanho variado cujas partes crescem submersas, flutuando, ou sob a superfície da água: microalgas, briófitas, pteridófitas até vegetais superiores; - Produtoras primárias*; - Ciclagem de nutrientes; - Absorve os nutrientes (acumuladores)/bombas de nutrientes; - As macrófitas são classificadas de acordo com a sua localização no corpo d’água. Na maioria dos casos, no entanto, fatores ambientais, como a turbidez da água e o vento, favorecem o crescimento heterogêneo dos diferentes grupos ecológicos; - Na região litorânea podem ser encontradas várias comunidades vegetais, que tornam este compartimento um dos mais produtivos e com muitos habitats, na maioria dos ecossistemas aquáticos continentais; - A maioria dos lagos existentes são relativamente pequenos e rasos, possibilitando a formação de regiões litorâneas, que podem ser colonizadas por diferentes comunidades de macrófitas aquáticas. Em muitos lagos estas comunidades encontram condições tão favoráveis para o seu desenvolvimento, que tomam a região litorânea o compartimento mais produtivo, podendo influenciar a dinâmica de várias comunidades e até mesmo o ecossistema lacustre como um todo; - A alta produtividade das macrófitas aquáticas é um dos principais motivos para o grande número de nichos ecológicos e a grande diversidade de espécies animais encontradas na região litorânea, constituindo-se, desta maneira, num dos compartimentos mais complexos dos ecossistemas aquáticos continentais. Outro fator importante na determinação desta complexidade ecológica é o fato da região litorânea ser resultante da interação entre o ecossistema terrestre e aquático, tratando-se, portanto, de um ecótono; - Influência das macrófitas: ● Através da redução da turbulência da água pelas macrófitas, observa-se na região litorânea o chamado efeito de “filtro”, que compreende a sedimentação de grande parte do material de origem alóctone; ● As macrófitas aquáticas são fundamentais na ciclagem de nutrientes; ● Através da alta taxa de produtividade primária, esses vegetais podem se constituir na principal comunidade produtora de matéria orgânica de todo o ecossistema; ● São importantes para a cadeia de herbivoria e detritívora de muitas espécies (também servem de abrigo); ● Através da associação de macrófitas com bactérias e algas perifíticas fixadoras de nitrogênio, estes vegetais desempenham um papel importante na produção de nitrogênio assimilável. Em consequência, na maioria dos ecossistemas aquáticos continentais, a região litorânea é o compartimento com maiores taxas de fixação de nitrogênio; ● Responsáveis pela diferença nas características químicas e físicas entre a região litorânea e limnética: gases, valor de pH, nutrientes, etc. e. Zooplânctons - zoo = animais; plâncton = vivem na coluna d’água - se locomovem de acordo com o movimento das massas d’água - unicelulares (protozoários) e multicelulares (metazoários) - alguns organismos zooplanctônicos, nas fases larvais, procuram o sedimento - vários representantes que podem ser cultivados em laboratórios - cadeia alimentar ● comunidade zooplanctônica é um link entre produtor e os demais níveis da cadeia trófica ● disponibiliza a energia que acabou de ser transformada (pelos produtores), por ingerirem esses produtores ● comunidade zooplânctica consome produtores, bactérias (bacterífora), indivíduos da própria comunidade ● topo da cadeia é o homem; qualidade do pescado (lipídeos, proteínas...) quando os peixes são alimentados com fontes naturais (zoo e fitoplâncton) são melhores do que quando alimentados com ração - são heterotróficos e habitam a coluna d’água - protozoa: unicelulares, eucarióticos (núcleo individualizado envolto por uma membrana nuclear, com compartimentos celulares, envolto por uma membrana plasmática) ● alimentação: consumo de MO em decomposição; processos de mudança do fluido de sua membrana celular, conseguem partículas de alimento/bactérias na coluna d’água ● apresentam como estruturas de locomoção os cílios e flagelos ● há representantes autotróficos, mas são do fitoplâncton - rotífera: multicelulares (organização celular mais complexa); presença de coroa ciliada (locomoção); corpo com carapaça lórica; cosmopolita (presentes em vários ambientes); consomem bactérias, algas e representantes do seu próprio grupo - cladocera: micro crustáceos; cabeça, tórax e abdômen; carapaça que envolve seu corpo, que é trocada conforme o organismo vai aumentando de tamanho; apresentam apêndices (utilizados para locomoção e promover fluxo de água (juntamente com células algais, etc), passando por seu aparato bucal e sendo internalizado, passando por seu trato gastrointestinal → o que não é consumido é eliminado em forma de fezes) ● fêmeas possuem câmara de incubação, de onde os filhotes saem com aparência já semelhante à do adulto ● olhos compostos: orienta o organismo na coluna d’água ● bons organismos modelo, pois podem ser cultivados em laboratório, reproduzem de forma simples, são visíveis a olho nu, etc - copepoda: apresentam diferentes estágios de vida (náuplio/larvas, copepodito, adulta) → em cada uma, terá um arranjo corporal diferente ● na imagens, são fêmeas, com sacos cheio de ovos, guardando-os na parte externa ● conhecidos como “pulgas d’água”, por se locomoverem aos “saltos” - movimento horizontal é limitado, porém o vertical existe (há fatores que promovem arraste e interferem na locomoção, como correnteza, vento, etc) - migram quando sua disposição não é homogênea na coluna d’água ● em um ciclo de 24h, em maior número na superfície em uma determinada parte do dia, e em outro, em maior número no fundo - motivos da migração ● estudos com 2 espécies de cladoceros (daphnia) (que estão no gráfico) ● análise de 24 horas, analisando profundidade, temperatura e carbono orgânico particulado (COP/ disponibilidade de alimento) ● temperatura e COP reduzem, de acordo com o aumento da profundidade → superfície quente e com mais alimento; fundo mais frio e com menos alimento ● água mais quente → mais perto da região eufótica à processos de fotossíntese mais intensos (mais microalgas) → mais COP ● espécie 1 migrava pouco (área branca) → sempre perto da superfície ● espécie 2 (área cinza) tendia a se posicionar na parte intermediária e no fundo em horários com maior incidência de luz; com o ambiente mais escuro, ia para a superfície ● densidade populacional: espécie 2 > espécie 1 ● espécie 1, mesmo nas melhores condições, tem menor densidade populacional ● justificativas: Quando espécie 2 vai para superfície somente à noite, escapa de seus predadores, diferentemente da espécie 1, sempre suscetível ao ataque de seus predadores Perto da superfície, há maior incidência de radiação UV, sendo danosa às comunidades - influência da temperatura (estratificação térmica) e OD (estratificação química) na distribuição do zooplâncton - estratificação térmica → barreira física para mistura das massas d’água → maior disponibilidade de OD na superfície ○ superfície mais quente, menos densa, e com mais OD ○ fundo mais frio, mais denso e com menos OD - corpo aquático estratificado → organismos no epilímnio, até no máximo no metalímnio (migração) ● durante o processo de decomposição, por bactérias, dependendo do componente, pode haver liberação de gás sulfídrico, fazendo com que tenha esse composto tóxico no hipolímnio → barreira migratória ● justificativa: zooplâncton não vai para o fundo por não ter OD e por possível presença de gás sulfídrico - com a quebra da estratificação, zooplâncton pode executar migrações de grande amplitude - ciclomorfose: variação morfológica das características da comunidade zooplanctônica, que os organismos vão apresentar de acordo com as diferentes estações do ano - diferença na cabeça do zooplâncton (em uma mesma espécie/ daphinia/ lago temperado) → relação com a temperatura ● meses mais quentes → cabeça pontiaguda ● meses mais frios → cabeça redonda - viscosidade: resistência que a água vai apresentar ao movimento de qualquer partícula ● quanto maior a temperatura → menor a viscosidade (menor resistência ao deslocamento dos organismos) ● quanto menor a temperatura → maior a viscosidade (maior resistência ao deslocamento dos organismos) - elmos (cabeças pontiagudas) são um mecanismo para ser uma área de contato maior com a coluna d’água, para que seu afundamento seja menos rápido → formados em épocas em que a viscosidade é mais baixa - pesquisa em laboratório com tratamentos, procurando outros aspectos além da temperatura e viscosidade da água para a ciclomorfose - queria avaliar se o tratamento com predador faria a espécie ter uma característica diferente - Ceriodaphia cornuta produziu em suas carapaças algumas estruturas (“espinhos”) como tática de defesa 4. Eutrofização - Passo a passo da eutrofização natural: plantas aquáticas na borda do lado → produção de detritos e acúmulo no sedimento → musgos e arbustos → árvores (fechamento da superfície associado ao acúmulo de material na região bentônica); - Consequências sobre a comunidade fitoplanctônica: ● Oligotrófico: as condições são propícias para sustentar a comunidade fitoplanctônica (diversidade maior), nenhum grupo domina sobre o outro. Os organismos só conseguem viver onde há luz (característica do ambiente oligotrófico); ● Eutrófico: acumulação de microalgas (bloom algal), as cianofíceas dominam nesse ambiente (“capa” de sílica) → REDUÇÃO DA BIODIVERSIDADE → indicador de um corpo aquático com altas concentrações de nutrientes; ● Exemplo de caso: Estação de Tratamento Guandu - RJ; - Consequências sobre o Hipolímnio ● Fertilização interna do sistema aquático oferecendo fósforo, nitrogênio e potássio; ● O fundo deixa de ser aeróbico e passa a ser anaeróbico → favorece a liberação de gases e nutrientes acumulados na região profunda para a superfície → bomba de nutrientes; ● Processo de eutrofização auto-sustentado; ● As condições dispostas acima favorecem esse processo de fertilização. - Oligotrófico: não ocorrem interferências indesejáveis sobre os usos da água; - Mesotrófico: com possíveis implicações sobre a qualidade da água, na maioria dos casos (aumenta a condutividade da água, associada ao maior incremento de íons potássio, cálcio, ferro, etc); - Eutrófico: afetados por atividades antrópicas, em que ocorrem alterações indesejáveis na qualidade da água e interferências nos seus múltiplos usos (bloom algal); - Hipereutrófico: afetados significativamente pelas elevadas concentrações de matéria orgânica e nutrientes, com comprometimento acentuado nos seus usos, associados a episódios de florações de algas; - Indicadores numéricos e critérios de medida de índices de estado trófico: ● Clorofila A: pigmentação da água (tem muitas macrófitas ou poucas?) → indica o quanto desse ambiente aquático é produtivo; ● Esse exemplo é um tipo de cálculo, existem vários; ● Profundidade do disco de Secchi: turbidez da água; ● Fósforo total: tem muito nutriente ou pouco? (falta passar a limpo a última aula) - Consequências da eutrofização ● Florescimento (bloom algal) de algas e crescimento de macrófitas → aumento de biomassa dos produtores; ● Elevação e acúmulo da concentração de matéria orgânica (desequilíbrio: se produz muito e se decompõe pouco) → efeito dominó; ● Anoxia: mortalidade de várias espécies (baixa concentração de oxigênio dissolvido → a produção ocorre principalmente na área iluminada, enquanto que na área do fundo não ocorre de maneira significativa); ● Queda da biodiversidade; ● Efeitos agudos e crônicos na saúde humana (bactérias que produzem toxinas - cianotoxinas); ● Acesso restrito à pesca e atividades recreacionais (desvalorização comercial de corpos aquáticos); ● prejuízos ecológicos, econômicos e sociais. 5. Recuperação de Ecossistemas Lacustres - Medidas que visem à eliminação de fontes de nutrientes e redução da eficácia da fertilização interna → recuperação do ecossistema lacustre; - Restaurar por diferentes motivos; - Eficácia da restauração: diminuição do lançamento de nutrientes e compostos orgânicos; - Métodos físicos, químicos e biológicos; - Programa de pesquisas limnológicas básicas; - Diagnóstico preciso; - Escolha de um método ou combinação de métodos; - Eliminar as fontes externas de nutrientes (indústrias, atividades agrícolas…); - Fertilização interna → causa interna*. - Métodos físicos: ● retirada de macrófitas: procedimentos físicos manuais até emprego de máquinas; ● Ancinho, cortador mecânico manual e ceifadeira mecânica para remoção de macrófitas. - Métodos químicos: ● Emprego de herbicida: sulfato de cobre utilizado para controle do crescimento de algas (controverso); ● Floculação: agente floculante (sais de ferro, cálcio ou alumínio) → precipitação direta das alas e de nutrientes (inativação de nutrientes, diminuindo o fosfato da coluna d’água). - Método Biológico: ● Atuação de herbívoros no controle da biomassa algal e de macrófitas aquáticas; ● Preda algas e macrófitas (eficazes competidores, com prejuízos à fauna ictiológica → competição com espécies nativas); ● Revolve sedimento (aumento da turbidez: menor penetração de luz, libera nutrientes: aumento da biomassa algal); ● Utilização de peixes no controle de macrófitas aquáticas. Questões de Prova 1. A presença de espécies do gênero Brachionus, zooplâncton de água doce, foi avaliada em três sistemas lóticos. Com base nos conceitos estudados na Disciplina e nas informações apresentadas, discorra sobre a relação entre a presença das espécies do gênero Brachionus e as condições de trofia dos ambientes. Justifique sua resposta. 2. Um engenheiro ambiental, trabalhando para uma empresa privada, avalia a introdução de peixes para o controle de macrófitas aquáticas em um lago. Segundo o engenheiro, os peixes herbívoros poderiam atuar no controle das plantas predando os vegetais e não haveria desvantagens no uso da técnica. Você está de acordo com a análise feita pelo profissional? Justifique sua resposta. 3. A figura abaixo representa um perfil de sedimento proveniente de um lago. Após a análise química do sedimento, conclui-se que o sistema lacustre tem sofrido degradação ao longo dos anos. Com base no enunciado, como você relacionaria os dados do quadro às amostras de sedimento? Justifique sua resposta. 4. Explique porque concorda ou discorda das afirmações a seguir: a) O principal fator que controla a flutuação das espécies fitoplanctônicas é a turbulência das águas. b) A comunidade de macrófitas aquáticas contempla diferentes tipos biológicos. Justifique com base nos tópicos estudados na disciplina. 5. A figura abaixo ilustra resultados da análise do oxigênio dissolvido em amostras de efluentes de três atividades industriais. Com base nos dados apresentados, responda: a) qual o efluente bruto que provavelmente apresentará a maior e a menor concentração de material orgânico? Justifique sua resposta. b) Faça uma análise comparativa entre os resultados obtidos entre os efluentes tratados e brutos e a eficiência do tratamento (remoção de material orgânico) dos efluentes e justifique sua resposta.