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2.3.5 Ciclo do carbono orgânico e inorgânico. 22. 2.3.6 Ciclo do oxigênio. 24. 2.3.7 Ciclo das águas. 26. 3. LAGOS, LAGOAS E REPRESAS.
Tipologia: Manuais, Projetos, Pesquisas
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Não perca as partes importantes!
INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS FACULDADE DE GEOLOGIA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM RECURSOS HÍDRICOS
BELÉM 2016
Etimologicamente Limné vem do grego clássico significando lago e logia , significando estudo, portanto, literalmente limnologia seria o “Estudo dos Lagos”. Contudo, os estudos da limnologia abrangem todas as águas superficiais continentais, bem como a vida que nela e dela vivem, seja da flora ou fauna, sejam bactérias, fitoplanctos e zooplanctos, dentre outros, bem como sua composição química resultante de sedimentos, lixiviação de minerais, etc.
Para ESTEVES (1998) Limnologia é o “... estudo ecológico de todas as massas d’água continentais. Portanto, são inúmeros corpos d’água objeto de estudo da limnologia, como por exemplo: lagunas, açudes, lagoas, represas, rios, riachos, brejos, áreas alagáveis, águas subterrâneas”.
WETZEL (2001) afirma que é o “Estudo da inter-relação entre estrutura e função dos organismos de águas doces, de como são afetados por sua dinâmica física, química e seu ambiente biótico”.
TUNDISI & TUNDISI (2008) dizem que “Limnologia é o estudo científico do conjunto das águas continentais em todo o planeta, incluindo lagos, represas, estuários, rios, lagoas, lagos salinos e áreas pantanosas. Em resumo, é a ciência das águas interiores estudadas como ecossistemas”.
Diz ESTEVES (1998) que “A partir do ano de 1922, quando se realizou o primeiro Congresso Internacional de Limnologia, decidiu-se definir a Limnologia, como o estudo ecológico de todas as massas d'água continentais, independente de suas origens, dimensões e concentrações salinas. Desta forma, além de lagos, inúmeros outros corpos d'água passaram a fazer parte do objeto de estudo desta ciência, como por exemplo: lagunas, açudes, lagoas, represas, rios, riachos, áreas alagadas, águas subterrâneas, ambientes aquáticos temporários, nascentes e fitotelmos (águas acumuladas nas bainhas de plantas, como, por exemplo, nas Bromeliáceas). Os estuários (região de entrada dos rios no mar) também passaram a ser objetos de estudo tanto dos limnólogos quanto dos oceanógrafos. Vale ressaltar, que apesar de atualmente a Limnologia possuir seu próprio corpo teórico, sendo uma ciência basicamente
ecológica, a mesma é resultante também da integração de várias outras ciências, tais como a Botânica, a Zoologia, a Química, a Física, a Geologia, Matemática e a Meteorologia”.
Na Lista de Termos da água a Agencia Nacional de Águas define Limnologia como uma: “ciência multidisciplinar cujo foco de estudo são as águas continentais, tais como lagos, lagoas e riachos. A Limnologia engloba os estudos relacionados aos aspectos químicos, hidrográficos, geológicos e ecológicos destes ambientes aquáticos”.
Baseado nos conceitos e definições acima responda: Os famosos poços amazônicos seriam objetos de estudo da limnologia? Justifique sua resposta.
Empédocles de Agrigento - Ἐμπεδοκλῆς (484 a.C. - 421 a.C.) afirmava que a combinação da terra, a água, o fogo e o ar formaria tudo que existe no universo.
Aristóteles (384 a.C. - 322 a.C.) seguia a lógica de Empédocles acreditando que os elementos - ar, água, fogo e terra formaria tudo que existe, contudo acrescentou o éter, que para ele preencheria o espaço celeste. Concordou também os discípulos de Pitágoras que a Terra e o céu seriam regidos por diferentes conjuntos de leis, pelas quais a Terra seria mutável e o céu, permanente. Os elementos buscariam sempre alcançar seu lugar "natural": a terra ficaria embaixo; sobre ela viria a água, depois o ar e por último, o fogo, que ficaria acima de todos esses elementos. Por causa dessa ordem "natural", uma pedra (composta principalmente pelo elemento terra) lançada no ar afundaria na água, uma bolha de ar subiria num líquido e o fogo procuraria sempre alcançar o ponto mais alto possível. Isso levou Aristóteles a concluir que, quanto mais pesado um objeto, mais rápido ele desceria e, portanto, os corpos pesados cairiam mais rapidamente que os leves (2000 anos depois Stevin, Galileu e Pascal relutariam esse pensamento Aristotélico).
Hoje o que se tem discutido é a origem da água no planeta terra, onde, dentre diversas teorias se destacam duas: a teoria endógena onde a água do planeta teria se originado dele mesmo e a teoria exógena, onde explica que a água do planeta terra teria vindo em pequenas quantidades trazidas paulatinamente em forma de vapores por meteoritos que caiam sobre a crosta terrestre e, que com o passar de milhões de anos resultaria no que aí está. Outras teorias fundem essas duas e outras chegam a ser ufânicas ou até bizarras para discutir aqui.
Talvez o recurso mineral de maior valor socioeconômico seja a água, pois é o único em que para a existência de vida, seja animal ou vegetal, é imprescindível, e quem sabe, o único que realmente possa ser abordado por todas as ciências da terra.
Na economia pode se estudar o valor agregado à água e assim, podem incentivar a qualidade e preservação dos recursos hídricos, estimulando governos, empresas, etc. a criarem leis, estudar formas de comercializar, avaliar potenciais produtivos desse recurso. Por exemplo, qual o custo de água para se produzir uma tonelada de laranjas e, como isso pode ser agregado ao valor de exportação.
Na farmacologia, não só deve se importar com a pureza da água na fabricação dos medicamentos, mas qual destino destes quando não forem usados e estão vencidos pelo tempo, além de tudo identificar quais potenciais de riscos há para o meio-ambiente. Ainda a farmacoepidemiologia deve identificar quais impactos esses resíduos de medicamentos consumidos e excretados por seres humanos e animais têm nos recursos hídricos e, por quais patologias podem ser responsáveis.
Na astrofísica é necessário conhecer planetas, luas, cometas, dentre outros que tenham alguma apresentação de estado físico da água, não só por um mero conhecimento ou para se discutir se há ou não vida em outros planetas, etc., mas para se pensar em outros recursos quando a água potável do planeta terra estiver escassa devido ao mau uso. Nesse sentido, é crucial saber se a lua Mina de júpiter tem recursos hídricos subterrâneos, e o mais importante ainda saber se são potáveis. Conhecer se os vapores de água do cometa C/2013 A1 (Siding Spring) e do cometa 67P/Churyumov- Gerasimenko, poderiam ser convertidos em recursos hídricos possível de potabilidade; se a água no planeta Kepler-186f lhe dá condições de haver vida ou se poderiam tornar- se recursos hídricos para a terra tão distante.
No serviço social a problemática da distribuição da água nas periferias das cidades grandes, a falta de acesso a água tratada pelas populações ribeirinhas, ou mesmo a falta de água em determinadas áreas da África, sertão brasileiro, dentre outras, o impacto social para uma cidade que se está a construir uma hidrelétrica, dentre outras, oferecem inesgotáveis discussões. Até mesmo as questões históricas da relação do homem com a água, e estão como instrumento de controle socioeconômico dos mais poderosos, a água e os modos de produção, etc.
Na medicina a qualidade da água usada nos centros cirúrgicos, o destino das águas utilizadas nos equipamentos de UTI, além das doenças de veiculação hídrica, aspectos da importância do saneamento básico, dentre outros, têm aspectos
entender como os dois átomos de hidrogênio estão unidos ao átomo de oxigênio. Ao verificarmos os elétrons do oxigênio no estado fundamental temos a seguinte situação: 8O - 1s2 2s2 2px2 2py1 2pz Nesta configuração o oxigênio tem estado de oxidação 2, isto é, pode formar duas ligações ou iônicas ou covalentes. No caso da água são formadas ligações covalentes, cujas medidas de difração de raios X mostram a água 1 existência de um ângulo de 105o entre as duas ligações o hidrogênio com o oxigênio. Teoricamente, a configuração eletrônica acima direcionam a formação de um ângulo de 90o, formado com as ligações dos hidrogênios com os eixos Y e Z dos orbitais p. Os resultados experimentais sugerem que a distribuição eletrônica do oxigênio seja híbrida; ou seja: 8O - 1s2 2s2 (sp3)2 (sp3)1 (sp3) A distribuição eletrônica com orbitais híbridas sp3 origina uma geometria tetraédrica, explicando a existência do ângulo de 105o. A geometria tetraédrica justifica também o momento dipolar μ de 0,79 D. Essa característica torna a molécula de água polar. A polaridade da molécula de água torna a sua superfície carregada eletricamente. Esse fenômeno permite as moléculas de água formarem ligações de hidrogênio, além de interagir com uma série de outras substâncias. A água é a única substância que aparece nos três estados físicos (sólido, líquido e gasoso) com abundância na Terra. No estado sólido forma o gelo das calotas polares, cobre os picos das montanhas mais altas, sendo encontrada em vários locais da Terra durante todo o ano. Como líquido cobre aproximadamente 3/4 da superfície terrestre e no estado gasoso está contida em grandes quantidades na forma de vapor. Além disso, a água está
presente nos animais, vegetais e como água de hidratação em muitos minerais”.
A água possui movimento contínuo através da evaporação e transpiração (evapotranspiração), precipitação e escoamento superficial, geralmente atingindo o mar. A evaporação e a transpiração contribuem para a precipitação sobre a terra.
No incessante ciclo da água outros ciclos são agregados, por exemplo o ciclo do fluor, ciclo do nitrogênio, etc. veremos isso mais adiante.
A água possui dilatação anômala em comparação a outros líquidos, ela se contrai com a queda de temperatura a 4°C recomeça a se expandir e, volta a se contrair após sua solidificação. Isso explica porque a água congela primeiramente na superfície, pois a água que atinge a temperatura de 0°C se torna menos densa que a água a 4°C,
Vale ressaltar que, na natureza a água não está em estado puro, pois já sofreu influência dos outros minerais que compõem o ambiente onde ela se encontra, alterando de certa forma sua composição.
Para DIBLASE (2007, p.50): “As substâncias inorgânicas de um ecossistema, à custa das quais se nutrem os autótrofos, não necessitam de uma fonte inesgotável, de vez que estão em constante mecanismo de reciclagem. Como a reciclagem dessas substâncias fica na dependência do meio abiótico do ecossistema, esses ciclos de reciclagem da matéria recebem a denominação de ciclos biogeoquímicos”.
Aqui tratar-se-á dos ciclos biogeoquímicos com ênfase no que ocorrem mais precisamente na água em virtude do curso ser centrado em hídrica.
O ciclo do Fósforo (P) passa por processos geoquímicos e biológicos. Fato que, a forma inorgânica de fosfato é originado principalmente da apatita Ca 5 (PO 4 )3(F,OH,Cl), contudo outros minerais também fornecem fosfato. No caso do fosfato orgânico, o fosfato é absorvido do solo pelas plantas e, insetos consomem esses vegetais, que por sua vez servem de alimento para outros animais, com destaque para as aves que, depois de consumi-los, defecam e repõe o fosfato na forma orgânica à natureza - o guano; Algumas rochas não só absorvem fosfato como sofrem lixiviação e, o fósforo é levado pelas chuvas e/ou correntezas dos rios, até se depositar no leito oceânico, onde os peixes detritívoros e raspadores ingerem esse fosfato, caindo na cadeia alimentar novamente.
Fato que, a quantidade de fósforo (P) inorgânico se mantém a mesma desde o inicio da história da terra e, o ciclo do fósforo é vital para os organismos vivos, em qualquer proporção, das bactérias as baleias, dos plânctons as frondosas mangueiras, pois está contido no DNA e RNA, auxiliando na fotossíntese, mantendo a vida, fortalecendo a indústria de explosivos usados pela mineração ou na indústria bélica, bem como na produção de alimentos e, até mesmo como indicador químico da qualidade das águas de rios, lagos e oceanos.
ESTEVES & PANOSSO (2011, p. 262) comentam que: “A liberação do fosfato, a partir da forma cristalina dos minerais primários da rocha, ocorre através da desagregação desta pelo intemperismo. O fosfato liberado da rocha é carregado pelas águas de escoamento superficial e pode alcançar os diferentes ecossistemas aquáticos sob duas formas principais: solúvel (menos provável) e absorvido às argilas. Esta última é sem dúvida a via mais importante de aporte de fosfato aos ecossistemas aquáticos tropicais, devido à frequência de solos argilosos (solos antigos e muito intemperizados) nesta região”.
TUNDISI & TUNDISI (2008, p. 287) afirmam que o “Fósforo é um elemento essencial para o funcionamento e para o crescimento das plantas aquáticas, uma vez que componente de ácidos nucléicos e adenosina trifosfato. O fluxo de fósforo para as águas continentais depende dos processos geoquímicos nas bacias hidrográficas. De um modo geral, as formas mais comuns de fósforo orgânico são de origem biológica. (...) O
Ciclo do Fosforo Fonte: http://www.sobiologia.com.br/conteudos/bio_ecologia/ecologia28.php
Conforme o DORLAND Dicionário Médico o nitrogênio é “... elemento químico, número atômico 7, símbolo N. Ele forma 78% da atmosfera e é um constituinte de todas as proteínas e ácidos nucleicos”. Conforme SANTOS (2008, p.339): “... o nitrogênio é um elemento fundamental à vida dos microorganismos, uma vez que integra a molécula de proteína e, consequentemente de protoplasma. (...)”. ESTEVES & AMADO (2011, p. 240) comentam que: “As principais fontes de N para os ecossistemas aquáticos continentais são a fixação biológica de nitrogênio (processo de transformação de N 2 em N biológico), chuvas, tempestades atmosféricas de raios (fornecem energia suficiente para combinar nitrogênio e oxigênio molecular e formar nitrato), aporte orgânico e inorgânico a partir de ecossistemas adjacentes e, atualmente em grande escala, pelo aporte de afluentes domésticos e industriais não tratados ou parcialmente tratados nos corpos d’água. Dentro dos ecossistemas podemos classificar as formas de N nas seguintes categorias: N orgânico particulado sob a forma de organismos (bactérias, fictoplânctos, zooplânctos, peixes, etc.) ou detritos (NOP,
normalmente compostos com tamanho superior a 0,2 ou 0,45 μm, de acordo com a convenção de estudos), N orgânico dissolvido (NOD) sob a forma de compostos de lixiviados (aminoácidos, peptídeos, purinas, etc.; em geral substâncias polares que são solúveis em água, compostos de tamanho inferior a 0,2 ou 0,45 μm), a partir de organismos senescentes ou mortos como macrófitas aquáticas e organismos fitoplanctônicos. Por fim, o N inorgânico dissolvido (NID) pode ser encontrado sob a forma de nitrato (NO-3), nitrito (NO-2), amônia (NH 3 ), íon amônio (NH+4), óxido nitroso (N 2 O) e nitrogênio molecular (N 2 )”.
Afirmam TUNDISI & TUNDISI (2008, p. 288) que: “As plantas aquáticas utilizam nitrogênio principalmente na síntese de proteínas e aminoácidos. As principais fontes de nitrogênio são nitrato, nitrito, amônio, compostos nitrogenados dissolvidos, como uréia e aminoácidos livres e peptídeos. Nitrogênio atmosférico dissolvido na água é “fixado” por algumas espécies de cianobactérias”. Complementa Esteves & Amado (2011, p. 247) dizendo que: “De maneira geral, as raízes das macrófitas aquáticas excretam para o meio (sedimento anaeróbio), gases transportados da atmosfera através das folhas, criando uma rizosfera aeróbica (poucos milímetros) no sedimento. Assim, as bactérias se nutrem da excreção de N 2 , O 2 e matéria orgânica dissolvida (MOD), excretados pela raiz das plantas, fixam o nitrogênio que é posteriormente utilizado pela macrófita aquática”.
Vitoria regia – Foto pelo autor
Ciclo do nitrogênio ou Azoto Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Ciclo_do_nitrog%C3%AAnio
Ciclo do Nitrogênio. Fonte: https://nossomeioporinteiro.wordpress.com/2011/12/26/ciclos-biogeoquimicos/
Conforme ESTEVES, FIGUEIREDO-BARROS & PETRUCIO (2011, p. 283): “As fontes de enxofre para os ambientes aquáticos são principalmente três: intemperismo de rochas, que fornece aproximadamente a metade do enxofre presente em rios e lagos, chuvas e agricultura, através da aplicação de adubos contendo enxofre (...). Nos ecossistemas aquáticos o enxofre pode apresentar-se sob várias formas: como íon sulfato (SO4-2), íon sulfito (SO32-), íon sulfeto (S2-), gás sulfídrico (H 2 S), dióxido de enxofre (SO 2 ), ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ), enxofre molecular (Sº), associado a metais (p. ex. FeS), etc. Dentre as várias formas de enxofre presentes na água, o íon sulfato e o gás sulfídrico são as mais frequentes, sendo que o íon sulfato assume maior importância na produtividade do ecossistema, visto que constitui a principal fonte de enxofre para produtores primários, entre estes a comunidade fictoplanctônica e de macrófitas aquáticas”.
Vale ressaltar que, no ciclo do enxofre os microrganismos terão fundamental importância. Nesse sentido, ESTEVES, FIGUEIREDO-BARROS & PETRUCIO (2011, p. 284) comentam que isso é por conta da: “... sua participação em dois processos fundamentais: 1) processos de redução, nos quais ocorre formação de gás sulfídrico e de outras formas reduzidas de enxofre; e, 2) processos de oxidação que resultam na formação de sulfato, a partir principalmente da oxidação de gás sulfídrico”.