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ECOSSISTEMAS AQUÁTICOS
META
Apresentar os tipos de ecossistemas de água doce do planeta e os impactos ambientais nos sistemas aquáticos.
OBJETIVOS Ao final desta aula, o aluno deverá: descrever três ecossistemas aquáticos de água doce; desenhar o diagrama de fluxo de energia e materiais um lago, mostrando as interações entre os produtores, os consumidores e os fluxos de água; comparar e contrastar lagos eutróficos e lagos oligotróficos; diferenciar sistema de água corrente e manancial; explicar por que os ciclos do oxigênio e do dióxido de carbono variam no dia e na noite; e avaliar os impactos ambientais nos ecossistemas aquáticos.
PRÉ-REQUISITOS O aluno deverá revisar os assuntos relativos a produtividade dos ecossistemas, ecologia trófica e ecossistema de estuário e manguezais.
Aula
Ecologia I
Olá, caro aluno! Hoje veremos os tipos de ecossistemas de água doce e os impactos ambientais nos sistemas aquáticos. Os ecossistemas de água doce apresentam sua formação a partir da água da chuva, das corredeiras, riachos, rios e lagos, além dos tipos de vegetação e de animais que integram a cadeia alimentar. Musgos, insetos, peixes, sapos, tartarugas e aves são exemplos de seres vivos que integram este ecossistema. Os rios e lagos são ecossistemas considerados o meio de vida natural mais ameaçado do planeta. Embora ocupem apenas 1% da superfície terrestre, os ecossiste- mas de água doce abrigam cerca de 40% das espécies de peixes e 12% dos demais animais. Só o rio Amazonas possui mais de três mil tipos de peixes. Apesar da situação dramática em algumas partes do planeta, por causa da falta de água, os especialistas explicam que a água do planeta, de uma forma geral, nunca irá acabar. Pode acabar sim a água doce pura. “Diferentemente do petróleo, que é uma fonte de energia esgotável, a água é um recurso natural inesgotável”, o que não deixa de ser uma boa notícia. No entanto, preservar os lagos e rios, deixando-os mais limpos e vivos, ajuda a manter a qualidade da água para consumo humano. Além disso, eles deixariam de carregar detritos para os oceanos. Somente agindo com consciência ambi- ental, poderemos salvar o Planeta Água. Pense nisso!
INTRODUÇÃO
Rio Amazonas (Fonte: http://www.cnpm.embrapa.br).
Ecologia I
Figura 1.1 (a) Componentes de uma lagoa (açude) de água doce.
O nível da água se eleva e cai naturalmente dentro dos limites do es- tanque. Este fenômeno se traduz em um processo enormemente diversifi- cado de geração de pântanos e charcos. Estas condições ajudam a manter a diversidade do ecossistema aquático e serve de prevenção à concentração excessiva de nutrientes. Esta zona é um bom habitat para a vida selvagem. A variação das condições secas e úmidas é importante para ciclos vitais de muitos organismos. A época em que a água cobre o solo se denomina hidroperíodo. À medida que o homem se desenvolveu ao redor de lagos, ele quis manter o nível de água constante para que seus cais e botes possam estar à mão. Muitos lagos se estabilizaram utilizando controladores de fluxo. O efeito tem sido a redução de terras úmidas e da vida selvagem ao longo das margens do lago. Em vários casos é necessário restabelecer as flutuações naturais do nível da água.
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Figura 1.1 (b) Ecossistema de um estanque que mostra o armazenamento e fluxo de energia. Herbívoros: larvas de insetos, caracóis, peixes. Animais do fundo: vermes, larvas de insetos, lagostinhas, peixes. Pequenos predadores: insetos, platelmintes, sapos, rãs, peixes. Grandes predadores: peixes, serpentes e aves. M: microorganismos.
ÁGUAS EUTRÓFICAS E OLIGOTRÓFICAS
A água com uma elevada concentração de nutrientes se denomina eu- trófica, e aquela com baixa concentração de nutrientes: oligotrófica. Estes termos são úteis quando se descrevem ecossistemas de lagoas. A máxima quantidade de gás que pode se dissolver na água (nível de saturação) depende da temperatura. Por exemplo, a água doce saturada com oxigênio a 21ºC contém 9 ppm (partes por milhão) de oxigênio; quando a temperatura aumenta, a quantidade de oxigênio dissolvido diminui, cau- sando um excedente que se difunde fora da água. Se a temperatura diminui, o potencial de saturação da água aumenta. Em águas eutróficas, durante um dia ensolarado, a fotossíntese é rápida e em conseqüência, o oxigênio e a matéria orgânica se formam rapidam- ente. A quantidade de oxigênio pode flutuar entre 30 ou 40 ppm. Algo de oxigênio se difunde desde fora do sistema, mas a maior parte se utiliza na respiração animal e vegetal. No processo de decomposição de dejetos e dissolução de matéria orgânica, os micróbios consomem a maior quantidade do oxigênio produzido durante o dia. Isto pode baixar o nível de oxigênio
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estas condições de riqueza de nutrientes, novas espécies de plantas tomam 13 vantagem das oportunidades. A introdução de plantas exóticas, como os jacintos de água e as aquileas asiáticas, aguapés que se estendem onde quer que as condições nutritivas sejam exageradas. Estas plantas têm sido tratadas como pestes: bloqueiam o movimento dos botes e interferem com a pesca e outras atividades recre- ativas. Em águas mais profundas, a acumulação de matéria orgânica se faz tão pesada que em climas nublados se consome muito oxigênio e se dá uma mortandade de peixes. Tentativas de remover estas plantas não têm tido êxito, a utilização de herbicidas coloca o material vegetal em decomposição na superfície da lagoa. Os decompositores liberam nutrientes e estimulam novamente o crescimento do mesmo tipo de plantas. O envenenamento rompe muitos outros aspectos do ecossistema. Criar peixes herbívoros também acelera o ciclo de regeneração de nutrientes e plantas. A melhor solução é “simples”: manter os nutrientes ‘extra’ fora das águas navegáveis e de recreação. A medida que os fertilizantes se tornem cada vez mais caros, haverá um uso mais eficiente e menos residual. Tem-se realizado muitos esforços para conservar e reciclar nutrientes, eventualmente a maioria das águas residuais de agricultura e dejetos serão recicladas para fertilizar bosques, plantações e pastagens.
Jacinto (Fonte: http://www.aquat1ifasfl.edu).
Um método para recoletar estes nutrientes tem sido desenvolvido utilizando terras úmidas naturais: pântanos e charcos. Com a localização destas terras úmidas entre as águas residuais e rios e lagos, os nutrientes podem filtrar-se para crescimento de árvores e de pântanos e para manter “cinturões verdes” e áreas de vida selvagem.
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Ainda existem lagoas oligotróficas em zonas onde a drenagem de águas inclui unicamente água de chuva ou captação de água de solos arenosos pobres em nutrientes. Apesar de que sua fertilidade não seja tão grande e a razão de crescimento seja baixo, a variedade e diversidade de sua flora e fauna são grandes. Estes lagos estão rodeados de pastos e juncos, e tendem a ser abertos. São excelentes áreas para recreação.
CURSOS D’ÁGUA
No fluxo de água, a rede alimentar começa com as algas e com resíduos (palos, folhas, insetos mortos, etc.) da terra. As algas absorvem os nutri- entes para a fotossíntese e estas por sua vez são consumidas diretamente por micróbios. Muitos cursos d’água que fluem em zonas rochosas ou áreas arenosas são oligotróficas. Podem converter-se em eutróficos se receberem nutrientes suficientes de depósitos minerais, águas servidas e drenagem de pastagens. Algo do resíduo é decomposto por micróbios, e outro tanto flui corrente abaixo. A contribuição de restos de terra é especialmente importante em pequenas correntes de bosques, onde a água superficial está na sombra e a população de algas é muito pequena; nestas correntes, os restos orgânicos são o suporte primário para a cadeia alimentar. Os insetos de água doce passam a maior parte de suas vidas na água como larvas se desenvolvem e voam em um grande enxame através da água. Logo após copular, as fêmeas depositam seus ovos na água. As larvas de insetos se alimentam no lodo orgânico dos dejetos e podem ser comidos por peixes carnívoros. Existem muitos tipos de cursos: Os cursos de pântanos de águas negras drenam lamaçais (terras úmidas que recebem principalmente água de chuva), baías e regiões pantanosas de terras altas. Estas águas contêm água de chuva e matéria orgânica resultante da decomposição de turfa pantanosa. Geralmente têm águas brandas (são ácidas e não contém muito carbonato de cálcio). A matéria orgânica dos pântanos é o produto das folhas e madeira que se decompõem muito lenta- mente. Se bem que os cursos podem ser negros ou de cor café, isto não significa que tenham uma falta de oxigênio letal porque a decomposição é bastante lenta. O oxigênio nestas correntes está perto da saturação média. É um balanço entre a quantidade usada e a quantidade difundida para o ar. Existem cursos turvos que carregam sedimentos em lugares em que os rios drenam áreas de solos argilosos. Os rios tendem a ser turvos, com argila em suspensão, comumente amarelo em épocas de grande drenagem. Geralmente os peixes destes rios estão adaptados à turbidez. Quando as águas dos rios abaixam, os sedimentos se depositam contribuindo para a fertilidade do solo local.
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RESUMO
Nesta aula, dividimos os ecossistemas aquáticos em sistemas de lagos e lagoas. Demos ênfase às lagoas eutróficas e oligotróficas, cursos d´águas e potencial dos rios e mananciais. Também, enumeramos alguns dos impactos ambientais relevantes.
ATIVIDADES
- Defina os seguintes termos: a) Água branda. b) Água dura. c) Água subterrânea. d) Bênticas. e) Hidroperíodo. f) Aquático. g) Eutrófico. h) Oligotrófico. i) Nível de saturação. j) Turbidez. k) Infiltração. l) Sedimento. m) Larvas. n) Lenticos. o) Lóticos.
COMENTÁRIO SOBRE AS ATIVIDADES
Esta atividade tem como objetivo levar o aluno a construir o seu glossário ecológico a partir do texto. Uma sugestão, consulte o http:// pt.wikipedia.org/wiki
- Reúnam-se em grupos e visitem um lago ou represa e identifique as espé- cies de plantas nas margens do lago, fauna associada. Colete água da super- fície e do fundo do lago e leve até o laboratório de biologia e acompanhe o crescimento as algas por uma semana. Evite que mosquitos depositem ovos e larvas. Meçam a profundidade do lago. Algumas medidas podem ser feitas empiricamente tais com o pH, temperatura da água na borda e interior.
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COMENTÁRIO SOBRE AS ATIVIDADES^13
Esta atividade prática é uma atividade extra-classe, não é obrigatório, mas tem efeito realizador quando se vai a campo. Escolha uma lagoa e façam um planejamento de estudo. As nossas lagoas, lagos, cacimbas, represas apresentam componentes muito particulares na estrutura da vegetação, distribuição e abundância das espécies de plantas. O processo sucessional é evidente em função da idade do sistema. Os fatores climáticos influenciam na dinâmica sucessional. A presença de animais silvestres, domesticados e o homem alteram as condições e os recursos disponíveis. Quanto mais ocorrência de animais silvestres os indicadores de equilíbrio, estabilidade, resiliência e resistência serão visíveis.
- Reúnam-se em grupos de 4 alunos, discutam e identifiquem os principais impactos nos ecossistemas aquáticos (lagos/lagoas, cacimbas, riachos, rios) de sua região?
COMENTÁRIO SOBRE AS ATIVIDADES
Para orientar esta atividade, leia o texto Impactos e conseqüências das atividades antrópicas nos ecossistemas de água doce, ele tem o caráter mais pedagógico e busca situar alguns conceitos e problemas vivenciados em nossa realidade. Os ecossistemas aquáticos normalmente são denominados como recurso hídrico dado a dependência dos organismos terrestres, agricultura, indústria, as cidades, setores energéticos etc. O texto abaixo foi adaptado e para mais informações busque no site http://www.ambientebrasil.com.br.
IMPACTOS E CONSEQÜÊNCIAS DAS
ATIVIDADES ANTRÓPICAS NOS
ECOSSISTEMAS DE ÁGUA DOCE
Texto adaptado, para mais informações busque no site http://www.ambientebrasil. com.br.
Os vastos recursos hídricos do Brasil têm grande significado ecológico, econômico e social. O gerenciamento, conservação e recuperação desses sistemas são, portanto, de importância fundamental com reflexos na economia, na área social e nos usos dos sistemas aquáticos.
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mações no sistema. A remoção de várias espécies de vegetação ripária, 13 produz muitas alterações no sistema aquático. Por exemplo, a remoção de espécies de vegetação, cujos frutos servem de alimento para peixes, pode causar alterações fundamentais na estrutura da comunidade biológica em ecossistemas aquáticos. Construção de reservatórios - a construção de reservatórios de represas produz inúmeros impactos no sistema, com alterações qualitativas e quanti- tativas. Como conseqüência destes impactos, os sistemas aquáticos passam por inúmeras alterações e mudanças estruturais e funcionais.
CONSEQÜÊNCIAS DOS IMPACTOS
Os impactos acima descritos produzem inúmeras alterações nos ecossistemas aquáticos, que causam modificações diretas ou com efeitos indiretos. As avaliações qualitativas e quantitativas destes impactos são parte muito importantes dos futuros estudos, diagnósticos, e ações estratégicas na pesquisa ambiental.
Eutrofização - o resultado das inúmeras descargas de água contaminada, poluída, com alta concentração de Nitrogênio e Fósforo, é um processo acelerado de eutrofização cultural (ou seja, produzida pelas atividades hu- manas). Eutrofização acelera o aumento de matéria orgânica nos sistemas, produz concentrações indesejáveis de fitoplâncton (com predominância de Cianofíceas), e macrófitas aquáticas (geralmente Eichornia crassipes e Pistiastratioides) e promovem um aumento de doenças de veiculação hídrica. O desenvolvimento das atividades humanas nas bacias hidrográficas tem aumentando as funções de transferências de sistemas terrestres para sistemas aquáticos, e acelerado os coeficientes de exportação. Perdas de solo podem atingir 20 toneladas/ha/ano. Acúmulo de Fósforo no sedimento é comum. Aumento de material em suspensão e assoreamento - o uso inadequado do solo e práticas agrícolas antiquadas produzem um enorme impacto nos sistemas aquáticos. Há um aumento considerável do material em suspensão: redução da zona eufótica; redução da concentração de oxigênio dissolvido na água; redução da produção primária fitoplanctônica; mortalidade em massa de macrófitas e mortalidade em massa de peixes. Além disso, ocorre um assoreamento rápido, diminuindo a capacidade de usos dos lagos e represas. Perda da diversidade biológica - a redução drástica da diversidade biológica em muitos sistemas, produz alterações substanciais nas cadeias tróficas e mudanças na estrutura e função dos sistemas aquáticos. Por ex- emplo, a remoção de macrófitas aquáticas, emersas ou submersas das áreas alagadas, interfere com a capacidade de desnitrificação do sistema. Alterações no nível da água e no ciclo hidrológico - uma das conse- qüências mais drásticas das modificações produzidas pelos impactos é a
Ecologia I
diminuição da altura do nível da água com efeitos nos rios, nos lagos ad- jacentes e lagoas marginais, nas águas subterrâneas e nas florestas ripárias ao longo de rios e áreas alagadas. Perda da capacidade tampão - áreas alagadas, florestas ripárias, inter- faces entre sistemas terrestre e aquáticos são regiões tampão que removem nitrogênio (por desnitrificação) e fósforo (por precipitação e complexão no sedimento e agradado em partículas às raízes de macrófitas). Além disso, precipitam metais pesados e complexam estes elementos. Removem mate- riais em suspensão, impedindo seu transporte para os sistemas aquáticos. O desaparecimento destas regiões tampão, por remoção, mortali
PRÓXIMA AULA
Em nosso décimo quarto encontro, iremos estudar os Ecossistemas Terrestres. Até lá!
REFERÊNCIAS
ODUM, E. P.; BARRET, G.W. Fundamentos de ecologia. São Paulo: Thomson Learning/Pioneira, 2007. ORTEGA, E. (Org.). Engenharia ecológica e agricultura sustentável. Uma introdução à metodologia emergética usando estudos de casos brasileiros. São Paulo: Unicamp, 2003. Disponível em <http://www.unicamp.br/fea/ ortega/eco/index.htm>. PINTO-COELHO, R. M. Fundamentos em ecologia. Porto Alegre: Art- med, 2000. RICKLEFS, R. E. A economia da natureza. [Cidade]: Guanabara Koogan,
TOWSEND, C. R.; BEGON, M.; HARPER, J. L. Fundamentos em Eco- logia. Porto Alegre: Artmed, 2006.
