PRODUÇÃO PRIMÁRIA EM PRODUÇÃO PRIMÁRIA EM LAGOS E RESERVATÓRIOS LAGOS E RESERVATÓRIOS

TROPICAISTROPICAIS

MIRIAM PENNA DINIZMIRIAM PENNA DINIZ

Lago Dom Helvécio - PERD

Alguns conceitos básicos:Alguns conceitos básicos:

BIOMASSABIOMASSA : :

- peso total de todos os indivíduos de uma população ou comunidade por - peso total de todos os indivíduos de uma população ou comunidade por

unidade de área ou volume num dado tempo.unidade de área ou volume num dado tempo.

- pode ser expressa em termos de no. de indivíduos, pigmentos, peso fresco, - pode ser expressa em termos de no. de indivíduos, pigmentos, peso fresco,

carbono orgânico, nitrogênio orgânico, energia (joule) e ATP.carbono orgânico, nitrogênio orgânico, energia (joule) e ATP.

PRODUÇÃO PRIMÁRIAPRODUÇÃO PRIMÁRIA : :

- corresponde ao aumento de biomassa em um dado intervalo de tempo, - corresponde ao aumento de biomassa em um dado intervalo de tempo,

mais todas as perdas ocorridas neste período.mais todas as perdas ocorridas neste período.

PRODUTIVIDADE PRIMÁRIAPRODUTIVIDADE PRIMÁRIA : :

- é a produção (P), expressa como taxa, ou seja, a produção em relação a - é a produção (P), expressa como taxa, ou seja, a produção em relação a

um período de tempo (t).um período de tempo (t).

Diferentes fatores influenciam na produtividade Diferentes fatores influenciam na produtividade primária fitoplantônica, estimulando-a ou primária fitoplantônica, estimulando-a ou inibindo-a:inibindo-a:

FATORES BIÓTICOSFATORES BIÓTICOS (mais importantes): (mais importantes):

- taxa de reprodução dos organismos fitoplanctônicos- taxa de reprodução dos organismos fitoplanctônicos

- herbivoria- herbivoria

FATORES ABIÓTICOSFATORES ABIÓTICOS (mais importantes): (mais importantes):

- radiação solar- radiação solar

- temperatura - temperatura

- nutrientes- nutrientes

RADIAÇÃO:RADIAÇÃO:

A absorção exponencial da radiação com a profundidade do lago A absorção exponencial da radiação com a profundidade do lago

permite a formação de três regiões distintas na coluna d’água:permite a formação de três regiões distintas na coluna d’água:

- excesso de radiação (inibição fotossintética)- excesso de radiação (inibição fotossintética)

- saturação de radiação- saturação de radiação

- limitação por escassez de radiação- limitação por escassez de radiação

TEMPERATURA:TEMPERATURA:

Pode atuar sobre a produtividade primária do fitoplâncton de duas Pode atuar sobre a produtividade primária do fitoplâncton de duas

maneiras:maneiras:

- - diretamente sobre a fisiologia dos organismos fitoplanctônicosdiretamente sobre a fisiologia dos organismos fitoplanctônicos

- - indiretamente, alterando, por exemplo, a distribuição de nutrientes na indiretamente, alterando, por exemplo, a distribuição de nutrientes na

zona eufótica, principalmente através da formação de camadas com zona eufótica, principalmente através da formação de camadas com

densidades diferentes.densidades diferentes.

NUTRIENTES:NUTRIENTES:

A concentração de nutrientes A concentração de nutrientes tem papel fundamental sobre a tem papel fundamental sobre a produtividade primária do fitoplâncton. produtividade primária do fitoplâncton. Os nutrientes mais importantes são: Os nutrientes mais importantes são: fosfatofosfato, , nitratonitrato, , amônioamônio e e silicatosilicato, , considerados geralmente como considerados geralmente como limitantes.limitantes.

Obs.: Obs.: Em lagos temperados ou tropicais Em lagos temperados ou tropicais profundos, durante o período de estratificação profundos, durante o período de estratificação térmica da coluna d’água, o hipolímnio, de térmica da coluna d’água, o hipolímnio, de onde se origina a maior parte dos nutrientes onde se origina a maior parte dos nutrientes para a zona eufótica, permanece isolado. para a zona eufótica, permanece isolado. Assim, ocorre um esgotamento dos principais Assim, ocorre um esgotamento dos principais nutrientes na zona eufótica, com a nutrientes na zona eufótica, com a consequente queda da produtividade primária consequente queda da produtividade primária do fitoplâncton.do fitoplâncton.

MÉTODOS DE AVALIAÇÃO DA BIOMASSA:MÉTODOS DE AVALIAÇÃO DA BIOMASSA:

-- Contagem de organismosContagem de organismos

-- Volume dos organismos (biovolume)Volume dos organismos (biovolume)

-- Composição químicaComposição química

-- Peso seco e teor de matéria orgânicaPeso seco e teor de matéria orgânica

-- Pigmentos (clorofila e feopigmentos)Pigmentos (clorofila e feopigmentos)

-- ATPATP

ATENÇÃO:ATENÇÃO:

Não existe um método que possa ser utilizado indistintamente para Não existe um método que possa ser utilizado indistintamente para

todos os tipos de organismos fitoplanctônicos.todos os tipos de organismos fitoplanctônicos.

AVALIAÇÃO DA PRODUTIVIDADE PRIMÁRIA:AVALIAÇÃO DA PRODUTIVIDADE PRIMÁRIA:

6 CO6 CO22 + 6 H + 6 H22O CO C66HH1212OO6 6 + 6 O + 6 O22

-- Método do oxigênio dissolvidoMétodo do oxigênio dissolvido

-- Método do carbono radioativoMétodo do carbono radioativo

LUZ + NUTRIENTES

Distribuição vertical da produtividade primária:Distribuição vertical da produtividade primária:

Estudando vários lagos austríacos, FINDENEGG (1964) Estudando vários lagos austríacos, FINDENEGG (1964)

classificou três tipos de perfis verticais básicos.classificou três tipos de perfis verticais básicos.

Observações:Observações:

-- Um mesmo lago pode apresentar diferentes tipos de perfis Um mesmo lago pode apresentar diferentes tipos de perfis

verticais de produtividade primária durante o ano, ou mesmo verticais de produtividade primária durante o ano, ou mesmo

durante o dia.durante o dia.

-- Estudos sugerem uma forte tendência para formação de perfis Estudos sugerem uma forte tendência para formação de perfis

verticais do tipo I em lagos tropicais.verticais do tipo I em lagos tropicais.

-- Como característica de lagos tropicais, pode-se citar a Como característica de lagos tropicais, pode-se citar a

freqüente inibição da fotossíntese na superfície.freqüente inibição da fotossíntese na superfície.

Variação diária da produtividade primária:Variação diária da produtividade primária:

-- As variações diurnas de produtividade em lagos tropicais são mais As variações diurnas de produtividade em lagos tropicais são mais

importantes do que as anuais. Isto se deve à pouca variação do importantes do que as anuais. Isto se deve à pouca variação do

fotoperíodo e às condições de luz e temperatura, que são favoráveis fotoperíodo e às condições de luz e temperatura, que são favoráveis

durante todo o ano. durante todo o ano.

-- Tanto em lagos temperados como tropicais, tem-se observado redução Tanto em lagos temperados como tropicais, tem-se observado redução

da eficiência fotossintética no decorrer do dia, com diminuição da da eficiência fotossintética no decorrer do dia, com diminuição da

produtividade primária do fitoplâncton na parte da tarde.produtividade primária do fitoplâncton na parte da tarde.

Lagos de regiões TROPICAIS:Lagos de regiões TROPICAIS:

-- Fatores limitantes são: radiação subaquática e nutrientes, Fatores limitantes são: radiação subaquática e nutrientes,

especialmente fosfato, amônia e nitrato.especialmente fosfato, amônia e nitrato.

-- A profundidade média de cada ambiente exerce forte influência na A profundidade média de cada ambiente exerce forte influência na

variação anual da produtividade do fitoplâncton em lagos tropicais. Isto variação anual da produtividade do fitoplâncton em lagos tropicais. Isto

porque em função da profundidade média, pode ocorrer ou não porque em função da profundidade média, pode ocorrer ou não

estratificação da coluna d’água, com profundas implicações na estratificação da coluna d’água, com profundas implicações na

disponibilidade de nutrientes e na radiação subaquática (extensão da disponibilidade de nutrientes e na radiação subaquática (extensão da

zona eufótica).zona eufótica).

-- Assim, pode-se distinguir três grupos de lagos tropicais, quanto a Assim, pode-se distinguir três grupos de lagos tropicais, quanto a

variação anual da produtividade fitoplanctônica: variação anual da produtividade fitoplanctônica:

ATENÇÃO!ATENÇÃO!

De acordo com LEWIS (1974), as variações de produtividade primária do De acordo com LEWIS (1974), as variações de produtividade primária do fitoplâncton em lagos tropicais, durante o dia, podem ser tão fitoplâncton em lagos tropicais, durante o dia, podem ser tão significativas que conclusões tiradas a partir de uma única medida significativas que conclusões tiradas a partir de uma única medida devem ser encaradas com restrições. Na realidade, uma única medida devem ser encaradas com restrições. Na realidade, uma única medida durante o dia fornece indicações apenas sobre a grandeza da taxa de durante o dia fornece indicações apenas sobre a grandeza da taxa de produtividade, não podendo ser utilizada para extrapolação com vistas produtividade, não podendo ser utilizada para extrapolação com vistas às determinações da produtividade anual.às determinações da produtividade anual.

Variação anual da produtividade primária:Variação anual da produtividade primária:

A variação sazonal da produtividade aumenta acentuadamente A variação sazonal da produtividade aumenta acentuadamente

com o aumento da latitude.com o aumento da latitude.

Lagos de regiões temperadas:Lagos de regiões temperadas:

- Principais fatores limitantes são: - Principais fatores limitantes são:

disponibilidade de PAR e disponibilidade de PAR e

temperatura.temperatura.

- Devido à nítida sazonalidade de - Devido à nítida sazonalidade de

fatores ambientais, a produtividade fatores ambientais, a produtividade

primária do fitoplâncton pode primária do fitoplâncton pode

apresentar grandes diferenças de apresentar grandes diferenças de

valores na primavera, verão, valores na primavera, verão,

outono e inverno.outono e inverno.

1o. grupo:1o. grupo:

- Lagos rasos, sem estratificação - Lagos rasos, sem estratificação

térmica ou apenas esporádica ou térmica ou apenas esporádica ou

apenas esporádica e de curta duração.apenas esporádica e de curta duração.

- Nestes lagos, a produtividade do - Nestes lagos, a produtividade do

fitoplâncton apresenta pouca variação fitoplâncton apresenta pouca variação

no decorrer do ano, podendo ser no decorrer do ano, podendo ser

moderada ou alta. moderada ou alta.

- Os principais fatores controladores - Os principais fatores controladores

externos são: precipitação e vento que externos são: precipitação e vento que

exercem grande influência sobre os exercem grande influência sobre os

fatores controladores internos que são fatores controladores internos que são

nutrientes e radiação subaquática.nutrientes e radiação subaquática.

FIGURA 21.24

Represa do Lobo - SP

2o. grupo:2o. grupo:

- Lagos rasos, que podem ou não apresentar estratificações térmicas e que - Lagos rasos, que podem ou não apresentar estratificações térmicas e que

permanecem constantemente ou periodicamente (períodos de chuvas) ligados a permanecem constantemente ou periodicamente (períodos de chuvas) ligados a

rios.rios.

- Nestes ecossistemas o aporte de nutrientes pode ocorrer de duas maneiras:- Nestes ecossistemas o aporte de nutrientes pode ocorrer de duas maneiras:

- a partir da água do rio, que os invade durante as cheias.- a partir da água do rio, que os invade durante as cheias.

- a partir das áreas adjacentes, durante as cheias.- a partir das áreas adjacentes, durante as cheias.

Lago no Pantanal

3o. Grupo:3o. Grupo:

- Lagos profundos (> 25 m), que permanecem estratificados na maior - Lagos profundos (> 25 m), que permanecem estratificados na maior

parte do ano, desestratificando geralmente no inverno.parte do ano, desestratificando geralmente no inverno.

- Têm a variação da produtividade controlada pelo processo de - Têm a variação da produtividade controlada pelo processo de

estratificação e desestratificação da coluna d’água.estratificação e desestratificação da coluna d’água.

Lago Dom Helvécio - MG

Mais algumas considerações sobre lagos Mais algumas considerações sobre lagos tropicais:tropicais:

- - Muitas questões sobre os mecanismos que regulam a produtividade Muitas questões sobre os mecanismos que regulam a produtividade primária em lagos tropicais continuam em aberto. Há poucas pesquisas primária em lagos tropicais continuam em aberto. Há poucas pesquisas sobre produtividade de lagos tropicais que compreendem pelo menos sobre produtividade de lagos tropicais que compreendem pelo menos um ano completo de medidas.um ano completo de medidas.

-- Embora os valores de produtividade diária do fitoplâncton em lagos Embora os valores de produtividade diária do fitoplâncton em lagos tropicais, sejam relativamente baixos, eles não apresentam grande tropicais, sejam relativamente baixos, eles não apresentam grande amplitude durante o ano.amplitude durante o ano.

-- A alta temperatura dos lagos tropicais tem influência significativa sobre A alta temperatura dos lagos tropicais tem influência significativa sobre a magnitude da produção líquida, ou seja, a taxa de respiração do a magnitude da produção líquida, ou seja, a taxa de respiração do fitoplâncton tropical é essencialmente superior à do fitoplâncton de fitoplâncton tropical é essencialmente superior à do fitoplâncton de lagos temperados.lagos temperados.

-- Em regiões tropicais é freqüente o mesmo lago apresentar Em regiões tropicais é freqüente o mesmo lago apresentar

simultaneamente características de ambientes eutróficos e oligitróficos.simultaneamente características de ambientes eutróficos e oligitróficos.

-- Dentre as principais características oligotróficas que estes lagos Dentre as principais características oligotróficas que estes lagos

apresentam destacam-se: baixa concentração de nutrientes, baixa apresentam destacam-se: baixa concentração de nutrientes, baixa

biomassa do fitoplâncton por unidade de volume e sedimento, na biomassa do fitoplâncton por unidade de volume e sedimento, na

maioria dos casos pobre em matéria orgânica.maioria dos casos pobre em matéria orgânica.

-- Entre as características de lagos eutróficos, pode-se destacar a alta Entre as características de lagos eutróficos, pode-se destacar a alta

produtividade anual.produtividade anual.

-- Este aparente antagonismo torna claro que a tipologia de lagos Este aparente antagonismo torna claro que a tipologia de lagos

desenvolvida e aplicada em lagos de regiões temperadas não deve ser desenvolvida e aplicada em lagos de regiões temperadas não deve ser

utilizada para classificação de lagos tropicais, sem profundas utilizada para classificação de lagos tropicais, sem profundas

modificações.modificações.

Pesquisas no Brasil:Pesquisas no Brasil: Produção Primária Produção Primária

Fitoplanctônica no Lago Batata Fitoplanctônica no Lago Batata (AM)(AM)

Fábio RolandFábio Roland

““O rejeito de bauxita no lago Batata era tão somente uma mancha vermelha em O rejeito de bauxita no lago Batata era tão somente uma mancha vermelha em um tapete verde, mas com imenso poder de convencimento de sua gravidade...”um tapete verde, mas com imenso poder de convencimento de sua gravidade...”

ContextoContexto

-- Em 1979, a Mineração Rio do Norte S.A. (MRN) iniciou a atividade de Em 1979, a Mineração Rio do Norte S.A. (MRN) iniciou a atividade de

extração de bauxita no Pará. Desse ano até 1989, a argila proveniente extração de bauxita no Pará. Desse ano até 1989, a argila proveniente

da lavagem da bauxita extraída foi lançada no lago Batata.da lavagem da bauxita extraída foi lançada no lago Batata.

-- Lago Batata:Lago Batata:

lago amazônico de águas claras.lago amazônico de águas claras.

afetado por um pulso hidrológico, que funciona como evento afetado por um pulso hidrológico, que funciona como evento

regulador natural, previsível e sazonal.regulador natural, previsível e sazonal.

observam-se elevados níveis de turbidez em algumas áreas.observam-se elevados níveis de turbidez em algumas áreas.

Influência do rejeito na transparência da coluna Influência do rejeito na transparência da coluna d’águad’água

- Estação 10: água impactada- Estação 10: água impactada

- Estação 8: área livre da ação do rejeito- Estação 8: área livre da ação do rejeito

No lago Batata a atenuação da luz é determinada principalmente pela No lago Batata a atenuação da luz é determinada principalmente pela

presença do rejeito em suspensão.presença do rejeito em suspensão.

Taxas de produção primária fitoplanctônicaTaxas de produção primária fitoplanctônica

-- Os resultados obtidos para o lago Batata são inferiores quando comparados a Os resultados obtidos para o lago Batata são inferiores quando comparados a outros ecossistemas aquáticos amazônicos submetidos a inundações periódicas.outros ecossistemas aquáticos amazônicos submetidos a inundações periódicas.

-- A limitação de luz evidenciada pelas menores transparências da coluna d’água na A limitação de luz evidenciada pelas menores transparências da coluna d’água na estação 10, resultaram em atividade fotossintética diminuída pela comunidade estação 10, resultaram em atividade fotossintética diminuída pela comunidade fitoplanctônica, ainda que a composição florística tenha sido similar em ambas as fitoplanctônica, ainda que a composição florística tenha sido similar em ambas as estações.estações.

Contribuição de diferentes classes de tamanho Contribuição de diferentes classes de tamanho da comunidadeda comunidade

- Considerando que a comunidade - Considerando que a comunidade

fitoplanctônica do lago Batata é fitoplanctônica do lago Batata é

dominada em 70 a 100% de sua dominada em 70 a 100% de sua

densidade por organismos de densidade por organismos de

pequeno tamanho ( < 20 µm) nas pequeno tamanho ( < 20 µm) nas

fazes vazante, águas baixas e fazes vazante, águas baixas e

enchente, torna-se relevante enchente, torna-se relevante

conhecer a contribuição dessas conhecer a contribuição dessas

frações para a produção total.frações para a produção total.

Evidências experimentais em diferentes Evidências experimentais em diferentes concentrações de rejeitosconcentrações de rejeitos

-- Em concentrações inferiores a 2,50 mg lEm concentrações inferiores a 2,50 mg l-1-1, a redução no potencial de absorção , a redução no potencial de absorção

de carbono é da ordem de 30%, enquanto na presença de 10 mg lde carbono é da ordem de 30%, enquanto na presença de 10 mg l -1-1, a , a

comunidade fitoplanctônica reduz em até 80% seu potencial fotossintético. comunidade fitoplanctônica reduz em até 80% seu potencial fotossintético.

Pesquisas no Brasil:Pesquisas no Brasil: Primary Productivity, Phytoplankton Primary Productivity, Phytoplankton

Biomass and Light Photosyntesis Biomass and Light Photosyntesis Responses in Four LakesResponses in Four Lakes

José Galizia Tundisi, Yatsuka Saijo, Raoul Henry and Nobutada NakamotoJosé Galizia Tundisi, Yatsuka Saijo, Raoul Henry and Nobutada Nakamoto

ContextoContexto

-- No sistema de lagos do Rio Doce (MG) foram estudados:No sistema de lagos do Rio Doce (MG) foram estudados:

Lago Dom HelvécioLago Dom Helvécio Lago CariocaLago Carioca Lago JacaréLago Jacaré Lagoa AmarelaLagoa Amarela

Radiação SubaquáticaRadiação Subaquática

Os quatro lagos mostraram diferenças na profundidade da zona eufótica.Os quatro lagos mostraram diferenças na profundidade da zona eufótica.

Possíveis fatores que controlam a radiação Possíveis fatores que controlam a radiação subaquáticasubaquática

1. Substâncias “amarelas” resultadas da decomposição de macrófitas e 1. Substâncias “amarelas” resultadas da decomposição de macrófitas e vegetação terrestre.vegetação terrestre.

2. Absorção pela água.2. Absorção pela água.

3. Absorção por partículas (exceto fitoplânctons) principalmente em lagos 3. Absorção por partículas (exceto fitoplânctons) principalmente em lagos onde não havia mata no divisor de águas.onde não havia mata no divisor de águas.

-- Como a biomassa fitoplanctônica era pequena durante o período de Como a biomassa fitoplanctônica era pequena durante o período de estudo (julho / 1983), sua contribuição para a atenuação da luz foi estudo (julho / 1983), sua contribuição para a atenuação da luz foi mínima.mínima.

- - Estudo não publicado indicou grandes diferenças na atenuação da luz Estudo não publicado indicou grandes diferenças na atenuação da luz em lagos produzida por substâncias dissolvidas.em lagos produzida por substâncias dissolvidas.

Perfil vertical de produção primáriaPerfil vertical de produção primária

- Os baixos valores de produtividade primária para essa região estão de - Os baixos valores de produtividade primária para essa região estão de

acordo com outros estudos.acordo com outros estudos.

- Inibição pela luz ocorre nos lagos Dom Helvécio, Carioca e Jacaré. Não - Inibição pela luz ocorre nos lagos Dom Helvécio, Carioca e Jacaré. Não

foi demonstrada nenhuma inibição para a lagoa Amarela.foi demonstrada nenhuma inibição para a lagoa Amarela.

BibliografiaBibliografia

ESTEVES, F. A. ESTEVES, F. A. Fundamentos de limnologia.Fundamentos de limnologia. Rio de Janeiro: Interciência, 1988. 575p. Rio de Janeiro: Interciência, 1988. 575p.

FRANÇA, J. L. FRANÇA, J. L. Manual para normalização de publicações técnico-científicasManual para normalização de publicações técnico-científicas , 5 ed. Belo , 5 ed. Belo Horizonte: Editora UFMG, 2002. 211p.Horizonte: Editora UFMG, 2002. 211p.

ROLAND, F. Produção primária fitoplanctônica ROLAND, F. Produção primária fitoplanctônica In: In: BOZELLI, R. L.; ESTEVES, F. A.; ROLAND, BOZELLI, R. L.; ESTEVES, F. A.; ROLAND, F. (Ed.). F. (Ed.). Lago Batata: impacto e recuperação de um ecossistema amazônico. Lago Batata: impacto e recuperação de um ecossistema amazônico. Rio de Rio de Janeiro: Instituto de Biologia – UFRJ – e Sociedade Brasileira de Limnologia, 2000. 342p.Janeiro: Instituto de Biologia – UFRJ – e Sociedade Brasileira de Limnologia, 2000. 342p.

TUNDISI, J. G.; SAIJO, Y.; HENRY, R.; NAKAMOTO, N. Primary productivity, phytoplankton TUNDISI, J. G.; SAIJO, Y.; HENRY, R.; NAKAMOTO, N. Primary productivity, phytoplankton biomass and light photosyntesis responses in fourlakes. biomass and light photosyntesis responses in fourlakes. In:In: TUNDISI, J. G.; SAIJO, Y. TUNDISI, J. G.; SAIJO, Y. (Ed.). (Ed.). Liminological studies on the Rio Doce valley lakes, Brazil.Liminological studies on the Rio Doce valley lakes, Brazil. Brazilian Academy of Brazilian Academy of Sciences, University of S. Paulo School of Engineering at S. Carlos, Center for Water Sciences, University of S. Paulo School of Engineering at S. Carlos, Center for Water Resources and Applied Ecology, 1997. 528 p.Resources and Applied Ecology, 1997. 528 p.

<http://www.icb.ufmg.br/~peld/ufmg/> Data de acesso: 28 out. 2004<http://www.icb.ufmg.br/~peld/ufmg/> Data de acesso: 28 out. 2004