Produção secundária em lagos e reservatórios

Carla de Fátima Valadares

Ecologia Energética

•Segundo o Internatinal Biological Programme, produção secundária pode ser definido como sendo aumento de biomassa durante um intervalo de tempo, incluindo os produtos da reprodução.(Edmondson,1974).

•O estudo da produção secundária é mais complexo que o da produção primária .

•O processo na produção secundária que é análogo a fixação de carbono na produção primária é a assimilação.

•Os organismos possuem, em média, conteúdo energético de 3.700 a 6.500 cal/g de peso seco

•Determinando-se a composição bioquímica de um determinado organismo (teores relativos em proteínas carboidratos ou lipídeos),pode-se estimar seu equivalente calórico

•Estes valores não são metabolizados totalmente pelos organismos. A taxa de assimilação de uma presa é função da eficiência de utilização dos diferentes compostos presentes em sua biomassa pelo seu predador, o que depende dos produtos terminais do metabolismo

Proteínas

•compostos essenciais a dieta

•são compostas por aminoácidos, forma na qual é assimilado o nitrogênio orgânico.

• Para vertebrados superiores : necessidade de ingestão diária de 0,85 a 1g de proteína para cada quilo de peso corporal, como condição mínima para que se mantenha o equilíbrio de nitrogênio no corpo

•funções :nutrição, estocagem, estrutural,contrátil, transporte, enzimas.

Carboidratos

•têm importantes funções metabólicas e estruturais.

• Os carboidratos mais simples são as hexoses. A glicose é o tipo mais comum de hexose

•polissacarídeos, tais como amido e glicogênio possuem a função de reserva energética

Lipídeos

•são definidos por suas características físico-químicas, especialmente pela sua organofilia

•Ligação C=O : muito energéticas

• O metabolismo de lipídeos é o mais importante de todos em termos energéticos, uma vez que a maioria dos animais estoca energia em forma de lipídeos

Vitaminas

•compostos orgânicos de natureza e função variadas, cuja presença é essencial na dieta de quase todos os animais, pois não são capazes de sintetiza-los .

•Existem vários tipos de vitaminas: A, complexo B, C,D e E, etc

•As necessidades nutricionais em termos de elementos essências (C,O,H,N,P,K,S,Ca,Fé,Si,Mo, etc.) variam muito conforme o grupo de organismos considerado. •As relações (C:P, C:N, N:P entre outras) podem dar importantes indícios sobre o metabolismo do animal, de suas possíveis limitações nutricionais

Digestibilidade•Algumas substâncias, embora de alto valor energético, não são facilmente digeríveis. •o uso dessas substâncias pelos organismos envolve freqüentemente a existência de simbiose com microrganismos

• exemplos celulose, quitina, ceras, ácidos húmicos, lignina.

Dieta Alimentar

•Micrófagos: capturam o alimento automática e continuamente. O alimento tem, em geral, baixo valor nutricional. •apresentam baixo metabolismo.

Podem ser:• filtradores (anelídeos marinhos, lamelibrânquios, tunicados, equinodermos, quironomídeos, tricópteros ), sedimentívoros e microfágos de superfície.

•sedimentívoros: anelídeos poliqueta, lamelibrânquios, peixes iliófagos

•Micrófagos de superfície:ostrácodes; harpaticóides; isópodes; anfípodes; equinodermata e peixes de arrecifes de corais

Tipos de alimentação

•Os macrófagos ou predadores exigem maior interação e desenvolvimento do sistema nervoso.

•Tendência à macrofagia nos níveis tróficos superiores.

•Alimentam-se de presas cujos tamanhos aproximam-se ou são mesmo maiores que eles.

Exemplos de macrófagos: amebas e ciliados, celenterados, estrelas-do-mar, aracnídeos, moluscos, peixes, aves , mamíferos carnívoros,

Macrófagos

•1) alimento total ingerido; •2) alimento assimilado, igual à parte anterior menos o não utilizado e eliminado com os excrementos; •3) energia que corresponde à respiração (metabolismo); •4) excreções, mudas, etc, que contém energia utilizável; •5) crescimento e reprodução.

•O conceito de fluxo de energia a nível dos produtores secundários é difícil de precisar; possivelmente o mais correto é compara-lo a alimento assimilado.

Eficiências:

•A mais usada e de maior interesse na exploração pelo homem e talvez a mais fácil de calcular é o quociente:

ingeridomentoial

reproduçãoocresciment

_

Tabela 1: Eficiência líquida (crescimento/alimento ingerido) de diversos animais.(modificado de Margalef,1977)

  Eficiência %

Thoracophelia mucronata 1

Mytilus californnianus 3

Daphnia pulex 1-12

Larvas de lepidópteros e de coleópteros 3-5

Zooplâncton fitófago 8,7-13,3

Calanus (copépodo marinho) 17-26

Eficiências também estão relacionadas a a determinados compostos ou a determinados elementos, pois uns se retém com mais facilidade que outros. O fósforo:é mais difícil de reter que outros elementos

  Nitrogênio Fósforo Relação entre N e P

(a) nas excretas em forma solúvel 35,7 59,8 1,67

(b) nos excrementos 37,5 23,0 0,61

(c) crescimento 26,8 17,2 0,64

Eficiência      

42,7 22,3 0,52)()(

)(

ba

c

oassimilaçã

ocresciment

Tabela 2:Destino, em porcentagem, da quantidade total de N e P, tomados diariamente pelo copépodo Calanus (retirado de Margalef,1977).

Métodos para mensuração da produção secundária

•O início de estudos sobre produção em organismos do zooplâncton (herbívoros) começa com a estimativa das taxas de ingestão de alimento.

•As taxas de filtração são expressas em função do volume de água filtrado por unidade de tempo, enquanto as taxas de ingestão dependem da concentração das partículas nutritivas, sendo expressas em função dessa variável por unidade de volume.

Um dos métodos mais usados para determinar essas taxas consiste no uso de partículas marcadas com radioisótopos

•As taxas de filtração (FR) e ingestão (IR) podem ser obtidas utilizando a equação:

•Onde:FR= taxa de filtração;IR=taxa de ingestão; dpm=desintegrações por minuto; C= concentração de partículas nutritivas

erimentodotempolevedurasoluçãodpm

animaldpmhanimalmlFR

exp

60)11(

Fluxograma delimitando as diferentes variáveis mensuráveis em um estudo de produção secundária.Modelo do Internacional Biological Programe. MR=alimento ingerido; NU=alimento não utilizado; C=alimento consumido; F=fezes/excretas; A=alimento assimilado; P=produção; R=respiração; E=alimento eliminado (i.e. mudas); Pg=crescimento; Pr=reprodução; dB=aumento de biomassa.(extraída de Pinto-Coelho,2000).

Relações entre ingestão, assimilação, excreção e produção secundária no nível do zooplâncton.

•Métodos demográficos •Método das coortes

aplicado às populações que exibem um ciclo de geração por ano claramente identificável. A produção pode ser então calculada pela seguinte relação (formula de Boysen-Jensen):

Existem vários métodos para estimar a produção secundária do zooplâncton.

A maioria deles usa dois tipos de enfoque: o demográfico e o fisiológico

WtNtN

P

2

0

onde:ΔW=crescimento médio individual por unidade de tempo; N0,Nt=efetivos da

coorte estudada antes e depois do intervalo de tempo t

Parte-se do princípio de que o peso de um indivíduo é ligado à sua idade ou ecofase. Seja N1,N2,...,Nn o número de indivíduos de cada ecofase e D1,D2,...,Dn a duração de cada ecofase e Δ W1, Δ W2,..., Δ Wn o ganho em peso diário de cada ecofase. Então a produção pode ser dada pela relação:

•Método das taxas de crescimento acumuladas (gerações superpostas)

populações com crescimento relativamente lento e fases muito distintas de crescimento (copépodes) ou que possuam populações bem estruturadas em termos de classes de tamanho como ( cladóceros)

Dn

WnNn

D

WN

D

WNP

2

22

1

11

Método da respiraçãoEste método baseia-se na extrapolação de dados metabólicos

que servem de base para a estimativa da produção secundária. Metódo de Winberg :

Onde:Pb= produção secundária (por unidade de biomassa);R=taxa de respiração; Ep=eficiência de produção (Kp=P/A);expoente=Ep=0,25 (Ciclopoida), 0,20 (Calanoida), 0,35 (Cladócera); Coef.=coeficiente oxidativo

•Métodos fisiológicos

•Os métodos fisiológicos são o de respiração e o da relação N:P.

Ep

EpRCoefPb

1.

Este método baseia-se na aplicação das razões N:P para o calculo da produção secundária. Deve-se conhecer as razões N:P :nos animais (a3), em seu alimento (a1) e em suas excretas (a2).

•Método da relação N:P

nK

nKEnPn

21

2

onde: Pn=produção em termos de nitrogênio; En=Taxa de excreção de nitrogênio; K2n= relação entre as razões N:P definida a seguir

23

212:2

1

32

aa

aapKondepK

a

anK

Tabela 2:Produção planctônica no Lago Severson Maio a Outubro –1955. Valores em cal.cm-2.ano-1(retirada de Edmondson,1974).

Valores de produção secundária

  Alimento consumido

Assimilação % Produção bruta

Respiração Produção líquida Excreção e egestão

Produtores            

Fitoplâncton     581,5 309,09 272,41  

Consumidores Primários            

Diaptomus sicililoides 27,958 44,54 12,457 11,071 1,387 15,503

Daphinia parvula 6,805 54,92 3,740 2,893 0,847 3,065

Bosmina longirostris 7,109 36,49 2,597 1,851 0,746 4,515

Brachionus sp 5,213 52,61 2,743 2,396 0,347 2,470

Keratella quadrata 1,070 71,36 0,763 0,623 0,140 0,307

Polyarthra sp 0,461 81,81 0,377 0,306 0,071 0,084

Keratella cochlearis 0,707 38,33 0,271 0,237 0,034 0,436

Filinia longiseta 0,721 56,87 0,410 0,388 0,022 0,311

produção líquida = produção bruta – respiração

Tabela 3 produção média (mg PS m³ d-1) estimada para as cinco espécies de cladóceros mais representativas das estações natural (EN) e impactada (EI) do Lago Batata, nos quatro períodos do pulso de inundação de 1996 (retirado de Maia-Barbosa, 2000).

EM EIenchente 0,35 1,4águas altas 0,18 1,78vazante 0,66 2,03águas baixas 0,66 1,11Média anual 2,72 7,48DP 3,06 9,95

Produção Média (mgPSm-³ d-¹)

Tabela 4: Produção anual (mg PS m³ d-1) e percentual de contribuição de cinco espécies de cladóceros das estações natural (EN) e impactada (EI) do Lago Batata, em 1996 (retirado de Maia-Barbosa, 2000)

EM % EI %

Bosmina hagmani 38,8 36 61,8 18

Bosminopsis deitersei 19 18 145,5 43

Ceriodaphnia cornuta 7,5 7 41,9 12

Diaphanossoma birgei 33,1 31 64,7 19

Moina minuta 9,3 9 22,7 7

Produção Média (mgPSm-³ ano-¹)

Bibliografia

EDMONDSON, W.T. (1974). Secondary production. Mitt. Internat.Verein.

Limnol.,20 p229 –272.

MAIA-BARBOSA,P.M. (2000) Ecologia de cinco espécies de cladóderos de um

lago amazônico impactado por rejeitos de bauxita (Lago Batata, Pará-Brasil). Tese

de doutorado.

MARGALEF, R. Ecologia, Barcelona: Omega,1977.

PINTO-COELHO, R.M. Fundamentos em ecologia: Artmed, 2000