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BIOLOGIA AQUÁTICA
A vida biológica depende fortemente das características da qualidade da água, influenciando-a também.
Por essa razão:as espécies e as populações dentro de cada comunidade aquática são indicadores de qualidade da água
� Origem dos organismos aquáticos
� Factores que afectam o crescimento
� Dinâmica das populações
� Estrutura trófica
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Origem dos organismos aquáticos
� Originários no meio, porque a água é o seu habitat
� Não originários do meio, mas para lá conduzidos, como é o caso dos organismos patogénicos
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Factores que afectam o crescimento
� Constituição dos microrganismos: matéria orgânica, carbono, oxigénio, hidrogénio, azoto e fósforo
� Produção de novas células exige disponibilidade daqueles elementos em fórmula adequada àassimilação.
� logo, em cada curso de água desenvolver-se-ão, as espécies cujas condições de habitat estejam estabelecidas nesse curso de água
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Factores que afectam o crescimento (cont.)
� Cada espécie terá as suas necessidades específicas� tipo e quantidade de alimento ou substrato;� condições ambientais;
� pH;� Temperatura;� Luz;� Outras.
� Se existir grande diluição
� as quantidades de elementos essenciais disponíveis (mg/l ou µg/l) são pequenas;
� regista-se limitação no crescimento de cada espécie;
� estabelece-se um determinado equilíbrio biológico;
No entanto, se se registarem aumentos de concentrações de elementos essenciais gera-se, ou pode gerar-se, aumento de crescimento e consequente alteração do equilíbrio biológico entre as espécies
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Dinâmica das Populações
É condicionado pelo:
� tipo de substrato disponível;
� condições ambientais específicas;
� concentração de substâncias químicas que limitam o crescimento por espécie.
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Dinâmica das Populações
Cursos de água e Lagos não poluídos
o EQUILÍBRIO BIOLÓGICO apoia-se em várias espécies com poucos indivíduos em cada.
população com diversidade elevadaindicador de grande estabilidade comunitária
Cursos de água e Lagos poluídos
Diversidade baixa porque resiste um número limitado de espécies, com número elevado de indivíduos por espécie, traduzindo-se naturalmente em menor estabilidade.
A diversidade traduzida por
nº espécies / nº de indivíduos total
é um importante indicador da qualidade da água.
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Dinâmica das Populações
� a variabilidade dos meios aquáticos que se traduz em alterações de concentração dos substratos, dos constituintes ou de outras condições devidas, por exemplo, a variações sazonais, impõe a alteração do nº de espécies presentes de acordo com a respectiva capacidade de adaptação, logo a diversidade;
� a competição por recursos limitados;
� a acção dos predadores.
Estabelece:
� a Dinâmica das populações
� o Equilíbrio entre as espécies na comunidade biológica
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Estrutura Trófica
Reacção Bioquímica
Baseia-se nos aspectos de nutrição de um sistema ecológico.
Produção de microorganismos(novas células),
(desde que as condições adequadas ao crescimento sejam satisfeitas).
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Estrutura Trófica
� fotossíntese - produção de matéria orgânica (novas células) e de oxigénio, usando C inorgânico e outras substâncias químicas e, como fonte de energia, a luz solar
CO2 + H2O + energia (CH2O)n + O2
� respiração - produção de CO2, água e energia por utilização da matéria orgânica como substrato e de oxigénio
(CH2O)n + O2 � CO2 + H2O + energia
Os processos que envolvem transformações de compostos de carbono, principal constituinte da matéria orgânica e por isso elemento chave, dividem-se em:
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Estrutura Autotrófica
Produtores Primários
Os organismos capazes de desenvolver fotossíntese, formando novas células a partir de luz solar e substâncias inorgânicas, são produtores primários.
Outros organismos utilizam-se deles num encadeamento denominado por cadeia trófica, que pela sua origem, se designa por
AUTOTRÓFICA
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Estrutura Heterotrófica
Decompositores• há formas que libertam matéria
orgânica para água por resíduos do seu metabolismo;
• determinadas bactérias assimilam os detritos e produzem novas formas assimiláveis por outras;
• os produtos finais incluem CO2, outros produtos inorgânicos e sub-produtos orgânicos não biodegradáveis;
Constituem a cadeiaHETEROTRÓFICA
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Estrutura Trófica
AUTOTRÓFICO• sem necessidade de matéria
orgânica como substrato
• fonte de energia – a luz solar
A cadeia ou estrutura trófica é constituída pelos dois ramos:
HETEROTRÓFICO• utilização de matéria orgânica, derivada
de uma cadeia autotrófica ou de outra origem.
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Estrutura Trófica
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BIOLOGIA AQUÁTICANAS RESERVAS HÍDRICAS NATURAIS
As características físicas e químicas dos rios influenciam a biologia aquática actuando sobre a diversidade
Diferentes características:
• entre rios;
• no mesmo rio, ao longo do seu percurso e ao longo do ano,
terá de haver diversidade variável e variabilidade da qualidade da água nos meios hídricos naturais.
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BIOLOGIA AQUÁTICANAS RESERVAS HÍDRICAS NATURAIS - ANÁLISE DE UM RIO DE MONTANHA
TROÇO INICIAL
� pequena área drenante;
� área drenante florestada;
� caudais reduzidos;
� inclinação elevada, velocidade elevada;
� arraste de areias e de sedimentos;
� organismos predominantes fixados nas pedras;
� água sem turvação, temperatura baixa, matéria orgânica baixa (não há descargas de efluentes nem poluição difusa proveniente da agricultura);
� N e P baixo;
� fitoplancton reduzido, nº baixo de heterotróficos;
� diversidade média e comunidades pouco populosas
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BIOLOGIA AQUÁTICANAS RESERVAS HÍDRICAS NATURAISANÁLISE DE UM RIO DE MONTANHA
TROÇO MÉDIO (a caminho da planície)
� inclinação baixa;
� velocidade menor;
� maior profundidade e maior largura;
� descargas de efluentes e escoamento superficial (lixiviação) de zonas agrícolas (matéria orgânica, SST, N e P);
� deposição de sedimentos;
� maior crescimento de fitoplancton;
� maior população, porque existe mais biomassa;
� se biomassa aumenta, o O2 dissolvido diminui, reduz-se o nº de espécies e diversidade menor.
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BIOLOGIA AQUÁTICANAS RESERVAS HÍDRICAS NATURAISANÁLISE DE UM RIO DE MONTANHA
TROÇO FINAL
� área de drenagem aumenta;
� escoamento quase lento;
� pode verificar-se influência da maré com variações de salinidade (em profundidade) e turvação elevadas (no caso do rio desaguar no mar);
� maior profundidade, implica menor penetração de luz nas camadas mais profundas, menor quantidade de autotróficos;
� Com o aumento da salinidade existe uma alteração significativa das espécies (reduzem-se as de água doce mas desenvolvem-se outras que são favorecidas pelo ambiente salino).
Conforme aumenta a área da bacia hidrográfica drenante, diminui a qualidade da água
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BIOLOGIA AQUÁTICANAS RESERVAS HÍDRICAS NATURAISMEIOS LÓTICOS (Águas correntes)
� FIXOS - localizar-se-ão nas zonas onde sejam trazidos alimentos e os resíduos serão levados para jusante, isto é, exigem velocidade da água;
� PLANCTON - movimenta-se com a água, pelo que mais facilmente se multiplica até que se esgote o substrato.
Os rios são meios LÓTICOS o que tem impacto na respectiva vida aquática dependendo se os organismos são:
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BIOLOGIA AQUÁTICANAS RESERVAS HÍDRICAS NATURAISMEIOS LÓTICOS (Águas correntes)
Nos rios o crescimento é fundamentalmente heterotróficoporque:
� maior tempo de crescimento;
� turbulência inadequada ao estabelecimento de espécies de maior dimensão;
� maior quantidade de sedimentos implica aumento de turvação;
são condições desfavoráveis aos autotróficos
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BIOLOGIA AQUÁTICANAS RESERVAS HÍDRICAS NATURAISMEIOS LÊNTICOS (Águas paradas)
Os Lagos e Albufeiras são sistemas LÊNTICOS mas com indução de movimento por:
� afluência e efluência de caudais;
� vento;
� Força de Coriolis;
� correntes de densidade diferente;
� movimento verticais e horizontais provocadas por diversas causas.
Isto é,
� velocidade que favorece deposição de sedimentos no fundo;
� e menos unidireccional que nos rios.
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BIOLOGIA AQUÁTICANAS RESERVAS HÍDRICAS NATURAISMEIOS LÊNTICOS (Águas paradas)
Nas camadas superficiais a turvação é menor o que favorece o
crescimento fotossintéctico.
Nas camadas inferiores haverá
� (-) fotossíntese;
� (+) reacções envolvendo organismos heterotróficos;
� (+) matéria orgânica.
O Resultado Final,
Gradual acumulação de organismos, matéria orgânica e nutrientes na massa global da água do lago.
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BIOLOGIA AQUÁTICANAS RESERVAS HÍDRICAS NATURAISMEIOS LÊNTICOS (Águas paradas)
� por falta de controlo, a entrada anormal de nutrientes durante períodos longos acelera processos metabólicos e provoca o desequilíbrio;
� por crescimento descontrolado especialmente de plantas verdes (autotróficos).
Gradual acumulação de organismos, matéria orgânica e nutrientes na massa global da água do lago.
EUTROFIZAÇÃO
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LAGOS – Estratificação Térmica
Uma característica muito importante dos lagos e reservatórios profundos é a estratificação térmica em profundidade porque determina a qualidade da água.
Temperatura (ºC)
Profundidade (m)
0 5 10 15 20 25
60
45
30
15
0inverno
primavera
verão
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LAGOS - Estratificação Térmica
Em LAGOS profundos distinguem-se as seguintes camadas:
epilimnion
�água quente;
�organismos fotossintéticos.
metalimnion ou termoclima
hipolimnion
�água fria;
�diminuição de actividade fotossintética;
�aumento de matéria orgânica;
�diminuição de O2;
�diminuição de diversidade.
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BIOLOGIA AQUÁTICANAS RESERVAS HÍDRICAS NATURAIS - LAGOS – Estratificação Térmica
No Outono, a temperatura atmosférica baixa e a temperatura das camadas superficiais dos lagos também baixa, aumentando a densidade.
As camadas mais profundas mantêm temperatura mais alta e densidade menor. O efeito do vento é suficiente para provocar um movimento ascensional de inversão das camadas e consequente alteração da qualidade de água:
� água com défice de oxigénio;
� concentrações elevadas de nutrientes à superfície;
favorece o crescimento de algas, logo alteração da diversidade.
Nota: Muito importante no caso de origem para abastecimento.
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EUTROFIZAÇÃO
A Eutrofização pode ser definida como
o excessivo crescimento de espécies
vegetais (produção primária) no meio
aquático para níveis em que se
considere que afecte a utilização
normal e desejável da água.
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EUTROFIZAÇÃOPrincipais Consequências
As principais consequências que podem interferir com o uso pretendido da água são os seguintes:
� grandes variações diárias do OD que podem resultar em níveis de muito baixos nos períodos nocturnos com o consequente desaparecimento de certas espécies de peixes;
� o excesso de fitoplancton provoca o aumento da sedimentação desta matéria orgânica no fundo de lagos e albufeiras com a consequente formação de sedimentos orgânicos que contribuem para a redução do OD para níveis muito baixos no hipolimnio;
� diminuição da transparência da água;
� …
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EUTROFIZAÇÃOPrincipais Consequências (cont.)
� complicação nos processos de tratamento das águas para a distribuição de água potável: sabor e odor desagradáveis; produção de algas filamentosas que obrigam à redução dos períodos de lavagem dos filtros;
� proliferação das plantas aquáticas que constituem um obstáculo àpratica da navegação de lazer;
� degradação da qualidade da paisagem;
� Incómodo para o banho;
� Algumas vezes associado a processos de eutrofização está a proliferação de algas tóxicas que em zonas costeiras afectam bivalves que se forem consumidos dão origem a intoxicações graves que afectam o sistema nervoso central.
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EUTROFIZAÇÃOEstado Trófico de Lagos
Uma massa de água pode ser caracterizada pelo seu estado trófico, isto é o seu grau de eutrofização.
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EUTROFIZAÇÃOProcessos Básicos da Eutrofização
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EUTROFIZAÇÃOPrincipais componentes dos Nutrientes
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EUTROFIZAÇÃOPrincipais Fontes de Nutrientes
� águas residuais domésticas;
� águas residuais industriais;
� águas lixiviantes de terrenos agrícolas e florestais;
� águas pluviais de zonas urbanas e suburbanas;
� precipitação atmosférica.
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EUTROFIZAÇÃOCargas Médias de Nutrientes
Fontes difusas de Poluição:
Sistemas de drenagem de águas residuais domésticas:
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EUTROFIZAÇÃOLimitação de Nutrientes
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EUTROFIZAÇÃOLimitação de Nutrientes (exemplo)
P = min {N/an; p/ap}
em que
N = azoto disponível [M/L3];
an = rácio azoto/clorofila [M/L3];
p = fósforo disponível [M/L3];
ap = rácio fósforo/clorofila [M/L3].
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EUTROFIZAÇÃOLimitação de Nutrientes
Zonas de Controlo do N e do p