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Ecossistemas lênticos ou lacustres Parte 2 • Compartimentos ambientais e comunidades Os lagos são divididos, didaticamente, em 4 compartimentos: a) Região litorânea b) Região limnética c) Região profunda d) Interace água-ar Ecossistemas lênticos ou lacustres • Compartimentos ambientais e comunidades a) Região litorânea Contato direto com um ecossistema terrestre ocorre interação entre os dois sistemas. Divisão eulitoral e sublitoral Ecossistemas lênticos ou lacustres • Compartimentos ambientais e comunidades a) Região litorânea Grande número de nichos ecológicos Cadeias alimentares autônomas presença de organismos produtores, consumidores e decompositores Cadeia alimentar predominante detritivora Ecossistemas lênticos ou lacustres • Compartimentos ambientais e comunidades a) Região litorânea Macrófitas aquáticas predominantes Fitoplâncton Invertebrados Vertebrados Ecossistemas lênticos ou lacustres • Compartimentos ambientais e comunidades a) Região litorânea Pode estar pouco desenvolvida ou ausente em lagos vulcânicos e represas Ecossistemas lênticos ou lacustres • Compartimentos ambientais e comunidades b) Região limnética ou pelágica Região de águas abertas Ecossistemas lênticos ou lacustres • Compartimentos ambientais e comunidades b) Região limnética ou pelágica • Comunidade Plantônica Fitoplâncton, zooplâncton e bacterioplâncton • Comunidade nectônica Peixes • Cadeia alimentar Baseada na produtividade do fitoplâncton herbivoria Ecossistemas lênticos ou lacustres • Compartimentos ambientais e comunidades c) Região profunda Ausência de luz e de organismos fotossintetizantes comunidades dependem da matéria orgânica produzida nas outras regiões. Comunidade bentônica invertebrados Ecossistemas lênticos ou lacustres • Compartimentos ambientais e comunidades d) Interace água-ar Organismos adaptados a aproveitarem a tensão superficial da água. Ecossistemas lênticos ou lacustres • Compartimentos ambientais e comunidades d) Interace água-ar • Comunidade plantônica Adaptações ao ambiente Nêuston bactérias, fungos e algas Plêuston plantas superiores (aguapé, alface d’água), pequenos animais (larvas de insetos, besouros, percevejos, micro-crustáceos). Ecossistemas lênticos ou lacustres Componentes abióticos • Luminosidade • Temperatura • Matéria orgânica • Nutrientes • Gases • pH Ecossistemas lênticos ou lacustres • Radiação solar Radiação incidente direta ou difusa Parte da radiação é refletida superfície da água Parte da radiação penetra na coluna d’água absorvida Ecossistemas lênticos ou lacustres Radiação solar • Radiação refletida variação Latitude Estação do ano Posição do sol durante o dia Ecossistemas lênticos ou lacustres Radiação solar • Absorção da radiação variação: Molécula de água vermelho e infravermelho Substâncias dissolvidas substâncias húmicas Organismos clorofilados Detritos orgânicos e inorgânicos particulados em suspensão Ecossistemas lênticos ou lacustres • Radiação e luminosidade Corpo de água dividido em duas zonas eufótica e afótica a) Zona eufótica Limite inferior profundidade onde a intensidade da radiação corresponde a 1% da que atinge a superfície P>R região de produção b) Zona afótica P<R região de decomposição Ecossistemas lênticos ou lacustres • Radiação e temperatura Radiação 50% a 60% absorvida pelo primeiro metro da coluna de água Transformada em energia calorífica calor conduzido lentamente pelas moléculas de água Estratificação térmica gerada pela diferença de densidade na coluna de água estabilização térmica Ecossistemas lênticos ou lacustres • Radiação e temperatura Estratificação térmica Epilímnio temperatura mais alta e menor densidade da água Metalímnio maior gradiente de temperatura termoclina Hipolímnio temperatura mais baixa e densidade mais alta Ecossistemas lênticos ou lacustres • Radiação e temperatura Correntes de vento causam a turbulência da água promovem uma distribuição mais efetiva do calor Massa de água com temperatura uniforme desestabilização térmica Ecossistemas lênticos ou lacustres Radiação e temperatura • Padrões de estratificação Variável entre diferentes lagos Características climatológicas e do ecossistema Ecossistemas lênticos ou lacustres Matéria orgânica e nutrientes Determinam o estado trófico de um lago padrões de produtividade a) Lagos oligotróficos b) Lagos eutróficos c) Lagos mesotróficos Ecossistemas lênticos ou lacustres • Estado trófico de lagos a) Lagos oligotróficos Apresentam uma baixa concentração de matéria orgânica e nutrientes pouco produtivos Ecossistemas lênticos ou lacustres • Estado trófico de lagos a) Lagos oligotróficos Pequena quantidade de nutrientes baixas taxas de fotossíntese Pequena quantidade de matéria orgânica baixa taxa de decomposição Ecossistemas lênticos ou lacustres • Estado trófico de lagos a) Lagos oligotróficos • Caracterizam-se por apresentarem: Boa penetração de luz águas claras Tendência a uma distribuição uniforme de oxigênio Maior diversidade de organismos Ecossistemas lênticos ou lacustres • Estado trófico de lagos b) Lagos eutróficos Apresentam altas concentrações de matéria orgânica e nutrientes alta produtividade Altas taxas de decomposição Altas taxas de fotossíntese Ecossistemas lênticos ou lacustres • Estado trófico de lagos b) Lagos eutróficos • Caracterizam-se por apresentarem: Menor penetração de luz Distribuição desigual de oxigênio Menor diversidade de organismos Ecossistemas lênticos ou lacustres • Estado trófico de lagos c) Lagos mesotróficos Apresentam uma concentração média de matéria orgânica e nutrientes e características intermediárias entre os lagos oligotróficos e eutróficos. Ecossistemas lênticos ou lacustres Adaptado de Vollenweider (apud Von Sperling, 1996) AltoVariávelBaixoPrejuízo aos usos múltiplos Abaixo da saturação à completa ausência Variável abaixo da saturação Normalmente saturado Dinâmica de oxigênio na camada inferior* Frequentemente supersaturado Variável em torno da supersaturação Normalmente saturado Dinâmica de oxigênio na camada superior* AltaMédiaBaixaDinâmica de produção Alta ou baixaVariávelBaixaMacrófitas AltaVariávelBaixaFração de algas verdes e/ou cianofíceas AltaMédiaReduzidaBiomassa EutróficoMesotróficoOligotróficoItem • Matéria orgânica e nutrientes Principais nutrientes presentes no ambiente aquático: a) Carbono orgânico b) Nitrogênio c) Fósforo d) Enxofre Ecossistemas lênticos ou lacustres Matéria orgânica e nutrientes a) Carbono orgânico particulado total Carbono orgânico detrital material orgânico em suspensão, detritos Carbono orgânico dissolvido biomoléculas, compostos húmicos Origem alóctone (externa), decomposição de plantas e animais e excretas Ecossistemas lênticos ou lacustres Matéria orgânica e nutrientes a) Carbono orgânico particulado total • Concentração variável Ecossistemas lênticos ou lacustres Matéria orgânica e nutrientes a) Carbono orgânico particulado total • Distribuição na coluna de água Irá depender do estado trófico do lago e da influência externa ao qual está submetido contribuição alóctone, esgotos, etc. Ecossistemas lênticos ou lacustres Matéria orgânica e nutrientes a) Carbono orgânico particulado total – Importância Fonte de energia bactérias e cianobactérias Alterações na radiação na coluna de água Complexação e sedimentação de metais pesados Alterações organolépticas e toxicidade da água Ecossistemas lênticos ou lacustres Matéria orgânica e nutrientes b) Nitrogênio • Elemento de grande importância dentro dos ecossistemas aquáticos formação de proteínas • Baixa concentração fatores limitantes da produtividade Ecossistemas lênticos ou lacustres Matéria orgânica e nutrientes b) Nitrogênio • Fontes de nitrogênio Chuva Material orgânico e inorgânico de origem alóctone Fixação do nitrogênio molecular bactérias e algas cianofíceas Ecossistemas lênticos ou lacustres Matéria orgânica e nutrientes b) Nitrogênio • Principais formas encontradas nos ambientes aquáticos Nitratos, íons amônio principais fontes para os produtores Nitritos, amônia, óxido nitroso, nitrogênio molecular Nitrogênio orgânico dissolvido peptídeos, aminoácidos, aminas, etc. Nitrogênio orgânico particulado detritos, bactérias, plâncton, etc. Ecossistemas lênticos ou lacustres Matéria orgânica e nutrientes b) Nitrogênio • Concentração variável Ecossistemas lênticos ou lacustres Matéria orgânica e nutrientes b) Nitrogênio • Distribuição na coluna de água Variável depende da forma do nitrogênio, do estado trófico do lago, das fontes de nitrogênio predominantes e de características climatológicas. Ecossistemas lênticos ou lacustres Matéria orgânica e nutrientes c) Fósforo • Grande importância no metabolismo energético e na formação das membranas biológicas • Principal fator limitante de ecossistemas aquáticos Ecossistemas lênticos ou lacustres Matéria orgânica e nutrientes c) Fósforo • Fontes de fósforo Naturais rochas da bacia de drenagem (intemperização), material particulado da atmosfera, decomposição alóctone de organismos Artificiais esgotos domésticos e industriais, material particulado de origem industrial presente na atmosfera Ecossistemas lênticos ou lacustres Matéria orgânica e nutrientes c) Fósforo • Principais formas encontradas nos ambientes aquáticos: Fosfato particulado Fosfato orgânico dissolvido Fosfato inorgânico dissolvido, ortofosfato ou fosfato reativo principal fonte de fosfato assimilado pelos vegetais Ecossistemas lênticos ou lacustres Matéria orgânica e nutrientes c) Fósforo • Concentração variável Ecossistemas lênticos ou lacustres Matéria orgânica e nutrientes c) Fósforo • Distribuição na coluna de água Variável depende da presença de organismos fitiplanctonicos, do estado trófico do ambiente, de padrões de circulação das massas de água, e dos padrões de estratificação de oxigênio e temperatura. Ecossistemas lênticos ou lacustres • Oxigênio Grande influência sobre a dinâmica e caracterização dos ecossistemas lacustres Direta metabolismo energético Indireta interferência na disponibilidade de nutrientes Ecossistemas lênticos ou lacustres • Oxigênio Entrada de oxigênio atmosfera e fotossíntese Saída de oxigênio respiração, decomposição da matéria orgânica, oxidação de íons metálicos Ecossistemas lênticos ou lacustres Atmosfera Fotossíntese Respiração Decomposição Oxidação Ecossistemas lênticos ou lacustres Oxigênio – Dinâmica • Distribuição nas camadas estratificadas depende de fatores como: Solubilidade Hidrodinâmica turbulência da água Produção pela fotossíntese Perdas pelo metabolismo respiratório Ecossistemas lênticos ou lacustres Oxigênio – Dinâmica • Solubilidade varia com a temperatura e a pressão Aumento da temperatura diminuição na solubilidade do O2 Diminuição da pressão diminuição na solubilidade do O2 Ecossistemas lênticos ou lacustres Oxigênio – Dinâmica • Solubilidade Ecossistemas lênticos ou lacustres 7.730 8.425 9.220 10.215 11.310 12.85 14.60 100% solubilidade de Oxigênio ( mg/l ) Temperatura ( ºC ) DO = 14.65-0.41022T+0.00791T^2-0.00007774T^3 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 0 5 10 15 20 25 30 35 Temperatura (Celsius) O xi g. d is so lv . s at ur aç ão (m g/ L) Fonte: Sousa et al. 2008 • Oxigênio – Dinâmica Difusão molecular lenta Ecossistemas lênticos ou lacustres Gessner (1959 apud Esteves, 1998) Lago teor de oxigênio = 10,29 mg/l ausência de turbulência Necessários 638 anos para que o oxigênio se distribua até 10m de profundidade da coluna de água, com uma concentração de 11 mg/l Oxigênio – Dinâmica • Estratificação térmica influencia a distribuição do oxigênio na coluna de água Lagos termicamente estratificados estratificação do oxigênio perfil clinogrado Lagos não estratificados (isotérmicos) concentração homogênea de oxigênio perfil ortogrado Ecossistemas lênticos ou lacustres Oxigênio – Dinâmica • Lagos estratificados Epilímio alta taxa fotossintética grande produção de oxigênio (F>R) Hipolímio alta taxa de decomposição da matéria orgânica grande consumo de oxigênio (F<R) Ecossistemas lênticos ou lacustres Oxigênio – Dinâmica • Lagos isotérmicos Movimentação da coluna de água auxilia no processo de distribuição do oxigênio. Ecossistemas lênticos ou lacustres Fonte: Von Sperling (1996) Ecossistemas lênticos ou lacustres Oxigênio – Dinâmica • Temperatura, estado trófico e distribuição de oxigênio Matéria orgânica e nutrientes Concentração e distribuição de oxigênio Temperatura • Diminuição da temperatura diminuição nas taxas de fotossíntese e respiração diminuição no consumo e produção de oxigênio • Entrada e distribuição do oxigênio processos físico-químicos Ecossistemas lênticos ou lacustres Oxigênio – Dinâmica • Temperatura, estado trófico e distribuição de oxigênio • Aumento da temperatura aumento nas taxas de fotossíntese e respiração aumento no consumo e produção de oxigênio tendência à estratificação térmica • Entrada e distribuição do oxigênio processos físico-químicos e metabólicos Ecossistemas lênticos ou lacustres Oxigênio – Dinâmica • Temperatura, estado trófico e distribuição de oxigênio Mudanças na concentração de oxigênio, matéria orgânica e nutrientes numa lagoa oligotrófica (linhas tracejadas) e uma lagoa eutrófica (linhas sólidas) ao longo de dois dias (com suas noites). Os dados de oxigênio variam de 0 a 30 ppm. Dinâmica de lagos tropicais e temperados Apresentam padrões distintos de estratificação térmica, estado trófico e distribuição do oxigênio Ecossistemas lênticos ou lacustres Dinâmica de lagos tropicais e temperados • Lagos de clima temperado a) Temperatura • Alterações sazonais na estabilidade térmica de um lago: Primavera isotermia Verão estratificação Outono isotermia Inverno estratificação inversa Ecossistemas lênticos ou lacustres Dinâmica de lagos tropicais e temperados • Lagos de clima temperado b) Estado trófico e distribuição de oxigênio Lagos eutróficos (rasos) períodos de estratificação térmica perfil clinigrado Lagos oligotróficos (profundos) períodos de estratificação e de isotermia perfil ortogrado Ecossistemas lênticos ou lacustres • Fatores que afetam a distribuição vertical de oxigênio em lagos temperados: Baixastemperaturas a baixa temperatura no hipolímio leva a uma diminuição na taxa de decomposição e sedimentação da matéria orgânica Matéria orgânica diminuição na concentração de matéria orgânica diminuição na taxa de decomposição e sedimentação diminuição no consumo de oxigênio Ecossistemas lênticos ou lacustres • Fatores que afetam a distribuição vertical de oxigênio em lagos temperados: Características morfológicas do lago a relação volume do epilímio/volume do hipolímio influencia o tempo de permanência do oxigênio no hipolímio Ecossistemas lênticos ou lacustres Dinâmica de lagos tropicais e temperados • Lagos de clima tropical a) Temperatura • Alterações diárias na estabilidade térmica: Período diurno estratificação Período noturno isotermia Ecossistemas lênticos ou lacustres Dinâmica de lagos tropicais e temperados • Lagos de clima tropical a) Temperatura • Alterações sazonais na estabilidade térmica: Primavera, verão e outono estratificação Inverno isotermia Ecossistemas lênticos ou lacustres Dinâmica de lagos tropicais e temperados • Lagos de clima tropical b) Estado trófico e distribuição de oxigênio • Maioria dos lagos tropicais Perfil clinigrado independente da estratificação térmica Lagos oligotróficos e eutróficos Ecossistemas lênticos ou lacustres • Fatores que afetam a distribuição vertical de oxigênio em lagos tropicais: Temperatura alta aceleração das taxas de consumo (para decomposição da matéria orgânica) e de perda de oxigênio Matéria orgânica aumento na concentração de matéria orgânica aumento na taxa de decomposição consumo de oxigênio Ecossistemas lênticos ou lacustres • Fatores que afetam a distribuição vertical de oxigênio em lagos tropicais: Extensão do período de estratificação períodos mais longos de estratificação distribuição desigual de oxigênio lagos mais profundos Características morfométricas do lago favorecem ou dificultam a ação do vento aumentar ou diminuir a concentração de oxigênio Ecossistemas lênticos ou lacustres
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