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Processos ecológicos em zonas ripárias Limnologia

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Processos ecológicos
em zonas ripárias
Aurea Lemes
Pós- doutoranda
PNPD-UFSC
1
Fevereiro
2015
2
1.Dinâmica da Matéria orgânica
Processos ecológicos em zonas ripárias
2.Processo de decomposição foliar 3.Métodos de amostragens
3
Zonas ripárias
Introdução
4
5
6
• “Interface entre os ecossistemas
aquáticos e terrestres”
• “Compartimento fundamental
para o funcionamento dos
ecossistemas aquáticos”
• River Continuum Concept (Vannote et al. 1980)
• Localizadas ao longo das margens dos
rios e cabeceiras de drenagens
• Dinâmicos  heterogeneidade
florística  alterações na composição
da vegetação
Definições
7
1965 (lei 4.771) 
 criação do Código Florestal
Áreas de preservação 
permanente
Limita a ocupação e proíbe a sua supressão
consequência
2012 (lei 12.651) 
Modificações feitas no código florestal Zonas ripárias tornaram-se 
mais vulneráveis
o Inserção de novas justificativas para a supressão/diminuição das zonas ripárias.
Consequências
8
 Exercem importantes funções ecológicas, sociais e econômicas:
o Manutenção da integridade da Bacia Hidrográfica
o Filtro natural para as águas superficiais 
o Controle da erosão das margens
o controle da alteração da temperatura e incidência luminosa 
o Importante corredor ecológico
o Fornecimento de energia na forma de matéria orgânica alóctone para os ecossistemas aquáticos
adjacentes
Participação nos processos ecossistemas aquáticos
Devido a capacidade de retenção dos nutrientes dissolvidos e particulados
Devido ao sombreamento incidente no sistema aquático
Contribuindo para a manutenção da diversidade faunal e dispersão das plantas
9
guiaecologico.wordpress.com
caliandradocerrado.com.br
Processo de urbanização +
crescimento das áreas agrícolas
Redução das zonas ripárias e serviços ecossistêmicos
Benefícios diretos e indiretos obtidos pelo
homem a partir dos ecossistemas
Provisão de alimentos
Formação dos solos
Manutenção da 
qualidade
da água
10
Tundisi & Tundisi (2010) 
Processo de urbanização +
crescimento das áreas agrícolas
Redução das zonas ripárias e serviços ecossistêmicos
Benefícios diretos e indiretos obtidos pelo
homem a partir dos ecossistemas
guiaecologico.wordpress.com
caliandradocerrado.com.br
11
 Exercem importantes funções ecológicas
o Manutenção da integridade da Bacia Hidrográfica
o Filtro natural para as aguas superficiais 
o Controle da erosão das margens
o controle da alteração da temperatura e incidência luminosa 
o Importante corredor ecológico
o Fornecimento de energia na forma de matéria orgânica alóctone para os ecossistemas aquáticos
adjacentes
Participação nos processos ecossistemas aquáticos
Devido a capacidade de retenção dos nutrientes dissolvidos e particulados
Devido ao sombreamento incidente no sistema aquático
Contribuindo para a manutenção da diversidade faunal e dispersão das plantas
12JFG Júnior
.... todo material orgânico produzido fora do ecossistema que 
é incorporada posteriormente como energia no ecossistema...
O que é Matéria Orgânica Alóctone?
Rio de zona temperadas Rio de zona tropical
13
Folhas, galhos, frutos, sementes, entre outros
Conectar os ecossistemas aquáticos e terrestres
o Entrada vertical: a partir da vegetação ripária sobre o riacho
14
o Entrada horizontal: transferência de matéria orgânica estocada no solo
através do escoamento de água, ventos e movimento de animais
Entrada da matéria orgânica alóctone 
Dinâmica de matéria
orgânica alóctone
oriundas da
vegetação ripária
Radiação solar
RIACHOS
Ambientes aquáticos
Autóctones Alóctones
15
Conectam os ecossistemas aquáticos e 
terrestres
Galhos, folhas e partes reprodutivas
Aquaripária
Importância
16
o Riachos de baixa ordem ou cabeceiras vegetação ripária desenvolvida menor incidência de luz
diminuindo a produção autotrófica (fitoplâncton/alga perifiticas)
o Produção heterotrófica (matéria orgânica alóctone)  é a principal fonte de energia e nutrientes para 
as comunidades aquáticas 
Riachos de baixa ordem
17
• Conceito do Rio Continuo
(Vanote, 1980)
Os riachos de cabeceira e de baixa ordem são
ecossistemas que funcionam como “hotspots” de
diversidade transformadores da matéria orgânica
proveniente dos sistemas terrestres, fornecendo
recursos alimentares e centro dispersor de
biodiversidade aos cursos d`água de maior ordem
(Hauer & Hill, 2007)
18
Quais os fatores que determinam o aporte 
dos
detritos foliares?
o Composição das espécies vegetais
*Decíduas
*Semi-decíduas
*Perenes
o Características climáticas
*Seca
*Precipitação 
*Ventos
19
Ecossistemas temperados
• Sazonal
• Características das espécies vegetais
• Outono/Inverno
• Frio  fator determinante
Fonte: Hart SK et al., 2013
19
Ecossistemas tropicais
• Variável
• Localização e das características da região
• Ex: seca marcante
• Seca fator determinante
Fonte: Gonçalves et al., 2014
20
Ausência de um 
período de seca marcante
Entrada contínua de detritos foliares
Eventos de chuvaTempestades
21
Composição das espécies vegetais ao longo da zona ripária
Estrutura e a composição 
da vegetação ripária
influenciam na 
dinâmica da matéria orgânica 
Fenologia
22
 122 espécies
Riacho Cacheira Grande
Bioma: Mata Atlântica
Florianópolis-SC
Lisboa et al, in press
 44 espécies
Riacho Doce
Bioma: Cerrado
Belo Horizonte-MG
França et al. 2009
Riacho Garcia
Bioma: transição de MA-CE
Ouro Branco-MG
Callisto et al. 2014
 192 espécies
Diferenças na composição 
das espécies vegetais
Variações locais
Biomas
Tipo de vegetação dominante
Altitude
Composição das espécies vegetais ao longo da zona ripária
0
100
200
300
400
500
600
700
800
ago set out nov dez jan fev mar abr mai
gr
am
as
 .m
-2
.m
ês
-1
Média Vertical
Média Laterais
Média Bêntico
Média Matas
23
E este efeito pode ser agravado se o tipo de detrito foliar que entra nos riachos
for composto por detritos impalatáveis (menor qualidade)
Composição das espécies vegetais ao longo da zona ripária
Remoção das zonas ripárias
Mudanças na composição 
da vegetação ripária
Estrutura e os 
processos funcionais
Qualidade e a quantidade
de detritos para o ecossistema
Substituição por espécies
exóticas
Avanço das problemáticas
ambientais
24
Nitrogênio
Fósforo Polifenóis
Lignina
Celulose
Carbono
Qualidade química do detrito foliar
NUTRIENTES
ESTRUTURAIS
DEFESAS QUÍMICAS
Outras defesas:
Cutículas e a dureza das folhas 
edfotos.fotosblogue.com
Polifenóis:
• Compostos defensivos produzidos pelas
espécies vegetais
•Proteção contra herbívoria
• variam de acordo com a espécie, idade e
nível de decomposição das folhas
• Presença deste pode afetar a colonização
microbiana, retardando a decomposição
dos detritos
Acta bot. bras. 23(2): 407-413. 2009
Compostos secundários durante a decomposição foliar de espécies arbóreas em um riacho do sul do Brasil
Luiz Ubiratan Hepp, Rogério Delanora e André Trevisan
Composto estrutural das plantas vasculares- conferem dureza aos tecidos vegetais
Difícil decomposição
Proteção contra herbivoria e infecções microbianas
“...altas concentrações destes compostos estão associados 
com baixa colonização microbiana...”
LIGNINA E CELULOSE
27
Qualidade do detrito 
+ 
ambiente físico
Comunidade
decompositora
consequência
Atratividade
Composição química e 
estrutura física 
N + colonização 
microbiana  Detritos 
palatáveisFases finais (fungos) ou 
iniciais da colonização 
(bactérias)
Nível de degradação do 
detrito
Completo ou
incompleto
Estágio de colonização 
microbiana
Lignina e Celulose
 Detritos
impalatáveis
consequência Processamento do
detrito foliar
Certos tipos de detritos são 
especialmente atrativos para os 
invertebrados 
28
Zonas ripárias Sistemas aquáticos
Processos 
ecossistêmicos
28
Processo de Decomposição foliar
Parte 2- Processo de decomposição foliar
29
“...mudança de estado do detrito foliar,
passando de matéria orgânica particulada
grossa para matéria orgânica particulada fina
e dissolvida...”
tempo
Decomposição foliar
Físicos
Temperatura da água
Vazão
Biológicos
Invertebrados
Microorganismos
Químicos
nutrientes
Oxigênio dissolvido
Composição
do detrito
30
Ciclagem de 
nutrientes
Interações 
tróficas
Transferência 
de energia
31
Decomposição da 
matéria orgânica
32
Modelo tradicional de decomposição foliar 
em sistemas aquáticos: 
1-Lixiviação
2-Condicionamento 
3-Fragmentação
Conversion to
FPOM
Invertebrates Colonization,
Microbial Activity
And Physical Decomposition
Microbial Colonization and
Physical Decomposition
Chemistry
Decomposition
Leaf Fall (CPOM)
• Início imediatamente após a imersão das folhas na água
• Liberação dos compostos hidrossolúveis (proteína, 
aminoácidos, lipidios)
• Mudanças na química inicial do detrito.
• Influências intrínsecas e extrínsecas à planta.
• Perda de massa – até 30 %.
33
1-Lixiviação
Conversion to
FPOM
Invertebrates Colonization,
Microbial Activity
And Physical Decomposition
Microbial Colonization and
Physical Decomposition
Chemistry
Decomposition
Leaf Fall (CPOM)
Lixiviação
• período de colonização e crescimento de micro-organismos 
no detrito foliar
• Intensificam-se as modificações químicas e estruturais do 
detrito devido a colonização microbiana
• Aumento da palatabilidade e da qualidade nutricional do 
detrito foliar para os invertebrados
34
2-Condicionamento
Conversion to
FPOM
Invertebrates Colonization,
Microbial Activity
And Physical Decomposition
Microbial Colonization and
Physical Decomposition
Chemistry
Decomposition
Leaf Fall (CPOM)
Condicionamento
35
3-Fragmentação
• resultante da abrasão física e consumo das folhas 
pelos invertebrados, principalmente os 
pertencentes ao grupo trófico funcional 
fragmentador Conversion to
FPOM
Invertebrates Colonization,
Microbial Activity
And Physical Decomposition
Microbial Colonization and
Physical Decomposition
Chemistry
Decomposition
Leaf Fall (CPOM)
Fragmentação
36
Adaptado de Allan (1995)
Conversion to
FPOM
Invertebrates Colonization,
Microbial Activity
And Physical Decomposition
Microbial Colonization and
Physical Decomposition
Chemistry
Decomposition
Leaf Fall (CPOM)
Lixiviação
Condicionamento
Fragmentação
Apesar de distintas, estas fases se sobrepõem
durante a decomposição da matéria orgânica
(Gessner et al. 1999)
Modelo tradicional de decomposição: 
37
38
Fatores biológicos:
o Algas, bactérias, fungos, ciliados, flagelados, amebas e nematóides estão envolvidos no 
processo de decomposição dos detritos foliares alóctones
o Bactérias e os fungos (hifomicetos aquáticos) são considerados os principais micro-
organismos decompositores
Jo
an
 A
rt
ig
as
A
le
jo
-
te
se
 d
e
 d
o
u
to
ra
d
o
1.Micro-organismos
39
Bactérias e fungos hifomicetos
o Capazes de produzir enzimas extracelulares que degradam os polímeros estruturais na
parede celular das plantas promovendo perda de massa e
suavizando os tecidos foliares para a alimentação dos invertebrados
o Apesar da importância bacteriana, os hifomicetos aquáticos são os principais
direcionadores deste processo.
Fungos hifomicetos Início do processo de decomposição
importância
Bactérias Final do processo de decomposição
importância
40
Fungos hifomicetos
o Hifomicetos aquáticos são fungos anamórfos
SUCESSO
ADAPTAÇÕES 
FISIOLÓGICAS
ADAPTAÇÕES 
MORFOLÓGICAS
o ocorrem predominantemente no ambiente 
aquático
o Apresentam reprodução assexuada, com 
formação de conídios (estruturas de dispersão)
Fungos hifomicetos
Adaptações morfológicas Adaptações fisiológicas 
41Jo
an
 A
rt
ig
as
A
le
jo
-
te
se
 d
e 
d
o
u
to
ra
d
o
o Produção de conídios em formatos 
sigmóides ou tetrarradiados
o Eficiente aderência aos substratos
o Produção enzimas extracelulares 
o Degradar polímeros estruturais
Aumenta a qualidade do detrito vegetal 
para o consumo dos invertebrados
aquáticos
42
Fungos hifomicetos
o Temperatura
o Condutividade
o Velocidade da água
o Oxigênio dissolvido
o Nutrientes (N e P)
Biomassa
Atividade dos 
hifomicetos
43
Aumento da temperatura + 
concentração de nutrientes na coluna 
d’água 
Aumento nas taxas
de decomposição foliar
Estimulam o crescimento, 
reprodução e o 
metabolismo dos hifomicetos
crescimento, reprodução e o metabolismo
dos hifomicetos dos fungos aquáticos 
Nutrientes inorgânicos 
+ baixas taxas de O2
Efeito
negativo
44
Apresentam um aparelho bucal adaptado para macerar e rasgar partes da matéria orgânica 
particulada grossa
“…aumentando a área disponível para a ação microbiana…”
...selecionar/rejeitar algumas espécies de folhas...
Fatores biológicos:
2. Invertebrados fragmentadores
45
Físicos: 
1. pH e velocidade da água
Águas com baixos 
valores de pH 
menores coeficientes 
de decomposição
águas ácidas inibem a 
atividade microbiana
Águas mais agitadas
Estimula a atividade microbiana e
aumenta a fragmentação dos detritos
Aumenta o processamento 
do detrito foliar
Interfere na taxa de 
decomposição
Aumenta a taxa de decomposição
46
Decomposição dos detritos foliares como método de avaliação ambiental 
conservação da zona ripária ----------------- fundamental para preservar a integridade 
ecológica
caliandradocerrado.com.br
A redução ou perda da vegetação ripária é um dos impactos ambientais mais comuns nos 
sistemas aquáticos 
consequências negativas nos parâmetros funcionais e
estruturais do ecossistemas
47
Indicadores 
funcionais
Indicadores 
estruturais
Comunidade aquática 
e seus recursos
Taxas, padrões e 
processos 
ecossistêmicos
Como avaliar os efeitos dos distúrbios antrópicos sobre a integridade 
ecológica de riachos?
Integridade ecológica dos 
riachos
Taxa de decomposição foliar Processo integrado: liga a vegetação ripária, condições ambientais e a 
atividade dos invertebrados e micro-organismos 
DETRITO FOLIAR
Físicos
Temperatura da água
Vazão
Biológicos
Invertebrados
Microorganismos
Químicos
nutrientes
Oxigênio dissolvido
Composição
do detrito
48
49
<
Desta forma, a taxa de decomposição foliar foi mais
rápida no riacho referência do que no impactado.
%
 m
as
s
re
m
ai
n
in
g
B
re
ak
d
o
w
n
ra
te
s 
(d
ay
-1
)
reference impacted
Mass remaining
Breakdown rates
Perda de massa foliar
50
385
325
50
Altas [O2] + características naturais do ambiente podem ter favorecido a presença dos fungos
aquáticos, principalmente hifomicetos aquáticos
Eficientes no processo de decomposição foliar
Biomassa dos fungos :
Avaliada pela quantificação do ergosterol, lipídeo exclusivo das membranas dos fungos
51
• Riqueza de invertebrados foi maior no riacho referência, porém a abundância total foi maior noimpactado
• Capacidade dos organismos de se adaptar as mudanças ambientais
Invertebrados aquáticos
52
Métodos de amostragens
53
Dinâmica da matéria orgânica
Como avaliar o aporte de MO em riachos?
54
Amostragem vertical
55
Amostragem vertical
56
Aporte solo (1m²) Estoque bêntico (0,1024m²)
57
Como avaliar o decomposição foliar em riachos?
Detritos foliares Litter bags
incubação
Incubado por n dias
58
Marcelo Moretti
O material vegetal pode ser agrupado em 3 categorias:
1. Decomposição rápida: valor de k > 0,001 dia/1
2. Decomposição média: 0,005 dia/1 < k< 0,010 dia/1
3. Decomposição lenta: k < 0,005 dia/1
61
OBRIGADA
luizalemes@yahoo.com.br

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