Fator ecológico água exercicio

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ECOLOGIA GERAL 
Profa Carla D.Tedesco 
Atividade Individual:
 Fator ecológico: água 
Referente as aulas:
 18/03: temperatura densidade viscosidade
 25/03: gases, substâncias dissolvidas, oxigênio
 
Nome: Maria Eduarda Visintainer Lopes.
Ler o capítulo Adaptações a vida aquática do Livro Economia da Natureza – biblioteca on line (página da UPF/Biblioteca/consulta ao acervo/buscar por nome do livro = clicar em cima do exemplar que tem on line). Caso tenha dúvidas há tutoriais. Este é o mail de uma das bibliotecárias ( schirlei@upf.br), A bibliografia complementar também é fonte de consulta, bem como sites de grupos de pesquisa e laboratórios de universidades.
A água é um dos fatores ecológicos mais limitantes a vida na superfície terrestre. Mas nos ambiente aquáticos ela não é um fator pode ser considerada uma condição (conceito aula passada). Diferentes propriedades da água favorecem a vida neste ambiente. Por isso é importante que o futuro Médico Veterinário conheça suas características.
A partir da leitura responda as questões abaixo com cor diferente de preto.
1. Grandes massas de água como lagos rios e mares, demoram para se aquecer (dia/estações quentes) a partir da entrada da energia solar, mas também demoram para perder este calor (noite/estações frias) a medida que o ambiente deixa de ter entrada de energia. Como o elevado calor específico (propriedade ligada a temperatura) afeta a vida dentro da água ?
Resposta: As grandes massas de água possuem a característica de reter o calor dos raios solares por mais tempo do que o solo. Assim como, também, possuem a característica de resfriar mais lentamente. Isso acaba interferindo no clima das regiões próximas, tais como as regiões costeiras. Como a água retém calor por mais tempo que o solo, a temperatura das regiões litorâneas se mantém praticamente constante, pois de dia enquanto ainda está quente, a água absorve o calor do sol e, à noite, quando deveria estar frio, a irradiação lenta do calor absorvido pela massa de água faz com que o ar em torno se aqueça, mantendo a temperatura.
O elevado calor específico da água é muito importante na regulação dos extremos ambientais, em particular nos sistemas aquáticos, que assim vêm a sua temperatura variar de forma gradual ao longo do ano, permitindo que os seres vivos, como os peixes, se adaptem. Este conceito pode ser expandido para uma escala global. Os oceanos e os grandes lagos auxiliam na regulação da temperatura que muitas pessoas sentem nas cidades que se situam na proximidade desses sistemas aquáticos. De facto, as massas de terra aquecem e arrefecem mais rapidamente que as massas de água, pelo que as cidades costeiras (por exemplo Lisboa) tendem a ter menores variações e temperaturas menos extremas que as cidades do interior (por exemplo Santarém).
2. À medida que a água se resfria abaixo de 4°C, ela se expande e se torna menos densa. Por que isso é benéfico para muitos organismos? (questão do livro)
Resposta: Outra propriedade térmica curiosa e fortuita da água é a maneira pela qual ela muda sua densidade em função das mudanças na temperatura. A água alcança sua maior densidade (ou seja, suas moléculas ficam mais densamente juntas) a 4°C. Acima e abaixo de 4°C, as moléculas de água ficam menos agrupadas, tornando-a menos densa; abaixo de 0°C, a água pura é transformada em gelo, que é menos denso que a água líquida. Como resultado da sua baixa densidade, o gelo flutua na superfície da água líquida. Isso significa que os lagos que passam por invernos muito frios geralmente têm uma camada de água a 4°C no fundo. Acima dessa camada, a temperatura da água é inferior a 4°C e, no topo, haverá uma camada de gelo. As propriedades térmicas incomuns da água são especialmente importantes para as plantas e os animais aquáticos. Em grandes corpos de água contendo água doce, como os lagos, o fundo do lago não congela, em parte por causa do isolamento que o gelo fornece em relação às temperaturas do ar muito frio acima. O sal na água do mar diminui o ponto de congelamento da água bem abaixo de 0°C, o que impede o congelamento dos oceanos. Em ambos os casos, a água disponível oferece um refúgio para os organismos durante os períodos de temperaturas frias.
3.  Como pode a viscosidade da água tanto dificultar quanto facilitar o movimento dos animais aquáticos? (questão do livro)
Resposta: A viscosidade é tecnicamente definida como a resistência de um fluido em ser deformado por uma tensão, mas pode-se pensar na viscosidade como a medida que a espessura de um fluido assume quando objetos encontram resistência enquanto se movem através dele. Como resposta à vida na água, animais aquáticos que se deslocam em movimentos rápidos (p. ex., peixes, pinguins e baleias) desenvolveram formas altamente hidrodinâmicas, que reduzem o arrasto causado pela alta viscosidade da água e outros fatores. A viscosidade da água é maior em águas frias que em águas quentes, o que pode tornar mais difícil a natação em águas frias. O movimento na água é ainda mais difícil para animais menores. No entanto, a mesma alta viscosidade que impede o progresso de organismos minúsculos quando nadam na água também impede que afundem. Uma vez que esses organismos são ligeiramente mais densos que a água, são propensos a afundar devido à força da gravidade. Para aproveitar a viscosidade da água, muitos animais marinhos minúsculos desenvolveram apêndices filamentosos longos que causam maior arrasto na água.
4.  Descreva as alterações no conteúdo mineral da água à medida que se move da chuva para o lago e, por fim, para o oceano. (questão do livro)
Resposta: As propriedades solventes da água explicam a presença de minerais em córregos, rios, lagos e oceanos. Quando o vapor de água na atmosfera se condensa para formar nuvens, a água condensada na atmosfera é quase pura. No entanto, à medida que cai de volta à Terra em forma de chuva ou neve, a água adquire alguns minerais das partículas de poeira na atmosfera. A precipitação que atinge a terra entra em contato com rochas e solos, e dissolve alguns dos minerais contidos neles. Esses minerais adicionais são carreados para o oceano.
Na maioria dos lagos e rios, a água contém uma concentração de minerais dissolvidos de 0,01 a 0,02%; enquanto a água do oceano contém uma concentração de minerais dissolvidos de 3,4%. Os oceanos têm concentrações muito mais elevadas de sais minerais dissolvidos porque a água carregada de minerais entra nos oceanos, rios e córregos, e a evaporação constante da superfície do oceano remove somente água pura, deixando para trás os minerais. Ao longo de bilhões de anos, esse processo causou o aumento das concentrações de minerais nos oceanos.
Cada mineral tem um limite superior de solubilidade na água, conhecido como saturação. Tal limite costuma aumentar com temperaturas mais elevadas. Depois que um mineral atinge a saturação, a água não pode mais solubilizar o mineral que precipita na solução. Para alguns minerais, como o sódio, as concentrações do oceano estão muito abaixo da saturação. A maioria do sódio, que é carreado em bacias oceânicas, permanece dissolvida, e a sua concentração na água do mar continua a aumentar. Por outro lado, as concentrações de outros minerais nos oceanos geralmente ultrapassam suas concentrações de saturação. Por exemplo, os íons de cálcio (Ca+2) prontamente combinam-se com o CO2 dissolvido para formar o carbonato de cálcio (CaCO3), o qual tem baixa solubilidade no oceano. Durante milhões de anos, o carbonato de cálcio em excesso, carreado para os oceanos dos córregos e rios, subsequentemente precipitou para o fundo da água. Esse carbonato de cálcio precipitado, combinado com o dos corpos de inúmeros organismos marinhos minúsculos, resultou em enormes sedimentos calcários.
5. 
5.A morte dos corais, representa uma das maiores perdas de biodiversidade do planeta, explique as causas e como ocorre.
Resposta: Durante as duas últimas décadas, os cientistas aprenderam que a relação simbiótica entre os coraise as algas é muito sensível a mudanças ambientais. Quando os corais sofrem estresse em seus ambientes, expelem as algas simbióticas de seus corpos. Como os corais obtêm suas cores brilhantes das algas simbióticas, os corais que expelem suas algas geralmente parecem esbranquiçados, e é dito que sofreram o branqueamento do coral. O branqueamento dos corais está associado a temperaturas anormalmente elevadas no oceano. Como discutimos neste capítulo, enquanto os aumentos na temperatura da água podem aumentar a velocidade das reações químicas, as temperaturas que excedem o ótimo térmico podem ser prejudiciais. O branqueamento pode começar caso as temperaturas oceânicas do verão se elevem apenas 1°C acima da média máxima. Se o aumento de temperatura for breve (alguns dias ou semanas), as algas podem recolonizar os corais. No entanto, os corais vão experimentar um crescimento mais lento e uma reprodução reduzida. Contudo, se as temperaturas forem de 2 a 3°C mais altas que a média máxima, os corais podem morrer. Durante as duas últimas décadas, os cientistas testemunharam grandes eventos de branqueamento em todo o mundo em 1998, 2003, 2005 e 2010. Durante o evento de 1998, 42% dos corais na Grande Barreira sofreram branqueamento. Com a continuação do aumento das temperaturas globais (um tema que abordaremos em detalhes em capítulos posteriores), espera-se que o branqueamento de corais induzido pela temperatura continue. Mudanças na concentração de sais também são um problema para os corais. As elevadas temperaturas do oceano aumentam a evaporação da água do mar, o que torna maior a concentração de sais no oceano. No caso dos corais, o estresse de concentrações elevadas de sais, combinado com o de altas temperaturas, os torna cada vez mais vulneráveis ao branqueamento e à morte dos corais. O aumento nas temperaturas dos oceanos também parece afetar os corais de uma forma que os torna mais suscetíveis a patógenos que podem matá-los. Outra fonte do declínio nos corais é uma diminuição do pH da água do mar. Como o CO2 atmosférico está em equilíbrio com CO2 dissolvido no oceano, a recente elevação do CO2 atmosférico está causando aumento no CO2 dissolvido. Este, por sua vez, está causando um aumento do ácido carbônico, e uma redução do pH dos oceanos. Como vimos, o ácido carbônico (H2CO3) desassocia-se em íons carbonato (HCO3–) e íons hidrogênio (H+). Os íons hidrogênio podem então se combinar com outros íons carbonato para formar bicarbonato, tornando os íons carbonato menos disponíveis para os corais produzirem seu exoesqueleto de carbonato de cálcio.
O declínio nos recifes de coral tornou-se um problema sério. No Caribe, por exemplo, o percentual de corais vivos diminuiu de mais de 40% em 1977 para menos de 10% em 2007. Há apenas 20 anos, os cientistas debateram se mudanças abióticas estavam desempenhando um papel no declínio dos corais. À medida que mais dados foram coletados, chegou-se a um consenso geral. Considerando-se que mudanças na temperatura, pH e salinidade devem aumentar ainda mais nas próximas décadas, os cientistas atualmente preveem que muitas espécies de coral continuarão a declinar. No entanto, algumas espécies podem ter variações genéticas suficientes para possibilitar mudanças evolutivas que as tornem capazes de adaptar-se às condições ambientais em mutação e persistir.
6.  Por que as águas profundas do oceano são normalmente pobres em oxigênio? (questão do livro)
Resposta: O baixo teor de oxigênio em águas profundas dos oceanos está se espalhando ao longo das plataformas continentais fora do noroeste do Pacífico e forçando espécies marinhas a mudar ou morrer. Desde 2002 a hipóxia, ou baixo teor de oxigênio das águas de áreas mais profundas do mar alto, tem “caminhado” para áreas rasas perto da costa de Oregon, mas não perto o suficiente para ser oxigenado pelas ondas. O problema decorre da redução de oxigênio em águas profundas, fenômeno que alguns cientistas estão observando nos oceanos de todo o mundo e pode estar relacionado à mudança climática.
A hipóxia das águas do mar é distinta das conhecidas “zonas mortas” que se formam na foz dos rios Mississipi e outras ao redor do mundo. São resultado de áreas de escoamento agrícola, que levam à proliferação de algas que consomem oxigênio. Porém, o problema do noroeste do Pacífico é muito mais amplo e misterioso.
Águas da plataforma fora do noroeste do Pacífico estendem de 30 a 80 km no mar e encontram-se abaixo da corrente da Califórnia, um dos mais ricos ecossistemas marinhos do mundo. Francis Chan, professor sênior da pesquisa na Oregon State Univesity, vem monitorando a área de eventos de baixo oxigênio, que normalmente tem um pico nos meses de verão. “O oxigênio é a necessidade mais crucial para qualquer coisa biológica”, diz ele.
Chan é um dos muitos cientistas preocupados com os níveis drasticamente reduzidos de oxigênio verificados nessas águas. Segundo ele, o departamento de peixes e da vida selvagem de Oregon colocou veículos submersíveis na costa durante um evento hipóxico que foi anóxico (sem oxigênio) em 2006, e monitorou as condições e constatou inúmeras carcaças de estrelas do mar, pepinos do mar, vermes marinhos e peixes. Chan diz que a água morna cria um tampão sobre as profundezas mais frias, tornando-a menos susceptíveis que as águas mais profundas – onde tudo, desde plâncton à “cocô de baleia” suga oxigênio – que sobem para a superfície e se misturam com águas oxigenadas. Simplesmente a água quente tem menos oxigênio. De acordo com Chan, a maioria das espécies intolerantes à hipóxia, envolvidos em águas de baixo teor de oxigênio, rapidamente se afastam. “Mas para aqueles cuja resposta ao estresse é sentar e esperar”, acrescenta, “irão morrer”.
7. Na água salgada temperatura, luminosidade, salinidade, pressão e oxigênio são fatores ecológicos importantes e restringem a ocorrência e distribuição dos organismos. Na água doce a presença de oxigênio é um dos fatores ecológicos limitantes. Este fator é determinante para a piscicultura. Então, explique a dinâmica deste gás na água (origem na água, sua relação com temperatura e luminosidade, camadas mais oxigenadas e razões para que isso ocorra).
Resposta: A concentração de oxigênio dissolvido na água (COD) é um parâmetro muito importante para analisar as características químicas e biológicas das águas.
No meio ambiente, geralmente, o oxigênio dissolvido (OD) vem da fotossíntese biótica aquática ou pela difusão desse gás, que está presente no ar, na superfície da água.
A COD pode variar em razão de algumas circunstâncias, veja as principais:
· Temperatura: A solubilidade do oxigênio em água aumenta com a diminuição da temperatura. Portanto, as águas frias retêm mais oxigênio que as águas mais quentes. Em águas frias, os níveis de oxigênio dissolvido podem atingir cerca de 10 ppm (mg.L-1);
· Salinidade: Quanto maior a quantidade de sal dissolvido na água, menor será o OD. Assim, pode-se dizer que a água do mar contém menos OD que outras águas;
· Pressão: A solubilidade dos gases, incluindo o oxigênio, é diretamente proporcional à pressão, ou seja, quanto maior a pressão, maior será a solubilidade dos gases na água. Isso nos mostra que a altitude irá interferir na COD.
O OD é essencial para a sobrevivência das espécies aquáticas, pois promove a respiração branquial dos peixes. A sobrevivência dos peixes requer concentrações mínimas de OD entre 10% e 60% de saturação, dependendo da espécie e outras características do sistema aquático.
Além disso, alguns organismos (bactérias e organismos detritívoros) decompõem a matéria orgânica, isto é, quebram as moléculas orgânicas de cadeia longa em moléculas ou íons menores e mais simples, por meio do consumo do oxigênio do sistema aquático. Esse processo é natural e o oxigênio pode ser reposto pela interface ar-água.
No entanto, em locais poluídos, como por meio do lançamento de esgotos domésticos e industriais em rios e lagos, o excesso de matéria orgânica causa uma grande diminuição no COD. Com isso, mesmo quantidades moderadasde matéria orgânica jogadas nas águas naturais podem resultar numa diminuição significativa no oxigênio dissolvido e, consequentemente, levar à morte de peixes e outras espécies.
Uma análise comumente feita para verificar a quantidade de oxigênio necessária para a estabilização da matéria orgânica degradada pela ação de bactérias, sob condições aeróbias e controladas (período de 5 dias a 20 °C), é chamada de demanda bioquímica de oxigênio (DBO). Esse teste mostra a fração dos compostos biodegradáveis presentes no efluente e é usado também para a avaliação e controle de poluição das águas.
Se os resultados mostrarem uma DBO elevada, significa que será preciso grandes taxas de OD para oxidar a matéria orgânica e não restará oxigênio suficiente para a respiração dos peixes. Se os peixes começarem a morrer, a situação se agravará, pois a DBO aumentará ainda mais.
O resultado será a diminuição gradativa de espécies aeróbias e o crescimento de espécies anaeróbias, que sobrevivem sem oxigênio. Entretanto, em condições anaeróbicas, a decomposição de matéria orgânica contendo enxofre leva à formação de gases fétidos, o que significa um odor desagradável na água. Esse problema pode ser minimizado arejando-se a água, aumentando assim a COD.
Existe também outra análise que possibilita uma determinação mais rápida da demanda de oxigênio de uma amostra de água do que a DBO, trata-se da demanda química de oxigênio (DQO). Ela éusada para inferir no consumo máximo de oxigênio para degradar a matéria orgânica, biodegradável ou não, de um dado efluente após sua oxidação em condições específicas. É feito um ensaio de cerca de 3 horas, em que se utiliza um forte oxidante. O resultado mostra a quantidade de oxigênio que o efluente consumiria da água, se fosse possível mineralizar toda a matéria orgânica. Altos valores de DQO podem indicar um alto potencial poluidor.
No meio ambiente, valores altos de OD são importantes, no entanto, no caso de águas tratadas é recomendado que esses valores sejam menores que 2,5 mg L–1. Isso se dá porque o gás oxigênio tem um alto poder oxidante, o que pode provocar a corrosão de tubulações de ferro e aço que as águas percorrem.