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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.

MQAgua - 99

EUTROFIZAÇÃOProcessos Básicos da Eutrofização

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EUTROFIZAÇÃOPrincipais componentes dos Nutrientes

MQAgua - 101

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.

MQAgua - 102

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