OXIGÊNIO DISSOLVIDO - OD

As principais fontes de oxigênio para a água são a atmosfera e a fotossíntese. Por outro lado, as perdas são o consumo pela decomposição de matéria orgânica (oxidação), perdas para a atmosfera, respiração de organismos aquáticos e oxidação de íons metálicos como, por exemplo, o ferro e o manganês.A solubilidade do oxigênio na água, como de todos os gases, depende de dois fatores principais: temperatura e pressão. Assim, com a elevação da temperatura e diminuição da pressão, ocorre redução e solubilidade do oxigênio na água.Entende-se saturação de oxigênio como sendo a quantidade máxima de oxigênio que pode ser dissolvida na água em determinada pressão e temperatura.Baseado nestas propriedades, fica notório que os organismos aquáticos tropicais têm, em príncipio, menos oxigênio disponível do que os de lagos temperados.O padrão de distribuição de oxigênio em ecossistemas aquáticos é, via de regra, inverso ao gás carbônico (Fíg. 10.1). Este fato é mais evidente durante um dia ensolarado, quando ocorre na zona eufótica um intenso consumo de gás carbônico devido à fotossíntese, ao mesmo tempo em que ocorre uma produção considerável de oxigênio. Por outro lado, na zona afótica, devido à atividade microbiana (decomposição da matéria orgânica), há uma alta produção de gás carbônico e correspondente consumo de oxigênio. Este fenômeno ocorre mesmo em lagos rasos, como é o caso do lago Curuçá, no Pará, onde a partir de dois metros de profundidade observa-se forte déficit de oxigênio e acentuado aumento de gás carbônicoEste trabalho mostrou que lagos rasos de regiões temperadas, com produção primária, apresentavam o hipolímnio com alto déficit de oxigênio durante o verão. Thienemann atribuiu a causa deste fenômeno à atividade de microorganismos que, para decompor a matéria orgânica morta acumulada no sedimento, consomem grande parte ou a totalidade de oxigênio dissolvido no hipolímnio.Nestas condições, este compartimento toma-se anaeróbio, podendo surgir outros gases, como o gás sulfidrico (H25) e o metano (CH4). Os lagos que apresentam estas características são os lagos eutróficos e o tipo de perfil vertical de oxigênio é chamado clinogrado nos lagos profundos, com produção primária baixa, a decomposição da pouca matéria orgânica acumulada no hipolímnio não chega a interferir significativamente nos níveis de oxigênio da água. Nestes lagos, observa-se oxigênio em toda a coluna d’água, mesmo em períodos de estratificação térmica prolongada. Os lagos com estas características são chamados de oligotróficos e o tipo de perfil vertical de oxigênio é denominado ortogrado. Durante o verão, estes lagos podem apresentar aumento da concentração de oxigênio no hipolímnio, pois nesta região da coluna d’água a temperatura é menor, aumentando, assim, a solubilidade deste gás.A temperatura do hipolímnio de lagos tropicais é pelo menos 200C mais elevada do que a do hipolímnio de lagos temperados e, conseqüentemente, a decomposição da matéria orgânica morta (detrito orgânico) no hipolímnio de um lago tropical é quatro a nove vezes mais rápida do que no hipolímnio de um lago temperado. Este fato implica, portanto, num consumo de oxigênio de 4 a 9 vezes maior no hípolímnío de um lago tropical. No hipolímnio de lagos de regiões temperadas, a temperatura permanece na maior parte do ano entre 4 e 60C Nestas condições de temperatura desfavorável, o processo de decomposição da matéria orgânica é muito lento e a maior parte desta não é decomposta, resultando o seu acúmulo no sedimento. Este fenômeno é especialmente evidente em lagos eutróficos daquela região. Fenômeno semelhante ocorre nas florestas temperadas, que acumulam no solo, grande parte do humus produzido. Por outro lado, a

elevada temperatura do hipolímnio de lagos tropicais proporciona condições favoráveis para que ocorram elevadas taxas de decomposição, liberando, assim, grande parte de sua energia para o ecossistema.

10.4.2. Fatores Controladores Indiretos da Concentração de OxigênioCom base nos resultados de pesquisas realizadas em lagos brasileiros, pode-se apontar dois fatores principais, que atuam indiretamente , determinando a magnitude dos déficits de oxigênio dissolvido na coluna d’água dos mesmos 1º) a extensão do período de estratificação térmica e 2º) a concentração de matéria orgânica (dissolvida e particulada) da água.

a) Extensão do Período de Estratificação Térmica.A extensão do período de estratificação térmica é muito importante em todos os tipos de lagos, sendo que nos lagos mais profundos (que geralmente sofrem pouca variação de nível de água), este pode ser considerado o principal fator determinante do déficit de oxigênio, especialmente no hipohímnio.Com a desestratificação da coluna d’água, ocorre a mistura entre epilímnio, com maior concentração de oxigênio, e o hipolímnio pobre em oxigênio. Como seqüência, observa se inicialmente o enriquecimento de toda a coluna d’água com relação a este gás. Com posterior restabelecimento da estratificação térmica, podem ser observados vários fenômenos, tanto no epihímnio como hipolímnio, que levam a grandes alterações na concentração do oxigênio dissolvido nestas camadas da coluna d’água.No epilímnio, as perdas do oxigênio são compensadas pela sua produção, através da fotossíntese ou pela difusão a partir da atmosfera. Esta última fonte é muito importante em lagos de regiões tropicais, pois nestes, são observados quase sempre, déficits de oxigênio. Nestas condições observa-se um gradiente negativo de concentração e a difusão de oxigênio da atmosfera para a água éfavorecida. Na represa Curuá-Una (região amazônica, Estado do Pará); JUNK et ah. (1981), demonstraram que cerca de 60% do oxigênio do epilímnio deste ecossistema é de origem atmosférica. MELACK & FISHER (1983), baseados nos resultados obtidos no lago Castanho (lago de várzea do rio Amazonas), propõem que esta seja maior fonte de oxigênio para a maioria dos lagos da região amazônica.No hipolímnio, em decorrência das temperaturas elevadas (quase sempre superiores a 200C), ocorrem perdas de oxigênio, que são de grande magnitude e que se processam muito rapidamente. No início do período de estratificação, as principais perdas se devem principalmente aos processos de decomposição aeróbia e de respiração dos organismos. Quando a concentração de oxigênio atinge níveis baixos (aproximadamente 4 mgV), os processos anaeróbios passam a ser os mais importantes, visto que estes produzem grande quantidade de compostos redutores, que para a sua oxidação também consomem grande quantidade de oxigênio.Os lagos profundos (acima de 20 m) de regiões tropicais quando relativamente protegidos da ação do vento, permanecem estratificados na maior parte do ano, desestratificando-se somente no inverno, por curtos períodos (geralmente 1 a 2 meses). Nestes lagos, durante o período de estraficação térmica, o oxigênio produzido no epilímnio (que geralmente corresponde a zona eufótica) não atinge o hipolímnio. Quando eventualmente ocorrem fortes ventos, estes podem provocar aportes (“injeções”) de oxigênio no hipolímnio. Este fenômeno é resultado do efeito de “seiches” internos (“ondas horizontais”), que muitas vezes invadem o metahimnio, podendo até alcançar o hipolímnio, oxigenando-o. Este último caso ocorre somente

durante períodos de ventos fortes e duradouros, com energia suficiente para desestratificar temporariamente a coluna d’água.

b) Concentração de Matéria OrgânicaNos lagos rasos e pohimíticos, que constituem a grande maioria dos lagos brasileiros, a concentração de matéria orgânica, aliada às altas temperaturas, contribui decisivamente para o grau de desoxigenação da água, mais do que a permanência do período de estratificação térmica.O efeito da concentração de matéria orgânica sobre a dinâmica de oxigênio em lagos rasos se manifesta, periodicamente, durante os períodos de chuvas ou, eventualmente, por ocasião de fortes ventos e/ou chuvas frias, fortes e duradouras.Por serem rasos, estes ecossistemas sofrem grandes variações de nível de água. Estas variações são mais acentuadas nos períodos de chuvas. Nestes períodos, observa-se a elevação do nível de água e também aumento da concentração de matéria orgânica dissolvida e particulada. Esta, se origina no próprio lago, por ressuspensão do sedimento ou a partir das águas tributárias e águas superficiais (escoamento superficial ou “runnoff’). Esta matéria orgânica é formada por inúmeros compostos (carboidratos, proteínas, lipídios, compostos húmicos, etc.), em diferentes graus de decomposição. Fonte considerável de matéria orgânica constitui os solos de florestas marginais que são invadidas pelas águas do lago, durante as cheias.Outra fonte importante de matéria orgânica são os brejos, freqüentemente encontrados às margens dos lagos rasos. Nestes, as comunidades de macrófitas aquáticas emersas (Typha, gramíneas, entre outras) produzem grande quantidade de biomassa, especialmente no período de seca e que no período de cheia é, em grande parte, drenada para o interior do lago. Todas estas fontes, em conjunto, geram um grande acréscimo de matéria orgânica ao ecossistema aquático que para a decomposição microbiana consome grande parte ou totalidade do oxigênio dissolvidoOutro fator que contribui para a redução da concentração de oxigênio no período de cheia é a baixa taxa de fotossíntese do fitoplâncton. Vale lembrar que, neste período, observa-se, via de regra, redução da transparência da água. (ver Cap. 21).A baixa concentração de oxigênio na coluna d’água, durante o período de cheia, tem inúmeras implicações sobre o metabolismo do ecossistema como um todo. Entre estas implicações, podem ser citadas as alterações sofridas pela fauna bentônica (ver Cap. 23), zooplanctônica (ver Cap. 22) e pelas algas (ver Cap. 21). Acerca dos ciclos biogeoquímicos pode ser citado o caso do fósforo e do nitrogênio. Quanto ao nitrogênio, HOWARDWILLIAMS et ai. (1989), encontram na lagoa do lnfernão (SP), uma lagoa que permanece ligada ao rio Mogi-Guaçu durantes as cheias, que 92% do nitrogênio inorgânico se encontrava sob a forma de amônio, durante este período . Esta alta concentração de amônio se deve à baixa eficiência do processo de nitrificação em condições de altos déficits de oxigênio.Por outro lado, durante o período de estiagem, são encontrados neste tipo de lago, via de regra, maiores valores de oxigênio, muito embora possa ocorrer na parte inferior da coluna d’água forte déficit. A elevação das concentrações de oxigênio do epiiímnio, resulta no aumento da taxa fotossintética do fitoplâncton e da redução da concentração de matéria orgânica (grande parte já foi sedimentada e/ou precipitada ou decomposta). Neste período , SHMIDT (1973a), encontrou no lago Castanho (AM), às 13 horas, valores de até 149% de saturação de oxigênio na superficie e 82% na maior profundidade (1,00 m).Fortes déficits de oxigênio em toda a coluna d’água podem ocorre eventualmente quando, por ação de fortes ventos, a estratificação térmica é desfeita. Nestas condições,

a água do hipolímnio enriquece a água epilímnica com compostos redutores, como matéria orgânica em diferentes estádios de decomposição, amônio, gás sulfidrico e metano que, ao se oxidarem, consomem grande parte ou a totalidade do oxigênio dissolvido da coluna d’água (Fig. 10.6).Nesta figura é exemplificado o caso do lago Camaleão (AM), que mesmo durante o período de oxigenação em toda a coluna d’água, pode apresentar anoxias eventuais. Este fenômeno na região amazônica é especialmente evidente durante as friagens (ver Cap. 9), que podem tornar a coluna d’água anaeróbica por algumas horas ou dias (JUNK et aí, 1983). JUNK et ah. (1983) mediram a concentração de oxigênio na camada superficial do lago Camaieão, no período de cheia, e obtiveram concentração de apenas 0,5 mg oxigênio 1h’ (6,6% de saturação a 300C). Segundo estes autores, os déficits de oxigênio em lagos amazônicos são freqüentes, principalmente ànoite. A não identificação deste fenômeno, anteriormente, deve-se ao fato de que os pesquisadores determinavam a concentração de oxigênio durante o dia, quando se observa altas taxas de fotossíntese.

HÍPOLIMNIO: Zona profunda dos lagos, de temperatura constanteEPILÍMNIO: camada superficial, mais quente e uniforme de um lago, cujas características químicas, físicas e biológicas são diferentes das que lhe ficam subjacentes