Mini-Curso: Ecofisiologia do Zooplâncton

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1 Mini-Curso: Ecofisiologia do Zooplâncton
VI Seminario Colombiano de Limnologia – NEOLIMNOS Monteria – Córdoba Colombia Mini-Curso: Ecofisiologia do Zooplâncton 4-6 Setembro de 2004 Aula 2 - Um modelo de estudos – represa da Pampulha, Belo Horizonte, Brasil. Prof. Dr. Ricardo Motta Pinto Coelho Departamento de Biologia Geral Instituto de Ciências Biológicas Universidade Federal de Minas Gerais UFMG – ICB – Depto. Biologia Geral, Lab. Gestão Ambiental de Reservatórios

2 a) primitividade (presença no tempo geológico)
Os ecossistemas podem ser classificados ou agrupados segundo alguns de seus atributos: a) primitividade (presença no tempo geológico) b) padrões definidos sejam eles fisiográficos, climáticos, biológicos e/ou geoquímicos. c) equilíbrio dinâmico (flutuações regulares, mecanismos homeostáticos). Figura - O lago como um ecossistema: a luz e nutrientes permitem o desenvolvimento de uma intensa atividade fotossintética nas margens (macrófitas emersas e submersas) e na zona limnética ou de águas abertas (fitoplâncton). A matéria vegetal e consumida pelo zooplâncton, bentos e meio fauna do litoral. Esses organismos são a base da cadeia alimentar que extende-se através dos peixes, aves, etc. As bactérias ao lado do zooplancton exercem um importante papel na reciclagem dos nutrientes essenciais (modificado de Smith, 1999).

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4 A represa da Pampulha foi construída em 1938 e novamente reconstruída em A sua bacia conta com uma área de cerca de 97 km2 e extende-se pelos municípios de Belo Horizonte e Contagem, MG. A área original do espelho de água da represa era de 2,1 km2, com a acumulação de um volume de cerca de 11 milhões de m3. Os principais tributários da represa são: Mergulhão (A), Tijuco (B), Ressaca (C), Sarandi (C), Água Suja (D), Baraúnas (E), Córrego da AABB (F) e Córrego do Céu Azul (G). Cerca de 300 mil pessoas vivem nas suas diferentes sub-bacias.

5 O reservatório da Pampulha sofreu uma grande degradação ambiental a partir de Inicialmente, notou-se uma perda da área inundada da represa devido ao assoreamento (foto). Em cerca de 20 anos, a represa perdeu cerca de 20% de seu volume acumulado. Numa segunda etapa, a população passou a sofrer os efeitos da eutrofização: super crescimento de macrófitas, algas, proliferação das tilápias e déficit permantente de oxigênio dissolvido. Finalmente, o acúmulo do lixo doméstico torna-se um grande problema.

6 Figura - Fotos áreas da lagoa nos anos 1984 (topo) e 1999 (em baixo) com a identificação das áreas de assoreamento, As principais áreas assoreadas (amarelo) e inundadas (azul) na área alvo da DLD foram quantificadas através de um sistema SIG.

7 O reservatório sofreu um notável aumento da eutrofização na década de noventa. A transparência da água decresceu, a condutividade elétrica aumentou assim como os valores das concentrações de amônio, fósforo total e clorofila-a. Os picos anuais obervados para fatores tais como o fósforo total, a clorofila-a ou o íon de amônio enquandram o reservatório na categoria de hipereutrófico.

8 Efeitos da eutrofização na diversidade do zooplâncton de alguns reservatórios de MG.
A eutrofização causou mudanças na estrutura de várias comunidades da represa da Pampulha. Uma dessas modificações foi uma grande perda de diversidade na comunidade do zooplâncton. No quadro, a direita, valores de riqueza de espécies em outros reservatórios de Minas Gerais. Em destaque, o gradiente de trofia no braço do Sapucaí, em Furnas. Reservatório Species Richness V. Grande 13 VG (97-99) Furnas 18 FRM1 (99-00) 14 FRM2 (99-00) 12 FRM3 (99-00) FRG1 (99-00) 10 FRG2 (99-00) FRG3 (99-00) 15 FRI1 (99-00) FRI2 (99-00) FRF1 (99-00) FRF2 (99-00) FRF3 (99-00) 11 Ibiritel 9 IBA08 (96-97) IBA13 (96-97) 6 Pampulha 10 PPE01 (84-85) 7 PPE04 (84-85) PPE09 (84-85) 8 PP (1993) PP (1994) PP (1995) PP (1996) PP (1997) PP (1998) 3

9 extinto extinto Zooplâncton da Pampulha: Houve muitas espécies que não resitstiram ao incremento da eutrofização. extinto extinto

10 A teoria ecológica moderna indica que apenas um elemento (limitante) regula os processos de produção e de consumo nos ecossistemas (Lei de Liebig). O fósforo é muitas vezes o fator limitante da produção primária em muitos ecossistemas aquáticos. Isso quer dizer que um pulso na concentração desse nutriente pode mudar toda a estrutura biótica do ambiente. Nós iremos ilustrar esse ponto com uma das comunidades chaves desse ambiente – a avifauna. Figura - Relação entre os pulsos de fósforo e o déficit de oxigênio (DBO), que é a base para os impactos causados pela dragagem de sedimentos na qualidade de água da represa (original).

11 De onde vêm a poluição e o excesso de nutrientes limitantes que chegam na Pampulha ?
Nossos estudos foram capazes de identificar os tributários que são os maiores poluidores do reservatório. O esquema ao lado demonstra que os ribeirões Ressaca/Sarandi são os principais responsáveis pela moior parte do aporte de fósforo que chega ao lago. Outros estudos indicam que o fósforo é o elemento limitante da produção primária nesse ambiente. Figura – Balanço de massa de fósforo na Pampulha (de Torres & Pinto-Coelho, submetido).

12 Para onde vão os nutrientes que chegam na represa da Pampulha ?
Durante a década de 90, o grupo do laboratório de ecofisiologia de organismos planctônicos da UFMG (hoje lab. gestão de reservatórios) realizou uma série de estudos objetivando conhecer os detalhes do complexo metabolismo de várias comunidades da represa, principalmente os organismos planctônicos. Determinamos, por exemplo, que o zooplâncton acumula e recicla grandes quantidades de fósforo no ambiente. Figura - “Compartimentação” biótica do fósforo na represa da Pampulha. Mensurações

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17 A eutrofização favoreceu o aumento da biomassa de aves... O que fazer ??
O ecossistema da Pampulha: O intenso assoreamento e a eutrofização ocorridos nas duas últimas décadas do século XX formaram biótopos que foram rapidamente colinizados por uma comunidade de aves pernaltas. O programa de recuperação do reservatório impunha uma correta gestão dessa comunidade de organismos. A foto ilustra u banco de garças próximo a entrada do canal dos ribeirões Ressaca e Sarandi no lago.

18 Figura – Aves pernaltas encontradas na represa da Pampulha (2001).
1 - Gallinula chloropus (Frango-d'água-comum) 2 - Podilymbus podiceps (Mergulhão) - Plumagem reprodutiva 2a - Plumagem de descanso 3 - Tringa solitaria (Maçarico-solitário) 4 - Vanellus chilensis (Quero-quero) 5 - Jacana jacana (Jaçanã) - Adulto 5a - Jovem 6 - Phalacrocorax brasilianus (Biguá) 7 - Aramus guarauna (Carão) 8 - Dendrocygna bicolor (Marreca-caneleira) 9 - Dendrocygna viduata (Irerê) 10 - Dendrocygna autumnalis (Asa-branca) 11 - Netta erythrophthalma (Paturi-preta) 12 - Amazonetta brasiliensis (Ananaí) 13 - Casmerodius albus (Garça-branca-grande) 14 - Egretta thula (Garça-branca-pequena) 15 - Nycticorax nycticorax (Savacu) 16 - Butorides striatus (Socozinho) 17 - Tringa flavipes (Maçarico-de-perna-amarela)

19 Figura - Aves passeriformes mais relevantes encontradas na represa da Pampulha.
1 - Furnarius figulus (Casaca-de-couro-da-lama) 2 - Certhiaxis cinnamomea (Curutié) 3 - Arundinicola leucocephala (Lavadeira-de-cara-branca) 4 - Donacobius atricapillus (Jacapanim) 5 - Agelaius cyanopus (Carretão) 6 - Agelaius ruficapillus (Garibaldi) (pranchas: Leonardo E. Lopes, original).

20 Propostas para a recuperação da represa (Pinto-Coelho, 2001)
Monitoramento ambiental das condições limnológicas em pelo menos 3 pontos de coletas na lagoa: (a) ponto central próximo ao Iate Tênis Clube com profundidade mínima de 6 metros; (b) ponto barragem, próximo ao vertedouro com profundidade mínima de 12 metros e (c) ponto próximo a ilha dos Amores com profundidade mínima de 1,5 metros. O monitoramento deverá incluir as seguintes variáveis: temperatura da água, condutividade elétrica, transparência medida pelo disco de Secchi (metros), turbidez (NTU), material em suspensão (total, orgânico e inorgânico), pH, oxigênio dissolvido (concentração e saturação), demanda biológica de oxigênio, fósforo total, fósforo dissolvido, série nitrogenada (amônio, nitrito e nitrato). Os seguintes fatores bióticos deverão ser também mensurados: densidade de bactérias de coluna de d´água (método DAPI), coliformes totais e fecais, densidade de fitoplâncton (total e cianobactérias) e de zooplâncton. Esse monitoramento deverá ser feito em ritmo pelo menos mensal durante um (ou mais) ciclo(s) anual(ais) completo (doze meses), enquanto durarem as obras de dragagem. O monitoramento deve ter início pelo menos 6 meses antes da obra. Monitoramento dos sedimentos (interface sedimento-água ou amostras sub-superficiais) da área a ser dragada. Os seguintes fatores serão analisados: matéria orgânica, teor de cinzas, pH, potencial redox, nutrientes essenciais (fósforo e nitrogênio, ferro e manganês), e metais-traço (cádmio, chumbo e zinco). Serão monitorados pontos correspondentes aos seguintes biótopos: praia lodosa/arenosa; brejos de taboas; áreas de vegetação pioneira e áreas de vegetação estratificada. Esse monitoramento deverá ser realizado antes do início efetivo da dragagem (3 meses) e servirá para a estimativa do depósito de matéria orgânica e de nutrientes essenciais bem como de seu potencial em contaminantes já identificados na bacia. A freqüência mínima deverá ser trimestral. Duração: um ciclo sazonal completo (quatro coletas em doze meses). Monitoramento da avifauna na área: riqueza de espécies, abundância, zoneamento por biótopo. A frequência desse monitoramento deverá ser bi-mestral. Monitoramento da ictiofauna: riqueza e abundância específica. percentual de espécies exóticas e nativas, inventário das patologias mais comuns, comportamento alimentar, risco sanitário e inventário da pesca de orla. Frequência de monitoramento mínima: bimensal

21 B) Realocação de biótopos para a avifauna
Deverá ser feito um programa de coleta e transposição de aves para áreas (biótopos) especialmente desenhadas para abrigar essa fauna. O ideal seria utilizar uma das ilhas existentes na lagoa para essa finalidade, ou então, modificar o plano de dragagem a fim de que uma amostra representativa de tais tipos de habitats seja preservada no próprio local onde hoje se encontra. Todo esse programa deverá ser coordenado e supervisionado por um ornitólogo/ecólogo de reconhecida competência e o projeto deverá contar com o aval do IBAMA e outros órgãos ambientais pertinentes. C) Adequação do cronograma da dragagem ao ciclo sazonal limnológico com a operação periódica da comporta de fundo. O programa de dragagem deverá obedecer prioritariamente o ciclo limnológico da represa. Deve ser observado que, no período das chuvas (outubro-abril), há normalmente uma sensível diminuição dos teores de nutrientes na água da represa. Sendo assim, recomenda-se que as obras de dragagem sejam intensificadas nesse período do ano (chuvas). Como existe, em princípio, a possibilidade de que a água de fundo da represa seja escoada pelas comportas, recomenda-se ainda o escoamento periódico da água de fundo da represa em consonância com os dados de monitoramento ambiental. Essa medida poderá contribuir significativamente para diminuir o déficit de oxigênio bem como os teores de fósforo no hipolímnio da represa. D) Bioensaios para a determinação liberação de fósforo do sedimento Antes que a obra seja efetivamente iniciada, recomenda-se a realização de bioensaios para a determinação do potencial de liberação de fósforo na coluna em condições de anaerobiose e aerobiose. Esse dado é muito importante para que se possa estimar - com exatidão - o potencial da dragagem para a depreciação da qualidade de água. E) Estudos toxicológicos nos sedimentos da represa Estudos iniciais conduzidos demonstram o elevado risco que os sedimentos da represa representam para a biota do lago pelo potencial de acumulação de metais traços (cádmio e chumbo) e outros agentes tóxicos. Recomenda-se, portanto, a realização de bioensaios de toxidez do sedimento da represa em organismos zooplanctônicos (Daphnia) e em peixes.

22 F) Retirada prévia do aporte de esgotos dos tributários Ressaca, Sarandi e Água Funda.
O aporte de esgotos via tributários é apresenta obviamente elevado risco sinérgico para a dragagem de longa distância (DLD). Recomenda-se (de forma enfática) que a PBH entre em negociação imediata com a COPASA a fim de que a carga de esgotos dos tributários mais poluentes, Ressaca, Sarandi e Água Funda, seja imediatamente retirada ou minorada em percentual não inferior a 80% (que é a taxa de retenção de fósforo no sistema, vide acima). Alternativamente, caso isso não seja possível, a PBH deve estabelecer um contrato objetivo de metas - de curto prazo (12 meses) - para a retirada dos citados esgotos pela COPASA G) Implementação dos parques ecológicos (fase I) nas ilhas artificiais que seriam modificadas a fim de conter alguns dos biótopos a serem destruídos na área de dragagem DLD Os parques ecológios (áreas de preservação permanentes) situados nas ilhas artificias I,II e III geradas em dragagens anteriores devem ser implementados concomitantemente às obras de dragagem. O projeto de implementação deve ser feito de tal modo que os biótopos a serem destruídos pela DLD sejam realocados para essas reservas. H) Plano de Educação Ambiental – Justificativa da obra de DLD Para a população, em geral, é difícil, em princípio, a percepção dos benefícios da obra de dragagem, num primeiro momento. Portanto, sugere-se a PBH organizar um grupo de trabalho composto de biólogos, sanitaristas e pessoal de comunicação social com o objetivo de divulgar as características, riscos (transitórios) e benefícios (futuros e duradouros) da obra para os diferentes segmentos da população. Sugere-se a adoção de ferramentas de internet tais como a construção de um sítio de acolhida (web site) para a obra de DLD bem como a realização de seminários e vídeo-conferências sobre o assunto.