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Regeneração de nutrientes Fernanda de Vasconcellos Barros Universidade Federal de Minas Gerais Instituto de Ciências Biológicas Departamento de Biologia.

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1 Regeneração de nutrientes Fernanda de Vasconcellos Barros Universidade Federal de Minas Gerais Instituto de Ciências Biológicas Departamento de Biologia Geral - Ecologia Energética

2 Introdução A vida na Terra se desenvolve por constante reciclagem de nutrientes: constante reciclagem de nutrientes: 103 elementos químicos conhecidos, sendo de 30 a 40 necessários a vida, 103 elementos químicos conhecidos, sendo de 30 a 40 necessários a vida, micro, meso e macronutrientes; micro, meso e macronutrientes; circulam na biosfera entre os circulam na biosfera entre os compartimentos abióticos e biomassa vegetal e animal;

3 Plantas Heterótrofos Depósito abiótico (lento): rochas Depósito abiótico (rápido) Intemperismo Sedimentação ExudadosAbsorção Taxas de excreção Ingestão

4 O estudo desse ciclo é de grande importância, para compreensão do funcionamento dos ecossistemas: aquáticos e terrestres. O estudo desse ciclo é de grande importância, para compreensão do funcionamento dos ecossistemas: aquáticos e terrestres. Esses nutrientes passam ser integrantes da cadeia alimentar, uma vez que são absorvidos palas plantas depois por herbívoros, carnívoros e assim por diante, voltando depois ao meio abiótico. Esses nutrientes passam ser integrantes da cadeia alimentar, uma vez que são absorvidos palas plantas depois por herbívoros, carnívoros e assim por diante, voltando depois ao meio abiótico.

5 Existem dois tipos de cadeias tróficas: cadeia de pastoreio: consumidores cadeia de pastoreio: consumidores de matéria viva; cadeia de detritos: consumidores cadeia de detritos: consumidores de matéria morta, meio aquático: macrófitas – detritos – detritívoros (insetos, moluscos, fungos, bactérias e terrestre: árvores – litter –organismos do solo.

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7 A ciclagem dos nutrientes ocorre através de ciclos biogeoquímicos, onde o meio biótico também participa, principalmente as bactérias e os fungos que exercem papel fundamental como organismos decompositores e remineralizadores. O meio biótico pode englobar também substâncias não vivas como húmus, excretas, sedimentos orgânicos, turfeiras, entre outros. A ciclagem dos nutrientes ocorre através de ciclos biogeoquímicos, onde o meio biótico também participa, principalmente as bactérias e os fungos que exercem papel fundamental como organismos decompositores e remineralizadores. O meio biótico pode englobar também substâncias não vivas como húmus, excretas, sedimentos orgânicos, turfeiras, entre outros.

8 Ciclos Biogeoquímicos São divididos de acordo com a natureza do seu reservatório abiótico: ciclos gasosos (atmosfera): Nitrogênio e ciclos gasosos (atmosfera): Nitrogênio eOxigênio; ciclos sedimentares (rochas):Cálcio e ciclos sedimentares (rochas):Cálcio eFósforo; ciclos mistos (atmosfera e rochas):Água, ciclos mistos (atmosfera e rochas):Água, Carbono e Enxofre; Carbono e Enxofre;

9 Ambientes aquáticos Rede alimentar inicia com algas e resíduos; Rede alimentar inicia com algas e resíduos; matéria orgânica e nutrientes alóctone ou autóctone matéria orgânica e nutrientes alóctone ou autóctone CO 2 ar e decomposição da matéria Orgânica; CO 2 ar e decomposição da matéria Orgânica; Ca e carbonatos dissolução de rochas Calcárias; Ca e carbonatos dissolução de rochas Calcárias; Águas oligotróficas baixo teor MO (cor clara) e baixa concentração de nutrientes; Águas oligotróficas baixo teor MO (cor clara) e baixa concentração de nutrientes; Águas mesotróficas e eutróficas aumento considerável na concentração de MO e nutrientes Águas mesotróficas e eutróficas aumento considerável na concentração de MO e nutrientes Águas eutróficas: cor preta (MO em decomposição).

10 Nutrientes na água Formas fosfatadas: fosfato total, fosfato Formas fosfatadas: fosfato total, fosfato dissolvido, particulado e ortofosfato ( PO 4 -3 fósforo solúvel reativo); Formas nitrogenadas: Nitrogênio orgânico, Formas nitrogenadas: Nitrogênio orgânico, nitrogênio amonical, nitrato, nitrito, nitrogênio total. Formas oxidadas: NO 3 - e NO 2 - (menos estável), formas reduzidas: NH 4 + (meio ácido) e NH 3 (meio básico); Enxofre: sofre redução na formação de H 2 S, Enxofre: sofre redução na formação de H 2 S, decomposição de MO depende de teores de aminoácidos sulfurosos e bactérias; Silica: minerais alumínio silicosos, pH<3 é Silica: minerais alumínio silicosos, pH<3 é imobilizada (inerte). H 2 CO 2 + silicatos CO sílica reativa

11 Bactérias Possuem grande variedade metabólica o que dificulta determinar o seu papel ecológico. O diferente metabolismo dessas bactérias caracteriza o ambiente limnológico em que irão atuar. Bactérias Quimioorganotróficas se alimentam de Bactérias Quimioorganotróficas se alimentam de detritos orgânicos (assimilam tanto o C particulado como o dissolvido).

12 Bactérias responsáveis pela ciclagem de nutrientes (N,S, Fe e Mn): Quimiolitotróficas aeróbicas energia oxidação Quimiolitotróficas aeróbicas energia oxidação de ligações reduzidas (H 2 S, NH 4 ) regiões com concentração de CO 2,NO 3, SO 4 ). Ex: bactérias concentração de CO 2,NO 3, SO 4 ). Ex: bactérias nitrificantes, oxidantes de H 2 S, oxidantes do Metano e outras ligações de H, oxidantes do ferro e manganês. Quimiolitotróficas anaeróbicas: bactérias Quimiolitotróficas anaeróbicas: bactérias desnitrificantes, redutoras de sulfato, formadoras de metano. Matéria orgânica metano + CO 2 Matéria orgânica metano + CO 2

13 Visão clássica do papel ecológico das bactérias

14 Nova visão: Microbial loop Visão atualizada do papel ecológico de bactérias aquáticas

15 As bactérias competem por nutrientes As bactérias competem por nutrientes com o fitoplâncton. Bactérias menores concentrações de N e P; Fitoplâncton elevadas concentrações; A remineralização é mais o resultado da A remineralização é mais o resultado da predação e excreção do zooplâncton que da Ação decompositora. Alça microbiana maior importância Alça microbiana maior importância Ambientes pobres em nutrientes (lagos ultra-oligotróficos, zonas pelágicas dos oceanos).

16 Poluentes; Poluentes; efeitos de drenagem; efeitos de drenagem; introdução de excesso de nutrientes ação introdução de excesso de nutrientes ação humana acelera o processo de eutrofização; mudanças temporais no nível dágua; mudanças temporais no nível dágua; plantas exóticas crescem rapidamente; plantas exóticas crescem rapidamente; quantidade MO consumo O 2 mortandade quantidade MO consumo O 2 mortandade de peixes; criação de peixes herbívoros acelera o ciclo de criação de peixes herbívoros acelera o ciclo de regeneração de nutrientes e plantas. Alterações na ciclagem de nutrientes

17 Dinâmica das características Limnológicas das Baías Porto de Fora e Acurizal (Pantanal de Mato Grosso) em função da variação do nível da água Da Silva, C.J & Esteves, F.A.

18 estudo realizado em duas Baías do pantanal matogrossense. estudo realizado em duas Baías do pantanal matogrossense. três estações amostradas na baía Acurizal três estações amostradas na baía Acurizal (I,II,III) e uma na lagoa Porto de Fora (IV). período de um ano: Nov/84 a Nov/85 período de um ano: Nov/84 a Nov/85 variáveis analisadas no período chuvoso variáveis analisadas no período chuvoso (águas altas) e seco (águas baixas): O 2 dissolvido, profundidade de Secchi, pH, condutividade elétrica, concentração de nutrientes. Metodologia

19 Resultados e Discussão Valores de O 2 dissolvido no período de enchente Valores de O 2 dissolvido no período de enchente e cheia: entrada de material depositado na área alagada; aumento da profundidade dificulta ação do vento e circulação de gases. Profundidade de Secchi maior nas estações I e Profundidade de Secchi maior nas estações I e II em março (pico da cheia) rápido processo de decantação e no início da enchente em Outubro na estação III: profundidade da coluna dágua no período de estiagem e início da enchente, favorecendo a resuspensão do sedimento.

20 Os valores de pH praticamente não mostraram Os valores de pH praticamente não mostraram um padrão de variação sazonal. Condutividade (presença de íons dissolvidos): Condutividade (presença de íons dissolvidos): valores na época de enchente,cheia e vazante valores na época de enchente,cheia e vazante aporte de carga iônica representada pelo material introduzido, valores mais baixos no final da vazante e na estiagem. Concentração de Ca+, K+ e Mg+ cheia mobilização desses elementos pelas águas cheia mobilização desses elementos pelas águas pluviais e de enchentes, a partir dos solos e rochas. Na apresenta comportamento inverso.

21 concentração de formas fosfatadas, concentração de formas fosfatadas, nitrogenadas e do silicato entrada de grande quantidade de MO, diluição de nutrientes pelo no volume da água, incorporação pelas macrófitas aquáticas, fitoplâncton, perifíton das formas assimiláveis. Na estiagem essas concentrações são ainda maiores relação inversa com o nível da água e cátions: relação inversa com o nível da água e cátions: taxa de evaporação, volume e profundidade da coluna de água ressuspensão do sedimento.

22 Conclusão A regeneração de nutrientes envolve A regeneração de nutrientes envolve tanto o meio biótico quanto o biótico. Os ecossistemas aquáticos não estão isolados, eles são altamente influenciados pelos terrestres, pelas condições ambientais e pela ação do homem.

23 Bibliografia Pinto-Coelho, R. M. Fundamentos em Pinto-Coelho, R. M. Fundamentos em ecologia. Porto alegre: Ed. Artmed, Tundisi, J. G.& Saijo, Y., Limnological Tundisi, J. G.& Saijo, Y., Limnological studies on the Rio Doce Valley Lakes. Brasilian Academy of Sciences. University of São Paulo.Brasil, i12.htmi12.htm.


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