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Nutrientes: fósforo Curso EPAMIG Prof. Dr. José Fernandes Bezerra Neto.

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1 Nutrientes: fósforo Curso EPAMIG Prof. Dr. José Fernandes Bezerra Neto

2 Recursos fatores ambientais consumíveis que são necessários para o crescimento e sobrevivência. A falta de um ou mais recursos resulta na redução na taxa de crescimento. A falta de um ou mais recursos leva à competição por aquele recurso. Volvox Pediastrum Nutrientes – conceitos básicos

3 Quais os recursos as algas necessitam para crescer? Luz para fotossíntese Carbono para fotossíntese Fósforo ATP etc. Nitrogênio aminoácidos Outros elementos K, Mg, Ca, Na, Cl, Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo, etc. Sílica somente para diatomáceas e algumas crisófitas Nutrientes – conceitos básicos

4 A Lei do Mínimo de Leibig A produção de qualquer organismo será determinada pela quantidade da substância que for menos abundante no ambiente. Este conceito tem que considerar as necessidades do organismo

5 Qual nutriente é mais limitante? Depende da espécie… p.ex., sílica nunca é limitante para algas verdes mas pode ser para diatomáceas Depende do período do ano... A limnologia física influencia a disponibilidade de nutrientes Microcystis Chroococcus Anabaena Aphanizomenon

6 Nutrientes – fósforo Essencial para a vida (ATP, fosfolipídios de membrana, etc.). Usualmente um nutriente limitante em lagos. Derivado de rocha fosfática – abiótica, diferente do nitrogênio. Sem fase gasosa. Adsorvido ao solo. Naturalmente imóvel a menos que o solo seja erodido ou excesso de fertilizantes seja aplicado O fósforo se move com o sedimento

7 Nutrientes – fósforo Não é tóxico. As algas possuem adaptações para adquirir fósforo: alta afinidade Enzimas que o metabolizam externamente (APA) Estocagem Alta ingestão

8 A principal forma inorgânica de P é o ortofosfato PO 4 –3 A maior parte do P encontrado na coluna de água (>98%) está na forma de fosfatos orgânicos (P particulado) Fósforo – formas encontradas PP + PD = P Total Filtragem em malha 0.45 mm O que fica no filtro= PP (fósforo particulado) Filtrado = PD (fósforo dissolvido) Água do lago

9 Fósforo – propriedades básicas Não existem reações redox ou de respiração diretamente envolvidas (organismos não geram energia a partir da química do P) PO 4 –3 é altamente ligado aos sítios catiônicos (Al +3, Fe +3, Ca +2 ) A concentração é fortemente afetada pelas reações redox do ferro.

10 Hutchinson & Bowen P0 4 Lago Linsley (12 m prof.) O que acontece quando o P entra no lago?

11 Dentro de poucas horas, 32 P aparece no hipolímnio 32 P0 4 absorçãocomido Pelotas fecais Perdas devido à sedimentação O que acontece quando o P entra no lago?

12 fósforo particulado 98.5% perdas por sedimentação PO % 0.13% pequenas moléculas orgânicas dissolvidas 1.16% Colóides de moléculas orgânicas grandes Perdas por sedimentação Ciclagem de fósforo no epilímnio

13 Níveis de fósforo no ambiente Os principais fatores afetando os níveis de fósforo, ciclagem e impactos na qualidade de água incluem: Propriedades do solo Usos do solo Transportes associados com vazão Fontes internas (excreção e carga interna)

14 De onde vem o fósforo?

15 Fósforo – fontes externas Fontes difusas Descargas da bacia de drenagem via tributários Deposição atmosférica Fontes pontuais Esgoto doméstico Descargas industriais

16 A dinâmica do fósforo nos ecossistemas aquáticos

17 A sedimentação de P

18 complexação na forma de hidróxido de ferro hidratado adsorção à argilas complexação com complexos de Al e Mn (pH ácido) adsorvido ao CaCO 3 (pH básico) Fatores que provocam a sedimentação

19 A sedimentação de P provoca uma queda nas concentrações deste no sentido rio-barragem

20 Thomaz et al. (no prelo) A sedimentação de P provoca uma queda nas concentrações deste no sentido rio-barragem (ex do reservatório de Corumbá - GO)

21 Reservatório de Segredo (PR) Thomaz et al. (1997)

22 Retenção de P em cadeias de reservátórios: um exemplo do rio Tietê

23 Retenção de P em cadeias de reservatórios: efeitos a jusante

24 Dinâmica do fósforo: sedimento - água

25 Ciclagem do fósforo no hipolímnio Durante a estratificação, existe um movimento de P do epilímnio para o hipolímnio, por sedimentação de PP. Uma vez que o P chega no hipolímnio, ele fica lá até que o lago circule novamente. P pode também ser estocado nos sedimentos, ligados ao ferro.

26 PO43- Fe +++ Fe(OH) 3 PO 4 3- O íon férrico (Fe 3+ ) dissolvido na água e nos sedimentos, na presença de oxigênio, liga-se ao P e criar um precipitado insolúvel É a chamada armadilha de ferro e acontece somente quando o hipolímnio contém oxigênio PP >95% PO4PO4 < < <3%<3%

27 Assim que o hipolímnio se torna anóxico, o Fe +++ ganha um elétron e é reduzido para Fe ++ Fe+++ Fe(OH) 3 Fe ++ forma sais solúveis com PO 4. Sob condições anóxicas, temos um fluxo de P para fora do sedimento. Isto é chamado de carga interna Fe ++ Fe(OH) 2 PO 4 3-

28 Papel ativo das bactérias Papel do enxofre é mais importante do que se previa

29 Esteves (1998) Papel dos organismos nas trocas sedimento - água bioturbação

30 Papel dos organismos nas trocas sedimento - água

31 Pagioro & Thomaz (1999) Papel dos organismos nas trocas sedimento – água: decomposição de macrófitas

32 Esteves (1998) Fósforo em reservatórios: fase de enchimento

33 Thomaz et al. (no prelo) Fósforo em reservatórios: fase de enchimento (Corumbá – GO)

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35 Efeito da região litorânea na dinâmica do P

36 Camargo & Esteves (1986) As macrófitas aquáticas e a dinâmica do fósforo

37 Petrucio & Esteves (1998) As macrófitas aquáticas e a dinâmica do fósforo

38 Lopes Ferreira (1995), Esteves (1998) As macrófitas aquáticas e a dinâmica do fósforo

39 O fósforo é absorvido também por bactérias Horne & Goldman (1994)

40 Nutrientes – perfis verticais de verão OligotróficoEutrófico TT O2O2 O 2 PO 4 Prof. 00 anoxia

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