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Universidade Federal de Minas Gerais Instituto de Ciências Biológicas Departamento de Biologia Geral Ecologia Energética Limitação por fósforo em ecossistemas.

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1 Universidade Federal de Minas Gerais Instituto de Ciências Biológicas Departamento de Biologia Geral Ecologia Energética Limitação por fósforo em ecossistemas aquáticos Silvia Sandra Nogueira

2 Carbono, nitrogênio e fósforo são os mais importantes nutrientes em ecossitemas aquáticos. Normalmente suas proporções nas células, ou suas quotas celulares (qo), são: C / N / P, 40 : 7 : 1, respectivamente. Aquele elemento que estiver em quantidades inferiores a estas proporções limitará as taxas de fotossíntese (Lei do mínimo de Liebig) (Odum, 2001). os ecossistemas lacustres desenvolveram mecanismos naturais para compensarem as deficiências de N e de C, mas não de P, o qual não possui uma fase gasosa. A produção primária muitas vezes está correlacionada com o fósforo disponível (Schindler, 1977).

3 O fosforo é um elemento indispensável ao crescimento das algas, pois faz parte da composição de importantes compostos celulares diretamente ligados ao armazenamento de energia da célula, como ATP, GTP, etc. Além disso, o fosfato faz parte da composição dos ácidos nucléicos, fosfolipídeos, nucleotídeos, etc. (Esteves, 1988). A relação C:P na biomassa algal é ao redor de 40:1 (mol C : mol P). Esta relação tende a aumentar dependendo do grau de limitação de fósforo (Esteves, 1988).

4 Fontes de fosfato

5 Dinâmica do fósforo no ambiente aquático Além de poder ser assimilado pela biota produtora, o fósforo pode também sedimentar. indisponível às comunidades produtoras. A concentração de fosforo disponível aos produtores, em um determinado período, é uma razão entre a quantidade importada, a reciclagem interna e as taxas de imobilização. Vários fatores afetam essa dinâmica, entre eles: o pH, o tempo de residência da água, a temperatura, as condições de oxi-redução, ea concentração de certos íons como o ferro (Esteves, 1988).

6 Distribuição de fosfato na coluna dágua. lagos temperados: relacionados principalmente com o desenvolvimento da comunidade fitoplanctônica, com o estado trófico do lago e o sistema de circulação da massa de água. Lagos tropicais: está, mais relacionada com a concentração de oxigênio e o regime de estratificação térmica, do que com sua produtividade primária fitoplanctônica

7 Absorção de fosfato pelos organismos aquáticos Fitoplâncton

8 Fitoplâncton - Limitação por nutrientes o que indica se um determinado nutriente é ou não limitante é o seu teor na biomassa dos organismos. A medida que cresce a limitação por um certo nutriente, decresce o conteúdo celular (qo) deste nutriente juntamente com a taxa de crescimento Suspeita de elemento limitante (N ou P) as relações C:N, C:P ou N:P deverão ser investigadas.

9 Macrófitas as plantas flutuantes: geralmente restritas pela deficiência de fósforo e nitrogênio. plantas enraizadas: absorvem o fósforo diretamente da camada reduzida do sedimento ou através da superfície foliar. retorno de nutrientes ao meio via decomposição

10 Zooplâncton Desenvolvimento/dinâmica de P : limitados pela baixa qualidade nutricional do fitoplâncton. participação na ciclagem do nutriente. correlação positiva entre o aumento da liberaçãorelativa de fosfato orgânico dissolvido e a redução de tamanho do animal (Hargrave & green,1968; Rigler 1973).

11 Estudo de casos

12 Objetivo: Verificar a ocorrência de limitação do crescimento de organismos zooplanctônicos (Daphnia) por fósforo.

13 Protocolo experimental alga Scenedesmus acutus (LON, MON, LOP). Filhotes de Daphnia magna nascidos dentro de 24 horas foram usados na realização do experimento. Estes foram uniformemente distribuídos em 4 recipientes contendo 1L de meio BCM (livre de N e P). Estimativa de massa corporal inicial: filhotes com idade de 0 dias foram usados. 2 recipientes: suplementação com fósforo. 2 recipientes: para tratamento controle (sem adição de fósforo). tratamento de D. magna em água tratada (com meio BCN) contendo ou não alta concentração de P por 5 hs diárias, durante o período de incubação de 6 dias.

14 Protocolo experimental os organismos zooplanctônicos (Daphnia) foram lavados 4 vezes com água destilada. plaqueados em recipientes contendo meio BCM fresco e algas vivas. A razão de crescimento do corpo de Daphnia foi estimada utilizando-se a fórmula: g= IN (B6/Bo)/6 Onde: Bo masa corporal a o dias de idade B6 masa corporal a 6 dias de idade Ao final do experimento, as Daphnia foram removidas e pesadas (±0.2ug) com uma microbalança.

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16 Resultados e Discussão

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18 Conclusão Algas MON são classificadas como fonte alimentícia de qualidade superior para Daphnia, justificando assim, uma alta razão de crescimento, enquanto que algas LOP estão na categoria de alimento de mais baixa qualidade. O experimento demonstra claramente que a taxa de crescimento de Daphnia alimentadas com algas com baixo conteúdo de P foi limitada pelo P.

19 Dinâmica temporal do zooplâncton em um reservatório oligo-mesotrófico, no Rio Grande, Brasil: evidências de limitação por fósforo. Magda Greco, Ricardo Pinto-Coelho, Francisco Barbosa, José Freitas, Sidinei Thomas, Flávia Nogueira. Departamento de Ecologia Geral, UFMG, 2002

20 Reservatório de Volta Grande - baixo curso do Rio Grande

21 Objetivo Foram investigadas as possíveis relações entre a dinâmica temporal da comunidade zooplantônica, associando-a à disponibilidade de fósforo no sistema.

22 metodologia Moritoramento de fatores bióticos e abióticos em um ciclo sazonal Completo. As coletas de água foram realizadas mensalmente de novembro/1997 – janeiro/1999, na estação limnética VG1, na região lacustre do reservatório. As coletas para análise da comunidade zooplanctônica foram feitas mensalmente de fevereiro/ janeiro/ 1999, na estação limnética VG1, na região lacustre do reservatório.

23 Resultados e discussão sazonalidade térmica para a coluna dágua. temperatura no verão e menores valores no inverno ( 21,2ºC a 28,3 ºC). oxigênio dissolvido no período do inverno, e os menores, no verão. Elevada transparência da água (3-4m). Concentração de P total: aumento no final da época de chuva e queda a partir do início da estação seca. Comunidade zooplanctônica: menores biomassas no inverno e os maiores valores no verão.

24 Comunidade zooplanctônica

25 Resultados e discussão

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27 Conclusão Os fatos discutidos acima indicam uma forte relação entre a dinâmica do zooplâncton e o ciclo de um nutriente limitante como o fósforo.

28 Bibliografia: Ahlgren, G., lundstedt, M. Brett, and Forsberg. Lipid composition and food quality of same freshwater phytoplankton of cladoceran zooplankters. J. Plankton Res. 12: Elser, J.J., and R.P. Hassett. A stoichimiotric analysis of the zooplankton-phytoplankton interactions in marine and freshwater ecosystems. Nature 370: Esteves, Francisco de Assis. "Fundamentos de Limnologia". Rio dJaneiro. Ed. Interciência Hecky, R.E., P. Campbell, and L.L.Hendzel. The stoichemiotry of carbon, nitrogen, and phosphorus in particulate matter of lakes and oceans. Limnol. Oceanogr. 38: Henry, H. & Gouveia, L. Os fluxos de nutrientes e seston em cursos de água do alto Paranapanema (São Paulo) – sua relação com uso do solo e morfologia das bacias de drenagem. Na. Acad. Brás. Ci., Hessen, D. Nutrient element limitation of zooplankton production. Am. Nat. 140: Macedo, C.F. & Pinto-Coelho, R.M. Diel variations in respiration, excretion rates and nutritional status of zooplankton from the Pampulha Reservoir, Belo Horizonte. J. Exp. Zool., 286: Margalef, R. Limnologia. Ediciones Omega, Barcelona, 1010p Muller-Navarra, D. Biochemical versus mineral limitation in Daphnia. Limn. Oceanogr. 40: b.

29 Odum, E. P Fundamentos de Ecologia. Fundação Calouste Gulbenkian. Lisboa. 927p. Olsen, Y., K.M. Varum, and A.Jensen. Dependence of the rate of release of phosphorus by zooplankton on the C:P ratio on the food supply, as calculed by a recycling model.Limn. Oceanogr. 31: Parker, R.A. and M.I. Olsen. The uptake of inorganic phosphate by Daphnia. Physiol. Zool. 39: Peters, R.H. Metabolism in Daphnia. P Pinto-Coelho, R.M., de Moura, R.T., Moreira, A. Zooplankton and bactéria contribution to phosphorus and nitrogen internal cycling in a tropical and eutrophic reservoir: Pampulha lake, Brazil. Int. Rev. Ges. Hydrobio. 82(2): Pinto-Coelho, R.M.,Effects of eutrophication on seasonal patterns os mesoplankton in a tropical reservoir: a 4-year study in Pampulha lake, Brazil. Freswater. Biol. 40(1): Pinto-Coelho, R.M. & Greco, M.K.B. The contribuition of water hyacinth and zooplankton to the internal cycling of phosphorus in the eutrophic Pampulha reservoir, Brazil. Hydrobiologia. 411: Sendacz, S. & Kubo, E. Copepoda (calanoida e cyclopoida) de reservatórios do estado de São Paulo. Bol. Do Inst. De Pesca. 9: Sommer, U. Does nutrient competition among phytoplankton occur in situ? Int. Ver. Theor.Angew.Limn. Verh. 23: Sommer, U. Phosphorus-limited Daphnia: Intraspecific facilitation instead of competition. Limn. Verh. 23: Stern, R. W. Daphnia growth on varying quality of Scenedesmus: Mineral limitation of zooplankton. Ecology 74:

30 Urabe, J., and Y. Watanabe. Possibility of N or P limitation for plankton cladocerans: An experimental test. Limn. Oceanogr. 37: Urabe, J., & Sterner, R.W. Regulateion of herbivore growth by the balance of light and nutrients. Ecology. 93: Urabe, J.,Classen, J. and STERN, R.W. Phosphorus limitation of Daphnia growth: is it real? Limn. Oceanogr. 42: Vollenweider, R.A. Das nahrstoffbelastungskonzept als Grundlagr fur denexternem Eingriff in den Eutrophieurungsprozess stehender Gewasser und Talsperren. Zeitschr. Wasser Abwasser-Forsch. 12:


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