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

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

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

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.

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

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.

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

Ambientes aquáticos Rede alimentar inicia com algas e resíduos; matéria orgânica e nutrientes → alóctone ou autóctone CO2 → ar e decomposição da matéria Orgânica; Ca e carbonatos → dissolução de rochas Calcárias; 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 eutróficas: cor preta (MO em decomposição).

Nutrientes na água Formas fosfatadas: fosfato total, fosfato dissolvido, particulado e ortofosfato ( PO4-3 →fósforo solúvel reativo); Formas nitrogenadas: Nitrogênio orgânico, nitrogênio amonical, nitrato, nitrito, nitrogênio total. Formas oxidadas: NO3- e NO2- (menos estável), formas reduzidas: NH4+(meio ácido) e NH3 (meio básico); Enxofre: sofre redução na formação de H2S, decomposição de MO depende de teores de aminoácidos sulfurosos e bactérias; Silica: minerais alumínio silicosos, pH<3 é imobilizada (inerte). H2CO2 + silicatos →CO3-2 + sílica reativa

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 detritos orgânicos (assimilam tanto o C particulado como o dissolvido).

Bactérias responsáveis pela ciclagem de nutrientes (N,S, Fe e Mn): Quimiolitotróficas aeróbicas → energia→oxidação de ligações reduzidas (H2S, NH4) → regiões com ↑concentração de CO2,NO3, SO4). Ex: bactérias nitrificantes, oxidantes de H2S, oxidantes do Metano e outras ligações de H, oxidantes do ferro e manganês. Quimiolitotróficas anaeróbicas: bactérias desnitrificantes, redutoras de sulfato, formadoras de metano. Matéria orgânica → metano + CO2

Visão clássica do papel ecológico das bactérias

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

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 predação e excreção do zooplâncton que da Ação decompositora. Alça microbiana → maior importância → Ambientes pobres em nutrientes (lagos ultra-oligotróficos, zonas pelágicas dos oceanos).

Alterações na ciclagem de nutrientes Poluentes; efeitos de drenagem; introdução de excesso de nutrientes → ação humana → acelera o processo de eutrofização; mudanças temporais no nível d’água; plantas exóticas crescem rapidamente; ↑ quantidade MO → ↑ consumo O2 → mortandade de peixes; criação de peixes herbívoros → acelera o ciclo de regeneração de nutrientes e plantas.

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.

Metodologia estudo realizado em duas Baías do pantanal matogrossense. 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 variáveis analisadas no período chuvoso (águas altas) e seco (águas baixas): O2 dissolvido, profundidade de Secchi, pH, condutividade elétrica, concentração de nutrientes.

Resultados e Discussão Valores de O2 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 II em março (pico da cheia) → rápido processo de decantação e ↓ no início da enchente em Outubro na estação III: ↓ profundidade da coluna d’água no período de estiagem e início da enchente, favorecendo a resuspensão do sedimento.

Os valores de pH praticamente não mostraram um padrão de variação sazonal. Condutividade (presença de íons dissolvidos): 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 pluviais e de enchentes, a partir dos solos e rochas. Na apresenta comportamento inverso.

↑ 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: ↑ taxa de evaporação, ↓ volume e profundidade da coluna de água → ressuspensão do sedimento.

Conclusão 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.

Bibliografia Pinto-Coelho, R. M. Fundamentos em ecologia. Porto alegre: Ed. Artmed, 2000. Tundisi, J. G.& Saijo, Y., Limnological studies on the Rio Doce Valley Lakes. Brasilian Academy of Sciences. University of São Paulo.Brasil, 1997. http://www.unicamp.br/fea/ortega/eco/iur i12.htm.