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

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

Este conceito tem que considerar as necessidades do organismo 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

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 Chroococcus Anabaena Aphanizomenon Microcystis

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

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

Fósforo – formas encontradas A principal forma inorgânica de P é o ortofosfato PO4–3 A maior parte do P encontrado na coluna de água (>98%) está na forma de fosfatos orgânicos (P particulado) Água do lago Filtragem em malha 0.45 mm PP + PD = P Total O que fica no filtro= PP (fósforo particulado) Filtrado = PD (fósforo dissolvido)

Fósforo – propriedades básicas Não existem reações redox ou de respiração diretamente envolvidas (organismos não geram energia a partir da química do P) PO4–3 é altamente ligado aos sítios catiônicos (Al+3, Fe+3, Ca+2) A concentração é fortemente afetada pelas reações redox do ferro.

O que acontece quando o P entra no lago? Lago Linsley (12 m prof.) 32P04 Hutchinson & Bowen 1950

O que acontece quando o P entra no lago? Dentro de poucas horas, 32P aparece no hipolímnio absorção comido 32P04 Perdas devido à sedimentação Pelotas fecais

Ciclagem de fósforo no epilímnio PO4 0.21% fósforo particulado 98.5% 1.16% Colóides de moléculas orgânicas grandes 0.13% pequenas moléculas orgânicas dissolvidas Perdas por sedimentação perdas por sedimentação

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)

De onde vem o fósforo?

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

A dinâmica do fósforo nos ecossistemas aquáticos ◄

A sedimentação de P ◄

Fatores que provocam a sedimentação complexação na forma de hidróxido de ferro hidratado adsorção à argilas complexação com complexos de Al e Mn (pH ácido) adsorvido ao CaCO3 (pH básico)

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

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

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

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

Retenção de P em cadeias de reservatórios: efeitos a jusante

Dinâmica do fósforo: sedimento - água ◄

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.

O íon férrico (Fe3+) dissolvido na água e nos sedimentos, na presença de oxigênio, liga-se ao P e criar um precipitado insolúvel PO43- PP >95% PO4 < <3% Fe+++ Fe(OH)3 PO43- PO43- É a chamada “armadilha de ferro” e acontece somente quando o hipolímnio contém oxigênio

Fe++ forma sais solúveis com PO4. Assim que o hipolímnio se torna anóxico, o Fe+++ ganha um elétron e é reduzido para Fe++ Fe+++ Fe(OH)3 PO43- Fe+++ PO43- Fe(OH)2 Fe++ Fe++ forma sais solúveis com PO4. Sob condições anóxicas, temos um fluxo de P para fora do sedimento. Isto é chamado de “carga interna”

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

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

Papel dos organismos nas trocas sedimento - água

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

Fósforo em reservatórios: fase de enchimento Esteves (1998)

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

Efeito da região litorânea na dinâmica do P ►

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

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

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

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

Nutrientes – perfis verticais de verão Oligotrófico Eutrófico T O2 T PO4 PO4 O2 Prof. anoxia anoxia