Modelação ecológica

Processes involving phytoplankton

Grupos Funcionais São compostos por espécies que desempenham funções idênticas num ecossistema: Nitratos, fosfatos, Produtores primários (e.g. Fitoplâncton) , Produtores secundários (e.g. zooplâncton), Produtores terciários (e.g. Peixes), decompositores (e.g. bactérias). Cada um destes grupos pode ser dividido em outros subgrupos de acordo com o tamanho, ou com os requisitos que precisam para se desenvolverem. Cada grupo funcional é uma variável de estado no modelo e cada variável de estado tem processos de crescimento, manutenção e mortalidade. Cada um dos processos deve ser parametrizado em função de outras variáveis de estado e/ou de variáveis ambientais (e.g. temperatura, luz, salinidade, sedimentos, etc.). Quantos mais variáveis de estado mais processos e quantos mais processos mais parâmetros e por isso maior complexidade do modelo.

Produtores primários Nos modelos mais simples existe um único grupo: fitoplâncton. No entanto as diatomáceas precisam de sílica, enquanto que as “algas verdes” não precisam. Por outro lado as cianobactérias presentes na águas doces são capazes de usar azoto mineral. Em ecossistemas de água doce, em situações de limitação de nutrientes é necessário distinguir entre estes 3 produtores primários e por isso o modelo deve de aumentar de complexidade. No oceano os nutrientes são maioritariamente proveneintes das camadas mais profundas onde a luz não chega. Quando se esgotam à superfície, só os produtores primários com capacidade de movimentação vertical é que podem sobreviver, se conseguirem descer para assimilarem nutrientes e em seguida subir para receberem a luz de que necessitam para fazerem fotosíntese. Os dinoflagelados pertencem a este grupo. Os modelos oceânicos só conseguem reproduzir este processo se puderem simular separadamente cada um dos nutrientes minerais (assimilados nas camadas escuras do oceano) e o carbono assimilado por fotosíntese. Estes modelos têm relação de Redfield variável e requerem quatro vezes mais variáveis do que os outros modelos. As algas tóxicas são normalmente dinoflagelados e por isso os modelos com relação de redfield variável são essenciais para simular os blooms deste tipo de algas.

Processos Todos os organismos têm processos de crescimento que dependem da capacidade para obterem alimento (que pode ser quantificado em termos de massa ou de energia). Têm processos de manutenção que requerem energia e por isso respiração. Têm processos de mortalidade que pode ser natural ou predatória. Os processos de respiração originam sempre CO2 e nutrientes minerais, os quais são posteriormente reutilizados pelos produtores primários. Os organismos que morrem dão origem a detritos (matéria orgânica particulada) que têm que ser mineralizados para que seja feita a regeneração dos nutrientes. Os grandes regeneradores são bactérias heterotróficas. Quando os modelos não incluem o ciclo das bactérias utilizam uam taxa de mineralização. A grande maioria da matéria particulada é depositada no fundo, conduzindo ao enriquecimento dos sedimentos. Quando a taxa de deposição é superior à taxa de mineralização o oxigénio nas camadas inferiores esgota-se e o processo de mineralização é anaerobio. Esta particularidade associada ao facto de o material sedimentado não ter transporte horizontal confere a este compartimento – Sistema Bêntico – características especiais, que o distinguém da coluna de água – Sistema pelágico.

Produtores primários Plâncton: microscópico e tem valor elevado da área/volume, proporcional a R2/R3=1/R. Está em suspensão, alimenta-se por difusão e por isso ´tem melhores possibilidades quando a concentração de nutrientes é elevada, Macroalgas vivem presas ao fundo. Beneficiam da advecção para se alimentarem ( a água que passa por um organismo é proporcional à excursão de maré). Podem viver em zonas com menos nutrientes, mas precisam de um substrato consistente para se manterem fixas. Não resistem a tensões de corte excessivas nem a salinidades baixas, Plantas macrófitas: têm raíz e por isso podem também usar nutrientes dos sedimentos. Têm uma estrutura de celulose que lhes permite resistir a velocidades elevadas. Quando morrem a raíz passa a ser matéria orgânica nos sedimentos, cuja mineralização vai libertar nutrientes para a geração seguinte. Nos sistemas oligotróficos predominam as macrófitas. À medida que vai havendo eutrofização estas vão dando lugar a macroalgas e depois ao fitoplâncton. A nova espécie elimina a anterior através da competição pela luz, pois crescemais rapidamente.

BOTTOM Interface Module Water Properties Turbulence http://www.gotm.net Waves Dissolved properties Particulate Properties Water Quality. Physical processes: Consolidation, bioturbation Sediment Properties Interstitial water Solid phase Sediment Quality. http://www.mohid.com Surface Currents Advection Diffusion Oil processes 2006-10-04 Introduction to MOHID

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Outras fontes de informação Livro do Valiela. Qualquer texto sobe modelos ecológicos, nomeadamente teses existentes no site: www.maretec.mohid.com