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BIOLOGIA AQUÁTICA

A vida biológica depende fortemente das características da qualidade da água, influenciando-a também.

Por essa razão:as espécies e as populações dentro de cada comunidade aquática são indicadores de qualidade da água

Origem dos organismos aquáticos

Factores que afectam o crescimento

Dinâmica das populações

Estrutura trófica

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Origem dos organismos aquáticos

Originários no meio, porque a água é o seu habitat

Não originários do meio, mas para lá conduzidos, como é o caso dos organismos patogénicos

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Factores que afectam o crescimento

Constituição dos microrganismos: matéria orgânica, carbono, oxigénio, hidrogénio, azoto e fósforo

Produção de novas células exige disponibilidade daqueles elementos em fórmula adequada àassimilação.

logo, em cada curso de água desenvolver-se-ão, as espécies cujas condições de habitat estejam estabelecidas nesse curso de água

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Factores que afectam o crescimento (cont.)

Cada espécie terá as suas necessidades específicastipo e quantidade de alimento ou substrato;condições ambientais;

pH;Temperatura;Luz;Outras.

Se existir grande diluiçãoas quantidades de elementos essenciais disponíveis (mg/l ou µg/l) são pequenas;

regista-se limitação no crescimento de cada espécie;

estabelece-se um determinado equilíbrio biológico;

No entanto, se se registarem aumentos de concentrações de elementos essenciais gera-se, ou pode gerar-se, aumento de crescimento e consequente alteração do equilíbrio biológico entre as espécies

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Dinâmica das Populações

É condicionado pelo:

tipo de substrato disponível;

condições ambientais específicas;

concentração de substâncias químicas que limitam o crescimento por espécie.

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Dinâmica das Populações

Cursos de água e Lagos não poluídos

o EQUILÍBRIO BIOLÓGICO apoia-se em várias espécies com poucos indivíduos em cada.

população com diversidade elevadaindicador de grande estabilidade comunitária

Cursos de água e Lagos poluídos

Diversidade baixa porque resiste um número limitado de espécies, com número elevado de indivíduos por espécie, traduzindo-se naturalmente em menor estabilidade.

A diversidade traduzida por

nº espécies / nº de indivíduos total

é um importante indicador da qualidade da água.

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Dinâmica das Populações

a variabilidade dos meios aquáticos que se traduz em alterações de concentração dos substratos, dos constituintes ou de outras condições devidas, por exemplo, a variações sazonais, impõe a alteração do nº de espécies presentes de acordo com a respectiva capacidade de adaptação, logo a diversidade;

a competição por recursos limitados;

a acção dos predadores.

Estabelece:

a Dinâmica das populações

o Equilíbrio entre as espécies na comunidade biológica

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Estrutura Trófica

Reacção Bioquímica

Baseia-se nos aspectos de nutrição de um sistema ecológico.

Produção de microorganismos(novas células),

(desde que as condições adequadas ao crescimento sejam satisfeitas).

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Estrutura Trófica

fotossíntese - produção de matéria orgânica (novas células) e de oxigénio, usando C inorgânico e outras substâncias químicas e, como fonte de energia, a luz solar

CO2 + H2O + energia (CH2O)n + O2

respiração - produção de CO2, água e energia por utilização da matéria orgânica como substrato e de oxigénio

(CH2O)n + O2 � CO2 + H2O + energia

Os processos que envolvem transformações de compostos de carbono, principal constituinte da matéria orgânica e por isso elemento chave, dividem-se em:

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Estrutura Autotrófica

Produtores Primários

Os organismos capazes de desenvolver fotossíntese, formando novas células a partir de luz solar e substâncias inorgânicas, são produtores primários.

Outros organismos utilizam-se deles num encadeamento denominado por cadeia trófica, que pela sua origem, se designa por

AUTOTRÓFICA

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Estrutura Heterotrófica

Decompositores• há formas que libertam matéria

orgânica para água por resíduos do seu metabolismo;

• determinadas bactérias assimilam os detritos e produzem novas formas assimiláveis por outras;

• os produtos finais incluem CO2, outros produtos inorgânicos e sub-produtos orgânicos não biodegradáveis;

Constituem a cadeiaHETEROTRÓFICA

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Estrutura Trófica

AUTOTRÓFICO• sem necessidade de matéria

orgânica como substrato

• fonte de energia – a luz solar

A cadeia ou estrutura trófica é constituída pelos dois ramos:

HETEROTRÓFICO• utilização de matéria orgânica, derivada

de uma cadeia autotrófica ou de outra origem.

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Estrutura Trófica

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BIOLOGIA AQUÁTICANAS RESERVAS HÍDRICAS NATURAIS

As características físicas e químicas dos rios influenciam a biologia aquática actuando sobre a diversidade

Diferentes características:

• entre rios;

• no mesmo rio, ao longo do seu percurso e ao longo do ano,

terá de haver diversidade variável e variabilidade da qualidade da água nos meios hídricos naturais.

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BIOLOGIA AQUÁTICANAS RESERVAS HÍDRICAS NATURAIS - ANÁLISE DE UM RIO DE MONTANHA

TROÇO INICIALpequena área drenante;área drenante florestada;caudais reduzidos;inclinação elevada, velocidade elevada;arraste de areias e de sedimentos;organismos predominantes fixados nas pedras;água sem turvação, temperatura baixa, matéria orgânica baixa (não há descargas de efluentes nem poluição difusa proveniente da agricultura);N e P baixo;fitoplancton reduzido, nº baixo de heterotróficos;diversidade média e comunidades pouco populosas

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BIOLOGIA AQUÁTICANAS RESERVAS HÍDRICAS NATURAISANÁLISE DE UM RIO DE MONTANHA

TROÇO MÉDIO (a caminho da planície)inclinação baixa;velocidade menor;maior profundidade e maior largura;descargas de efluentes e escoamento superficial (lixiviação) de zonas agrícolas (matéria orgânica, SST, N e P);deposição de sedimentos;maior crescimento de fitoplancton;maior população, porque existe mais biomassa;se biomassa aumenta, o O2 dissolvido diminui, reduz-se o nº de espécies e diversidade menor.

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BIOLOGIA AQUÁTICANAS RESERVAS HÍDRICAS NATURAISANÁLISE DE UM RIO DE MONTANHA

TROÇO FINALárea de drenagem aumenta;escoamento quase lento; pode verificar-se influência da maré com variações de salinidade (em profundidade) e turvação elevadas (no caso do rio desaguar no mar);maior profundidade, implica menor penetração de luz nas camadas mais profundas, menor quantidade de autotróficos;Com o aumento da salinidade existe uma alteração significativa das espécies (reduzem-se as de água doce mas desenvolvem-se outras que são favorecidas pelo ambiente salino).

Conforme aumenta a área da bacia hidrográfica drenante, diminui a qualidade da água

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BIOLOGIA AQUÁTICANAS RESERVAS HÍDRICAS NATURAISMEIOS LÓTICOS (Águas correntes)

FIXOS - localizar-se-ão nas zonas onde sejam trazidos alimentos e os resíduos serão levados para jusante, isto é, exigem velocidade da água;PLANCTON - movimenta-se com a água, pelo que mais facilmente se multiplica até que se esgote o substrato.

Os rios são meios LÓTICOS o que tem impacto na respectiva vida aquática dependendo se os organismos são:

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BIOLOGIA AQUÁTICANAS RESERVAS HÍDRICAS NATURAISMEIOS LÓTICOS (Águas correntes)

Nos rios o crescimento é fundamentalmente heterotróficoporque:

maior tempo de crescimento;turbulência inadequada ao estabelecimento de espécies de maior dimensão;maior quantidade de sedimentos implica aumento de turvação;

são condições desfavoráveis aos autotróficos

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BIOLOGIA AQUÁTICANAS RESERVAS HÍDRICAS NATURAISMEIOS LÊNTICOS (Águas paradas)

Os Lagos e Albufeiras são sistemas LÊNTICOS mas com indução de movimento por:

afluência e efluência de caudais;vento;Força de Coriolis;correntes de densidade diferente;movimento verticais e horizontais provocadas por diversas causas.

Isto é,velocidade que favorece deposição de sedimentos no fundo;e menos unidireccional que nos rios.

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BIOLOGIA AQUÁTICANAS RESERVAS HÍDRICAS NATURAISMEIOS LÊNTICOS (Águas paradas)

Nas camadas superficiais a turvação é menor o que favorece o crescimento fotossintéctico.Nas camadas inferiores haverá

(-) fotossíntese;(+) reacções envolvendo organismos heterotróficos;(+) matéria orgânica.

O Resultado Final,

Gradual acumulação de organismos, matéria orgânica e nutrientes na massa global da água do lago.

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BIOLOGIA AQUÁTICANAS RESERVAS HÍDRICAS NATURAISMEIOS LÊNTICOS (Águas paradas)

por falta de controlo, a entrada anormal de nutrientes durante períodos longos acelera processos metabólicos e provoca o desequilíbrio;por crescimento descontrolado especialmente de plantas verdes (autotróficos).

Gradual acumulação de organismos, matéria orgânica e nutrientes na massa global da água do lago.

EUTROFIZAÇÃO

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LAGOS – Estratificação Térmica

Uma característica muito importante dos lagos e reservatórios profundos é a estratificação térmica em profundidade porque determina a qualidade da água.

Temperatura (ºC)

Profundidade (m)

0 5 10 15 20 25

60

45

30

15

0inverno primavera

verão

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LAGOS - Estratificação Térmica

Em LAGOS profundos distinguem-se as seguintes camadas:

epilimnionágua quente;organismos fotossintéticos.

metalimnion ou termoclima

hipolimnionágua fria;diminuição de actividade fotossintética;aumento de matéria orgânica;diminuição de O2;diminuição de diversidade.

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BIOLOGIA AQUÁTICANAS RESERVAS HÍDRICAS NATURAIS - LAGOS – Estratificação Térmica

No Outono, a temperatura atmosférica baixa e a temperatura das camadas superficiais dos lagos também baixa, aumentando a densidade.As camadas mais profundas mantêm temperatura mais alta e densidade menor. O efeito do vento é suficiente para provocar um movimento ascensional de inversão das camadas e consequente alteração da qualidade de água:

água com défice de oxigénio;concentrações elevadas de nutrientes à superfície;

favorece o crescimento de algas, logo alteração da diversidade.

Nota: Muito importante no caso de origem para abastecimento.

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EUTROFIZAÇÃO

A Eutrofização pode ser definida como o excessivo crescimento de espécies vegetais (produção primária) no meio aquático para níveis em que se considere que afecte a utilização normal e desejável da água.

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EUTROFIZAÇÃOPrincipais Consequências

As principais consequências que podem interferir com o uso pretendido da água são os seguintes:

grandes variações diárias do OD que podem resultar em níveis de muito baixos nos períodos nocturnos com o consequente desaparecimento de certas espécies de peixes;o excesso de fitoplancton provoca o aumento da sedimentação desta matéria orgânica no fundo de lagos e albufeiras com a consequente formação de sedimentos orgânicos que contribuem para a redução do OD para níveis muito baixos no hipolimnio;diminuição da transparência da água;

…

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EUTROFIZAÇÃOPrincipais Consequências (cont.)

complicação nos processos de tratamento das águas para a distribuição de água potável: sabor e odor desagradáveis; produção de algas filamentosas que obrigam à redução dos períodos de lavagem dos filtros;proliferação das plantas aquáticas que constituem um obstáculo àpratica da navegação de lazer;degradação da qualidade da paisagem;Incómodo para o banho;Algumas vezes associado a processos de eutrofização está a proliferação de algas tóxicas que em zonas costeiras afectam bivalves que se forem consumidos dão origem a intoxicações graves que afectam o sistema nervoso central.

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EUTROFIZAÇÃOEstado Trófico de Lagos

Uma massa de água pode ser caracterizada pelo seu estado trófico, isto é o seu grau de eutrofização.

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EUTROFIZAÇÃOProcessos Básicos da Eutrofização

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EUTROFIZAÇÃOPrincipais componentes dos Nutrientes

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EUTROFIZAÇÃOPrincipais Fontes de Nutrientes

águas residuais domésticas;águas residuais industriais;águas lixiviantes de terrenos agrícolas e florestais;águas pluviais de zonas urbanas e suburbanas;precipitação atmosférica.

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EUTROFIZAÇÃOCargas Médias de Nutrientes

Fontes difusas de Poluição:

Sistemas de drenagem de águas residuais domésticas:

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EUTROFIZAÇÃOLimitação de Nutrientes

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EUTROFIZAÇÃOLimitação de Nutrientes (exemplo)

P = min {N/an; P/ap}

em que

N = azoto disponível [M/L3];an = rácio azoto/clorofila [M/L3];P = fósforo disponível [M/L3];ap = rácio fósforo/clorofila [M/L3].

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EUTROFIZAÇÃOLimitação de Nutrientes

Zonas de Controlo do N e do P