UTILIZAÇÃO DE PROCESSOS ECOLÓGICOS COMO FERRAMENTA

NA AVALIAÇÃO DE IMPACTO AMBIENTAL

Prof. Dr. José Francisco Gonçalves Júnior

STREAM ECOLOGY - Alan, 1995

FUNDAMENTOS DE ECOLOGIA - Esteves, 1998

METHODS IN STREAM ECOLOGY - Hauer & Lambert, 1996

AQUATIC ECOLOGY- Scale, Pattern and Process - Guiller, Hildrew & Raffaelli, 1994

ECOLOGY OF FRESH WATERS - Man and Medium, Past to Future -Moss, 1998

Key-words: Litter, breakdown, leaf, detritus, invertebrates, stream, organic matter, chemical composition…

Figure 6.2

Riachos dentro de floresta possuem como principal fonte de energia e suprimento químico, a matéria orgânica de origemaloctone, devido a escassez de luz disponível aos produtoresprimários.

Abelho 2001- Média mundial: 6,0 Tm/ha/ano (27,9 – 0,4)Input em rios Europeus: 5,3, Max. 17,2

Autor Floresta Producção de folhada / ano (T/ha)

Carlistle et al . (1966) Carvalho , GB 3,8Nye (1961) Floresta tropical h úmida ,

Ghana10,5

Remezov (1961) Carvalho , Russia 3,8Attiwill et al. (1978) Euc. obliqua 3,6-5,5Birk (1979) Euc mix., Australia 1,8-3,6Ashto n (1975) Euc. regans , Australia 7,7Pressland (1982) Euc. Mix., Australia 2,5-3,7Abelho & Graça (1999)

Neiff & Neiff (1990)

Castanea sativa , Portugal

Tessaria integrifolia.Floresta em galeria , Argentina

7.2

8,2

Energia química entra no riacho do ecossistematerrestre através de movimentos verticais (input direto), lateral (indireto), ou por transportes de regiões acima do riacho…

Energia Aloctone

Mas outras variações devem ser consideradas(ex. Relação com o sedimento)

MOP

MOD

Dinâmica da Matéria Orgânica Alóctone

MOPG> 1mm

MOPF< 1 mm > 0,05 mm

MOD< 0,05mm

folhas, macrófitas, outras partes de plantas eanimais (fezes e carcaças)

material processado,fezes de pequenos animais,

litter do solo,Deriva de outras partes do rio

lixiviação,material extracelular

TIPOS DE MATÉRIA ORGÂNICA

CATEGORIA MOPG

Matéria Orgânica Particulada Grossa

Alder Hazel

Chestnut Eucalyptus

Platanus Oak

Other species

Folhas

Galhos, gravetos, etc.. (diameter < 1 cm)

Flores e Frutos

Outros (fragementos e/ou ñ identificadas)

Dinâmica da Matéria Orgânica Alóctone

Coleta de MO no leito

(Surber)

Coleta em rede na mata

Coleta em rede lateral

(aporte horizontal)

Detalhe dos baldes

(aporte vertical)

METODOLOGIA UTILIZADA

Coleta de MO (“drift ”)

APORTE HORIZONTAL

83

EXPORTAÇÃO

976541 2

APORTE VERTICAL

3 10

IMPORTAÇÃO

ESTOQUE NA MATA

Escolher um Riacho de Floresta……e selecionar um trecho sem tributários

Balanço de Matéria Orgânica

∆ System = Inputs - Outputs

System OutputsInputs

Balanço

• DISSOLVIDA:

- Lixiviação- Transporte *- Precipitação- Solo

• PARTICULADO:

- Direto- Indireto- Transporte

ALOCTONE

AUTOCTONE

• DISSOLVIDO: • PARTICULADO:- Transporte* - Transporte

*Desconhecida distinção entre autoctone e aloctone origem

Recurso de Matéria Orgânica

PerlaChironomus

Neomachilus barbatulus

Salmo trutta

Existem também outros contribuintes para a composiçãoda matéria orgânica no riacho:

Recurso de Matéria Orgânica

Matéria Orgânica Particulada Grossa (MOPG) é o principal recurso energético para as comunidadesaquáticas.

As folhas são rapidamente utilizadas pelos decompositores e detritivoros…

No entanto, as quantidades de MOPG disponívelpara osorganismosdependem dacapacidade de retenção do riacho….

Então,valores MOPG Bêntica sãoaltamente variáveiscom a estruturaespacial do rio…

0

20

40

60

80

100P

erce

ntag

e of

leav

es

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Distance (m)

Hazelnut

Plastic strips

Sycamore

Beech

Oak

Alder

Chestnut

Eucalypt

As folhas também não possuem a mesma capacidadede retenção…

Distância percorrida por folhas em rios

0

20

40

60

80

100

120

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

distance (m)

% o

f lea

ves alder (R1)

chestnut (R1)

alder (R2)

chestnut (R2)

Canhoto & Graça, 1997. Verh. Internat. Verein. Limnol.

Q.- As folhas não são transportadas pelas águas?

90% dasfolhas em riosDe ordem 4

…Também é influenciado pela vazão

0.1

1

10

100

1000

0.1 1 10 100 1000 10000

Discharge (l/s)

Dis

tanc

e (m

)

Larrañaga et al. 2003

Inverno

Mas a concentração de MOPG bêntica é variável…

inverno primavera

…temporalmente,

inverno primavera verão

…dependendo da fenologia do input e do regime hidrológico

inverno primavera verão outono

Então, localmente, MOPG bêntica é uma funçãoda fenologia do input, capacidade de retenção e vazão

Inputs pelo transporte

Inputs diretos (litterfall)

Inputs indiretos (lateral)

Outputs pelo transporte

Processamento

estoque

O input e Estoque devem sermedido independentementedo outro…

BALANÇO DE MOPG EM UM RIACHO

Total inputs Lateral inputsSite D Site E Site D Site E

AFDM%

AFDM%

Leaves AFDM%

AFDM%

Leaves% totalinputs

% totalinputs

Total CPOM 759,3 517,4 19,5 7,7Debris 66,7 8,8 32,9 6,4 18,2 10,1Twigs & bark 85,1 11,2 108,3 20,9 18,0 8,8Fruits & Flowers 108,9 14,3 63,7 12,3 6,0 4,4Leaves 498,7 65,7 312,6 60,4 22,8 7,8

Oak 220,2 44,1 3,0 1,0 29,0 0,6Chestnut 104,6 21,0 0 0 22,7 0Alder 102,2 20,5 1,0 0,3 15,9 43,4Hazel 67,5 13,5 0,6 0,2 14,2 0Eucalyptus ----- ----- 307,6 98,4 ---- 7,7Other 4,2 0,8 0,4 0,1 8,9 8,9

TERRESTRIAL CPOM INPUTS

Pozo et al. 1997

SEASONALITY OF CPOM INPUTS(RIPARIAN VEGETATION)

SITE D SITE E

AUTUMN 58,0 14,6WINTER 21,5 22,0SPRING 6,7 27,8SUMMER 13,6 35,5

% %

As plantações de Eucaliptos modificam o “timing” de entrada de material orgânico

F M A M J J A S O N D J

1020

30

4050

6070

0

AFD

W (g

.m-2

)

Abelho & Graça, 1996. HydrobiologiaFloresta caducifóliaEucaliptal

1 10 100 250

Tempo (dias)

5-25% 5% 20-35% 15-25% ~30%

Sequência de decomposição de folhiço

Decomposição química

Colonização microbiana e decomposição física

Colonização de invertebradoscontinuação da atividade microbiana

e decomposição física Conversão paraMOPF

Lixiviação de compostos solúveis

(MOD)

Mineralização por respiração microbiana

para CO2

Aumento doconteúdoprotéico

Novaconversão

microbiana

Alimentaçãoanimal

Fezes e fragmentos

Quantidade deperda de peso

Queda natural da folha (MOPG)

1 10 100 250

Tempo (dias)

5-25% 5% 20-35% 15-25% ~30%

Sequência de decomposição de folhiço

Decomposição química

Colonização microbiana e decomposição física

Colonização de invertebradoscontinuação da atividade microbiana

e decomposição física Conversão paraMOPF

Lixiviação de compostos solúveis

(MOD)

Mineralização por respiração microbiana

para CO2

Aumento doconteúdoprotéico

Novaconversão

microbiana

Alimentaçãoanimal

Fezes e fragmentos

Quantidade deperda de peso

Queda natural da folha (MOPG)

1 10 100 250

Tempo (dias)

5-25% 5% 20-35% 15-25% ~30%

Sequência de decomposição de folhiço

Decomposição química

Colonização microbiana e decomposição física

Colonização de invertebradoscontinuação da atividade microbiana

e decomposição física Conversão paraMOPF

Lixiviação de compostos solúveis

(MOD)

Mineralização por respiração microbiana

para CO2

Aumento doconteúdoprotéico

Novaconversão

microbiana

Alimentaçãoanimal

Fezes e fragmentos

Quantidade deperda de peso

Queda natural da folha (MOPG)

FÍSICOSTemperatura,

Turbidez,pH e outros

BiológicosInvertebrados,

Microorganismos

QuímicosO2, N, P,

Lignina, etc.

TEMPO

FATORES QUE INFLUENCIAM A DECOMPOSIÇÃO

IX Congresso Brasileiro de Limnologia, Juiz de Fora, julho de 2003.

IX Congresso Brasileiro de Limnologia, Juiz de Fora, julho de 2003.

Ferramenta EIAs Decomposição da Matéria Orgânica

Estrutura de Comunidades

SucessãoEcológica

Riscos e Limitações

Ferramenta EIAs Decomposição da Matéria Orgânica

Estrutura de Comunidades

SucessãoEcológica

Riscos e Limitações

PRINCIPAIS IMPACTOS EM RIOS→ retirada de vegetação marginal

→ entrada de elfuentes industriais e sanitário

→ atividades mineradoras

→ assoreamentos

→ barragens

Mark, O. Gessner & Eric Chauvet, 2002- A case for using litter breakdown to assess functional streamintegrity. Ecological Application. 12(2): 498-510

Tabela: taxas de decomposição de folhas de 6 espécies vegetais decíduas no rio Michigan (Petersen e Cummins, 1974)

Cornus amomumFraxinus americana

Salix lúcidaCarya glabra

Quercus albaPopulus tremuloides

Exemplo de Espécies vegetais

≤ 88-15> 15Tempo para 90% de perdida (meses)

1.5-2.32.3-4.64.6Tempo para 50% de massa perdida (meses)

0.10-0.150.005-0.100.005k (dias-1)

RápidoMédioLento

Tabela: Taxas decomposição (k) discos de folhas red maple (Acer rubrum), A: Articulospora tetracladia; B: Bactéria; AB: ambos

organismos no controlado e enriquecimento (+NP) tratamentos ou folhas estéreis (leaching). (Gulis & Suberkropp, 2003)

Tratamentos K (d-1) +95% A 0,0121 B 0,0088 AB 0,0086 A, +NP 0,0228 B, +NP 0,0080 AB, +NP 0,0207 Leaching 0,0099

0,2620,1910,1640,182k (dia-1) 8-16 dias

0,1410,249k (dia-1) 2-8 dias

Piper divaricatum

0,0170,0190,0420,042k (dia-1)

Myrcia rostrata

Impactado fechadoImpactado abertoReferência 2Referência 1

Tabela : taxa de decomposição de duas espécies in riachos naturais e impactados. (Moulton & Magalhães, 2003)

Influência de da comunidade microbiana na decomposição de folhas de Elm.

11.37.34.3-5.912.5Conteúdo de proteína (% final de massa)

17.59.3121.9Perda de massa (%)

Anti-bacterianoAnti-fungicoAnti-fungicosanti-

bacterianos

Sem antibióticos

S it e p H Z n ( m g \L )

M e t a l o x id a d o ( g .m -2 d -1 )

F r a g m e n t a d o r e s ( m g /b a g )

R e s p ir a ç ã o (µ g /L O 2 .c m -2 .h -1 )

k ( d -1 )

S t . K e v in G u lc h

S it e 1 7 ,4 0 ,0 1 0 ,0 1 4 ,8 1 ,1 1 0 ,0 1 4 S it e 2 7 ,3 0 ,0 1 0 ,0 1 4 ,1 1 ,0 8 0 ,0 1 3 S it e 3 7 ,2 0 ,0 1 0 ,0 1 3 ,3 1 ,2 0 0 ,0 0 9 S it e 4 4 ,5 3 ,3 0 ,0 6 6 0 0 ,4 1 0 ,0 0 3 S it e 5 4 ,8 3 ,5 0 ,3 1 0 0 ,5 0 0 ,0 0 2 S it e 6 3 ,7 1 0 0 ,4 5 0 0 ,5 9 0 ,0 0 3 S it e 7 3 ,8 1 0 0 ,2 3 0 0 ,4 4 0 ,0 0 7 S it e 8 2 ,7 8 0 0 ,0 1 0 1 ,2 4 0 ,0 0 4 S n a k e R iv e r S it e 1 7 ,0 0 ,0 1 0 ,0 1 5 ,3 1 ,1 3 0 ,0 1 3 S it e 2 3 ,8 0 ,0 2 0 ,0 2 7 ,3 0 ,9 3 0 ,0 1 0 S it e 3 5 ,2 0 ,3 1 0 ,3 1 1 ,2 0 ,3 0 0 ,0 0 4 S it e 4 6 ,2 0 ,1 2 0 ,1 2 0 ,6 0 ,5 0 0 ,0 0 5 S it e 5 5 ,2 0 ,2 7 0 ,2 7 1 ,2 0 ,6 7 0 ,0 0 5 F r e n c h G u lc h

S it e 1 7 ,7 0 ,0 1 0 ,0 1 3 ,9 1 ,0 0 ,0 1 2 S it e 1 7 ,7 0 ,0 1 0 ,0 1 3 ,0 1 ,0 5 0 ,0 1 3 S it e 2 7 ,5 1 ,0 0 ,0 1 0 1 ,4 0 0 ,0 0 5 S it e 2 7 ,4 0 ,3 0 ,0 1 2 ,1 1 ,1 0 0 ,0 1 6 S it e 3 7 ,3 0 ,6 5 0 ,5 9 0 0 ,6 6 0 ,0 0 5 M o s q u it o C r e c k

S it e 1 7 ,7 0 ,0 1 0 ,0 1 3 ,9 1 ,3 0 0 ,0 0 8 S it e 2 7 ,9 1 ,1 0 ,0 8 2 ,0 1 ,2 6 0 ,0 0 6 S it e 3 7 ,9 0 ,2 6 0 ,0 3 0 ,3 1 ,1 3 0 ,0 0 5 C h a lk C r e e k S it e 1 7 ,6 0 ,0 3 0 ,0 1 4 ,0 1 ,0 1 0 ,0 1 0 S it e 2 7 ,5 0 ,3 3 0 ,0 1 3 ,0 1 ,1 1 0 ,0 1 0 S it e 3 7 ,1 2 0 0 ,0 5 0 1 ,0 7 0 ,0 0 4 S ilv e r C r e e k

Utilização de processos ecológicos como ferramento de impacto ambiental

Parâmetros Mensuráveis

Proposta 1

Proposta 2

Abordagem Rápida Monitoramento Tempo de Duração 3 meses > 2 períodos

sazonais Identificação de Espécies Ripária

Desejável Necessário

Estudo da Dinâmica de MO Desejável Necessário Avaliação da Taxa de Decomposição (k)

Sim Sim

Avaliação da Taxa de Respiração

Sim Sim

Identificação Invertebrados Famílias Se possível géneros/espécies

Comunidade Microbiana 1- Ergosterol (fungos) Se possível Recomendável 2- ATP (comunidade Total) Se possível Recomendável 3- Esporulação Se possível Recomendável

A tabela abaixo apresenta 2 protocolos de estudo da decomposição em rios, numa tentativa de avaliar o efeito de impactos ambientais em processos ocorridos nos ecossistemas lóticos.

IX Congresso Brasileiro de Limnologia, Juiz de Fora, julho de 2003.