Regeneração de Regeneração de nutrientesnutrientes

Fernanda de Vasconcellos BarrosFernanda de Vasconcellos Barros

Universidade Federal de Minas Gerais Instituto de Ciências Biológicas

Departamento de Biologia Geral - Ecologia Energética

IntroduçãoIntrodução

A vida na Terra se desenvolve porA vida na Terra se desenvolve por

constante reciclagem de nutrientes:constante reciclagem de nutrientes: 103 elementos químicos conhecidos, 103 elementos químicos conhecidos,

sendo de 30 a 40 necessários a vida,sendo de 30 a 40 necessários a vida, micro, meso e macronutrientes;micro, meso e macronutrientes; circulam na biosfera entre os circulam na biosfera entre os

compartimentos abióticos e biomassacompartimentos abióticos e biomassa

vegetal e animal;vegetal e animal;

Plantas

Heterótrofos

Depósito abiótico (lento): rochas

Depósito abiótico (rápido)

IntemperismoSedimentação

Exudados Absorção

Taxas de excreção

Ingestão

O estudo desse ciclo é de grande O estudo desse ciclo é de grande importância, para compreensão do importância, para compreensão do funcionamento dos ecossistemas: funcionamento dos ecossistemas: aquáticos e terrestres.aquáticos e terrestres.

Esses nutrientes passam ser integrantes Esses nutrientes passam ser integrantes da cadeia alimentar, uma vez que são da cadeia alimentar, uma vez que são absorvidos palas plantas depois por absorvidos palas plantas depois por herbívoros, carnívoros e assim por diante, herbívoros, carnívoros e assim por diante, voltando depois ao meio abiótico.voltando depois ao meio abiótico.

Existem dois tipos de cadeias tróficas: Existem dois tipos de cadeias tróficas: cadeia de pastoreio: consumidorescadeia de pastoreio: consumidores

de matéria viva;de matéria viva; cadeia de detritos: consumidores cadeia de detritos: consumidores

de matéria morta, meio aquático: de matéria morta, meio aquático:

macrófitas – detritos – detritívorosmacrófitas – detritos – detritívoros

(insetos, moluscos, fungos, bactérias e(insetos, moluscos, fungos, bactérias e

terrestre: árvores – litter –organismos terrestre: árvores – litter –organismos

do solo.do solo.

A ciclagem dos nutrientes ocorre A ciclagem dos nutrientes ocorre através de ciclos biogeoquímicos, através de ciclos biogeoquímicos, onde o meio biótico também onde o meio biótico também participa, principalmente as participa, principalmente as bactérias e os fungos que exercem bactérias e os fungos que exercem papel fundamental como organismos papel fundamental como organismos decompositores e remineralizadores. decompositores e remineralizadores. O meio biótico pode englobar O meio biótico pode englobar também substâncias não vivas como também substâncias não vivas como húmus, excretas, sedimentos húmus, excretas, sedimentos orgânicos, turfeiras, entre outros. orgânicos, turfeiras, entre outros.

Ciclos BiogeoquímicosCiclos Biogeoquímicos

São divididos de acordo com a São divididos de acordo com a natureza do seu reservatório abiótico:natureza do seu reservatório abiótico:

ciclos gasosos (atmosfera): Nitrogênio e ciclos gasosos (atmosfera): Nitrogênio e

Oxigênio;Oxigênio; ciclos sedimentares (rochas):Cálcio e ciclos sedimentares (rochas):Cálcio e

Fósforo;Fósforo; ciclos mistos (atmosfera e rochas):Água,ciclos mistos (atmosfera e rochas):Água,

Carbono e Enxofre;Carbono e Enxofre;

Ambientes aquáticosAmbientes aquáticos Rede alimentar inicia com algas e resíduos;Rede alimentar inicia com algas e resíduos; matéria orgânica e nutrientes → matéria orgânica e nutrientes → alóctone ou alóctone ou

autóctoneautóctone COCO2 2 → ar e decomposição da matéria Orgânica; → ar e decomposição da matéria Orgânica; Ca e carbonatos → dissolução de rochas Calcárias;Ca e carbonatos → dissolução de rochas Calcárias; Águas oligotróficas Águas oligotróficas →→ baixo teor MO (cor clara) baixo teor MO (cor clara) e e

baixa concentração de nutrientes;baixa concentração de nutrientes; Águas mesotróficas e eutróficas Águas mesotróficas e eutróficas → → aumento aumento

considerável na concentração de MO e nutrientesconsiderável na concentração de MO e nutrientesÁguas eutróficas: cor preta (MO em decomposição).Águas eutróficas: cor preta (MO em decomposição).

Nutrientes na águaNutrientes na água Formas fosfatadas: fosfato total, fosfatoFormas fosfatadas: fosfato total, fosfatodissolvido, particulado e ortofosfato ( POdissolvido, particulado e ortofosfato ( PO44

-3 -3 →→fósforofósforosolúvel reativo);solúvel reativo); Formas nitrogenadas: Nitrogênio orgânico, Formas nitrogenadas: Nitrogênio orgânico, nitrogênio amonical, nitrato, nitrito, nitrogênio total.nitrogênio amonical, nitrato, nitrito, nitrogênio total.Formas oxidadas: NOFormas oxidadas: NO33

-- e NO e NO22-- (menos estável), (menos estável),

formas reduzidas: NHformas reduzidas: NH44++(meio ácido) e NH(meio ácido) e NH33 (meio (meio

básico);básico); Enxofre: sofre redução na formação de HEnxofre: sofre redução na formação de H22S,S,decomposição de MO depende de teores dedecomposição de MO depende de teores deaminoácidos sulfurosos e bactérias;aminoácidos sulfurosos e bactérias; Silica: minerais alumínio silicosos, pHSilica: minerais alumínio silicosos, pH<3 é<3 éimobilizada (inerte). Himobilizada (inerte). H22COCO22 + silicatos + silicatos →CO→CO33

-2-2 + sílica + sílicareativareativa

BactériasBactérias

Possuem grande variedade metabólica o que Possuem grande variedade metabólica o que dificulta determinar o seu papel ecológico.dificulta determinar o seu papel ecológico.

O diferente metabolismo dessas bactériasO diferente metabolismo dessas bactériascaracteriza o ambiente limnológico em que irãocaracteriza o ambiente limnológico em que irãoatuar. atuar. Bactérias Quimioorganotróficas se alimentam deBactérias Quimioorganotróficas se alimentam dedetritos orgânicos (assimilam tanto o C particuladodetritos orgânicos (assimilam tanto o C particuladocomo o dissolvido).como o dissolvido).

Bactérias responsáveis pela ciclagem de Bactérias responsáveis pela ciclagem de nutrientes (N,S, Fe e Mn):nutrientes (N,S, Fe e Mn): Quimiolitotróficas aeróbicas Quimiolitotróficas aeróbicas → → energiaenergia→oxidação→oxidação

de ligações reduzidas (Hde ligações reduzidas (H22S, NHS, NH44) → regiões com) → regiões com

↑↑concentração de COconcentração de CO22,NO,NO33, SO, SO44). ). Ex: bactérias Ex: bactérias

nitrificantes, oxidantes de Hnitrificantes, oxidantes de H22S, oxidantes doS, oxidantes doMetano e outras ligações de H, oxidantes do ferro eMetano e outras ligações de H, oxidantes do ferro emanganês.manganês. Quimiolitotróficas anaeróbicas: bactériasQuimiolitotróficas anaeróbicas: bactériasdesnitrificantes, redutoras de sulfato, formadorasdesnitrificantes, redutoras de sulfato, formadorasde metano.de metano.

Matéria orgânica Matéria orgânica → metano + CO→ metano + CO22

Visão clássica do papel ecológico das bactérias

Nova visão: Microbial loopNova visão: Microbial loopVisão atualizada do papel ecológico de bactérias aquáticas

As bactérias competem por nutrientes As bactérias competem por nutrientes

com o fitoplâncton. Bactérias com o fitoplâncton. Bactérias → menores → menores

concentrações de N e P; concentrações de N e P;

Fitoplâncton Fitoplâncton → elevadas concentrações;→ elevadas concentrações; A remineralização é mais o resultado daA remineralização é mais o resultado da

predação e excreção do zooplâncton que da predação e excreção do zooplâncton que da

Ação decompositora.Ação decompositora. Alça microbiana → maior importância → Alça microbiana → maior importância →

Ambientes pobres em nutrientes (lagosAmbientes pobres em nutrientes (lagos

ultra-oligotróficos, zonas pelágicas dosultra-oligotróficos, zonas pelágicas dos

oceanos).oceanos).

Poluentes; Poluentes; efeitos de drenagem; efeitos de drenagem; introdução de excesso de nutrientes → ação introdução de excesso de nutrientes → ação humana → acelera o processo de eutrofização;humana → acelera o processo de eutrofização; mudanças temporais no nível d’água;mudanças temporais no nível d’água; plantas exóticas crescem rapidamente;plantas exóticas crescem rapidamente; ↑ ↑ quantidade MO → ↑ consumo Oquantidade MO → ↑ consumo O22 → mortandade→ mortandadede peixes;de peixes; criação de peixes herbívoros → acelera o ciclo decriação de peixes herbívoros → acelera o ciclo deregeneração de nutrientes e plantas. regeneração de nutrientes e plantas.

Alterações na ciclagem de Alterações na ciclagem de nutrientesnutrientes

Dinâmica das características Dinâmica das características Limnológicas das Baías Porto de Limnológicas das Baías Porto de

Fora e Acurizal (Pantanal de Fora e Acurizal (Pantanal de Mato Grosso) em função da Mato Grosso) em função da variação do nível da águavariação do nível da água

Da Silva, C.J & Esteves, F.A.Da Silva, C.J & Esteves, F.A.

estudo realizado em duas Baías do pantanal estudo realizado em duas Baías do pantanal matogrossense. matogrossense.

três estações amostradas na baía Acurizaltrês estações amostradas na baía Acurizal(I,II,III) e uma na lagoa Porto de Fora (IV).(I,II,III) e uma na lagoa Porto de Fora (IV). período de um ano: Nov/84 a Nov/85 período de um ano: Nov/84 a Nov/85 variáveis analisadas no período chuvosovariáveis analisadas no período chuvoso

(águas altas) e seco (águas baixas): O(águas altas) e seco (águas baixas): O22 dissolvido, profundidade de Secchi, pH,dissolvido, profundidade de Secchi, pH,condutividade elétrica, concentração decondutividade elétrica, concentração denutrientes.nutrientes.

Metodologia

Resultados e DiscussãoResultados e Discussão

Valores de OValores de O22 dissolvido dissolvido ↓ no período de enchente↓ no período de enchentee cheia: entrada de material depositado na áreae cheia: entrada de material depositado na áreaalagada; aumento da profundidade → dificultaalagada; aumento da profundidade → dificultaação do vento e circulação de gasesação do vento e circulação de gases..Profundidade de SecchiProfundidade de Secchi ↑ m↑ maior nas estações I eaior nas estações I eII em março (pico da cheia) II em março (pico da cheia) → rápido processo de→ rápido processo dedecantação e ↓ no início da enchente em Outubrodecantação e ↓ no início da enchente em Outubrona estação III: ↓ profundidade da coluna d’água nona estação III: ↓ profundidade da coluna d’água noperíodo de estiagem e início da enchente,período de estiagem e início da enchente,favorecendo a resuspensão do sedimento.favorecendo a resuspensão do sedimento.

Os valores de pH praticamente não mostraram Os valores de pH praticamente não mostraram um padrão de variação sazonal.um padrão de variação sazonal. Condutividade (presença de íons dissolvidos): Condutividade (presença de íons dissolvidos): valoresvalores↑ na época de enchente,cheia e vazante → ↑ na época de enchente,cheia e vazante → aporte de carga iônica representada pelo materialaporte de carga iônica representada pelo materialintroduzido, valores mais baixos no final da vazanteintroduzido, valores mais baixos no final da vazantee na estiagem. Concentração de Ca+, K+ e → Mg+e na estiagem. Concentração de Ca+, K+ e → Mg+↑↑cheia → mobilização desses elementos pelas cheia → mobilização desses elementos pelas

águaságuaspluviais e de enchentes, a partir dos solos e rochas.pluviais e de enchentes, a partir dos solos e rochas.Na apresenta comportamento inverso.Na apresenta comportamento inverso.

↑ ↑ concentração de formas fosfatadas,concentração de formas fosfatadas,nitrogenadas e do silicato → entrada de grandenitrogenadas e do silicato → entrada de grandequantidade de MO, diluição de nutrientes pelo ↑ noquantidade de MO, diluição de nutrientes pelo ↑ novolume da água, incorporação pelas macrófitasvolume da água, incorporação pelas macrófitasaquáticas, fitoplâncton, perifíton das formasaquáticas, fitoplâncton, perifíton das formasassimiláveis.assimiláveis.Na estiagem essas concentrações são ainda maioresNa estiagem essas concentrações são ainda maiores→ → relação inversa com o nível da água e cátions: ↑relação inversa com o nível da água e cátions: ↑taxa de evaporação, taxa de evaporação, ↓ volume e profundidade da↓ volume e profundidade dacoluna de água → ressuspensão do sedimento.coluna de água → ressuspensão do sedimento.

ConclusãoConclusão

A regeneração de nutrientes envolveA regeneração de nutrientes envolve

tanto o meio biótico quanto o biótico. Os tanto o meio biótico quanto o biótico. Os

ecossistemas aquáticos não estão isolados,ecossistemas aquáticos não estão isolados,

eles são altamente influenciados peloseles são altamente influenciados pelos

terrestres, pelas condições ambientais e terrestres, pelas condições ambientais e

pela ação do homem.pela ação do homem.

BibliografiaBibliografia

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ecologiaecologia. Porto alegre: Ed. Artmed, 2000.. Porto alegre: Ed. Artmed, 2000. Tundisi, J. G.& Saijo, Y., Tundisi, J. G.& Saijo, Y., Limnological Limnological

studies on the Rio Doce Valley Lakes.studies on the Rio Doce Valley Lakes.

Brasilian Academy of Sciences. Brasilian Academy of Sciences.

University of São Paulo.Brasil, 1997.University of São Paulo.Brasil, 1997. http://www.unicamp.br/fea/ortega/eco/iuri12.htm.