UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ECOLOGIA, CONSERVAÇÃO E MANEJO DE VIDA SILVESTRE

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ECOLOGIA, CONSERVAÇÃO E MANEJO DE VIDA SILVESTRE A INFLUÊNCIA DA LARVA DE CHAOBORUS (INSECTA: DIPTERA) NA DISTRIBUIÇÃO ESPACIAL DA COMUNIDADE ZOOPLANCTÔNICA NA LAGOA DO NADO, BELO HORIZONTE MG JOSÉ FERNANDES BEZERRA NETO ORIENTADOR: PROF. DR. RICARDO MOTTA PINTO-COELHO Belo Horizonte Minas Gerais Brasil 2001

2 JOSÉ FERNANDES BEZERRA NETO A INFLUÊNCIA DA LARVA DE CHAOBORUS (INSECTA: DIPTERA) NA DISTRIBUIÇÃO ESPACIAL DA COMUNIDADE ZOOPLANCTÔNICA NA LAGOA DO NADO, BELO HORIZONTE MG Dissertação apresentada ao Programa de Pós- Graduação em Ecologia, Conservação e Manejo de Vida Silvestre, do Instituto de Ciências Biológicas, da Universidade Federal de Minas Gerais, como parte dos requisitos para a obtenção do título de Mestre em Ecologia, Conservação e Manejo de Vida Silvestre. Área de Concentração: Limnologia Orientador: Prof. Ricardo Motta Pinto-Coelho Belo Horizonte Instituto de Ciências Biológicas da UFMG 2001

3 À minha esposa Kátia e aos meus filhos, Daniel e Mariana

4 AGRADECIMENTOS Ao Prof. Dr. Ricardo Motta Pinto-Coelho, por disponibilizar a infraestrutura necessária para a realização deste trabalho. Pela orientação, apoio e por acreditar no meu potencial. Ao CNPq pela concessão da bolsa de mestrado. Ao curso de Pós-Graduação em Ecologia, Conservação e Manejo de Vida Silvestre, especialmente aos Profs: Dr. Fernando Silveira, Dra. Alessandra Giani e Dr. Alexandre Godinho pelas disciplinas oferecidas. Aos funcionários do Parque Fazenda Lagoa do Nado, pelas facilidades durante os trabalhos de campo. À INFRAERO, pelo acesso aos dados climatológicos. À Prof a Dra. Arnola Rietzler pela sua constante disposição em me escutar e ajudar. Aos Profs.: Dr. Francisco A. R. Barbosa, Dr. Marcos Callisto e Dra. Paulina M. Barbosa, às críticas e sugestões às versões iniciais de alguns artigos desta dissertação. Às secretárias do curso de ECMVS, Sônia e Rogéria, pela atenção e disposição em resolver nossos problemas. Aos colegas do Laboratório de Ecofisiologia de Organismos Planctônicos, Magda e Giovanni, pela troca de experiências, apoio e amizade que marcaram o nosso convívio. Ao funcionário Cid, por ter realizado as análises do nitrogênio total e pela ajuda durante toda a parte laboratorial do meu trabalho. Meu agradecimento especial à Laura, pela inestimável ajuda durante as coletas de campo.

5 Aos amigos: Sandra, Gabriela, João, Maurício, Eneida e Luciana, pelos bons momentos de nossa convivência. Aos meus pais e familiares, por acompanharem o meu trabalho e torcerem pela conquista dos meus ideais. Em memória do meu saudoso avô, Moacir da Cunha Magalhães, que sempre me incentivou a estudar e a lutar por meus sonhos. À Kátia, companheira da minha vida, por seu incentivo, amor e principalmente paciência comigo em todos os momentos. Aos meus filhos, Daniel e Mariana, pela alegria e amor, que me deram força para concluir este trabalho. A todos que, de alguma forma, auxiliaram no desenvolvimento deste trabalho.

6 SUMÁRIO APRESENTAÇÃO...1 I Introdução geral...1 II Objetivos...4 III Estrutura da dissertação...4 IV Caracterização geral da área de estudo...7 CAPÍTULO 1 Caracterização limnológica básica da Lagoa do Nado Artigo 1.1 A morfometria e o estado trófico de um pequeno reservatório urbano: Lagoa do Nado, BH-MG Artigo 1.2 A Estrutura térmica, o trabalho do vento e a estabilidade de um reservatório tropical raso: Lagoa do Nado, BH MG Artigo 1.3 O déficit de oxigênio em um reservatório urbano: Lagoa do Nado, BH MG CAPÍTULO 2 A comunidade zooplanctônica da Lagoa do Nado: composição e distribuição vertical...96 Artigo 2.1 Ciclo de vida, dinâmica populacional e produção de Chaoborus brasiliensis (Diptera, Chaoboridae) em um reservatório brasileiro raso: Lagoa do Nado, BH MG....97

7 Artigo 2.2 A migração vertical das larvas de Chaoborus brasiliensis (Diptera: Chaoboridae) em um reservatório brasileiro: Lagoa do Nado, BH MG Artigo 2.3 A influência da larva de Chaoborus (Insecta: Diptera) na distribuição espacial da comunidade zooplanctônica da Lagoa do Nado, BH MG ANEXOS METODOLÓGICOS Anexo I Anexo II Anexo III...198

8 I Introdução geral APRESENTAÇÃO O fenômeno conhecido como migração vertical diária (MVD) do zooplâncton caracteriza-se por um movimento coordenado envolvendo massas de organismos de um grande número de populações, tanto nos oceanos como nas águas continentais (Hutchinson, 1967). Os tipos de movimentos verticais observados são variados e dependem não somente da espécie em consideração e do local, como também da estação e da idade dos organismos. Estas migrações influenciam o zooplâncton a nível populacional e de comunidade, a dinâmica trófica da cadeia alimentar aquática e o transporte de nutrientes na coluna d água (Williamson et al., 1996). Segundo Hutchinson (1967), o comportamento migratório mais comum do zooplâncton é a permanência em águas mais profundas durante o dia e o seu deslocamento para a superfície durante a noite, sendo chamada de migração normal. Em outros casos, os organismos migram para as camadas mais profundas da coluna d água durante a noite e para a superfície durante o dia, e neste caso, a migração é dita reversa. Existem muitas hipóteses acerca do significado adaptativo da migração vertical diurna. A maior parte delas relaciona-se com fatores que variam com a profundidade: intensidade da luz, temperatura, distribuição e abundância do alimento e predação (Dini et al., 1993). Atualmente, a 1

9 hipótese de que a migração vertical é um comportamento de evasão à predação tem sido considerada a mais importante (Tjossen, 1990). Na região tropical o fenômeno da migração vertical diária é comumente observado. Nestas latitudes os organismos precisam se manter até doze horas durante o dia nos estratos seguros, livres de predação, mas tem outras 12 horas durante o período noturno para se alimentar, sendo esta situação aplicável a praticamente todo o ano (Gliwicz, 1999). Este autor salienta que não é por mero acaso que a primeira evidência de migração vertical diurna do zooplâncton percebida como um mecanismo efetivo de evasão à predação por peixes, tenha sido descrita em um reservatório tropical, no Lago Gatun na zona do canal do Panamá por Zaret & Suffern (1976). Em muitas comunidades pelágicas, substancial pressão de predação pode vir de mais de uma origem, incluindo os vários predadores invertebrados, bem como os peixes planctívoros. Os predadores invertebrados ocupam uma posição intrigante na cadeia trófica pelágica. Como as outras espécies de zooplâncton, eles são vulneráveis à predação por peixes e, além disso, podem predar intensamente o zooplâncton. Outro aspecto importante com relação aos predadores invertebrados é que eles respondem à migração de suas presas e ao risco de encontrarem seus próprios predadores (Soranno et al., 1993). Entre os predadores invertebrados, a larva de Chaoborus ocupa posição de destaque. De acordo com Lewis (1996), a larva de Chaoborus tem uma excepcional importância nos trópicos, com a supressão de zooplâncton por Chaoborus sendo o principal fator no controle da 2

10 herbivoria nos lagos tropicais. Devido ao seu crescimento em até três ordens de magnitude através de quatro instares larvais, Chaoborus pode consumir o espectro completo de organismos do zooplâncton (Lewis, 1977). Outro fator importante é que nos trópicos os Chaoborideos são os únicos predadores invertebrados de grande porte, pois nessas regiões não existem os crustáceos predadores Mysis relicta, Bythothrepes ou Leptodora, comuns nos lagos temperados (Pinto-Coelho, comunicação pessoal). Populações de Chaoborus mostram grande variação no seu comportamento migratório (Luecke, 1986). Observações no campo mostram que somente as populações migrantes coexistem com peixes. Espécies altamente visíveis, ou são eliminadas de lagos pela predação ou não ocorrem quando os peixes estão presentes. Em lagos sem peixe, entretanto são as espécies mais conspícuas que dominam, e freqüentemente não mostram um comportamento migratório (Von Ende, 1979). A dieta de Chaoborus pode variar sazonalmente, dependendo do estágio de desenvolvimento, a disponibilidade numérica dos diferentes recursos alimentares e a sobreposição temporal e espacial entre as populações de predadores e presas (Fedorenko, 1975; Lewis, 1977). Nesta dissertação buscamos estudar a dinâmica populacional e o comportamento migratório do predador invertebrado Chaoborus, bem como sua influência na distribuição espacial (vertical) das comunidades planctônicas em um pequeno reservatório tropical urbano, a Lagoa do Nado. Além disso, a partir dos dados de densidade numérica e da estimativa do tempo de desenvolvimento larval dos instares de Chaoborus, estimou-se a produção secundária destes organismos. 3

11 A Lagoa do Nado é um reservatório urbano desconhecido limnologicamente. No desenvolvimento deste estudo, a inexistência de informações básicas sobre o sistema nos obrigou a estruturá-lo de maneira que pudéssemos não só investigar a comunidade planctônica do reservatório, como também levantar as informações básicas sobre o ecossistema aquático (limnologia física e química). II Objetivos 1 Fazer a caracterização limnológica da Lagoa do Nado, tendo como enfoque a morfometria, o estado trófico, o regime térmico e o regime de oxigênio do reservatório. 2 Aumentar o conhecimento sobre a ecologia de Chaoborus em corpos d água tropicais através da análise da sua dinâmica populacional, aspectos do ciclo de vida ciclo de vida, produção secundária e migração vertical diária, ao longo de um ciclo anual. 3 Analisar as variações na composição específica, abundância relativa, dominância e padrões de MVD dos grupos zooplanctônicos do reservatório ao longo de um ciclo anual. 4 Analisar o efeito do predador invertebrado Chaoborus na distribuição espacial da comunidade zooplanctônica da Lagoa do Nado, explorando as mudanças na sobreposição entre predador e presas durante a migração vertical diária, ao longo de um ciclo anual. III Estrutura da dissertação 4

12 Esta dissertação foi estruturada em artigos, organizados em dois grandes capítulos: Capítulo 1 Caracterização limnológica básica da Lagoa do Nado e Capítulo 2 A comunidade zooplanctônica da Lagoa do Nado: composição e distribuição vertical. No total foram seis artigos abrangendo basicamente os objetivos propostos. Diversos anexos foram acrescentados no final da dissertação com o objetivo de detalhar a metodologia utilizada nos trabalhos. Isto porque, em virtude dos estudos estarem no formato de artigos, muitas vezes foi necessário resumir a metodologia, visando adequá-los às exigências de espaço das revistas. Artigo 1.1 Aqui são descritos os aspectos morfométricos e hidrológicos da Lagoa do Nado e são discutidos os efeitos da morfometria sobre o funcionamento do reservatório, enfocando basicamente os padrões de estratificação e mistura. São apresentados também os resultados da avaliação trófica do reservatório em uma escala anual, utilizando-se o índice de estado trófico de Carlson (1977). Artigo 1.2 Neste artigo foi analisada a influência do clima e da morfometria sobre o regime térmico do reservatório, mostrando seu padrão de circulação e mistura em um ciclo anual. Também foram quantificados o conteúdo de calor, a estabilidade da estratificação, o trabalho do vento, o balanço térmico anual do reservatório e o índice de tropicalidade. Artigo 1.3 Este artigo trata do regime de oxigênio na Lagoa do Nado. O déficit real e o déficit hipolimnético por unidade de área no reservatório foram 5

13 estimados a partir de perfis de temperatura e oxigênio dissolvido. Foram analisadas as relações entre a variação sazonal do consumo hipolimnético de oxigênio e alguns fatores ligados à eutrofização e conhecidos como capazes de definir o estado trófico em ambientes lacustres: a concentração de fósforo total e a concentração de clorofila-a na zona eufótica e a profundidade do disco de Secchi. Foram discutidas as limitações na utilização do déficit hipolimnético de oxigênio como um índice de estado trófico em ambientes tropicais rasos. Artigo 2.1 Neste artigo é apresentada uma análise sobre os aspectos demográficos, a biomassa e a produção secundária da larva de Chaoborus brasiliensis, predador invertebrado da zona limnética do reservatório. Foi estimado o ciclo de vida completo deste díptero predador no reservatório. São feitas considerações sobre sua dinâmica populacional e comparações com a densidade da larva em outros corpos d água com diferentes graus de trofia. Artigo 2.2 Aqui é tratada a migração vertical diária dos diferentes instares da larva de Chaoborus. Neste estudo buscou-se responder às seguintes perguntas: A larva de Chaoborus exibe migração vertical diurna na Lagoa do Nado? A amplitude da migração vertical de Chaoborus varia de acordo com o estágio larval? E qual o papel do oxigênio na regulação da distribuição vertical da larva? Artigo 2.3 6

14 Este artigo apresenta uma análise sobre o efeito do predador invertebrado, Chaoborus brasiliensis, sobre a distribuição espacial da comunidade zooplanctônica da Lagoa do Nado, explorando as mudanças na sobreposição espacial entre predador e presas durante a migração vertical diária. Também é apresentada uma análise quali-quantitativa da comunidade zooplanctônica do reservatório. A lista com os títulos de cada artigo bem como o atual status de sua publicação poderá ser vista nas referências, ao final dessa apresentação. IV Caracterização geral da área de estudo Histórico A Lagoa do Nado, objeto deste estudo, é um pequeno reservatório localizado no centro de um parque urbano, o Parque Municipal Fazenda Lagoa do Nado. O reservatório foi construído no final da década de 50 e a área atualmente ocupada pelo parque era, até o final da década de 60, uma fazenda, o Engenho do Córrego do Nado, de propriedade da família do ex-prefeito de Belo Horizonte, Américo Reneé Gianetti. Nesta época, o uso da terra era privativo, sendo freqüentada apenas por familiares e amigos da família. Durante a década de 60, a fazenda foi caindo em abandono e ocorreu uma intensa a ocupação urbana da região vizinha à área. Em 1973, através de um decreto municipal indicando a desapropriação (decreto nº 2408), foi prevista a destinação do espaço para a construção de um parque. A partir da mobilização da comunidade, o terreno da antiga fazenda foi comprado pela prefeitura de BH e, em 1994, o parque foi entregue à população. Atualmente o parque é administrado pela Secretaria Municipal 7

15 do Meio ambiente da Prefeitura de Belo Horizonte (SMMA-PBH) e o reservatório é ornamental e destinado à recreação e lazer. Visão Geral do reservatório A Lagoa do Nado localiza-se na região norte de Belo Horizonte, numa área intensamente urbanizada (Fig. 1), formada pelos bairros Planalto e Itapoã. Ela é formada pelo represamento da água de três nascentes localizadas dentro da área do parque. O reservatório é circundado por uma vegetação secundária de grande porte (Fig. 2) e a saída de água da barragem é superficial e não manejada. Problemas ambientais Atualmente, a administração do Parque Fazenda Lagoa do Nado tem concentrado esforços na preservação das nascentes que alimentam o reservatório. As áreas ao redor das nascentes estão sofrendo um processo de intensa erosão. Na época das chuvas, o volume de água que chega ao parque é bastante elevado, devido principalmente à intensa impermeabilização de toda a área do entorno do parque, promovido pela grande urbanização da região. Neste período o problema da erosão é agravado e as conseqüências são visíveis no próprio reservatório, que passa a apresentar uma cor marrom, ao invés da cor verde, comum nos outros períodos do ano. Outro problema que vem preocupando as autoridades responsáveis pelo parque é a presença de esgotos domésticos clandestinos, que acreditam estar ligados às canalizações de escoamento de água da chuva que entram na área do parque. 8

16 Fig. 1 Mapa de localização e aerofotografia mostrando ao centro a Lagoa do Nado (Fonte: PRODABEL S/A). (1) Continua. 9

17 (2) (3) Figura 2 Fotos (1, 2 e 3) mostrando o reservatório e a vegetação no seu entorno. 10

18 Referências citadas Bezerra-Neto, J. F. B. & Pinto-Coelho, R. M. A morfometria e o estado trófico de um reservatório urbano: Lagoa do Nado, BH-MG. Acta Scientiarum (submetido). Bezerra-Neto, J. F. B. & Pinto-Coelho, R. M. A Estrutura térmica, o trabalho do vento e a estabilidade de um reservatório tropical raso: Lagoa do Nado, BH MG. Bios (submetido). Bezerra-Neto, J. F. B. & Pinto-Coelho, R. M. O déficit de oxigênio em um reservatório urbano: Lagoa do Nado, BH-MG. Acta Limnologica Brasiliensia (no prelo). Bezerra-Neto, J. F. B. & Pinto-Coelho, R. M. Dinâmica populacional e produção secundária de Chaoborus brasiliensis (Diptera, Chaoboridae) em um reservatório tropical raso: Lagoa do Nado, BH MG. Acta Limnologica Brasiliensia (submetido). Bezerra-Neto, J. F. B. & Pinto-Coelho, R. M. A migração vertical das larvas de Chaoborus brasiliensis (Diptera: Chaoboridae) em um reservatório tropical: Lagoa do Nado, BH MG. Acta Scientiarum (submetido). Bezerra-Neto, J. F. B. & Pinto-Coelho, R. M. A influência da larva de Chaoborus (Insecta: Diptera) na distribuição espacial da comunidade zooplanctônica da Lagoa do Nado, BH MG (manuscrito). Carlson, R. E A trophic state index for lakes. Limnol. Oceanogr., 22: Dini, M. L., Soranno, P. A., Scheuerell, M. & Carpenter, S. R Effects of predators and food supply on diel vertical migration of 11

19 Daphnia. Em: S. R. Carpenter & J. F. Kitchell (eds.), The trophic cascades in lakes. University of Cambridge, New York, 385p. Fedorenko, A.Y Instar and species-specific diets in two species of Chaoborus. Limnol. Oceanogr., 20: Gliwicz, Z. M Predictability of seasonal and diel events in tropical and temperate lakes and reservoirs. Em J. G. Tundisi e M. Straskraba (eds.), Theoretical reservoir ecology and its applications. São Carlos. International Institute of Ecology, Backhuys Publishers e Brazilian Academy of Sciences, 585 p. Hutchinson, G. E A treatise on limnology, Vol. II. J. Wiley and Son, Inc., New York, 565 p. Lewis, W Feeding selectivity of a tropical Chaoborus population. Freshwater Biol., 7: Lewis, W. M Tropical lakes: how latitude makes a diference. Em: Schiemer, F. e K. T. Boland (eds.), Perspectives in tropical limnology. SBP Academic Publishing, Amsterdam, 347 p. Luecke, C A change in the pattern of vertical migration of Chaoborus flavicans after introduction of trout. Journal of Plankton Research, 8: Soranno, P. A., Carpenter, S. R. & Moegenburg, S. M Dynamics of the phantom midge: implication for zooplankton. Em: S. R. Carpenter & J. F. Kitchell (eds), The trophic cascades in lakes, Cambridge University Press, Cambridge, 385p. 12

20 Tjossem, S. F Effects of chemical cues on vertical migration behavior of Chaoborus. Limnol. Oceanogr., 35: Von Ende, C. N Fish predation, interespecific predation, and the distribution of two Chaoborus species. Ecology, 60: Williamson, C. E., Sanders, R. W., Moeller, R. E. & Stutzman, P. I Utilization of subsurface food resources for zooplankton reproduction: implications for diel vertical migration theory. Limnol. Oceanogr., 41: Zaret, T. M. & Suffern, J. S Vertical migration in zooplankton as a predator avoidance mechanism. Limnol. Oceanogr., 21:

21 CAPÍTULO 1 Caracterização limnológica básica da Lagoa do Nado 14

22 1.1 A morfometria e o estado trófico de um reservatório urbano: Lagoa do Nado, Belo Horizonte MG. 15

23 A morfometria e o estado trófico de um reservatório urbano: Lagoa do Nado, Belo Horizonte MG. José Fernandes Bezerra-Neto 1 & Ricardo Motta Pinto-Coelho 2 1 Programa de Pós-Graduação em Ecologia, Conservação e Manejo da Vida Silvestre, Universidade Federal de Minas Gerais. CP 486, , Belo Horizonte-MG, Brasil. ( - joseneto@mono.icb.ufmg.br) 2 Laboratório de Ecofisiologia de Organismos Planctônicos, Departamento de Biologia Geral, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte-MG, Brasil. ( rmpc@mono.icb.ufmg.br) Autor para correspondência: José Fernandes Bezerra Neto. Título resumido: A morfometria de um reservatório urbano. RESUMO. São descritas as características morfométricas de um pequeno reservatório, a Lagoa do Nado e determinado o tempo de retenção médio no período seco e chuvoso. O mapa batimétrico do reservatório foi desenhado e o seu estado trófico foi avaliado mensalmente, de setembro/99 a setembro/2000, utilizando-se o índice de estado trófico (IET) de Carlson. A Lagoa do Nado é um sistema raso com 7,6 m e 2,7 m de profundidade máxima e média, respectivamente. A localização no fundo de 16

24 um pequeno vale, sendo rodeado por vegetação de grande porte, a elevada profundidade relativa (5,5%) e a sua bacia de acumulação de formato cônico (Dv = 1,07) indicam uma alta estabilidade física da coluna d água. O tempo de retenção da água no reservatório no período seco foi de 78 dias e no período chuvoso de 2,1 dias. Com o emprego do IET de Carlson, o reservatório foi considerado como meso-eutrófico ao longo do ano de amostragem. Palavras-chave: morfometria, reservatório, estado trófico. ABSTRACT. The morphometry and trophic state of a urban reservoir: Lagoa do Nado, Belo Horizonte MG. Morphometric characteristics of a small reservoir are described and was determined the mean retention time in dry and rainy season. The bathymetric map of reservoir was done, and trophic state was evaluated throughout the sampling year, using the Trophic State Index (TSI) of Carlson. The Nado Lake is a shallow system with 7,6m and 2,7m of maximum and mean depth, respectively. The location in the bottom of a valley, surrounded by large trees, the relative depth (5,5%) and the conic format of accumulation basin (Dv = 1,07) provide high stability of the water column. The mean retention time of reservoir was 78 days and 2,1 days in dry and rainy season, respectively. With the use of Carlson s trophic state index (for TP and Chl a) the reservoir was considered meso-eutrophic throughout the annual cycle. Keys words: morphometry, reservoir, trophic state. 17

25 Introdução A morfologia de um ambiente aquático exerce influencia nas suas características limnológicas (físicas, químicas e biológicas). A morfometria afeta os padrões de mistura da coluna d água, o conteúdo de calor e o tempo de residência da água (Cole, 1983), os processos de erosão, transporte e acumulação de nutrientes (Panosso et al., 1998), a produtividade biológica e o consumo de oxigênio (Sperling, 1999). O estudo da dinâmica de circulação e estratificação e sua vinculação com as características morfométricas e hidrológicas de um lago ou reservatório é fundamental para um conhecimento básico sobre a estrutura do corpo d água e para uma melhor compreensão da maneira como os parâmetros morfométricos atuam sobre funcionamento do ecossistema aquático (Sperling, 1999). Arcifa et al. (1990), destacam que devido à importância dada aos grandes corpos d água, o estudo dos pequenos lagos e reservatórios tem sido posto em um segundo plano, muito embora tais sistemas sejam extremamente abundantes na paisagem. Nogueira e Matsumura-Tundisi (1994), enfatizam a importância de se estudar os pequenos reservatórios, dada a sua ampla distribuição, seus usos múltiplos, dentre eles sua função de freqüente depositário de despejos domésticos e industriais. Outro aspecto importante na caracterização de um corpo d água é o seu estado trófico. Os graus de trofia de diferentes sistemas aquáticos têm sido associados a faixas de valores de variáveis físicas como a transparência da água, químicas como as concentrações de nitrogênio e fósforo e bióticas como a concentração de clorofila-a. Com base na análise 18

26 destes parâmetros é possível classificar o ambiente segundo uma escala de trofia que vai de oligotrófica a hipereutrófica (Carlson, 1977). A eutrofização de um corpo d água pode ser traduzida como um processo decorrente do aumento da concentração de nutrientes, especialmente fósforo e nitrogênio, natural ou artificialmente. O aumento da biomassa fitoplanctônica é o sintoma mais acentuado da eutrofização de um ecossistema aquático (Esteves, 1988). O estado trófico é um fenômeno multidimensional, envolvendo aspectos do fluxo e concentração de nutrientes, produtividade, aspectos quali e quantitativos da flora e fauna aquática, além da morfometria do ambiente (Carlson, 1977). Conseqüentemente, este mesmo autor considera que o estado trófico deveria ser avaliado por índices que utilizem diversos parâmetros, mas que, ao mesmo tempo, seja simples para que possa ser utilizado pelo maior número de pessoas. Assim, a avaliação do estado trófico deve ser abordada sob diferentes pontos de vista, através de concentrações de variáveis físicas, químicas e biológicas e de índices que, utilizando numericamente estas variáveis, ofereçam um resultado que possa ser comparado entre ambientes (Nogueira & Ramirez, 1998). O presente trabalho tem como objetivo descrever as características morfométricas e hidrológicas de um pequeno reservatório urbano e avaliar a sua condição trófica em uma escala sazonal. Área de estudo O estudo foi desenvolvido na Lagoa do Nado, reservatório situado dentro de um parque municipal (Parque Fazenda Lagoa do Nado) na região 19

27 norte de Belo Horizonte, MG (43º W, 19º S) a uma altitude de 770 m (Fig. 1). O reservatório está localizado no centro de um pequeno vale (a diferença altimétrica entre as curvas de nível da lagoa e o ponto mais elevado da micro-bacia é de 40 metros), sendo rodeado em toda a sua extensão por uma vegetação secundária formada por árvores de grande porte (principalmente Eucalyptus sp.). Ele é formado pelo represamento da água de três nascentes localizadas dentro da área do parque, sendo a sua saída de água superficial e não manejada. O clima regional é classificado como tropical B-2 com um moderado déficit hídrico (Ferreira, 1992), apresentando duas estações distintas: uma quente e chuvosa (de novembro a março) e outra mais fria e seca (de abril a outubro). A precipitação anual, em uma escala histórica, gira em torno de mm (dados do 5º distrito de meteorologia do Ministério da Agricultura, Belo Horizonte). Material e métodos Para a caracterização morfométrica da Lagoa do Nado foi realizado um levantamento batimétrico utilizando-se uma ecossonda modelo Hondex. As medidas de profundidade foram tomadas em 20 perfis perpendiculares ao eixo do maior comprimento da Lagoa. O mapa batimétrico foi desenhado baseado em um levantamento aerofotogramétrico da região (escala 1:2000, PRODABEL S/A, n o. 5160). A partir do levantamento batimétrico foi obtida a profundidade máxima ( Z m) do reservatório. Utilizando-se um programa de análise de imagens (Scion Image Scion Corporation) foram determinados os 20

28 seguintes parâmetros morfométricos primários: área superficial (Al), perímetro (P), comprimento máximo efetivo (Ce) e largura máxima efetiva (Le). Também foram determinados por este método a área de cada estrato horizontal de água, o comprimento das linhas de contorno (isóbatas) e a área da micro-bacia de drenagem (Ab). O volume do reservatório foi determinado pelo somatório dos volumes de cada estrato, que foram calculados segundo a fórmula (Cole, 1983), ( A1 + A2 A1 A2 ) h Vi = + 3 Onde Vi é o volume do estrato i, h é a espessura vertical do estrato e A 1 e A 2 a área da borda superior e inferior do estrato, respectivamente. As curvas hipsográficas profundidade-área e profundidade-volume da Lagoa do Nado foram plotadas de acordo com Cole (1983). Foram também calculados os seguintes parâmetros morfométricos secundários: profundidade média ( ) Z, profundidade relativa ( R) Z, índice de desenvolvimento de volume ( D V ), índice de desenvolvimento de perímetro ( D P), largura média do reservatório (L m ), declividade média (α ) e o fator de envolvimento (Fe), de acordo com Sperling (1999). O tempo de retenção da água foi estimado para os meses de junho, julho e agosto de 2000 (período de seca) e os meses de dezembro, janeiro e fevereiro de 2001 (período de chuva). Os cálculos foram realizados através da razão entre o volume do reservatório e a sua vazão média diária, a qual foi obtida através do cálculo da velocidade da corrente do canal de saída de água do reservatório de acordo com Pielou (1998). 21

29 Para a avaliação do estado trófico da Lagoa do Nado, coletas foram realizadas mensalmente durante o período de setembro de 1999 a setembro de 2000 na região central do reservatório. A transparência da água foi medida utilizando-se um disco de Secchi de 20 cm. Amostras de água para análise do fósforo total, nitrogênio total e clorofila-a foram coletadas a 0 m, 1 m, 3 m e 5 m, utilizando-se garrafa de Van Dorn com capacidade para 2 litros. O fósforo total (PT) foi determinado pelo método de Murphy & Riley (1962), após digestão a quente com perssulfato de potássio. O nitrogênio total (NT) foi determinado através da digestão das amostras em autoclave com perssulfato de potássio com posterior redução para nitritos (Mackereth et al., 1978). A clorofila-a, corrigida para feopigmentos, foi determinada pelo método espectrofotométrico proposto por Lorenzen (1967) e a extração do pigmento foi realizada usando acetona 90% a frio, como solvente orgânico. Utilizando-se os resultados obtidos das medidas de transparência (disco de Secchi), bem como os valores médios das quatro profundidades para fósforo total e clorofila-a, foi calculado o IET de Carlson (1977), com base nas transformações lineares dos valores obtidos para as variáveis acima citadas. Resultados e discussão Morfometria As variáveis morfométricas e hidrológicas quantificadas para a Lagoa do Nado são apresentados na tabela I. 22

30 Dentro do período estudado, a Lagoa do Nado apresentou uma variação mínima do nível da água (< 30 cm). O tempo de retenção médio variou de 2,09 dias para o período chuvoso a 78 dias para o período seco. Quanto às características físicas, a Lagoa do Nado pode ser classificada como um reservatório muito pequeno (área <1 Km 2 e volume <10 6 m 3 ) e com um tempo de retenção intermediário (2 semanas < TR < 1 ano) na maior parte do ano (Straskraba, 1999). O relevo do fundo do reservatório, evidenciado através do mapa batimétrico (Fig. 2), apresenta uma inclinação regular aumentando da cabeceira em direção à barragem onde atinge sua profundidade máxima (7,6 metros). A configuração da bacia do reservatório pode ser evidenciada pelo índice de desenvolvimento de volume (Dv). Lagos ou represas que possuam Dv próximos a 1, tem sua bacia com a forma aproximada de um cone, como é o caso da Lagoa do Nado que apresentou Dv de 1,07. Já aqueles com o Dv >1, teriam o formato de U e estariam mais expostos à ação do vento (Sperling, 1999). Outro parâmetro que descreve a forma da bacia é a relação Zmédio:Zmáximo e o valor desta relação para um cone ideal é de 0,333. O valor encontrado para a L. do Nado foi de 0,35, indicando novamente a forma cônica da bacia de acumulação do reservatório. A forma da cavidade do lago também pode ser evidenciada a partir da análise das curvas hipsográficas (Fig. 3). Podemos observar que a área de cada estrato do reservatório vai diminuindo de maneira quase linear à medida que avança em direção ao fundo. De acordo com Sperling (1999), 23

31 em lagos de formato linear, a declividade é aproximadamente constante ao longo de todo o terreno inundado. O índice de desenvolvimento de perímetro (Dp) é uma medida do grau de irregularidade da região litorânea. Um lago de forma aproximadamente circular apresenta Dp próximo a 1. Um bom exemplo de lago nessa categoria seria a Lagoa Carioca situada no Parque Estadual do Rio Doce que possui um Dp = 1,29 (Tundisi e Mussara, 1986) e o Lago Parque Norte, Dp = 1,31 (Ramirez, 2000). Por outro lado, corpos d água de margens irregulares (ou dentríticas) têm valores de Dp acima de 3,0, como é o caso do Lago Dom Helvécio, com um Dp igual a 5,45 (Tundisi e Mussara, 1986). A Lagoa do Nado apresentou o Dp = 2,75, o que indica um grau mediano de irregularidade das margens. O fator de envolvimento indica a relação entre a área da lagoa e a área da bacia de drenagem. Em geral, quanto maior Fe, menor a capacidade de diluição do sistema aquático frente ao material transportado a partir de sua bacia. O valor de Fe foi de 53 para a Lagoa do Nado, valor considerado alto quando comparado com outros reservatórios: Lagoa da Pampulha, 37; Reservatório Vargem das Flores, 23; Reservatório Serra Azul, 30; Reservatório de Formoso, 31 (Sperling, 1994). O valor de Fe da Lagoa do Nado, localizada numa região intensamente urbanizada, explica o elevado volume de água que chega ao reservatório no período chuvoso, água esta que, devido à elevada declividade da área no entorno, causa erosão na área do parque por onde passa, sendo que todo este material é carreado para dentro da Lagoa. A redução do tempo de retenção da água do reservatório 24

32 de 78 dias no período seco para 2 dias no período chuvoso é a principal alteração física no sistema aquático em conseqüência deste processo. A declividade média da Lagoa do Nado (2,7%), como Fe, também exerce importante influência sobre os processos de erosão, transporte e acumulação de sedimentos provenientes de sua bacia de drenagem. Quanto maior a declividade da encosta de um lago, mais intenso o carreamento de material em direção ao fundo (Sperling, 1999). A Lagoa do Nado apresentou profundidades máxima e média relativamente baixas de 7,6 m e 2,7 m, respectivamente. Por outro lado, esse reservatório apresentou uma profundidade relativa elevada (5,5%) se comparado com outros lagos e reservatórios: Lagoa Carioca, 2,9%; lago D. Helvécio, 1,1%; Lagoa da Pampulha, 0,9%; Represa de Três Marias, 0,15% (Sperling, 1994). Este índice proporciona indícios sobre a estabilidade da coluna d água (Cole, 1983) e sugere, por seu alto valor, uma alta estabilidade térmica da mesma. A profundidade relativa indica a relação entre a profundidade máxima e o diâmetro médio de um lago e está relacionada aos padrões de circulação de um sistema aquático. Desta forma, lagos pequenos e profundos possuem altos valores de Z R e estão menos expostos às influências do vento. Corpos d água grandes e rasos apresentam baixos valores de Z R e estão sujeitos a processos de resfriamento e aquecimento e à ação de mistura pelo vento, impedindo a formação de estratificações verticais (Panosso, 1998; Sperling, 1999). Nogueira e Matsumura-Tundisi (1994), analisando as características físicas e químicas da Represa do Monjolinho, enfatizaram a importância dos fatores morfométricos (baixos Z, Zm e formato do fundo em forma de 25

33 U) e das características da área do entorno (margens desprotegidas de vegetação e declividade suave), na manutenção da instabilidade física do sistema estudado. Segundo Panosso et al. (1998), a reduzida estabilidade térmica encontrada em lagoas costeiras fluminenses, é devida principalmente aos fatores morfométricos (valores elevados de comprimento e largura máximos e valores reduzidos de profundidade relativa) que favoreceriam a ação do vento sobre a coluna d água. Henry (1999) analisando a estrutura térmica de reservatórios brasileiros, destaca o fato de que somente naqueles reservatórios com tempo de residência maior do que 40 dias, houve o desenvolvimento de estratificação térmica na coluna d água. Segundo este mesmo autor, as mudanças na estrutura térmica de lagos e reservatórios devem-se aos fatores climatológicos (modificações da radiação solar e à ação do vento), além dos fatores geográficos e morfométricos. Como podemos ver, a partir dos resultados mostrados anteriormente, a Lagoa do Nado apresenta um conjunto de características morfométricas que reduziriam a ação do vento sobre a sua lâmina d água: (a) a localização no fundo de um pequeno vale e tendo suas margens protegidas por uma vegetação arbórea de grande porte; (b) o formato cônico da bacia de acumulação do reservatório; (c) o valor elevado de Z R e o reduzido comprimento e largura máximos efetivos (290 m e 74 m, respectivamente), entre outros. Todos estes fatores aliados a um tempo de retenção superior a 50 dias, durante a maior parte do ano, poderiam permitir uma maior estabilidade física no reservatório, influenciando diretamente o padrão de 26

34 estratificação e circulação do sistema. Isto pode ser evidenciado pelos dados de temperatura da água e oxigênio dissolvido do reservatório (retirado de Bezerra-Neto & Pinto-Coelho, no prelo), onde podemos ver que o reservatório desenvolve uma estável estratificação térmica que persiste de agosto a maio, apresentando apenas um período de circulação durante o ano, em junho julho. Observamos também que o epilímnio é bem oxigenado, com o desenvolvimento de intensa anoxia no hipolímnio durante todo o período de estratificação (Fig. 4). Índice do estado trófico (IET) Os valores numéricos gerados através do Índice de Estado Trófico (IET), não definem a condição de eutrofia e somente podem ser considerados como indicadores dela, já que o melhor indicador do estado trófico pode variar entre lagos e ainda estacionalmente (Nogueira & Ramirez, 1998). Carlson (1977) considera que certos pressupostos devem ser cumpridos antes de se decidir qual dos indicadores, entre a clorofila-a, profundidade do Secchi e fósforo total, é o mais apropriado para um sistema ecológico particular. Com relação à transparência e a clorofila-a (Tab. II) como indicadores tróficos, este autor considera que o índice baseado na transparência não pode ser aplicado a lagos com elevado material particulado não algal. Com a finalidade de testar este pressuposto, foi realizada uma análise de regressão linear simples entre a transparência da água (PS) e a clorofila-a. Os resultados mostraram que a profundidade do disco de Secchi não apresentou uma associação significativa com a 27

35 variação do material fitoplanctônico na Lagoa do Nado (n =13; r 2 = 0,07; p = 0,37). Portanto, apenas a clorofila-a foi utilizada no IET para a Lagoa do Nado, pois a transparência da água (PS) não foi considerada um bom indicador trófico para o reservatório. Com relação ao fósforo total (PT), Carlson (1977) considera que o uso do IET só produz resultados válidos naqueles ambientes em que o fósforo é o fator limitante para o crescimento algal. De acordo com Vollenweider (1983), lagos com a razão NT/PT maior do que 9 são considerados potencialmente limitados por fósforo, enquanto aqueles com uma razão menor do que 9 são limitados por nitrogênio. Podemos observar na Tabela II que o valor da razão NT/PT foi maior do que 9 em 77% das amostragens, o que significa limitação potencial por fósforo em praticamente todo o ano no ambiente estudado, cumprindo a condição de Carlson (1977) para poder usar o IET com base no fósforo total. A Lagoa do Nado, a partir dos valores obtidos para o IET de Carlson (1977), com base apenas em Cl-a e PT, mostrou-se eutrófica com relação ao fósforo total, durante praticamente todo o período de estudo, enquanto que em relação às concentrações de clorofila-a, o reservatório se mostrou predominantemente mesotrófico (Fig. 5). O reservatório, portanto, pode ser classificado como meso-eutrófico ao longo do ano de amostragem. Agradecimentos Os autores agradecem à Prefeitura de Belo Horizonte e especialmente aos funcionários do Parque Lagoa do Nado pelo apoio logístico no campo. À G.G. Landa pela inestimável ajuda durante o levantamento batimétrico. 28

36 Ao professor A. L. Godinho por gentilmente emprestar a ecossonda utilizada neste trabalho. Ao Prof. Dr. Raoul Henry e à Profa. Dra. Arnola Rietzler pelas sugestões e críticas às versões iniciais do manuscrito. Ao CNPq, pela bolsa de mestrado ao primeiro autor. Referências citadas ARCIFA, M. S. et al. Thermal regime and stability of a tropical shallow reservoir: Lake Monte Alegre, Brazil. Rev. Hydrobiol. Trop., v. 23, n. 4, p , BEZERRA-NETO, J. F. B.; PINTO-COELHO, R. M. A Estrutura térmica, o trabalho do vento e a estabilidade de um reservatório tropical raso: Lagoa do Nado, MG Brasil. Acta Limnologica Brasiliensia, no prelo. CARLSON, R. E. A trophic state index for lakes. Limnol. Oceanogr., v. 22, p , COLE, G. Textbook of limnology. Toronto: C. V. Mosby Company, ESTEVES, F. A. Fundamentos de limnologia. Rio de Janeiro: Interciência, FERREIRA, W. P. Atlas Nacional do Brasil. Rio de Janeiro: IBGE, HENRY, R. Heat budgets, thermal structure and dissolved oxygen in brazilian reservoirs. In: TUNDISI, J. G.; STRASKRABA, M. Theoretical reservoir ecology and its applications. São Carlos. International Institute of Ecology, Backhuys Publishers e Brazilian Academy of Sciences, 1999, cap. 7, p LORENZEN, C. J. Determination of chlorophyll and phaeopigments: spectrophotometric equations. Limnol. Oceanogr., v. 12, p ,

37 MACKERETH, F. J. et al. Water analysis. Ambleside: Freshwater Biological Association Sci. Publ. 36, MURPHY, J.; RILEY, J.P. A modified single solution method for the determination of phosphate in natural waters. An. Chim. Acta, v. 27, p , NOGUEIRA, N. M. C.; RAMIREZ, R. J. J. Variação mensal da condição trófica do Lago das Garças (São Paulo, SP, Brasil). Acta Limnol. Bras., v. 10, n. 2, p , NOGUEIRA, M. G.; MATSUMURA-TUNDISI, T. Limnologia de um sistema artificial raso (Represa de Monjolinho São Carlos, SP). I Dinâmica das variáveis físicas e químicas. Rev. Brasil. Biol., v. 54, n. 1, p , PANOSSO, R. F. et al. Morfometria das lagoas Imboassica, Cabiúnas, Comprida e Carapebus: Implicações para o seu funcionamento e manejo. In: ESTEVES, F. A. Ecologia das lagoas costeiras do Parque Nacional da Restinga de Jurubatiba e do Município de Macaé (RJ). Rio de Janeiro: Universidade Federal do Rio de Janeiro, 1998, cap. 1, p PIELOU, E. C. Fresh Water. Chicago: The University of Chicago Press, RAMIREZ, J. J. Variación diurna y estacional del contenido calórico, la estabilidad y el trabajo del viento en una laguna tropical. Acta Limnol. Bras., v.12, p , SPERLING, E. Morphometric features of some lakes and reservoirs in the State of Minas Gerais. In: PINTO-COELHO, R. M. et al. Ecology and 30

38 human impact in lakes and reservoirs in Minas Gerais. Belo Horizonte: Segrac, 1994, cap. 5, p SPERLING, E. Morfologia de lagos e represas. Belo Horizonte: Segrac, STRASKRABA, M. Retention times as a key variable of reservoir limnology. In: TUNDISI, J. G.; STRASKRABA, M. Theoretical reservoir ecology and its applications. São Carlos. International Institute of Ecology, Backhuys Publishers e Brazilian Academy of Sciences, 1999, cap. 16, p TUNDISI, J.G.; MUSSARA, M.L. Morphometry of four lakes in the Rio Doce Valley Lakes System and its relationship with primary production of phytoplankton. Rev. Brasil. Biol., v. 46, n. 1, p , VOLLENWEIDER, R. A. Eutrophication. Notes distributed during the II Meeting of the Regional Project on the Eutrophication of Tropical Lakes. Brazil: CEPIS,

39 Tabela I - Características morfométricas e hidrológicas da Lagoa do Nado, BH MG. PARÂMETROS MORFOMÉTRICOS Área (A) m 2 Volume (V) m 3 Perímetro (P) Comprimento máximo efetivo (Ce) Largura máxima efetiva (Le) Profundidade máxima (Z m ) 1193 m 290 m 74 m 7,6 m Profundidade média ( Z ) 2,7 m Z : Z m 0,35 Profundidade relativa (Z R ) 5,5% Largura média (L m ) 51,8 m Índice de desenvolvimento de volume (D V ) 1,07 Índice de desenvolvimento de perímetro (D P ) 2,75 Área da micro-bacia de drenagem (Ab) m 2 Fator de envolvimento (Fe) 53 Declividade média (α ) 2,7% PARÂMETROS HIDROLÓGICOS PERÍODO SECO PERÍODO CHUVOSO Vazão média 0,006 m 3.s -1 0,22 m 3.s -1 Tempo de retenção 78 dias 2,09 dias 32

40 Tabela II Variação mensal dos valores de clorofila-a, profundidade do disco de Secchi, nitrogênio total (NT), fósforo total (PT) e os valores da razão NT/PT na Lagoa do Nado, no período de setembro de 1999 a setembro de Data Secchi Clorofila-a NT PT NT/PT (m) (µg.l -1 ) (µg.l -1 ) (µg.l -1 ) Set/99 1,40 7,26 697,08 42,03 16,6 Out/99 0,70 9, ,97 58,09 23,4 Nov/99 1,10 7, ,36 62,08 18,2 Dez/99 0,30 6, ,05 122,50 9,1 Jan/00 0,60 10,97 666,21 143,30 4,6 Fev/00 0,30 2,57 617,00 85,78 7,2 Mar/00 0,40 8,61 831,18 127,38 6,5 Abr/00 1,40 8,29 519,12 56,93 9,1 Mai/00 1,00 11, ,95 50,31 25,4 Jun/00 0,80 6, ,96 42,05 40,0 Jul/00 1,00 8, ,04 35,72 16,8 Ago/00 1,10 8, ,35 40,04 27,6 Set/00 0,80 10,79 878,96 73,54 12,0 33

41 Figura 1 Mapa de localização e aerofotografia mostrando ao centro a Lagoa do Nado (Fonte: PRODABEL S/A). 34

42 Barragem N Figura 2 Mapa batimétrico da Lagoa do Nado BH, MG. Intervalos entre os contornos em metros. 35

43 Área (%) Volume (%) Profundidade (m) A B Figura 3 Curvas hipsográficas profundidade-área (A) e profundidade volume (B) da Lagoa do Nado BH, MG. 36

44 mg O 2.l -1 T (ºC) set/99 out/99 nov/99 dez/99 PROFUNDIDADE (m) jan/ fev/ mar/ abril/00 mg O 2.l -1 T (ºC) mg O 2.l -1 T (ºC) mai/00 jun/00 jul/00 ago/00 Fig. 4 Perfis de temperatura (ºC, linhas tracejadas) e oxigênio dissolvido (mg O 2.l -1, linhas contínuas) na Lagoa do Nado, durante o período de setembro de 1999 a agosto de 2000 (modificado de Bezerra-Neto & Pinto- Coelho, no prelo). 37

45 E IET M Fósforo total Clorofila-a O 35 set/99 out/99 nov/99 dez/99 jan/00 fev/00 mar/00 abr/00 mai/00 jun/00 jul/00 ago/00 set/00 Figura 5 Variação mensal do estado trófico da Lagoa do Nado segundo o IET de Carlson (1977) para o fósforo total e clorofila-a. 38

46 1.2 A Estrutura térmica, o trabalho do vento e a estabilidade de um reservatório tropical raso: Lagoa do Nado, MG Brasil 39

47 A Estrutura térmica, o trabalho do vento e a estabilidade de um reservatório tropical raso: Lagoa do Nado, MG Brasil. BEZERRA NETO, J. F. 1 & PINTO-COELHO, R. M. 2 1 Programa de Pós-Graduação em Ecologia, Conservação e Manejo da Vida Silvestre, Universidade Federal de Minas Gerais. CP 486, , Belo Horizonte-MG, Brasil. ( - joseneto@mono.icb.ufmg.br) 2 Laboratório de Ecofisiologia de Organismos Planctônicos, Departamento de Biologia Geral, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte-MG, Brasil. ( rmpc@mono.icb.ufmg.br) RESUMO: Estrutura térmica, o trabalho do vento e a estabilidade de um reservatório tropical raso: Lagoa do Nado, MG - Brasil. A Lagoa do Nado (19º S, 43º W) é um pequeno reservatório (área m 2, profundidade média 2,7 m), situado na região urbana de Belo Horizonte, MG. Perfis da temperatura da água e dados climáticos em um ciclo anual foram utilizados na análise do regime térmico, padrões de estratificação e mistura do reservatório. Também foram quantificados o conteúdo de calor, a estabilidade da estratificação e o trabalho do vento. Apesar de sua pequena profundidade média, o reservatório foi identificado como monomítico quente, com um período de estratificação térmica bem definido (setembro a maio) e apenas um período de circulação (junho e julho). O balanço térmico anual do reservatório foi de 1465 cal.cm -2. O 40

48 trabalho do vento máximo na distribuição do calor e a estabilidade máxima da estratificação da coluna d água foram de 46,37 g.cm.cm -2 e 13,42 g.cm.cm -2, respectivamente. Palavras-chave: estrutura térmica, conteúdo de calor, estabilidade, trabalho do vento, reservatório. ABSTRACT: Thermal structure, the work of the Wind, and the stability of a shallow tropical reservoir: Lagoa do Nado, MG - Brasil. Lake Nado (19º S, 43º W) is a small reservoir (area m 2, mean depth 2.7 m) situated in Belo Horizonte city capital of the state of Minas Gerais, Brazil. Water temperature profiles and climatic data from an annual cycle were used in the analysis on the thermal regimes and patterns of stratification and mixing. The heat content, the stability of the stratification and the work of the wind were also estimated. Although shallow, the reservoir was classified as warm monomictic, with a relatively long period stratification (September to May) and a short period of circulation (June and July). The annual heat budget of the reservoir was of 1465 cal.cm -2. The maximum work of the wind in the heat distribution and the maximum stability of the water column was 13,42 g-cm.cm -2 and 46,37 g-cm.cm -2, respectively. Key words: Thermal structure, heat content, stability, wind of work, reservoir. Introdução Lagos e reservatórios de regiões tropicais tem sido caracterizados por exibirem altas temperaturas na superfície e um baixo valor de estabilidade 41

49 devido às pequenas diferenças entre a temperatura da superfície e do fundo (Henry, 1999). Quando são suficientemente profundos para estratificar, os lagos tropicais tendem a circular previsivelmente em breves períodos, permanecendo estratificados no restante do ano. Esse padrão é conhecido como sendo o padrão monomítico de circulação (Lewis, 1987, Henry, 1997). Na maioria dos casos a estação de circulação coincide com o inverno hemisférico, quando são observados os menores valores de temperatura da água. A circulação, entretanto, pode não ser completa e o período de mistura é mais curto do que em lagos temperados (Lewis, 1996). Alguns lagos e reservatórios tropicais apresentam padrões de estratificação e circulação que não se originam apenas das mudanças sazonais na radiação. Por exemplo, ambientes sujeitos a episódios de tempestades tropicais (Lewis, 1983a) e vento (Towsend, 1998) podem apresentar períodos de circulação completa em diversos períodos no ano. Esta gama complexa de comportamento térmico, que também inclui aqueles ambientes que circulam todos os dias (Nogueira & Matsumura-Tundisi, 1994; Ramirez, 2000) e aqueles que são permanentemente estratificados (Melack & Jellison, 1998), têm sua gênese na diversidade climática tropical aliada a certas características morfométricas do lago ou reservatório e sua interação com o clima. O objetivo deste trabalho é descrever o padrão de estratificação e circulação sazonal, o conteúdo de calor, a estabilidade da estratificação e o trabalho do vento em um reservatório urbano, a Lagoa do Nado. São também avaliadas a influência dos fatores climáticos e morfométricos, além da proteção contra o vento sobre o regime térmico deste reservatório raso. 42