SUMÁRIO 1 CONSIDERAÇÕES HISTÓRICAS SOBRE A CIÊNCIA LIMNOLOGIA...

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1 SUMÁRIO 1 CONSIDERAÇÕES HISTÓRICAS SOBRE A CIÊNCIA LIMNOLOGIA Pesquisas em Ambientes Aquáticos Continentais Anteriores a Limnologia Gênese e Definição de Limnologia Consolidação da Limnologia como Ciência Fase Moderna da Limnologia HISTÓRIA DA LIMNOLOGIA BRASILEIRA E SEUS DESAFIOS NAS PRIMEIRAS DÉCADAS DO SÉCULO XX Considerações Gerais Expedições de Naturalistas: Primeiras Fontes de Informações Sobre os Corpos D água Continentais Brasileiros Região Nordeste: O Berço da Limnologia Brasileira A Amazônia Passa a Ser o Palco das Pesquisas Limnológicas no Brasil Outras Contribuições à Limnologia Brasileira na Segunda Metade do Século XX Com a Criação dos Cursos de Pós-Graduação surge uma Nova Limnologia no Brasil Criação da Sociedade Brasileira de Limnologia: Importante Iniciativa para o Desenvolvimento da Limnologia Brasileira Cenário Político e Científico da Década de A Gênese da Sociedade Brasileira de Limnologia A Estruturação Administrativa e Científica da SBL A Sociedade Brasileira de Limnologia se Adéqua à Nova Legislação Brasileira e é Refundada... 52

2 XXIV F U N D A M E N T O S D E L I M N O L O G I A A Limnologia Brasileira Alcança a Maturidade A Limnologia Brasileira Atinge a Maturidade ao Mesmo Tempo em que Ocorre a Maior Degradação dos Ecossistemas Aquáticos Continentais de Todos os Tempos Alguns dos Desafios da Limnologia Brasileira nas Primeiras Décadas do Século XXI Inclusão da Bacia Hidrográfica na Abordagem Limnológica: O Primeiro Desafio Aplicar os Resultados das Pesquisas Limnológicas na Solução dos Problemas: O Segundo Desafio Educação em Limnologia: O Terceiro Desafio Enfrentando os Desafios Através da Integração de Saberes Limnólogo com Novo Perfil Profissional: Uma Necessidade para Enfrentar os Desafios da Limnologia nas Primeiras Décadas do Século XXI Novo Perfil Profissional: Aberturas de Novos Mercados de Trabalho para o Limnólogo Brasileiro PAPEL DA ÁGUA E DA LIMNOLOGIA NA SOCIEDADE MODERNA A Água no Dia a Dia do Homem Moderno Escassez de Água Doce: Uma Ameaça Real à Humanidade Construção de Hidrelétricas Ecologicamente mais Sustentáveis: Um Exemplo da Contribuição da Limnologia à Sociedade Brasileira Etapa de Estudos de Inventário Hidrelétrico Etapa de Estudos de Viabilidade Etapa de Projeto Básico Etapa de Construção Etapa de Operação da Usina e de Gerenciamento Limnológico do Reservatório CICLO DA ÁGUA NA BIOSFERA Água: Uma Antiga Preocupação da Humanidade Origem da Água na Terra Ciclo Hidrológico na Biosfera Alterações no Ciclo Hidrológico Mudanças Globais e o Ciclo Hidrológico... 79

3 SUMÁRIO X X V 5 GÊNESE DOS ECOSSISTEMAS LACUSTRES Considerações Gerais Sistemas Lacustres Brasileiros Gênese dos Lagos Lagos Formados por Movimentos Diferenciais da Crosta Terrestre Lagos de Origem Vulcânica Lagos Glaciares Lagos Formados pela Dissolução de Rochas (Lagos de Dissolução ou Erosão) Lagos Formados pela Atividade de Castores Lagos Formados pelo Impacto de Meteoritos Lagos Formados pela Atividade de Rios Lagos Formados pela Atividade do Vento (Lagos de Barragem Eólica) Lagos Associados à Linha Costeira Represas e Açudes ÁGUAS CONTINENTAIS: CARACTERÍSTICAS DO MEIO, COMPARTIMENTOS E SUAS COMUNIDADES Características do Meio Aquático Os Principais Compartimentos e Suas Comunidades Região Litorânea Região Limnética ou Pelágica Região Bentônica Interface Água-Ar Importância do Acoplamento entre Compartimentos Aquáticos ETAPAS DO METABOLISMO AQUÁTICO Produção Consumo Decomposição

4 XXVI F U N D A M E N T O S D E L I M N O L O G I A 8 PROPRIEDADES FÍSICAS E QUÍMICAS DA ÁGUA E SUA IMPORTÂNCIA LIMNOLÓGICA A Molécula da Água Calor Específico e Calor de Vaporização da Água Tensão Superficial da Água Viscosidade da Água Densidade da Água A RADIAÇÃO SOLAR E SEUS EFEITOS EM ECOSSISTEMAS AQUÁTICOS CONTINENTAIS Caracterização da Radiação Solar A Radiação na Superfície dos Corpos D água A Radiação no Meio Aquático Absorção da Radiação Dispersão da Radiação Atenuação da Radiação Zona Eufótica e Transparência da Água Avaliação da Dispersão, da Atenuação da Radiação e da Transparência da Água Avaliação da Dispersão da Radiação Avaliação da Atenuação da Radiação Avaliação da Transparência da Água Efeitos Térmicos da Radiação sobre os Corpos D água A Instabilidade e Estabilidade Térmica dos Corpos D água Estratificação Térmica dos Ecossistemas Aquáticos Continentais Classificação dos Lagos quanto ao Número e Tipo de Circulação OXIGÊNIO DISSOLVIDO Considerações Gerais Difusão e Distribuição de Oxigênio Dentro do Ecossistema Aquático Continental Dinâmica do Oxigênio Dissolvido em Lagos de Regiões de Clima Temperado

5 SUMÁRIO X X V I I 10.4 Dinâmica do Oxigênio Dissolvido em Lagos Tropicais A Alta Temperatura como Fator Controlador Direto da Concentração de Oxigênio Fatores Controladores Indiretos da Concentração de Oxigênio Concentração de Oxigênio em Represas Construídas sobre Florestas Tropicais Variação Diária da Concentração de Oxigênio Oxigênio no Sedimento Adaptações de Peixes às Baixas Concentrações de Oxigênio em Lagos Tropicais Dinâmica do Oxigênio Dissolvido em Lagos Meromíticos Anomalias do Perfil Clinogrado CARBONO ORGÂNICO Conceitos Básicos Fontes e Remoção de Carbono Orgânico dos Ecossistemas Aquáticos Continentais As Transformações do Carbono nos Ecossistemas Aquáticos Continentais Fotossíntese Respiração Produção, Consumo e Emissão de Metano (CH 4 ) em Ecossistemas Aquáticos Fotodegradação do Carbono Orgânico Ciclo do Carbono em Contexto Nacional e Global CARBONO INORGÂNICO Carbono Inorgânico e suas Formas nos Ecossistemas Aquáticos Dureza da Água Princípios Físico-Químicos do ph e seus Valores em Águas Continentais Sistema Tampão nos Ecossistemas Aquáticos Valores de ph nos Ecossistemas Aquáticos Continentais Relações entre ph e pe (Potencial Redox): Distribuição Espacial e Temporal de CO 2 e O 2 na Coluna D água

6 XXVIII F U N D A M E N T O S D E L I M N O L O G I A Variação da Concentração de Carbono Inorgânico na Coluna D água Processos na Interface Sedimento-Água Alcalinidade e Metabolismo dos Ecossistemas Aquáticos Avaliação Metabólica dos Ecossistemas Aquáticos Continentais Inter-Relações entre ph e Alcalinidade e as Comunidades Fontes de Carbono Inorgânico para os Vegetais Aquáticos: Consequências para Razão Isotópica Variações da δ 13 C na Composição dos Produtores Primários Influenciada pelos Processos de Absorção do Carbono Inorgânico Fluxos de CO 2 na Interface Água-Ar: Questão do Balanço de Carbono e Mudanças Globais Metodologias para Determinação dos Fluxos de CO 2 em Ecossistemas Aquáticos Fluxo de CO 2 em Ecossistemas Aquáticos Naturais Fluxo de CO 2 em Reservatórios de Hidrelétricas Brasileiras NITROGÊNIO Fontes, Formas e Importância do Nitrogênio Fixação Biológica de Nitrogênio em Ecossistemas Aquáticos Continentais Princípio Fisiológico da Fixação de Nitrogênio Microrganismos Autotróficos Fixadores de Nitrogênio Microrganismos Heterotróficos Fixadores de Nitrogênio Importância dos Processos de Simbiose para a Fixação de Nitrogênio Transformações do Nitrogênio e Processos de Ciclagem Amonificação Nitrificação Processos Dissimilatórios Anaeróbicos: Redução do Nitrato, Desnitrificação, Amonificação do Nitrito e Anammox Distribuição de Nitrogênio Amoniacal, Nitrito e Nitrato ao Longo da Coluna D água de Lagos

7 SUMÁRIO X X I X 14 FÓSFORO Importância e Formas Presentes Fontes de Fósforo para os Ecossistemas Aquáticos Continentais Principais Etapas do Ciclo do Fósforo Absorção e Excreção do Fósforo por Produtores Primários na Região Pelágica Mineralização do Fósforo Orgânico Ciclagem do Fósforo Mediada por Organismos Consumidores Ciclagem do Fósforo Mediado pelas Macrófitas Aquáticas A Precipitação do Fósforo e suas Interações com o Sedimento Concentração de Fosfato como Indicador do Estado Trófico de Lagos ENXOFRE Formas, Fontes e Transformações de Enxofre Papel dos Microrganismos na Formação de Gás Sulfídrico (H 2 S) Competição por Substratos entre Redutores de Sulfato e Metanogênicos Papel dos Microrganismos na Oxidação do Gás Sulfídrico Concentração de Sulfato em Ecossistemas Aquáticos Continentais Distribuição Vertical de Sulfato e Gás Sulfídrico Efeito das Atividades Humanas sobre o Ciclo do Enxofre SÍLICA NOS ECOSSISTEMAS AQUÁTICOS CONTINENTAIS Dinâmica da Sílica nos Ecossistemas Aquáticos Continentais Valores da Sílica em Lagos Temperados e Tropicais PRINCIPAIS CÁTIONS E ÂNIONS Considerações Gerais Condutividade Elétrica da Água Relação entre Condutividade Elétrica e Concentração Iônica A Condutividade Elétrica das Águas Interiores

8 XXX F U N D A M E N T O S D E L I M N O L O G I A 17.3 Salinidade Origem da Salinidade Classificação dos Corpos D água quanto à Salinidade Variação Espacial da Salinidade e suas Implicações na Distribuição dos Organismos Cálcio, Magnésio, Sódio, Potássio e Cloreto Principais Funções Concentração nas Águas Interiores Distribuição Vertical Ferro e Manganês Funções e Formas Presentes na Água Papel das Bactérias no Ciclo do Fe e Mn Distribuição Vertical de Ferro e Manganês na Coluna D água ELEMENTOS-TRAÇO Principais Fontes para os Ecossistemas Aquáticos Continentais Elementos-Traço em Rios e Lagos Elementos-Traço e o Fitoplâncton Reciclagem Contaminação de Ambientes Aquáticos por Elementos-Traço SEDIMENTOS LÍMNICOS Importância e Considerações Históricas Classificação do Sedimento Lacustre Sedimento Orgânico Sedimento Mineral Camadas dos Sedimentos Límnicos Sedimento Lacustre como Objeto da Paleolimnologia Sedimento como Indicador de Estado Trófico de Ambientes Lênticos Sedimento como Indicador do Nível de Poluição do Ecossistema Importância do Sedimento na Dinâmica de Nutrientes BACTERIOPLÂNCTON Bacterioplâncton: Breve Caracterização Histórico dos Estudos e a Importância do Bacterioplâncton nos Ecossistemas Aquáticos Continentais

9 SUMÁRIO X X X I 20.3 Parâmetros Bacterianos e Principais Métodos de Análise Densidade e Biomassa Bacteriana Produção ou Produtividade Secundária Bacteriana Respiração Aeróbica Bacteriana A Eficiência de Crescimento Bacteriana (ECB) A Composição da Comunidade Bacteriana Panorama Geral dos Estudos sobre o Bacterioplâncton Algumas Generalizações e Perspectivas para os Estudos sobre o Bacterioplâncton COMUNIDADE FITOPLANCTÔNICA Considerações Gerais Principais Componentes do Fitoplâncton Adaptações do Fitoplâncton a Flutuações Flutuação Sazonal e Temporal do Fitoplâncton Em Lagos de Regiões Temperadas Em Lagos de Regiões Tropicais Distribuição Espacial do Fitoplâncton Distribuição Vertical Distribuição Horizontal Biomassa e Produtividade Primária do Fitoplâncton Conceitos Básicos Influência da Radiação Solar, Temperatura e Nutrientes sobre a Produção Primária Métodos de Avaliação da Biomassa e Produtividade Primária Avaliação da Biomassa Avaliação da Produtividade Primária Distribuição Vertical da Produtividade Primária Relação entre Biomassa e a Produtividade Primária Variação Diária da Produtividade Primária Variação Anual da Produtividade Primária Comparação entre a Produtividade Primária do Fitoplâncton de Lagos Tropicais e Temperados A Alta Temperatura dos Lagos Tropicais e suas Implicações na Produtividade do Fitoplâncton Considerações sobre a Tipologia de Lagos Tropicais Lagos Eutróficos e Oligotróficos em Função da Latitude

10 XXXII F U N D A M E N T O S D E L I M N O L O G I A 22 COMUNIDADE PERIFÍTICA Considerações Gerais Terminologia: Histórico e Conceito Habitat e Componentes da Comunidade Perifítica Importância da Comunidade Perifítica nos Ecossistemas Aquáticos Continentais Considerações Metodológicas Tipos de Substratos Estudos Qualitativos e Quantitativos da Comunidade Estrutura da Comunidade Dinâmica da Comunidade Perifíton e Estado Trófico do Sistema COMUNIDADE DE MACRÓFITAS AQUÁTICAS Considerações sobre a Terminologia Tipos Biológicos Taxonomia, Distribuição Geográfica e Biodiversidade Evolução e as Principais Adaptações Anatômicas e Fisiológicas das Macrófitas Aquáticas Macrófitas Aquáticas em Populações, Comunidades e Ecossistemas Macrófitas Aquáticas em Populações Macrófitas Aquáticas em Comunidades As Macrófitas Aquáticas e os Ecossistemas Introduções de Espécies de Macrófitas Aquáticas O processo de Introdução de Espécies Efeitos das Introduções de Macrófitas Aquáticas Utilização de Macrófitas Aquáticas pelo Homem COMUNIDADE ZOOPLANCTÔNICA Considerações Gerais Protozoários Caracterização Geral Hábito Alimentar Aspectos Ecológicos

11 SUMÁRIO X X X I I I Rotíferos Caracterização Geral Reprodução Hábito Alimentar Aspectos Ecológicos Cladóceros Caracterização Geral Reprodução Hábito Alimentar Aspectos Ecológicos Copépodos Caracterização Geral Reprodução Hábito Alimentar Aspectos Ecológicos Migração Vertical Ciclomorfose Considerações sobre a Larva de Chaoboridae (Diptera) Predação sobre a Comunidade Zooplanctônica Considerações Gerais Predação de Invertebrados Aquáticos sobre Zooplâncton Predação de Peixes sobre Zooplâncton Controle Ascendente e Descendente do Zooplâncton O Controle da População Zooplanctônica por Peixes: Um Exemplo de Biomanipulação COMUNIDADE BENTÔNICA Considerações Gerais Amostrar a Comunidade Bentônica: Antigo Desafio para os Limnólogos Classificação da Comunidade Zoobentônica quanto ao seu Tamanho Composição e Diversidade dos Organismos Bentônicos Distribuição do Zoobentos Importância da Comunidade Zoobentônica na Dinâmica de Nutrientes e no Fluxo de Energia Processo de Bioturbação e Ciclagem de Nutrientes

12 XXXIV F U N D A M E N T O S D E L I M N O L O G I A 26 COMUNIDADE DE PEIXES Diversidade: Peixes Representam 50% de Todas as Espécies de Vertebrados Quase Metade do Número de Espécies de Peixes está em Apenas 0,01% de toda Água do Planeta A Região Neotropical: Metade das Espécies de Peixes de Água Doce do Planeta Estratégias de Vida dos Peixes das Águas Continentais Neotropicais Reprodução: Cuidar da Prole, Reproduzir em Condições Favoráveis aos Filhotes, ou Migrar por Longas Distâncias? Alimentação da Ictiofauna nos Ecossistemas Aquáticos Continentais As Comunidades de Peixes nas Águas Continentais Brasileiras Ambientes Lóticos: Rios e Riachos formam Extensas Redes de Drenagem Ambientes Lênticos: Lagoas e Brejos nas Planícies Reservatórios Artificiais: Híbridos entre Ambientes Lóticos e Lênticos Poluição, Barramentos de Rios e Introdução de Espécies não Nativas: Algumas das Ameaças à Ictiofauna das Águas Continentais EUTROFIZAÇÃO ARTIFICIAL Definições e Tipos de Eutrofização Fontes de Eutrofização Artificial Esgotos Domésticos como Fonte de Nutrientes Efluentes Industriais como Fonte de Nutrientes Efluentes Agropastoris como Fonte de Nutrientes As Chuvas como Fonte de Nutrientes Consequências da Eutrofização Artificial Consequências sobre a Concentração de Nutrientes Consequências sobre a Comunidade Fitoplanctônica Consequências sobre as Comunidades de Macrófitas Aquáticas Consequências sobre o Zooplâncton, Bentos e Peixes Consequências Principais sobre o Hipolímnio Organismos Indicadores do Estado Trófico de Ecossistemas Aquáticos O Problema dos Indicadores

13 SUMÁRIO X X X V Os Organismos Fitoplanctônicos Organismos Zooplanctônicos Organismos Bentônicos Sedimento como Testemunho da Eutrofização Artificial Prejuízos Sociais e Econômicos Decorrentes da Eutrofização Artificial Principais Prejuízos Sociais Principais Prejuízos Econômicos Ecossistemas Eutrofizados pelo Lançamento de Esgotos: Importante Objeto de Estudo do Limnólogo Brasileiro na Atualidade Como Evitar a Eutrofização Artificial Tratamento de Efluentes (ETE) Estação de Tratamento de Efluentes Verdes (ETE-Verdes) Existem ETE-Verdes por Todo o Brasil e não Sabemos Algumas das ETE-Verdes (Área Alagadas Construídas) e em Funcionamento no Brasil Baixos Índices de Tratamento de Esgoto no Brasil e Elevada Degradação dos Ecossistemas Aquáticos: Falta de Prioridade dos Administradores Públicos RESTAURAÇÃO DE ECOSSISTEMAS LACUSTRES Considerações Gerais Métodos Físicos Retirada Seletiva de Massas D água Aeração Retirada de Macrófitas Aquáticas Retirada de Biomassa Planctônica Sombreamento Redução do Tempo de Residência da Água Métodos Químicos Oxidação Química do Sedimento Emprego de Herbicidas Floculação Inativação de Nutrientes por Precipitação Cobertura do Sedimento Métodos Biológicos Algumas Experiências Brasileiras Bem-Sucedidas de Restauração de Lagos

14 XXXVI F U N D A M E N T O S D E L I M N O L O G I A Lago de Várzea (Igapó): Lago Batata Represa no Distrito Federal: Lago Paranoá Lagoa Costeira, Rio de Janeiro: Lagoa Rodrigo de Freitas Experiências em Restauração de Lagos Temperados Versus Lagos Tropicais REFERÊNCIAS ÍNDICE ALFABÉTICO REMISSIVO