SNPTEE SEMINÁRIO NACIONAL DE PRODUÇÃO E TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA

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1 SNPTEE SEMINÁRIO NACIONAL DE PRODUÇÃO E TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA GIA a 17 Outubro de 2007 Rio de Janeiro - RJ GRUPO XI GRUPO DE ESTUDO DE IMPACTOS AMBIENTAIS - GIA USO DE LUZ ESTROBOSCÓPICA PARA REPULSÃO DE PEIXES DE ÁREAS DE RISCO EM USINAS HIDRELÉTRICAS Luiz Gustavo M. Silva(*)*, **, Leandro Gontijo Soares*, Fabiana Nogueira Braz**, Paulo Sergio Formagio*** & Carlos Barreira Martinez* *Centro de Pesquisas Hidráulicas e de Recursos Hídricos CPH Universidade Federal de Minas Gerais; **Centro Universitário de Belo Horizonte Uni-BH. *** Furnas Centrais Elétricas S.A. RESUMO O acúmulo de peixes a jusante das barragens é fato notado de modo geral nos aproveitamentos hidrelétricos. Esse acúmulo propicia eventos de mortandade de peixes, principalmente durante manobras como parada e início de operação das máquinas. Vários sistemas têm sido testados visando a repulsão de peixes destas áreas de risco em usinas hidrelétricas, destacando-se entre eles a luz estroboscópica, barreiras elétricas e som. Neste artigo testou-se o uso de luz estroboscópica sobre o comportamento de lambari-do-rabo-amarelo e piautrês-pintas. Os resultados indicam que pode ocorrer repulsão de peixes pela luz estroboscópica utilizando-se intensidades máximas de iluminação, principalmente durante o período noturno. PALAVRAS-CHAVE Luz estroboscópica, Turbinas Hidráulicas, Mortandade de peixes, Impacto ambiental INTRODUÇÃO Atualmente, o crescente desenvolvimento social e econômico dos países cria uma sobrecarga na demanda por energia elétrica em todos os setores. Dessa forma, o número de barragens instaladas ou em estudo para implantação para geração de energia elétrica tem aumentado significativamente. Com isso, impactos sobre populações de peixes de água doce têm sido constantemente registrados tanto a montante quanto a jusante das barragens. A partir da implantação das barragens, impõe-se uma modificação bastante forte no comportamento do curso d água, e conseqüentemente no comportamento da ictiofauna local. Considerando-se o corpo do reservatório, as mudanças causadas em função da implantação de um barramento envolvem alterações consideráveis nas interações entre os organismos e a dominância de espécies devido à modificações das condições físico-químicas da água, eutrofização e deterioração da qualidade da água (1). Alterações das inter-relações dos ecossistemas terrestre/lacustre, inundação de áreas sazonalmente alagáveis e aumento do número de parasitas dos peixes também são alguns dos impactos registrados para a ictiofauna a montante de um barramento (2, 3). Ainda considerando-se a região de montante das barragens, outro impacto observado é a mortandade de peixes quando da passagem no sentido montante-jusante pelas pelos vertedouros e/ou turbinas. Na América do Norte este é um impacto considerável para populações de salmão (4, 5). Estudos de migração de peixes no rio Grande, em Minas Gerais, também registraram a mortandade de peixes em turbinas devido à passagem no sentido montante-jusante (6). (*) Av. Antônio Carlos, Pampulha CEP Belo Horizonte, MG Brasil Tel: (+55 31) Fax: (+55 31) luictio@icb.ufmg.br

2 2 Outra alteração observada é o acúmulo de cardumes de peixes a jusante das barragens. Em função deste acúmulo, mortalidade de peixes durante as paradas de grupo gerador para a manutenção ou durante as operações do síncrono são fatos corriqueiros em usinas hidrelétricas. Mortalidades de peixes provocadas dessa forma são consideradas danos à fauna tanto pela legislação federal (e.g., Lei de Crime Ambientais, Lei de 13/02/98) quanto pela estadual (e.g., lei da pesca de Minas Gerais, Lei de 17/01/2002) e, portanto, sujeita as penalidades previstas. Visando mitigar os impactos causados por mortandades de peixes em turbinas hidráulicas, sistemas de repulsão que impeçam a entrada de cardumes de peixes em turbinas têm sido estudados, principalmente nos EUA e Canadá. Barreiras físicas, tais como telas ou grades, ganham uso como forma de impedir a passagem dos peixes. No entanto, em função da perda de carga e de geração, as barreiras físicas tornam-se indesejáveis. Assim, outros sistemas passam a ser estudados e destacam-se as barreiras elétricas, luz estroboscópica, som e cortina de bolhas. O desenvolvimento de sistemas comportamentais que atuem de forma direta e eficaz na repulsão de peixes de áreas indesejadas constitui, atualmente, alvo de interesse mundial para as concessionárias do setor elétrico. Desta forma espera-se reduzir a mortandade durante a operação e manutenção das turbinas hidráulicas. A perspectiva de se criar sistemas simples, eficazes e de baixo custo para solucionar este tipo de problema ambiental interessa aos mais diversos setores da sociedade. No presente trabalho objetivou-se avaliar o uso de luz estroboscópica na repulsão do piau-três-pintas Leporinus reinhardti em laboratório LUZ ESTROBOSCÓPICA A luz é um estímulo primário para peixes e várias espécies têm sistemas visuais bem desenvolvidos (7). Luz constante, luz estroboscópica, e som são fenômenos físicos complexos que tem sido usado por biólogos e pescadores na tentativa de se concentrar, redistribuir ou guiar peixes (8). Luz estroboscópica é definida como um dispositivo capaz de emitir flashes de luz extremamente rápidos, curtos e brilhantes (8). É sabido que para jovens de salmão e alguns outros peixes, a luz é um estímulo efetivo, porém a natureza da resposta, se de atração ou repulsão, depende do estado de aclimatação do peixe à luz do ambiente e da intensidade de luz utilizada nos testes (8). Luz estroboscópica tem demonstrado eficácia para repulsão de várias espécies de peixes de regiões de clima temperado quando utilizada na freqüência de emissão de 300 flashes/min (9, 10; 11). Fatores importantes que devem ser levados em conta quando da realização de testes com luz estroboscópica, e que devem ser considerados para que o sistema seja considerado como eficiente foram bem levantados em dois trabalhos (10, 11). Uma das condições é que o estímulo tem que ser o suficiente para que a reação seja sustentada por longos períodos de tempo, ou seja, o peixe não pode se aclimatar ao estímulo de luz fornecido, rapidamente. Outra condição importante é a realização de teste em diferentes condições de luz natural, ou seja, devem-se avaliar as respostas a serem obtidas com o estímulo de luz estroboscópica durante a noite e também durante o dia, de modo que a iluminação do seu ambiente de teste seja diferenciada. Por último, diferentes freqüências de emissão de flashes devem ser testadas para que sejam avaliados os diferentes comportamentos e os tempos de resposta à cada uma das freqüências. De modo geral, o que se observa com relação aos estudos referentes à utilização de luz estroboscópica para a repulsão de peixes em áreas de risco em usinas hidrelétricas é que a grande maioria dos estudos ainda se concentra na obtenção de dados em laboratório. Poucos estudos têm relatado o desenvolvimento de trabalhos para se avaliar o uso de luz estroboscópica em campo (7, 8, 12; 13). Outro fator importante é a concentração dos estudos para avaliação do comportamento de espécies típicas de ambientes temperados frente aos estímulos de luz fornecidos. Certamente, nossas espécies tropicais poderão apresentar comportamentos bem diferenciados diante dos estímulos TESTES PARA AVALIAÇÃO DO COMPORTAMENTO DE PIAU-TRÊS-PINTAS FRENTE À EXPOSIÇÃO A LUZ ESTROBOSCÓPICA 3.1 A Espécie Para os testes realizados utilizou-se o piau-três-pintas. O piau-três-pintas é exclusivo de água doce e muito importante na pesca esportiva. Pode chegar a medir 30cm de comprimento e seu peso pode atingir até 2 kg. Seu corpo é alto e comprimido, com boca terminal pequena e não protrátil. A utilização desta espécie nos testes de repulsão reside no fato de ser uma espécie considerada reofílica, ou seja, necessita de ambientes lóticos para completar seu ciclo de vida. Sendo assim, esta também é uma espécie que tende a se concentrar na área do canal de fuga das usinas hidrelétricas, local onde o fluxo de água é mais intenso. Além disso, outro fato favorável para a utilização desta espécie nestes testes preliminares foi a questão de já estarem sendo mantidos 30 indivíduos no aparato utilizado.

3 3 3.2 A Bancada de Testes Para realização dos testes em laboratório, utilizou-se como aparato experimental um aquário retangular de 200 x 150 x 50 cm (Figura. 1). FIGURA 1. Planta baixa do aquário de testes, mostrando suas dimensões (medidas em mm). De acordo com a figura, observa-se que o aquário possui um vão central, de modo a possibilitar a que os peixes circulem em diferentes áreas ao longo da estrutura. Isto também possibilita que a aplicação do estímulo a ser testado durante os experimentos seja restrito a apenas um setor da bancada. Dessa forma, todo o aquário foi revestido com papel preto fosco, de modo a isolar toda a estrutura, deixando-se apenas uma janela de observação de 80 cm (Figura. 2). No canto esquerdo desta janela foram instaladas duas fontes de luz estroboscópica de 750 W de potência e amplitudes mínima e máxima de emissão de flashes/min de flashes, respectivamente, além de uma luminária com luz vermelha para iluminação do visor durante os testes realizados a noite (Figura 3). A luz vermelha utilizada não influenciou os testes uma vez que os peixes não enxergam na faixa do vermelho. Luz estroboscópica FIGURA 2: Desenho esquemático da bancada de testes mostrando a região da janela de observação, as paredes recobertas por papel preto e o sentido do fluxo de água.

4 4 FIGURA 3. Bancada de testes utilizada mostrando o local de instalação da luz estroboscópica e a luminária com luz vermelha. Durante todos os testes realizados manteve-se o sistema de circulação de água do aquário acionado, de modo a se criar um fluxo circular de água. Assim, os peixes poderiam nadar contra ou a favor da vazão. De acordo com a Figura 4, observa-se que a movimentação dos peixes pelo aquário fazia com que estes passassem diante da janela de observação, sendo que o movimento podia ser de subida (contra a vazão) ou de descida (a favor da vazão). Fluxo de água Descida Subida FIGURA 4. Visão frontal do aquário mostrando o sentido de deslocamento dos peixes. Um grupo controle para os testes foi utilizado sendo que se contabilizava a passagem dos peixes pelo visor do aparato experimental em condições naturais de iluminação. Duas variáveis são fundamentais para testes com luz estroboscópica e foram fundamentais para nortear os grupos testes que foram utilizados, sendo elas a freqüência de emissão de flashes e a intensidade luminosa. Sendo assim, utilizaram-se 4 diferentes freqüências de emissão de flashes com 3 diferentes intensidades de luz. A Tabela 1 mostra os grupos testes que foram utilizados. Em função de problemas técnicos com o aparato experimental, alguns testes não forma conduzidos neste período. A freqüência de emissão de flashes (flashes/min) foi medida utilizando-se um tacômetro digital, ao passo que a intensidade luminosa (lux) foi medida utilizando-se um luxímetro digital. Freqüência de emissão TABELA 1. Testes realizados e variáveis utilizadas em cada um deles. Intensidade luminosa (lux) de flashes (flashes/min) 20 a a a 380 lux 92 Testes executados Testes executados Testes executados 400 Testes executados - Testes executados 800 Testes executados - Testes executados Testes executados Testes executados Testes executados

5 5 Cada bateria de testes elaborados teve duração de uma hora. Durante este período, a passagem dos peixes pelo visor foi observada por observadores humanos, sendo os peixes contados e determinando-se o sentido de sua movimentação, ou seja, subida ou descida. Foram contados apenas os peixes que passavam completamente pelo local onde se afixou a fonte de luz. Para cada grupo experimental realizaram-se três baterias de testes, sendo uma no período de 08:00 às 09:00 horas da manhã, uma de 14:00 às 15:00 e a terceira no período de 18:00 às 19:00 horas. Ao final das análises obtiveram-se o número de peixes transitando pela área do visor em movimento de subida ou descida, respectivamente, durante o período de uma hora. Também foram feitas análises do número de peixes passando pelo visor a cada 5 minutos do período de testes. Ressalta-se que os peixes contados não foram identificados individualmente, de modo que um mesmo indivíduo pode ter sido contado várias vezes, sendo o valor registrado equivalente ao número de peixes transitando pela área da janela de observação RESULTADOS OBTIDOS Os dados obtidos foram analisados tomando como base a passagem de peixes registrada para o grupo controle, onde o estímulo de luz estroboscópica não foi aplicado. Sendo assim, na Tabela 2 apresentam-se os valores do número de vezes em que se registraram peixes passando pela janela de observação em condições naturais de iluminação. Ressalta-se o trânsito elevado de peixes pelo visor. TABELA 2 Número de vezes em que contabilizaram-se peixes passando pela janela de observação do aparato experimental em condições naturais de iluminação (Grupo Controle), em movimento de subida ou descida. Período (horas) Número de registro de peixes na janela de observação Subida Descida 8:00 9: :00 15: :00 19: Para os grupos testes, os resultados encontrados demonstram, dois tipos de comportamentos distintos para o piau-três-pintas quando exposto ao estímulo de luz estroboscópica. Basicamente, os resultados indicam que a luz estroboscópica, aparentemente, foi mais eficiente para repulsão dos peixes durante o período da noite, pelo menos durante o período de 1 hora, utilizando-se freqüência de 92 e 400 flashes/min e intensidades luminosas variando entre lux (Figura 5). Para freqüências de 800 e flashes/min, os resultados não demonstraram nenhum padrão aparente, indicando até mesmo uma possível atração dos peixes durante o período de testes. Aparentemente, a luz influenciou o movimento de descida dos peixes em ambos os grupos de teste (Figura 6). Quando comparado aos resultados obtidos com o grupo controle, observa-se que o número de peixes passando pelo visor durante os testes realizados com luz estroboscópica diminui expressivamente. No entanto, essa diminuição observada não segue um padrão.

6 6 FIGURA 5. Número de piaus L. reinhardti passando pela janela de observação do aparato para cada grupo experimental de luz estroboscópica, utilizando-se freqüências de 92 e 400 flashes/min. FIGURA 6. Número de piaus L. reinhardti passando pela janela de observação do aparato para cada grupo experimental de luz estroboscópica, utilizando-se freqüências de 800 e flashes/min.

7 CONCLUSÕES Os dados obtidos referem-se a testes preliminares onde, preferencialmente, buscou-se avaliar a metodologia a ser empregada no trabalho. Diante dos resultados obtidos, percebe-se que a luz estroboscópica, aparentemente pode influenciar o comportamento de piau-três-pintas tanto como fator causador de repulsa como também de atração. As diferentes freqüências de emissão de flashes, bem como intensidades luminosas são fatores que promovem diferentes reações nos peixes e que, certamente, devem ser avaliados com cautela quando da condução deste tipo de experimento. Outro fator que deve ser levado em consideração é o tempo de experimento. Conforme exposto ao longo do texto, os peixes podem se aclimatar ao estímulo luminoso fazendo com este deixe de ter as influências observadas sobre os indivíduos. Para os experimentos conduzidos os resultados mostram repulsão ou atração de peixes para pelo menos 1 hora de exposição ao estímulo de luz estroboscópica. Assim, experimentos de longa duração são fundamentais para se avaliar possível habituação dos peixes à luz. Dessa forma, novos experimentos encontram-se em andamento no laboratório para se testar estes diferentes fatores. Além disso, testes com outras espécies devem ser realizados para se avaliar a influência da luz estroboscópica sobre seus comportamentos REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS (1) BAXTER, R. M. Environmental effects of dams and impoundments. Ann. Ver. Ecol. Syst., no. 8., , (2) TUNDISI, J. Construção de reservatórios e previsão de impactos ambientais no baixo Tietê: Problemas limnológicos. Instituto de geografia. USP. Biogeografia, 1-19, (3) AGOSTINHO,A. A.; JÚLIO-JR, H. F. & BORGHETTI, J. R. Considerações sobre os impactos dos represamentos na ictiofauna e medidas para sua atenuação. Um estudo de caso: reservatório de Itaipú. Revista UNIMAR. Maringá, v. 14 (suplemento), out., , (4) COUTANT, C.C. & WHITNEY, R.R. Fish behavior in relation to passage through hydropower turbines: a review. Transactions of the American Fisheries Society, v. 129, , (5) CADA, G.F. The development of advanced hydroelectric turbines to improve fish passage survival. Fisheries, v. 26, n. 9, September, 14-23, (6) SILVA, L.G. Migração de mandis-amarelos Pimelodus maculatus e curimbas Prochilodus lineatus no rio Grande, bacia do Alto Paraná. Dissertação de Mestrado. PUC-MG, junho de 2004, 63p. (7) KÖNIGSON, S.; FJÄLLING, A. & LUNNERYD, S-G. Reactions in individuals fish to strobe light. Field and aquarium experiments performed on whitefish (Coregonus lavaretus). Hydrobiologia, v. 483, 39-44, (8) PLOSKEY, G.R. & JOHNSON, P.N. Effectiveness os strobe lights and an infrasound device for eliciting avoidance by juvenile salmon. American Fisheries Society, Symposium 26, Bethesda, Maryland, 37-56, (9) PATRICK, H.P.; CHRISTIE, A.E.; SAGER, D.R.; HOCUTT, C.H. & STAUFFER Jr, J.R. Responses of fish to a strobe light/air bublble barrier. Fisheries Research, v.3, American Fisheries Society, Symposium 26, Bethesda, Maryland, 1-11, (10) SAGER, D.R. & HOCUTT, C. Estuarine fish responses to strobe light, bubble curtains and strobe light/bubble curtain combinations as influenced by water flow rate and flash frequencies. Fisheries Research, v.5, , (11) SAGER, D.R.; HOCUTT, C.H. & STAUFFER Jr., J.R. Base and stressed ventilation rates for Leiostomus xanthurus Lácèpde and Morone americana (Gmelin) exposed to strobe lights. J. Appl. Ichthyol. v. 16, 89-97, (12) MAIOLIE, M.A.; HARRYMAN, B.; AMENT, B. Strobe light testing and kokanee population monitoring dworshak dam impacts assessment and fisheries investigation project, Annual progress report period cover: January- December Report to Bonneville Power Administration, Contract Nº 1987BP35167, Project Nº , 26 electronic pages (BPA Report DOE/BP ), (13) Maiolie, M.A.; HARRYMAN, B. & AMENT, B. Response os free-ranging Kokanee to strobe lights. American Fisheries Society, Symposium 26, Bethesda, Maryland, 13-25, 2001.

8 DADOS BIOGRÁFICOS Luiz Gustavo Martins da Silva Nascido em Belo Horizonte, MG, em 15 de maio de 1979 Doutorando do Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica da Universidade Federal de Minas Gerais Mestre em Zoologia de Vertebrados (2004) pela Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, PUC-Minas Graduado em Ciências Biológicas (2001) pela Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, PUC-Minas Empresa: Universidade Federal de Minas Gerais e Centro Universitário de Belo Horizonte Prof Assistente A dos cursos de Ciências Biológicas e Ecologia do Centro Universitário de Belo Horizonte, Uni-BH Leandro Gontijo Soares Nascido em Belo Horizonte, em 02 de abril de 1984 Graduando em Engenharia Civil Empresa: Universidade Federal de Minas Gerais. Fabiana Nogueira Braz Nascida em Belo Horizonte, em 02 de março de 1982 Graduanda em Ecologia Centro Universitário de Belo Horizonte, Uni-BH. Carlos Barreira Martinez Nascido em São José do Rio Pardo, SP, em 30 de setembro de Graduação em Engenharia Civil (1984) pela FECI. Mestrado em Engenharia Mecânica (1988) pela EFEI e Doutorado em Planejamento de Sistemas Energéticos (1994) pela UNICAMP. Empresa: Universidade Federal de Minas Gerais (desde 1994). Prof. Associado e coordenador do Centro de Pesquisas hidráulicas e de Recursos Hídricos da UFMG AGRADECIMENTOS ESPECIAIS A FURNAS S.A. pelo apoio financeiro a este trabalho. Aos Alunos de Iniciação Científica Camila Moreira Queiroz e Vítor Lages do Vale pela participação e colaboração em alguns dos experimentos.