Ecologia II: Ecossistemas fluviais. Manuela Abelho 2012

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1 Ecologia II: Ecossistemas fluviais Manuela Abelho 2012

2 7.1 Poluição 7. POLUIÇÃO, EUTROFIZAÇÃO E MODIFICAÇÃO DAS ÁGUAS CORRENTES 2

3 Poluição da água Qualquer fonte de alteração da qualidade da água Substâncias ou energia (calor) Efeitos negativos para os recursos biológicos, para a saúde humana ou suas actividades na água e para a qualidade da água Efeitos No ambiente físico no qual os organismos vivem Directamente tóxica para os organismos Tipos de efeito Poluição pontual Verdadeiras fontes de perturbação, de larga escala ou de pequena escala Descarga acidental de produtos químicos Poluição difusa Leva a uma alteração ambiental a longo prazo Sobrecarga de nutrientes que levam à eutrofização 3

4 Categorias de poluição Poluição com efeitos tóxicos Ácidos e bases (DIFUSA E PONTUAL) Aniões (e.g. sulfuretos, sulfatos, cianeto) (PONTUAL) Metais (e.g. mercúrio, chumbo, alumínio) (PONTUAL) Petróleo e solventes (PONTUAL) Organoclorados (e.g. pesticidas) (DIFUSA E PONTUAL) Esgotos orgânicos tóxicos (e.g. formaldeídos, fenóis) (PONTUAL) Poluição com efeitos físicos Detergentes (PONTUAL) Esgotos domésticos e de gado (PONTUAL) Esgotos do processamento de alimentos (PONTUAL) Calor (PONTUAL) Nutrientes (DIFUSA) 4

5 Acidificação Poluição atmosférica Utilização de combustíveis fósseis Processos industriais que produzem enxofre e azoto Produção de amónia na agricultura Reacções químicas na presença de água na atmosfera Produção de ácidos (nítrico e sulfúrico) Chuva ácida (ph 2.1) Efeitos nos rios dependem da natureza geológica, solos e vegetação da bacia de drenagem 5

6 Efluentes industriais Potencial oxidação-redução é um indicador da actividade de redução dos sedimentos (i.e., da quantidade de oxigénio) Carga de matéria orgânica cria condições de anóxia devido à decomposição microbiana Próximo do ponto de descarga do efluente: Potencial de oxidação-redução mínimo (pouco oxigénio) Baixa abundância, biomassa e riqueza específica Comunidade de macroinvertebrados dominada por oligoquetas, tolerantes às condições redutoras 6

7 S, B (g/m 2 ), A Eh (mv) Efluentes industriais Alterações na macrofauna bentónica e no potencial de oxidação-redução (Eh) de um efluente de uma fábrica de pasta de papel Abundância (A) Nº espécies (S) Biomassa (B) Eh Eh S B A Distância desde a saída do efluente (m)

8 Esgotos: sobrecarga de azoto e fósforo e densidade populacional Esgotos Densidade populacional (habitantes Km -2 ) Azoto (g m -2 ano -1 ) Fósforo (g m -2 ano -1 )

9 7.2 Eutrofização 7. POLUIÇÃO, EUTROFIZAÇÃO E MODIFICAÇÃO DAS ÁGUAS CORRENTES 9

10 Estado trófico Nível de produtividade do ecossistema Baseado na claridade da água, na biomassa de fitoplâncton e na concentração de nutrientes Lagos oligotróficos: baixa biomassa de algas, baixa produtividade primária, poucos nutrientes, elevada claridade, zonas fóticas profundas e podem suportar peixes de águas frias Lagos eutróficos: blooms de cianobactérias, muitos nutrientes, grande variação no oxigénio (incluindo anóxia no hipolimnion) e matanças de peixes Lagos mesotróficos: encontram-se entre as outras duas categorias 10

11 Eutrofização Processo pelo qual um ecossistema se torna mais produtivo devido ao aumento da produção primária promovido pelo enriquecimento em nutrientes (sobrecarga de azoto e fósforo) Natural Causado pelo homem (eutrofização cultural) 11

12 Classificação do estado trófico Parâmetro Ultraoligotrófico Oligo trófico Meso trófico Eutrófico Hiper trófico OECD P total (ug L -1 ) < > 100 (1982) Chl média (ug L -1 ) < > 25 Chl máx (ug L -1 ) < > 75 Secchi média (m) > < 1.5 Nuremberg P total (ug L -1 ) < > 100 (1996) N total (ug L -1 ) Chl média (ug L -1 ) Secchi média (m) Taxa de consumo de O 2 (mg m -2 dia -1 ) < 350 < 3.5 > 4 < > 1200 > 25 < 1 > 550 Nüremberg, G.K. (1996). Trophic state of clear and colored, soft- and hardwater lakes with special consideration of nutrients, anoxia, phytoplankton and fish. J. Lake Reservoir Management 12: OECD (1982). Eutrophication of waters: monitoring assessment and control. Final report. OECD Cooperative Programme on Monitoring of Inland Waters (Eutrophication Control). OECD, Paris. 12

13 Importância dos blooms de algas por excesso de nutrientes Água com mau aspecto, sabor e odor desagradáveis As algas que produzem os blooms podem ser tóxicas Cianobactérias e dinoflagelados produzem neurotoxinas e hepatotoxinas A produção de toxinas pode ser estimulada pela carga de fósforo Morte de peixes Devido a anóxia no hipolimnion Nos lagos profundos com hipolimnion de águas frescas, estabelecem-se comunidades de peixes de águas frias Se o hipolimnion for anóxico, os peixes não podem fugir das temperaturas elevadas do epilimnion Pode haver aumento do ph associado aos blooms de algas Eutrofização pode levar ao decréscimo da riqueza específica e da diversidade das algas, com consequências negativas para a cadeia alimentar 13

14 7.3 Modificação das águas correntes 7. POLUIÇÃO, EUTROFIZAÇÃO E MODIFICAÇÃO DAS ÁGUAS CORRENTES 14

15 Os rios estão sujeitos a fontes diversas de alteração com impactos na sua estrutura e função Construção de represas, diques ou barragens Remoção de água (canais de irrigação e desvio do leito): redução do caudal e alteração do habitat aquático Poluição (esgotos orgânicos e industriais): diminuição da qualidade da água Uso intensivo da terra: desflorestação, agricultura, urbanização Introdução de espécies exóticas Alteração global do clima (poluição atmosférica, alteração da temperatura e do regime de chuvas): alteração do estado físico dos rios com consequente alteração das suas comunidades 15

16 Diques, barragens e represas Variam no seu tamanho, objectivo, localização e no local de onde a água é descarregada; todos estes factores influenciam o seu impacto nos ecossistemas fluviais Tamanho Razão entre a capacidade de armazenamento e o caudal anual Objectivo Armazenamento de água, irrigação, controlo de cheias, navegação, energia hidroeléctrica,... Localização No canal principal ou nos tributários; mais a montante ou mais a jusante Local de onde a água é descarregada Da superfície, próximo do fundo ou ambos 16

17 Consequências da regulação dos rios - Efeitos acima das barragens Redução da corrente : deposição de sedimentos finos Inundação e morte da vegetação terrestre: diminuição do OD pela decomposição microbiana Redução da corrente, retenção de MO em suspensão, libertação de nutrientes: aumento acentuado da produção primária (pelo menos à superfície) Quebra da ligação entre as zonas a montante e a jusante: barreiras à migração de peixes e à circulação de materiais Alteração das condições ambientais: aparecimento de espécies invasoras 17

18 Consequências da regulação dos rios - Efeitos abaixo das barragens: caudal Redução do caudal (90% do original), alteração do regime hidrológico: efeitos nas comunidades biológicas Barragens para prevenção de cheias: armazenam água na altura em que esta deveria inundar o canal Barragens para fornecimento de água e energia: armazenam água durante caudais elevados e aumentam o caudal para jusante quando este deveria ser mínimo A descarga súbita provoca alterações na morfologia do canal 18

19 Consequências da regulação dos rios - Efeitos abaixo das barragens: temperatura Descarga da água superficial: aumento da temperatura a jusante da descarga durante o Verão: efeitos nas comunidades biológicas Descarga da água profunda: libertação de produtos tóxicos; diminuição da temperatura e do OD a jusante da descarga durante o Verão Em geral, rios abaixo das barragens têm menores amplitudes térmicas sazonais e aumento da temperatura média anual 19

20 Consequências da regulação dos rios - Efeitos abaixo das barragens: sedimentos Redução da carga de sedimentos devido à sedimentação na albufeira (danos nas zonas costeiras: a areia transportada pelas marés não é substituída pela carga transportada pelos rios) Cargas sazonais aquando das descargas nas alturas de maior caudal 20

21 Efeitos nos sólidos em suspensão Diminuição da velocidade da corrente sedimentação das partículas finas de sedimento na albufeira Diminuição da capacidade de armazenamento da albufeira (80% em 12 anos) Menos sólidos em suspensão para jusante Descargas elevadas abrasão física do canal erosão do leito e das margens 21

22 Efeitos na qualidade da água Dependem dos processos limnológicos dentro da albufeira e da descarga ou não de água profunda Turbidez Diminui devido ao aumento da sedimentação na albufeira e leva ao aumento da fotossíntese Descarga de água profunda (hipolimnion) Concentração de nutrientes pode aumentar se hipolimnion estiver enriquecido Diminuição da concentração de oxigénio devido à água pobre em oxigénio do hipolimnion Solução: arejamento artificial quando a turbulência natural não é suficiente 22

23 Efeitos biológicos das barragens Extinção de espécies do rio Aumento das densidades de algumas espécies Diminuição da diversidade e/ou abundância das comunidades Impedem a migração de espécies de peixes Quebram a ligação natural entre a nascente e a foz (dimensão longitudinal) Quebram a ligação natural entre o canal húmido e o canal activo ou zona de inundação (dimensão transversal) 23