O ESTUÁRIO DA LAGOA DOS PATOS: UM EXEMPLO PARA O ENSINO DE ECOLOGIA NO NÍVEL MÉDIO

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1 O ESTUÁRIO DA LAGOA DOS PATOS: UM EXEMPLO PARA O ENSINO DE ECOLOGIA NO NÍVEL MÉDIO Rosane Quaresma SCHWOCHOW 1 & Ademilson J. ZANBONI Instituto Estadual de Educação Juvenal Miller, Andrade Neves s/n Rio Grande, RS, Ministério do Meio Ambiente, Bloco B, SQA, sala 823, Brasília, DF, RESUMO O estuário da Lagoa dos Patos margeia o município de Rio Grande, proporcionando uma grande diversidade de ambientes que deveriam ser valorizados e preservados pela população e órgãos competentes para tal, pois servem, dentre outras funções, como área turística, de lazer e de subsistência. Uma das formas de desenvolver o respeito ao nosso ambiente é através das escolas. Foi verificado que pouco havia sobre o assunto e por esta razão foi produzida uma apostila sobre o estuário, aqui apresentada, para ser utilizada pelos professores do ensino médio, tendo o estuário como exemplo nos conteúdos a serem ministrados sobre Ecologia. PALAVRAS-CHAVE: estuário Lagoa dos Patos, ecologia, ensino médio O ESTUÁRIO DA LAGOA DOS PATOS 1. O que são estuários? Os estuários são ecossistemas costeiros semifechados que possuem ligação livre com o mar e onde a água marinha mistura-se com água doce oriunda das áreas terrestres. Algumas regiões do estuário são fortemente afetadas pela ação das marés. Uma foz de rio, uma baía costeira, um alagado marinho e massas de água atrás de restingas podem formar estuários (Odum, 1986). A estrutura de um estuário define um padrão de circulação da água que pode constituir armadilhas de retenção de nutrientes, propiciando o desenvolvimento de fauna e flora ricas e variadas (Tagliani, 1999) Qual a importância desses ecossistemas? Ecossistema é um sistema ecológico natural, constituído por seres vivos (componentes biótico) em interação com o ambiente (componentes abiótico) onde existe claramente um fluxo de energia que conduz a uma estrutura trófica, uma diversidade biológica e uma ciclagem de matéria com uma interdependência entre os seus componentes. Um exemplo de ecossistema são os estuários, de grande importância ecológica, econômica e social. Odum (1986) citou alguns motivos para a sua preservação: são ambientes mais produtivos do que a água doce e marinha adjacentes, devido ao fluxo de água e à abundância de nutrientes; apresentam de forma geral, três tipos de componentes autótrofos: macrófitas (gramíneas e outros vegetais), algas bentônicas e fitoplâncton, que fornecem uma variedade de recursos alimentares para os organismos heterótrofos (organismos autótrofos são os que fabricam seu próprio alimento mediante fotossíntese ou quimiossíntese, a partir de compostos inorgânicos; organismos heterótrofos são os que obtém energia de compostos orgânicos, constituintes celulares, portanto, sintetizados por outros organismos). são criadouros para muitas espécies de moluscos, crustáceos e peixes que utilizam o estuário durante todo o seu ciclo de vida, ou em parte de sua vida. O alimento abundante e a proteção

2 14 R.S.Schwochow & A. J. Zanboni contra predadores aumentam a sobrevivência de vários tipos de camarões e peixes que utilizam os estuários como área de reprodução ou criadouros. 2. O estuário da Lagoa dos Patos A Lagoa dos Patos situa-se na planície costeira do Rio Grande do Sul, paralela à costa na direção NE - SW, e se conecta com o oceano nos municípios do Rio Grande e São José do Norte. Foi formada no período pleistocênico (2,5 m.a.) pelas oscilações do nível do mar, fazendo com que o corpo lagunar fosse separado do oceano pela edificação de uma barreira arenosa (Villwocck, 1989 apud Bonilha, 1996). Com uma superfície de km², a lagoa recebe água de uma bacia de drenagem de km², a partir das águas dos rios da bacia do sudeste e da área de drenagem da Lagoa Mirim, através do Canal de São Gonçalo. É dividida em cinco unidades biológicas: lago Guaíba, enseada de Tapes, Lagoa do Casamento, o corpo central lagunar e estuário (Asmus,1998) (Fig. 1). O Figura 1: Lagoa dos Patos, RS e suas principais unidades biológicas. estuário da Lagoa dos Patos ocupa uma área de 963,8km² correspondendo, aproximadamente, a um décimo da área total da lagoa. Apresenta um volume de 1,67x10 9m³, sendo um ambiente raso, com profundidade média de 1,74m (Bonilha, 1996). Cerca de 76% de sua área tem profundidade inferior à 2m. Sua hidrodinâmica é controlda, principalmente, pela ação dos ventos e chuvas na bacia de drenagem (Calliari,1998). O estuário tem uma importante função social e econômica para as comunidades que

3 O estuário da Lagoa dos Patos: um exemplo para o ensino de ecologia no nível médio 15 vivem em seus arredores, onde são encontrados muitos pescadores artesanais, algumas indústrias de pescados e um potente pólo industrial. Também, serve como corredor de escoamento fluvial da produção interna do estado e do país através do Super Porto (um dos maiores de exportação da América Latina) Características do estuário e dos ambientes que o constituem O estuário é caracterizado como a região compreendida entre os molhes da barra de Rio Grande e uma linha imaginária que liga a Ponta da Feitoria à Ponta dos Lençóis (Castello, 1985). De acordo com esse autor verifica-se a presença de dois ambientes ecologicamente distintos: enseadas rasas, denominadas localmente de sacos, ocupando 31,6% de sua área, com 19,9 % do volume de água e região de águas abertas, ocupando 68,4% da área do estuário e 80,1% do volume. As enseadas rasas são áreas mais protegidas, apresentam profundidade média de 50 cm, baixa hidrodinâmica (Castello, 1985, 1986), elevada biomassa de organismos bentônicos e planctônicos e alta produção primária (Bemvenuti et al., 1978). Biomassa refere-se à quantidade de matéria orgânica viva presente num determinado tempo e por unidade de área (da superfície terrestre) ou de volume (de água). A biomassa é geralmente expressa em termos de matéria seca (g.m-2 ou kg.m-2 ou ainda em Mg.ha-1, no caso de ecossistemas terrestres) (Mg = g = 1 tonelada). A região de águas abertas constitui o corpo central, sendo caracterizada por uma profundidade média de 2m, um breve tempo de descarga (Mata & Möller, 1993) e, quando comparada com a região das enseadas, apresentam menores biomassas de organismos bentônicos (Bemvenuti et al., 1978) e menores biomassas e densidades de organismos planctônicos (Duarte, 1986). Dependendo da quantidade de chuva grande parte das margens do estuário tornam-se alagadas por águas com salinidades que variam de hipersalinas (salinidade de valor elevado) no verão a oligohalinas e mesohalinas (salinidade baixa e média) no inverno e na primavera (Costa, 1998), formando os chamados banhados salgados ou marismas (Fig. 2). A marisma típica do estuário da Lagoa dos Patos é o hábitat de macrófitas como a macega mole (Spartina alterniflora), capim (Spartina densiflora) e juncal (Scirpus maritimus) e, associados a esta vegetação aparecem invertebrados como crustáceos, moluscos, anelídeos, etc. (Bonilha, 1996). Macrófitas são plantas que, evolutivamente, retornaram do ambiente terrestre para o aquático, apresentando ainda, algumas características dos vegetais superiores terrestres (cutícula fina, estômatos quase sempre não-funcionais). Fazem parte deste grupo: 1) as plantas aquáticas submersas: enraizadas no sedimento e com folhas acima da Figura 2: Distribuição das marismas no estuário da superfície da água; 2) as aquáticas Lagoa dos Patos, RS (extraído de Seeliger & Costa, com folhas flutuantes: enraizadas no 1998). sedimento e com folhas flutuando na superfície; 3) as aquáticas submersas enraizadas: raízes fixas no sedimento e folhas submersas; 4) as aquáticas submersas livres:

4 16 R.S.Schwochow & A. J. Zanboni rizóides pouco desenvolvidos, flutuantes submersas (locais sem turbulência); 5) as aquáticas flutuantes: flutuando na superfície da água. A importância das marismas, entre outros fatores, reside no fato de que as copas dos vegetais acumulam sedimentos finos encontrados em suspensão na coluna de água. Ao depositarem, estes sedimentos provocam alterações no relevo da região, modificam os padrões de drenagem e purificam a água. Além disso, suas raízes reduzem a erosão do sedimento depositado e favorecem um grande acúmulo de matéria orgânica vegetal. Propiciam, portanto, a criação de novos nichos ecológicos influenciando na diversidade, abundância e distribuição de outras plantas e animais nestas áreas (Costa et al., 1997). São importantes no controle de inundações e estiagens, pois garantem a sobrevivência dos ecossistemas vizinhos, geralmente as lagoas, fornecendo-lhes água durante a seca e funcionando como esponja durante as cheias (Favaretto & Mercadante, 1999). Os fundos não vegetados rasos apresentam na sua parte superior os planos intermareais (Fig. 3), que ocupam as margens das enseadas e as pequenas ilhas estuarinas na ausência de marismas, ou estendendo-se abaixo das mesmas. Os planos intermareais são inundados, principalmente, pela influência da pluviosidade e pela ação dos ventos, dada a baixa amplitude de marés. O vento é o principal fator regulador do nível de inundação. Durante o verão, principalmente, esses planos podem permanecer expostos por vários dias (Bemvenuti, 1998a). Muitas das enseadas apresentam extensos planos de águas rasas (< 1,5m), conhecidos como planos rasos submersos, onde podem ocorrer, além de fundos não vegetados, densas pradarias de Ruppia maritima. Já no corpo central do estuário, temos os fundos infralitorais desprovidos de vegetação que se estendem até cerca de 6m de profundidade na borda dos canais. Podem apresentar fundos lodosos e cerca de 11m de profundidade no interior do estuário, enquanto que na sua desembocadura, o canal atinge mais de 15m e seu fundo é arenoso (Calliari, 1998). 3. o t Figura 3: Sistema estuarino intermareal, junto a cidade de Rio Grande, expondo o fundo lamoso durante a maré baixa (extraído de Cordazzo & Seeliger, 1995). C ncei os ecológicos com exemplos para o estuário da Lagoa dos Patos O estuário da Lagoa dos Patos apresenta uma comunidade de seres vivos (elementos bióticos) e fatores físicos e químicos (fatores abióticos), que interagem trocando matéria e energia entre si, caracterizando-o como um ecossistema. No estuário há uma grande diversidade de organismos adaptados às características físicas do meio. Exemplo disso é o peixe-rei (Odonthestes argentinensis), que possui características ecológicas relacionadas à sua alimentação, período de desova, hábitats e deslocamento no ambiente. Este grupo forma uma população (conjunto de seres vivos da mesma espécie que ocupa determinado espaço ou região em um mesmo intervalo de tempo) e o conjunto de populações de diferentes espécies, como as do estuário, constitui uma comunidade ou biota Classificação dos organismos no meio aquático Os organismos aquáticos dividem-se em nécton, bentos e plâncton.

5 O estuário da Lagoa dos Patos: um exemplo para o ensino de ecologia no nível médio 17 O nécton é constituído por animais nadadores que se deslocam ativamente pela água, inclusive contra as correntes, como os peixes e os mamíferos aquáticos. O bentos compreende os organismos que vivem aderidos ou em repouso sobre o fundo de hábitats aquáticos ou no sedimento de fundo; subdividem-se em fixos (sésseis) as cracas, aqueles que vivem enterrados, os poliquetas ou deslocando-se pelo fundo com baixa mobilidade (sedentários) os caranguejos. O plâncton é formado por organismos diminutos, na sua maioria, que vivem na coluna d água e são levados por correntes, dividindo-se em: fitoplâncton: é o conjunto de organismos autótrofos, produtores primários e têm como principais exemplos as microalgas e as cianobactérias fotossintetizantes. zooplâncton: é o conjunto de organismos consumidores, exclusivamente heterótrofos, a maioria animais invertebrados e alguns protistas. Podem passar toda vida no plâncton como protozoários, rotíferos, microcrustáceos ou apenas uma parte de sua vida, principalmente a fase larval, como é o caso de moluscos, anelídeos, crustáceos bentônicos, além de ovos e larvas de peixes Classificação dos organismos de acordo com sua relação com o fundo ou substrato Infauna: Representada por organismos que escavam os fundos não consolidados ou constroem tubos ou galerias no seu interior, ex: os poliquetas. Epifauna: Formada por organismos que vivem fixos sobre substratos consolidados ex: cracas, que se movem lentamente sobre o fundo (estrêla-do-mar, alguns caranguejos) ou que se deslocam ativamente (camarão, siri) Hábitat e nicho ecológico Hábitat: é o endereço onde uma espécie vive, o lugar onde ela pode ser encontrada na natureza. É o espaço ou ambiente onde interagem os fatores físicos e biológicos, formando condições mínimas para a manutenção de um ou de muitos organismos. Esse conceito pode ser aplicado tanto para uma grande área (floresta, oceanos, campos, marismas, estuário, etc), como para uma pequena área (por exemplo, folhas de algum vegetal), ou ainda um ambiente orgânico onde vivem bactérias e protozoários. Nicho Ecológico: é o local onde vive e o papel que uma espécie desempenha no ecossistema. Refere-se, portanto, à maneira como ela vive, o tipo de alimentação e como obtém esse alimento, a quem serve de alimento, como se relaciona com outros seres, etc. Algumas das aves utilizam o estuário da Lagoa dos Patos como hábitat permanente ou provisório, por exemplo o biguá (Phalacrocorax olivaceus), o trinta-réis-de-coroa-branca (Sterna trudeaui), a garça-branca-pequena (Egretta thula), o socozinho (Butorides striatus), o trinta-réisboreal (Sterna hirundo) e o talha-mar (Rynchops nigra). Apesar de cada uma ter uma forma de captar o seu alimento, todas apresentam nichos ecológicos semelhantes, pois são encontradas alimentando-se de peixe, em diferentes pontos do estuário (Vooren 1998). As ilhas do estuário, que podem servir de hábitats definitivos ou provisórios, servem de lugares de repouso para gaivotas e garças. A gaivota-de-capuz (Larus maculipennis) faz ninhos (nidifica) nas marismas e ocorre em grande concentração nos portos pesqueiros e ao redor das descargas de esgoto cloacal, repousando durante a noite nas baías protegidas das ilhas (mais informações sobre aves são descritas em Vooren & Ilha, 1995). Com relação aos peixes que ocorrem no estuário a tainha (Mugil platanus) e o barrigudinho (Jenynsia multidentata) alimentam-se de restos de vegetais em decomposição (detritos) e de diatomáceas epífitas (diatomáceas são algas providas de uma carapaça silicosa rígida, formada por duas valvas que se encaixam, e que, em algumas espécies são ricamente ornamentadas, vivem em água doce ou salgada, formando, não raro, colônias gelatinosas). Outros peixes são carnívoros, alimentando-se preferencialmente da fauna bentônica (Vieira et al., 1998). A maioria dos peixes, na fase juvenil, alimenta-se de zooplâncton. As sardinhas (Clupeidae), manjubinhas (Engraulididae) e peixe-cachimbo (Syngnathidae) alimentam-se de plâncton durante todo seu ciclo de vida. Porém, grande parte das espécies muda gradativamente seus hábitos alimentares à medida que aumentam de tamanho, consumindo progressivamente mais organismos bentônicos, como micro-crustáceos, poliquetas, gastrópodes, camarões, caranguejos, siris e ainda pequenos peixes. Vieira et al. (1998) acreditam que a distribuição espacial e a variação temporal das larvas e juvenis de peixes no estuário seja controlada, principalmente, pela competição alimentar dos

6 18 R.S.Schwochow & A. J. Zanboni recursos bentônicos e pelos fatores ambientais como salinidade, temperatura, profundidade e transparência da água e não pela sua predação. O Guia dos Principais Peixes da Região Estuarina da Lagoa dos Patos e Área Adjacente, RS, Brasil (Bemvenuti & Fischer, 1998) distribuído às escolas do município juntamente com uma coleção de peixes, contém mais detalhes sobre características morfológicas, hábitat, alimentação, reprodução, distribuição e importância ecológica dos peixes do estuário. Ainda com relação aos hábitats e nichos, os crustáceos decápodes, entre eles, o camarão rosa (Farfantepenaeus paulensis), o siri azul (Callinectes sapidus) e o caranguejo (Cyrtograpsus angulatus) utilizam as enseadas como locais de criação no verão. No outono, com a baixa temperatura migram para locais mais profundos. O camarão-rosa (Farfantepenaeus paulensis) é mais abundante entre setembro e dezembro, e desenvolve-se nas enseadas protegidas. Seus juvenis utilizam as pradarias submersas de Ruppia marítima onde há oferta de hábitat e alimento. No outono as fêmeas maduras migram para o oceano (Manzoni & D Incao, 2007) A exploração do mesmo nicho ecológico ou de nichos muito próximos por duas espécies que vivem no mesmo hábitat determina uma forte competição entre elas. A hipótese de Gause ou princípio da exclusão competitiva, diz que duas espécies não podem explorar com sucesso, durante muito tempo, nichos semelhantes, na mesma área. Uma grande competição pode provocar a mudança de hábitat, de nicho ou mesmo a extinção da espécie menos adaptada ao ambiente. Por exemplo, nas marismas a comunidade de caranguejos herbívoros Metasesarma rubripes, ao invés de cavar, esconde-se entre as raízes e as copas dos vegetais, competindo por espaço e alimento com outro caranguejo (Chasmagnathus granulata) (Capitoli et al., 1977), que é um cavador onívoro (D Incao et al., 1990). As duas espécies fragmentam e remobilizam a biomassa subterrânea vegetal e, conseqüentemente, influenciam na reciclagem de matéria orgânica nas marismas (Costa, 1998) 3.4. A transferência de energia e matéria nas comunidades Energia e matéria A energia pode ter várias formas (calorífica, cinética, elétrica, eletromagnética, mecânica potencial, química, radiante), transformáveis umas nas outras, e cada uma capaz de provocar fenômenos bem característicos nos sistemas físicos. A massa de um corpo pode transformar-se em energia, e a energia sob forma radiante pode transformar-se em um corpúsculo com massa. A energia luminosa captada pelos autótrofos fotossintetizantes, e a química, assimilada pelos autótrofos quimiossintetizantes é transformada, em parte, em energia utilizada na formação de substâncias orgânicas para a construção do próprio organismo e manutenção de suas atividades metabólicas, e outra fração é dissipada para o ambiente na forma de calor (respiração, transpiração, etc.). Somente 10% desta energia é armazenada e transferida para os herbívoros e destes para os carnívoros. A quantidade de energia vai diminuindo a cada transferência de um ser vivo para outro, por este motivo a energia tem fluxo unidirecional. Já a matéria tem fluxo cíclico, pois é transferida para os organismos de níveis tróficos subseqüentes, e as atividades metabólicas dos seres vivos produzem resíduos que podem ser reaproveitados Cadeias alimentares As cadeias alimentares são estruturadas a partir das relações entre os seres vivos, onde alguns organismos servem de alimento a outros Principais constituintes das cadeias alimentares estuarinas Produtores primários: organismos que transformam a energia luminosa em energia química, armazenada e acumulada na matéria orgânica são chamados de fotossintetizantes. Grupo composto por macrófitas aquáticas, macroalgas, microalgas planctônicas, cianobactérias, microalgas bentônicas e microalgas epífitas (que vivem sobre outras). Consumidores primários: organismos que se alimentam dos produtores, são os herbívoros. Consumidores secundários: organismos que se alimentam dos consumidores primários. Podem ser: carnívoros, onívoros (comedores de animais e vegetais), detritívoros (comedores de detritos). Decompositores: fungos e bactérias que decompõem a matéria orgânica morta e a transformam em matéria inorgânica útil aos produtores.

7 O estuário da Lagoa dos Patos: um exemplo para o ensino de ecologia no nível médio 19 No estuário, os detritos orgânicos são formados por toda matéria orgânica em decomposição, principalmente a de origem vegetal. É o principal componente alimentar de muitas espécies de invertebrados bentônicos como platelmintos, turbelários, alguns nematóides, moluscos, crustáceos e alguns peixes (Bemvenuti,1998b) Relações tróficas no estuário da Lagoa dos Patos Há dois tipos principais de cadeias alimentares no estuário. Uma inicia-se pelos detritos que são consumidos pelos detritívoros e o outro tipo inicia-se pelos organismos fotossintetizantes, os produtores, são consumidos herbívoros (Fig. 4). Figura 4:que Diagrama conceitualpelos das relações tróficas no estuário da Lagoa dos Patos, RS (extraído de Bemvenuti, 1998b). Os produtores primários (plantas de marismas, macroalgas, plantas submersas, microalgas epífitas e do fitoplâncton) em diferentes estágios de decomposição (detrito), servem de alimento aos consumidores de detritos, como alguns peixes e moluscos, os suspensívoros que filtram material em suspensão; para os comedores de depósito: peixes, moluscos, crustáceos, nematóides e platelmintos turbelários. Este último grupo, por sua vez, servirá de alimento para os consumidores secundários e terceários: peixes, crustáceos e aves. Quando os produtores primários realizam fotossíntese a energia luminosa captada é armazenada em compostos orgânicos. Parte destes compostos é usado na sua respiração, fornecendo-lhe energia para as necessidades básicas de sobrevivência, enquanto a outra parte fica armazenada na sua biomassa. A energia armazenada nesta biomassa, medida durante um determinado intervalo de tempo, constitui a chamada produtividade primária líquida. É essa energia que realmente estará disponível para o nível trófico seguinte.

8 20 R.S.Schwochow & A. J. Zanboni Bergesch & Odebrecht (1997) verificaram que o estuário apresenta grande biomassa de produtores primários devido à grande concentração de fitoplâncton representada principalmente por diatomáceas (tipo de microalga) como: Surirella spp., Pleurosira laevis, Melosira spp. e Synedra tabulata de origem marinha como: Skeletonema costatum, Odontella mobiliensis, O. sinensis, Coscinodiscus spp, etc. Esta biomassa pode ser três vezes maior nas áreas rasas (profundidade menor que 1m), do que em áreas de maior profundidade (entre 1 e 5 m), para onde grande parte é exportada. Estas espécies do fitoplâncton são a base da dieta alimentar de espécies do zooplâncton como o copépode Acartia tonsa, um microcrustáceo numeroso no estuário, que por sua vez serve de alimento para larvas de peixes e peixes de pequeno porte (Duarte, 1986) Alguns exemplos de relações ecológicas no estuário Em várias enseadas rasas do estuário, sobre as folhas da fanerógama (Ruppia maritima) são comumente encontradas algas epífitas. Isso faz com que a qualidade da luz, que chega às folhagens da pradaria diminua, conseqüentemente, levando a um aumento da superfície foliar e da resistência às correntes, o que facilita sua deposição no fundo, provocando um aumento na sua sedimentação (Campos, 1993). Logo, sob certas condições, um grande crescimento das epífitas pode diminuir a abundância da pradaria. Em contrapartida, existem moluscos gastrópodos herbívoros como o Heleobia australis, que se alimentam destas epífitas, controlando sua abundância e beneficiando a pradaria (Campos, 1993). Nestas enseadas ocorrem também várias interações do tipo presa-predador entre a macrofauna bentônica e seus predadores carnívoros (peixes e crustáceos) que utilizam estas áreas como zonas de criação. Durante os períodos de alagamentos das marismas, crustáceos detritivoros aquáticos como Bathyporeapus bisetosus e terrestres como Balloniscus sp, crustáceos anfípodes (Orchestia platensis) e muitos insetos, servem de alimento para juvenis de peixes como peixes-rei (Odontesthes argentinensis), para a corvina (Micropogonias furnieri) e a tainha (Mugil platanus) (Bemvenuti, 1990), além de aves que descansam e se alimentam no estuário (Vooren, 1998). É claro que a predação por parte de peixes e outros carnívoros nestas regiões é dificultada pela extensa cobertura vegetal, que protege as populações que ali vivem associadas. 4. Fatores abióticos essenciais para o desenvolvimento e a manutenção da vida no estuário 4.1. Vento Na região de Rio Grande os ventos que sopram ao longo do eixo principal NE-SW do corpo da lagoa, controlam decisivamente a circulação, o nível e a quantidade de água oceânica misturada na água da lagoa (Garcia, 1998). Segundo Marques (1994), o regime de salinidade no estuário depende da intensidade do vento e as situações mais freqüentes nesta área são: situações de enchente, com entrada de água marinha, onde predominam ventos do quadrante Sul: sudoeste (SW), sul (S), sudeste (SE) e leste (E) (ação isolada); situações de vazante com intensa saída de água doce ou mixohalina (misturada), onde predominam ventos do quadrante Norte: nordeste (NE) (ação isolada ou combinada com chuvas) Salinidade e Temperatura A salinidade é, literalmente, o teor de sais em 1Kg ou 1L de água (média de 35 partes por mi). A temperatura e a salinidade da água no estuário, geralmente apresentam valores elevados durante o verão, relacionados com os ciclos sazonais de temperatura do ar e padrões de ventos e chuvas na região, respectivamente (Vilas Boas, 1990; Niencheski & Baumgarten, 1998). Os gradientes de temperatura e de salinidade caracterizam diferentes condições estuarinas, onde condições homogêneas de água doce estão associadas com a elevada descarga fluvial (em anos de chuvas torrenciais período de El Niño ). Em contraste, períodos de forte descarga de água doce na superfície do estuário, juntamente com a penetração de água marinha pelo fundo, causam uma estratificação vertical na coluna de água, resultando na formação da cunha salina, camada de água de maior salinidade no fundo (Niencheski & Baumgarten, 1998). A extensão da cunha salina ou as mudanças rápidas e imprevisíveis nas condições de estuário estratificado para homogêneo, são principalmente controladas por efeitos combinados da alta variação da descarga de água doce e ventos, e menos devido ao efeito de maré (Niencheski &

9 O estuário da Lagoa dos Patos: um exemplo para o ensino de ecologia no nível médio 21 Baumgarten, 1998). A cunha salina influencia fortemente os processos de mistura das águas estuarinas e a formação de gradiente de salinidade, os quais atuam diretamente sobre a liberação e, ou remoção de elementos químicos presentes na coluna de água e nas suas interfaces (Niencheski & Windon, 1994), isso torna o estuário da Lagoa dos Patos altamente instável sob o ponto de vista químico (Niencheski et al., 1983) Material em suspensão e oxigênio dissolvido na água Os rios que desembocam na parte norte da lagoa (Jacuí, Sinos, Gravataí, Caí, Taquarí), na parte central (Camaquã), o Canal de São Gonçalo e os processos de erosão e ressuspensão na parte sul são as principais fontes de material em suspensão na água. Este material é composto, principalmente, de grãos de sedimento muito fino. Além disso, as interações entre as feições geomorfológicas do estuário em sua parte sul, que se caracterizam por um estreito canal, e a penetração da água marinha, favorecem a ressuspensão dos sedimentos depositados nesta área (Niencheski & Windom, 1994). Como resultado, a concentração de material em suspensão no estuário tende a aumentar em direção à saída (canal da laguna para o oceano) e depende fortemente dos padrões de precipitação pluviométrica da bacia de drenagem da Lagoa dos Patos e Lagoa Mirim. Apesar dos altos valores médios de material em suspensão no canal e nos ambientes rasos, o oxigênio dissolvido na água tende a estar próximo da saturação ou mesmo supersaturação, especialmente no canal de acesso ao oceano, com pronunciada atividade hidrodinâmica. A baixa profundidade de grande parte do estuário favorece o equilíbrio entre os níveis de oxigênio na água e na atmosfera (Niencheski & Baumgarten, 1998) Nutrientes Os nutrientes inorgânicos nitrogenados e fosfatados, indispensáveis para os produtores primários, vindos do continente através dos rios, da chuva e da infiltração do lençol freático tornam o estuário um dos ecossistemas naturais mais produtivos. A atividade humana ao longo da costa também gera a entrada de nutrientes através do lançamento de esgotos domésticos, despejos industriais e da atividade agrícola (Persich et al., 1996) Marés e Correntes A costa sul do Brasil é uma região de mínima influência de maré. A estrutura afunilada do estuário da Lagoa dos Patos atua como um filtro amortecedor, confinando grande parte da influência de maré, atenuando fortemente a sua amplitude, quando a onda de maré avança na direção da lagoa. Com a alta razão superfície/ volume e a diminuição gradual na elevação da água do mar, as máximas velocidades de corrente no corpo principal da Lagoa, são de aproximadamente 0,3m s-1, com freqüentes inversões de direção (Garcia, 1998). 5. Ação humana sobre o estuário A atividade humana tem provocado profundas alterações no ambiente natural e no caso do estuário da Lagoa dos Patos não é diferente. Dentre as mais problemáticas interferências humanas ao meio ambiente estão aquelas que causam a contaminação e a poluição nos corpos d'água e trazem reflexos, diretos e indiretos, aos componentes biológicos incluindo o próprio homem. É importante conceituar contaminação e poluição. Contaminação de um ambiente, seja ele aquático ou não, é a introdução de matéria ou energia acima dos níveis tidos como naturais naquele meio. Poluição é uma decorrência desse processo de contaminação, ou seja, quando o ambiente já não é capaz de, sob condições naturais, processar essa matéria ou energia que ali se armazena e causa danos ao "funcionamento" do mesmo (Clark, 2001) Principais grupos de poluentes encontrados na água, sedimento e organismos do estuário da Lagoa dos Patos O estuário da Lagoa dos Patos sofre um processo de contaminação crônica por inúmeros compostos e substâncias químicas orgânicas e inorgânicas, que têm como fontes os mais diferentes tipos de atividades. A matéria orgânica e os nutrientes como nitrato (NO3-), fosfato (PO4-3), amônio (NH4+) quando em excesso e sob certas condições ambientais são poluentes e podem provocar processos de eutrofização (aumento excessivo de nutrientes na água, especialmente fosfato e

10 22 R.S.Schwochow & A. J. Zanboni nitrato, provocando o crescimento exagerado de certos organismos, comumente algas ou cianobactérias, gerando desequilíbrio ambiental). A decomposição microbiana da matéria orgânica causa esgotamento do oxigênio dissolvido na água e asfixia dos peixes. A eutrofização pode ser natural ou provocada por efluentes urbanos, industriais ou agrícolas. Ou seja, criam, de forma não natural uma condição favorável para o crescimento desordenado de cianobactérias ou vegetais oportunistas, alguns dos quais, produtores de toxinas que causam danos nos organismos da cadeia trófica que se alimentam desses autótrofos, como no homem. O aporte de nutrientes pelas vias naturais resulta em uma eutrofização lenta do ecossistema, enquanto que o aporte de grande quantidade de nutrientes, causado por atividades antropogênicas, gera a eutrofização acelerada dos ambientes aquáticos, denominada eutrofização artificial (Renolds,1984 apud Persich et al., 1996). Outro problema gerado pelo lançamento de esgotos "in natura" é o crescimento desordenado de microalgas, além dos riscos diretos à saúde humana, o que leva a um aumento da matéria orgânica a ser oxidada pelos decompositores aeróbicos, principalmente nos meses mais quentes. Nesses casos o oxigênio do meio vai ser utilizado pelos decompositores em suas atividades metabólicas respiratórias e não estará disponível para os outros organismos da coluna d'água e do sedimento, podendo, nos casos mais agudos, até provocar sua morte. Em Rio Grande, os principais lançamentos de nutrientes e matéria orgânica são feitos nas águas que margeiam a cidade, através dos esgotos domésticos sem tratamento (Fig. 5). Além das indústrias de pescado, em menor número atualmente, são importantes contribuintes as indústrias de fertilizantes (Zamboni, 2000). Os metais pesados como cádmio (Cd), chumbo (Pb), zinco (Zn), cobre (Cu) e cromo (Cr), por exemplo, também podem ser poluentes comuns e preocupantes no meio aquático. Suas principais fontes para a água, para o sedimento e até mesmo para animais e plantas são os esgotos industriais e domésticos, as águas de drenagem urbana, lixo e atividades relacionadas ao setor portuário, como as dragagens, os estaleiros e até mesmo sucatas abandonadas no porto (Clark, 2001). Produtos derivados do petróleo, entre eles, todos os tipos de combustíveis, óleos lubrificantes, graxa e o próprio petróleo que eventualmente pode ser derramado durante um acidente, contaminam o ambiente com hidrocarbonetos aromáticos e alifáticos. Hidrocarbonetos são compostos orgânicos constituídos apenas por carbono e hidrogênio. Os aromáticos apresentam pelo menos um anel benzênico ou aromático em sua estrutura e nos quais é verificado o fenômeno de ressonância. Os alifáticos apresentam pelo menos 2 extremidades (pontas) e nenhum ciclo ou anel. São poluentes orgânicos de alto risco para a biota, pois tem alto potencial de toxicidade crônica e aguda. Infelizmente, têm sido registrados nos sedimentos e nas águas do estuário da Lagoa dos Patos em níveis considerados muitíssimo altos, e suas principais contribuições vêm das atividades de refino de petróleo, de efluentes de distribuidoras de combustíveis, dos locais de atracamento de barcos e limpeza de motores, de estaleiros e de derrames acidentais na zona portuária (Zamboni, 2000). Pesticidas e defensivos agrícolas também podem ser encontrados na região estuarina como contribuição das áreas agrícolas adjacentes lixiviadas pelos rios que deságuam no corpo lagunar, embora não se tenham dados conclusivos sobre as concentrações Destino do lixo do município de Rio Grande Lixão dos Carreiros Segundo dados da Secretaria Municipal de Serviços Urbanos de Rio Grande (SMSU), são coletadas 120 toneladas de lixo por dia, das quais 100 toneladas correspondem ao lixo doméstico (coletado por empresa terceirizada) e 20 toneladas são entulhos (restos de obras, focos de lixo recolhidos pela prefeitura). Acredita-se que, cerca de 35% do total produzido, ou seja, 42 toneladas, são considerados secos e poderiam ser reciclados e tratados pela ASCALIXO (Rio Grande). O lixo doméstico é recolhido diariamente em toda a área urbana do município, sendo que nos distritos mais afastados (Quinta, Povo Novo, Domingos Petrolini, etc) a coleta é efetuada a cada dois dias. Todo o lixo é depositado in natura em um aterro sanitário, numa área particular de 25 hectares, cedida à prefeitura, às margens do Saco do Justino no estuário da Lagoa dos Patos sem tratamento nem controle de efluentes. O lixo doméstico é depositado sobre as marismas, contrariando a todas as recomendações prescritas na legislação (Chaves, 2007). Atualmente os resíduos da área de saúde (hospitais, clínicas médicas e odontológicas) possuem coleta regular e diferenciada, tratados em uma autoclave construída no aterro (Asmus, 2001). A instalação do lixão nas margens do estuário, sem planejamento algum, ocasiona problemas à própria comunidade. A decomposição do lixo amontoado produz o chorume, um

11 O estuário da Lagoa dos Patos: um exemplo para o ensino de ecologia no nível médio 23 líquido que contamina a água estuarina próxima e do lençol freático. Também provoca a liberação de gases, a proliferação de animais transmissores de doenças, a destruição das marismas do local, a intensa eutrofização nas águas do estuário onde esse chorume chega e se dispersa (Spengler et al., 2007), além de prejuízos à saúde pública. Figura 5: Pontos de lançamento de efluentes domésticos, pluviais e industriais nas margens da cidade de Rio Grande (modificado de Almeida et al., 1993) 5.3. Efeitos diretos e indiretos dos poluentes no ambiente estuarino Os efeitos dos poluentes e da ação do homem em geral podem ser verificados no ambiente em curto, médio e longo prazo. Algumas destas situações podem ser observadas na tabela 1. Tabela 1: Efeitos diretos e indiretos dos poluentes no ambiente estuarino (Zamboni, material didático)

12 24 R.S.Schwochow & A. J. Zanboni Tipos de contribuição antrópica (ação do homem sobre a natureza) Efeitos Curto e Médio Prazo Presença de esgotos, matéria orgânica, nutrientes, detergentes, material em suspensão Presença de metais pesados Presença de petróleo e seus derivados Presença de pesticidas Presença de resíduos sólidos (lixo) Dragagens Longo prazo Eutrofização, proliferação de algas, consumo de O2, morte por asfixia, doenças de pele. Alteração da comunidade do bentos com dominância de espécies tolerantes à baixa concentração de oxigênio e que são boas indicadoras de poluição orgânica. Por exemplo: molusco gastrópodo Heleobia australis e anelídeos como Laeonereis acuta e Heteromastus similis; mortalidade das espécies sensíveis. Sob altas concentrações no meio podem causar mortalidade de organismos do fitoplâncton e zooplâncton e das fases larvais de espécies que se reproduzem no estuário. Bioacumulação nos organismos e transferência desses contaminantes ao longo da cadeia trófica de acordo com o hábito alimentar de cada espécie; bioacumulação nos vegetais; contaminação de recursos alimentares importantes como camarões e peixes. No caso de grandes derrames pode matar por asfixia e destruir os substratos; pode ainda diminuir a incidência luminosa diminuindo a fotossíntese e, conseqüentemente, a produção primária. Os derivados do petróleo que são introduzidos continuamente no meio podem se acumular no sedimento provocar efeitos tóxicos aos organismos, principalmente do bentos, como o aparecimento de tumores, mal formação e alterações genéticas a longo prazo; bioacumulação e transferência na cadeia trófica. Efeitos central no sistema Desaparecimento de algumas espécies mais nervoso sensíveis tanto da coluna d'água quanto do sedimento; bioacumulação e transferência na cadeia alimentar. Modificação da paisagem; Alteração dos ambientes naturais, propicia a transmissão de aterramento, contribuição crônica de doenças por contato primário e poluentes inclusive para o meio aéreo. transferência de contaminantes para o lençol freático. Remoção artifical da fauna bentônica, aumento do material em suspensão e da turbidez, diminuindo a luminosidade e a produção primária pelos autrótrofos. Remobilização de contaminantes que estavam depositados no fundo e contaminação de outros locais pela disposição do material dragado; alteração do bentos. AGRADECIMENTOS os autores agradecem às professoras Maria Tereza Albernaz Almeida, Maria da Graça Z. Baumgarten, Anette Kümmel Duarte e Marlise de Azevedo Bemvenuti pela intensa revisão e sugestões ao texto. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALMEIDA, M.T., BAUMGARTEN, M.G. & RODRIGUES, R.M Identificação das possíveis fontes de contaminação das águas que margeiam a cidade de Rio Grande, RS. Documentos Técnicos, Universidade do Rio Grande, 6, 36p.

13 O estuário da Lagoa dos Patos: um exemplo para o ensino de ecologia no nível médio 25 ASMUS, M.L Lagoa dos Patos como Unidade Ambiental. In: SEELIGER, U., ODEBRECHT, C., CASTELLO, J.P. Os Ecossistemas Costeiro e Marinho do Extremo Sul do Brasil. Rio Grande : Ecoscientia, p:9-12. ASMUS, M.L Uso e Planejamento da Zona Costeira. Apostila de saída de campo do Curso de Especialização em Ecologia Aquática Costeira. 17p. BEMVENUTI, C.E. 1998a. Fundos não Vegetados. In: SEELIGER, U., ODEBRECHT, C., CASTELLO, J.P. Os Ecossistemas Costeiro e Marinho do Extremo Sul do Brasil. Rio Grande : Ecoscientia, p: BEMVENUTI, C.E. 1998b. Estrutura Trófica. In: SEELIGER, U., ODEBRECHT, C., CASTELLO, J.P. Os Ecossistemas Costeiro e Marinho do Extremo Sul do Brasil. Rio Grande : Ecoscientia, p: BEMVENUTI, C.E., CAPITOLI, R.R. & GIANUCA, N.M Estudos de Ecologia Bentônica na Região Estuarial da Lagoa dos Patos. Rio Grande: Atlântica, 3: BEMVENUTI, M.A Hábitos alimentares de peixes-rei (Atherinidae) na região estuarina da Lagoa dos Patos, RS, Brasil. Rio Grande : Atlântica, 12 (1): BEMVENUTI, M.A. & FISCHER, L.G Guia dos principais peixes da região estuarina da Lagoa dos Patos e área adjacente, RS, Brasil. Rio Grande : Salisgraf, 44p. BERGESH, M. & ODEBRECHT, C Análise do fitoplâncton, protozooplâncton e de alguns fatores abióticos no Estuário da Lagoa dos Patos. Rio Grande : Atlântica, 19: BONILHA, L.E Modelo ecológico da coluna d água do estuário da Lagoa dos Patos (RS Brasil) MELP: Uma abordagem sistêmica e integrada. Dissertação de Mestrado, Curso de Oceanografia Biológica, Fundação Universidade do Rio Grande, RS, Brasil, 274p. CALLIARI, L.J O Ambiente e a Biota do Estuário da Lagoa dos Patos. In: SEELIGER, U., ODEBRECHT, C., CASTELLO, J.P. Os Ecossistemas Costeiro e Marinho do Extremo Sul do Brasil. Rio Grande : Ecoscientia, p: CAMPOS JR, J.J.F Modelo Ecológico de Predação em Fundos Vegetados no Estuário da Lagoa dos Patos (RS). Trabalho de Graduação, Curso de Oceanologia, Fundação Universidade do Rio Grande, RS, Brasil, 57p. CAPITOLI, R.R., BEMVENUTI, C.E., & GIANUCA, N.N Occurrence and bioecologic observations on Metasesarma rubripes crab in the estuarini region of Lagoa dos Patos. Rio Grande : Atlântica, 2 (1): CASTELLO, J. P The Ecology of Consumers from dos Patos Lagoon Estuary, Brasil. In: A. YÁÑES-ARANCIBIA (Ed.) Fish Community Ecology in Estuaries and Coastal Lagoons: Toward na Ecosystem Integration. DR(R) UNAM Press México, p: CASTELLO, J. P Distribucion, Crecimiento y Maduracion Sexual de la Corvina Juvenil (Micropogonias furnieri) en el Estuario de la Lagoa dos Patos, Brasil. Physis, Buenos Aires, Secc. A, 44 (106) : CHAVES, D.C Identificação das principais áreas impactadas com resíduos sólidos na orla da cidade do Rio Grande e Balneário Cassino: estudo de caso no balneário com propostas de ações para aumentar a coleta seletiva e reduzir a produção de resíduos. Monografia de Especialização, Curso de Ecologia Aquática Costeira, Fundação Universidade do Rio Grande, Brasil, 78p. CLARK, R.B Marine pollution. New York : Oxford, 132p. CORDAZZO, C.V. & SEELIGER, U Guia ilustrado da vegetação costeira no extremo sul do Brasil. 2ª edição Rio Grande : Editora FURG, 275p.

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15 O estuário da Lagoa dos Patos: um exemplo para o ensino de ecologia no nível médio 27 SPENGLER, A; WALLNER-KERSANACH, M. & BAUMGARTEN, M.G.Z Rio Grande municipal dump site impact in the estuary of the Patos Lagoon (RS, Brazil). Acta Limnol. Bras. 19 (2) : TAGLIANI, P.R Manejo de Ecossistemas Costeiros. Apostila do curso de graduação em Oceanologia. Fundação Universidade do Rio Grande, Brasil, 82p. VIEIRA, J.P., CASTELLO, J.P. & PEREIRA, L.E A Assembléia de Peixes e suas Associações. In: SEELIGER, U., ODEBRECHT, C., CASTELLO, J.P. Os Ecossistemas Costeiro e Marinho do Extremo Sul do Brasil. Rio Grande : Ecoscientia, p: VILAS BOAS, D. F Distribuição e comportamento dos sais nutrientes, elementos maiores e metais pesados na Lagoa dos Patos, RS. Dissertação de Mestrado, Curso de Oceanografia Biológica, Fundação Universidade do Rio Grande, Brasil, 122p. VOOREN, C.M A Fauna de Aves. In: SEELIGER, U., ODEBRECHT, C., CASTELLO, J.P. Os Ecossistemas Costeiro e Marinho do Extremo Sul do Brasil. Rio Grande : Ecoscientia, p: VOOREN, C.M. & ILHA, H.H Guia das aves mais comuns da Costa do Rio Grande do Sul. FURG, Projeto Asas Polares, 2: 23p. ZAMBONI, A.J Poluição Marinha. Apostila de aulas práticas. 26p. ZAMBONI, A.J Caracterização ecotoxicológica do estuário da Lagoa dos Patos no interno de Rio Grande, RS: Fundamentos e Técnicas. Tese de Doutorado, E.E.S.C. U.S.P., 193p.