Ecologia II: Ecossistemas fluviais Manuela Abelho 2012
8.1 Princípios básicos 8. RECUPERAÇÃO ECOLÓGICA 2
A e a recuperação de rios A consideração dos valores ambientais oferecidos pelos rios não impede o desenvolvimento de projectos para o seu controlo e aproveitamento Métodos alternativos à engenharia hidráulica tradicional, baseados na valorização dos recursos naturais, para resolver os problemas de controlo de cheias Dar oportunidade ao rio de desenvolver a sua própria dinâmica no seu leito, atendendo aos processos temporais de erosão e sedimentação e ao regime de caudais Criar uma morfologia estável e flexível em face da incerteza da resposta do rio Potenciar a maior heterogeneidade de formas e de condições hidráulicas de forma a favorecer a diversidade de habitats e de espécies 3
Princípios básicos para a recuperação de rios Síntese dos conhecimentos científicos (teóricos) dos ecossistemas fluviais Componentes da bacia de drenagem Regime de caudais característico Sistemas dinâmicos capazes de se ajustar ao comportamento hidrológico da sua bacia ou aos impactos nocivos das actividades humanas Sistemas biológicos que albergam no meio aquático uma grande riqueza de espécies e de formas de vida e no meio ripícola ecótono entre o rio e os ecossistemas terrestres adjacentes uma grande biodiversidade e produtividade e de conhecimentos práticos que façam a ligação entre a experiência, os meios disponíveis e os objectivos da restauração 4
Objectivos Recuperação da estrutura do rio em relação a Morfologia: perfil longitudinal, perfil transversal, traçado Tipo de substrato: granulometria, forma e estabilidade do leito e das margens Condições hidráulicas: velocidade, rugosidade do substrato Comunidades biológicas: populações de algas, macrófitas, macroinvertebrados, peixes, aves aquáticas, etc. Planície de inundação: vegetação ripícola, zonas formadas por meandros, fauna associada, etc. Recuperação das funções de cada componente da estrutura, permitindo as inter-relações dentro do rio e entre este e a sua planície de inundação 5
10 princípios na recuperação dos rios 1. Ligação do rio com a sua bacia de drenagem 2. O regime de caudais é o factor chave do ecossistema fluvial 3. A morfologia do leito é a resposta do rio ao comportamento hidrológico da sua bacia e aos processos fluviais de erosão e sedimentação (Figuras 8.1 e 8.2) 6
Princípio 3: Morfologia do leito Causa Processos de escavação do leito, que configuram secções transversais aprofundadas e com menor razão largura/profundidade, desfavoráveis para a fauna aquática porque reduzem a diversidade de habitats no fundo e nas margens. A alteração da secção determina a concentração do caudal e o aumento da velocidade da água, baixando progressivamente o nível de base e a frequência de inundação da zona ripícola, produzindo uma desconexão no funcionamento do rio. 7
Princípio 3: Morfologia do leito Recuperação 1) Alargamento da secção; 2) Controlo da erosão do fundo com diques transversais Consequência: formação de um canal mais superficial onde por sedimentação se vai elevando o nível freático da planície de inundação levando ao restabelecimento da conectividade com o canal 8
Princípio 3: Morfologia do leito Causa Os processos de erosão lateral das margens do canal têm o efeito oposto: o alargamento excessivo do rio determina a existência de águas muito superficiais, velocidade baixa e geralmente temperaturas elevadas por falta de vegetação ripícola e por maior insolação Nestes casos acentuam-se os processos de eutrofização da água e o rio torna-se desfavorável para muitos organismos aquáticos devido ao deficit de oxigénio, falta de substrato adequado, etc. 9
Princípio 3: Morfologia do leito Recuperação 1)Aprofundamento do canal e concentração da água aumento da velocidade e acumulação de um substrato adequado de partículas mais grosseiras, 2)Estabilização das margens, o que permite o desenvolvimento de vegetação ripícola, melhorando as condições de temperatura 10
10 princípios na recuperação dos rios 4. A biodiversidade do rio é o produto da heterogeneidade de habitats e da conectividade funcional entre eles (Figura 8.3) 11
Princípio 4: Heterogeneidade de habitats A manutenção de uma planície de inundação funcionalmente ligada com o canal aumenta a heterogeneidade de habitats permitindo a existência de maior biodiversidade que aproveita todos os gradientes de parâmetros físicos e biológicos, sem que cheguem a desenvolver-se em excesso espécies dominantes que excluam as restantes 12
Princípio 4: Heterogeneidade de habitats Causa A falta de conexão entre o canal e a planície de inundação por canalizações, dragados, etc., ou a homogeneização do ambiente ripícola e aquático por simplificação da estrutura fluvial determina a perda desta biodiversidade, favorecendo o desenvolvimento de espécies oportunistas que são capazes de tolerar as condições homogéneas existentes Recuperação Aumento da heterogeneidade de habitats e de condições hidráulicas, mantendo a diversidade e a irregularidade de formas que naturalmente existem 13
10 princípios na recuperação dos rios 5. Individualidade dos sistemas fluviais 6. Actuar a favor da natureza, com os seus próprios meios, é mais económico e eficaz do que actua contra a natureza 7. A restauração dos rios requer espaço 8. Prevenir a degradação dos rios pode ser menos custoso que proceder à sua restauração 9. A restauração dos rios requer investimento para estudos, projectos e pessoal especializado e apoio das populações ribeirinhas 10. A restauração dos rios dever ser incluída na planificação hidrológica de cada bacia 14
8.2 Etapas básicas 8. RECUPERAÇÃO ECOLÓGICA 15
Etapas na recuperação de rios Objectivo: devolver o leito a um estado próximo do natural ou do previamente existente antes da sua deterioração recente Nos países europeus o estado natural dos ecossistemas é praticamente impossível de alcançar História muito antiga de transformação do meio ambiente pelos humanos Desconhecimento de como eram as condições naturais da maioria dos rios A recuperação deve Resolver o problema da quantidade e da qualidade da água Recuperar a planície de inundação com uma vegetação adequada à zona ripícola fluvial Recuperar a morfologia do canal, em relação à secção transversal, ao perfil longitudinal, ao traçado e à redistribuição dos sedimentos no leito 16
Etapa 1 Estabelecimento do espaço ripícola O uso intensivo das planícies de inundação, principalmente para fins agrícolas, levou à rectificação do traçado dos canais e à eliminação da vegetação ripícola arbórea (Figura 9.1a) O objectivo desta etapa é afastar as actividades agrícolas do canal deixando uma banda de vegetação protectora entre eles (Figura 9.1b) No caso de troços canalizados, os diques de defesa contra as cheias devem deixar um espaço ripícola onde a vegetação possa desenvolver-se (Figura 9.2) 17
(b) Efeitos positivos de uma banda protectora sem cultivo: 1)Reconsolidação do solo, 2)Melhoria da sua resistência à erosão, 3)Menor adição de fertilizantes ou outros produtos desfavoráveis à qualidade da água próximo do canal, 4)Recuperação gradual da vegetação ripícola. (c) Diminuição do declive das margens favorece a conexão entre o canal e a planície de inundação, diminui a velocidade da corrente e a sua capacidade de transporte, passando-se de um processo de erosão de fundo para um processo de sedimentação que leva ao aumento do nível freático. Também diminui a probabilidade de ruptura dos taludes laterais diminuindo a incorporação de sedimentos finos e pode favorecer a formação de meandros 18
Troços canalizados No 1ºcaso o paredão não deixa um espaço ripícola para a vegetação, que assim tende a desaparecer No 2ºcaso a vegetação ripícola pode desenvolver-se no espaço entre o canal e o paredão A extracção do material para o paredão deixa depressões que formam charcos habitats importantes para patos e aves limícolas 19
Etapa 2 Diminuição do declive lateral do canal Reconstrução da morfologia do canal, abrindo a secção para facilitar a deslocação lateral da água Muitas vezes o uso intensivo da planície de inundação, a rectificação do traçado do rio e os trabalhos de canalização ou de dragagem resultam em processos de aprofundamento e estreitamento do canal Formam-se taludes laterais com declive acentuado impróprios para o estabelecimento da vegetação O alargamento superior das margens deve resultar na diminuição do seu declive p20ara 25%, o que aumenta a estabilidade e favorece o crescimento da vegetação nos substratos mais estáveis (Figura 9.1c) Para favorecer a formação de meandros alternam-se secções assimétricas, com um declive menor numa das margens (bordo interno do meandro) com secções simétricas (correspondentes a troços entre meandros) e secções novamente assimétricas com o lado com maior declive oposto ao anterior 20
Etapa 3 Reflorestação do espaço ripícola Pode ocorrer naturalmente, mas numa restauração pode acelerar-se o processo mediante a plantação ou sementeira de espécies nativas de crescimento rápido (Figura 9.3a) Deve efectuar-se depois da restauração da morfologia do canal, assegurando que o espaço ripícola onde se faz a plantação está hidrologicamente ligado ao canal As plantações devem favorecer a estabilidade das margens: Se o projecto prevê um aumento da sinuosidade do canal, as plantações devem realizar-se nos sectores onde se pretende que o rio não avance (na margem interna dos meandros ou nos troços rectos), deixando sem vegetação os sectores correspondentes à margem externa dos meandros para que o rio possa avançar e recuperar a sua sinuosidade Se o traçado do canal já foi conseguido ou para efeitos de estabilização, deve plantar-se na margem sujeita a maior erosão, ou seja no bordo externo dos meandros (Figura 9.4) 21
(a) Reflorestação da zona ripícola (b) Quando o rio não transporta sedimentos grosseiros provenientes de montante e os do próprio troço foram eliminados por dragagem ou por erosão do fundo, devem adicionar-se ao canal sedimentos grosseiros ; 0 rio irá distribuí-los promovendo a formação alternada de zonas de rápidos e de remansos (c) Recuperação da sinuosidade do rio mediante a formação alternada de zonas com margens assimétricas com zonas de margens simétricas 22
A plantação na margem externa dos meandros promove a estabilidade do canal impedindo a acentuação das curvas A margem externa dos meandros fica assim com maior declive enquanto que a margem interna tem declive mais suave permitindo a inundação lateral 23
Dimensão da zona ripícola As funções que a vegetação ripícola desempenha no funcionamento do ecossistema fluvial fazem com que a largura da banda de vegetação a plantar seja condicionada pelo objectivo principal da recuperação: Controlo da entrada de sedimentos finos durante as cheias: 15-60 m Controlo da erosão das margens e do leito do rio: 25-60 m Controlo da chegada de nutrientes ao canal: 25-65 m Protecção de diques: 25-90 m Controlo da temperatura da água: 7-60 m Protecção das espécies aquáticas: 7-15 m Protecção da fauna selvagem: 60-90 m Consoante os autores, a largura mais frequentemente aconselhada para a função protectora da banda de vegetação ripícola (buffer strips) é 30-50 m de cada lado do canal Para a efectiva redução da entrada de nitratos na água deve ser sempre > 10 m (Doyle et al., 1977) 24
Determinação da largura mínima da banda de vegetação ripícola Alguns autores (Nieswand et al., 1990) propõem modelos de cálculo da largura, partindo do princípio que esta actua como um filtro de escorrências e nela é necessário controlar a sua velocidade assegurando a infiltração Doyle, RC, Stanton, GC & Wolf, DC (1977). Efectiveness of forest and grass buffer strips in improving the water quality of manure polluted runoff. American Society of Agricultural Engineers, paper nº 77-2501. Nieswand, G, Jordon, R, Shelton, T, Chavooshian, B & Blarr, S (1990). Buffer strips to protect water supply reservoirs model and recommendations. Water Resources Bulletin, 26(6): 959-966. 25
Etapa 4 Recuperação da sinuosidade do canal Depois de estabelecida a planície de inundação, deixando espaço ao rio para a sua deslocação lateral, o canal irá naturalmente ficando mais sinuoso, mas numa restauração pode acelerar-se o processo de formação de meandros (Figura 9.5) O delineamento de secções simétricas alternadas com secções assimétricas (com a zona mais profunda numa margem ou noutra, sucessivamente) favorece a formação de meandros O caudal é concentrado na curva do meandro, provocando a sua escavação e aprofundamento, ocorrendo dispersão nos troços rectos entre dois meandros (Figura 9.5) Os meandros aumentam a variabilidade hidráulica do rio, com a acumulação de substrato de diferentes dimensões (consoante a velocidade da corrente) que constituem diferentes tipos de habitat para os organismos aquáticos 26
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Etapa 5 Formação de rápidos e remansos A variabilidade de condições hidráulicas devida ao desenvolvimento de meandros favorece a convergência de linhas de fluxo nas curvas (zonas de remanso) e a sua divergência nos troços rectos entre as curvas (zonas de rápidos) Remansos: canal mais profundo e mais estreito com substrato mais fino e instável Rápidos: canal menos profundo e mais largo devido à acumulação de sedimentos grosseiros Quando o rio não contém sedimentos grosseiros, estes devem adicionar-se ao canal durante o processo da restauração (Figura 9.3c) O espaçamento entre rápidos e remansos deve ser cerca de 5-7 vezes a largura do leito 28
Etapa 6 Criação de zonas húmidas As zonas húmidas constituem habitats valiosos para patos e aves limícolas permitindo a manutenção da biodiversidade Na planície de inundação devem escavar-se depressões onde se dá o afloramento da água freática, renovandose periodicamente durante às cheias É um processo barato, apenas é necessário existir espaço na planície de inundação Tendo em conta que mesmo nos terrenos agrícolas as zonas mais baixas saturadas de água não são utilizáveis para a agricultura, podem aproveitar-se para a criação de zonas húmidas 29