ANÁLISE DA SINCRONIA ENTRE VARIÁVEIS LIMNOLÓGICAS DO LAGO PARANOÁ Igor Rafael Mendes Alcântara 1 ; Ronaldo Angelini 1 1 - Laboratório de Pesquisa Ecológica e Educação Científica (Universidade Estadual de Goiás - UnUCET), Anápolis RESUMO Estudos em ecossistemas lênticos têm sido cada vez mais importantes para a sociedade devido ao intenso uso da água e outras atividades antrópicas que alteram as características naturais dos ecossistemas elevando seu grau de eutrofização. Para o entendimento holístico das variáveis nos ambientes, a abordagem de sincronia temporal e espacial, a partir de séries de dados, já tem se mostrado uma ferramenta poderosa. Nesse sentido, o Lago Paranoá tem sido exaustivamente estudado por sua característica como captor natural de quase todos os lançamentos de esgotos que ocorrem em sua bacia hidrográfica. Neste trabalho, foi realizada uma análise da série histórica de três variáveis fósforo total, clorofila-a e transparência - coletadas mês a mês entre 1976 e 2001, pelo Programa de Monitoramento Limnológico (PML) da CAESB (Companhia de Abastecimento, Esgoto e Saneamento de Brasília). Para isto, o sincronismo espacial (cinco pontos de coleta no Lago) foi verificado por análise de regressão entre a matriz espacial e as variáveis e o sincronismo temporal foi testado através de correlação. Os valores do sincronismo entre os pontos de coleta foram geralmente maiores para a clorofila-a, já que o reservatório teve longos períodos de eutrofização. O sincronismo temporal das variáveis apresentou valores próximos em número de dados significantes (p >.05) enquanto os resultados para o teste de Mantel entre a matriz espacial e as variáveis apresentaram valores negativos, e significativos. Palavras-chave: reservatório, fósforo total, clorofila-a, Brasília. INTRODUÇÃO Ecossistemas aquáticos contribuem de forma essencial com a biodiversidade e a produtividade ecológica, e têm provido uma variedade de serviços à população humana, como energia elétrica, pescados e abastecimento (WEYHENMEYER, 2004). No entanto, sistemas aquáticos têm sido cada vez mais ameaçados, direta e indiretamente, por atividades antrópicas (POFF et al., 2002). Um dos princípios da investigação ecológica é a descrição de sistemas de variação espacial e temporal (KLING et al., 2000). Em estudos biológicos, a heterogeneidade espacial e temporal dos organismos é o componente central de diversas teorias (PICKETT, 1989), e novos avanços no entendimento da heterogeneidade ambiental em sistemas biológicos têm sido feito nos últimos 20-30 anos, tais como: o desenvolvimento de estatísticas e modelos quantitativos de padrões espaciais na paisagem ecológica (LEGENDRE & FORTH, 1989), e modelos de descrição de sincronia temporal e zonas dinâmicas em sistemas terrestres e aquáticos (KRATZ et al., 1998). Neste sentido, estudos de sincronia temporal e espacial têm contribuído largamente para o entendimento holístico das variáveis nos ambientes a partir de séries
temporais de dados, distribuídos espacialmente (KRATZ et al., 2003; KENT et al., 2007). A sincronia ou coerência temporal pode ser entendida como o grau em que diferentes sistemas biológicos mostram algum processo de desenvolvimento similar ou congruente (PASZKOWSKI & TONN, 2000). O carreamento de nutrientes para lagos ou reservatórios pelos tributários é também relevante no comportamento do ecossistema. Segundo Carpenter et al. (1998) insumos não-pontuais de fósforo e nitrogênio advindos de enxurradas, fazendas e cidades e até mesmo chuvas, podem influenciar consistentemente o ecossistema de lagos e rios. Fontes não-pontuais, são a principal fonte de poluição em toda uma vasta zona de lagos e reservatórios americanos. Já fontes de insumos pontuais fluem à partir de áreas urbanizadas. O Lago Paranoá (apesar do nome, trata-se de um reservatório) tem sido largamente estudado por sua característica como captor natural de quase todos os lançamentos que ocorrem em sua bacia hidrográfica. Dado que um reservatório possui várias regiões, como a lótica, a lêntica e a semi-lótica, ou mesmo compartimentos como braços, formados por diferentes tributários, devem ocorrer algumas flutuações sincrônicas que se detectadas são importantes na avaliação da alteração de tendências espaciais globais do reservatório. O objetivo deste trabalho é analisar, à partir de séries temporais de dados, como as flutuações temporais das variáveis fósforo, clorofila-a e transparência se comportaram em cada braço e entre os braços com intuito de verificar se há relações de sincronicidade ao longo de três décadas. Ainda, espera-se entender a dinâmica espaçotemporal das variáveis frente as fases de eutrofização do reservatório, bem como encontrar evidências da ação das Estações de Tratamento de Esgoto (ETEs) na distribuição destes parâmetros limnológicos do reservatório. Materiais e Métodos Área de Estudo Criado em 1959 para fins recreacionais e paisagísticos, o Lago Paranoá (Lat: 15º 48 S e Lon: 47º 57 W) é inserido em uma bacia de drenagem de 1015 km², e tem área de 38 km², com volume de 498.106 m³ e tempo de residência de 299 dias. A profundidade máxima encontrada é de 38 m e a profundidade média é de 14m. É formado por cinco principais tributários: córregos Bananal (Braço E) e Torto (Braço D) ao Norte; Gama (B), Cabeça do Veado e Riacho Fundo ao Sul (A) (Fig. 1).
Figura 1: Localização do Lago Paranoá e os respectivos dos pontos de coleta (Braços) das variáveis Cl-a, PT e Transp. e das ETEs (Estação de Tratamento de Esgoto). Variáveis Os dados foram obtidos a partir de análises exploratórias do Lago Paranoá com base na série histórica de dados limnológicos coletados mês a mês pelo Programa de Monitoramento Limnológico (PML) entre 1976 e 2001, constantes do banco de dados da Divisão de Monitoramento da Qualidade da Água (DVMQ) da Companhia de Saneamento do Distrito Federal (CAESB). Pelo PML foram coletados dados mensais em pelo menos um ponto em cada um dos cinco braços do lago: Riacho Fundo (Braço A), Gama (Braço B), Região Central (Braço C), Torto (Braço D) e Bananal (Braço E) (Fig. 01). De um total de 25 parâmetros limnológicos analisados, três foram selecionados para este trabalho, sendo os quais, o fósforo total (PT), a clorofila-a (Cl-a) e a transparência (Transp.), que são variáveis indicadoras do grau de eutrofização de
corpos d agua. As coletas foram realizadas a uma profundidade de um metro em todos os pontos. Seguindo os métodos padronizados APHA (1998) as concentrações de Fósforo Total (μg/l) e Clorofila-a (μg/l) foram medidas e determinadas a partir da superfície. A transparência (cm) foi aferida utilizando-se disco de Secchi. Análise de dados As variáveis foram transformadas usando (log (X+1)), para eliminar a discrepância entre os valores. Para obter os valores de correlação de Pearson foram ordenadas as variáveis em transparência/ano; fósforo total/ano e clorofila-a/ano para se observar similaridades temporais bem como ordenadas de acordo com os pontos de coleta para se observar similaridades espaciais. Para garantir a relevância da série de testes realizados, utilizou-se o método integral de Bonferroni, o onde nível alfa de cada teste (p < 0.05) é ajustado para baixo, de forma que a riqueza no número de testes não influencie no valor significativo de cada um (Sankoh et al. 1997). Resultados As três variáveis analisadas apresentaram correlação espacial positiva (Tabela 1), podendo se observar maiores valores de sincronismo entre pontos geograficamente próximos (ex. A-B, D-E...). A clorofila-a apresentou o maior padrão de sincronia, com valores bastante homogêneos em todos os compartimentos do lago (Tabela 1). Tabela 1: Correlação de Pearson entre os cinco pontos de coleta (A, B, C, D e E) das variáveis do Lago Paranoá (Brasília). O número de permutações para a Cl-a foi N=304 e para Transp. e PT foi N=298; todos os valores foram significativos para o ajuste de Bonferroni onde p <.0000. Em negrito valores de sincronismo onde r >,7000. A 1,0000 Clorofila-a (ug/l) A B C D E B,8972 1,0000 C,8949,9230 1,0000 D,8857, 9075,9100 1,0000 E,8807, 9166,8968,9219 1,0000 Transparência (cm) A B C D E A 1,0000 B,6702 1,0000 C,4894,6679 1,0000 D,4946,5516,4423 1,0000 E,4033,4613,4029,3528 1,0000 Fósforo Total (ug/l) A B C D E A 1,0000
B,5000 1,0000 C,4600,6800 1,0000 D,3800,5900,5900 1,0000 E,3600,4100,5100,5500 1,0000 Os valores de sincronismo temporal das variáveis analisadas estão na Tabela 2. As variáveis Cl-a e Transp. apresentaram um número aproximado de valores significativos de sincronismo, porém nem sempre para os mesmos anos correlacionados. Enquanto para o PT houve mais que dobro de valores significativos em relação à Cl-a e a Transp. e os valores de r >,7000 ocorreram sempre em correlações envolvendo os anos entre 1984 e 1996. Os valores negativos de sincronismo foram observados em sua maioria em correlações envolvendo os anos 70 e início dos anos 80. Tabela 3: Correlação de Pearson (r) entre os anos de coleta das variáveis Cl-a, Transp. e PT do Lago Paranoá (1976-2001). Apenas os valores significativos para o ajuste de Bonferroni em que p <.0000 foram considerados. Valores em negrito indicam alto valor de sincronismo entre os anos. Em itálico estão os valores que ocorreram num mesmo par de anos para as três variáveis. Clorofila-a Ano r Ano r 1977-78,2647 1978-87,3967 1977-88,2663 1978-88 -,4004 1977-89,2930 1978-89,4237 1977-91,2976 1978-90,5350 1977-97,2977 1978-92 -,5903 1977-01 -,3000 1978-97,5924 1978-79,3496 1978-01 -,6629 1978-81,3560 1979-81 -,6787 1978-82,3573 Transparência Ano r Ano r 1976-77 -,5807 1981-88 -,5128 1976-84 -,4704 1981-98,4733 1976-95 -,5573 1983-87,4820 1976-01 -,5518 1984-85,7645 1977-84,6382 1984-86,6885 1977-85,4700 1984-91,5138 1977-91,6824 1984-95,6553 1977-95,5026 1985-86,5202 1978-84,4486 1985-91,6624 1978-88,7037 1985-95,5256 1978-01 -,4816 1987-01 -,5412 1979-82,4567 1989-90,4956 Fósforo Total Ano r Ano r Ano r Ano r 1976-77 -,4220 1978-83,3103 1981-94,2559 1983-96,4665 1976-78,3742 1978-86 -,2632 1981-98,2834 1983-97,5256 1976-79 -0,274 1978-88,5354 1981-99,6217 1983-98,4181 1976-80,3289 1978-91 -,3919 1982-87,2927 1983-00,3617 1976-81,2958 1978-01 -,3116 1982-93,3605 1984-85,8036 1976-82 -,4790 1979-82,6814 1982-94,2636 1984-86,6614 1976-84 -,3880 1979-93,3351 1982-00,3270 1984-88,4462 1976-85 -,2630 1980-91 -,3424 1982-01,2682 1984-91,4425 1977-86,4700 1980-93,2712 1983-87,4244 1984-95,9208 1977-91,6469 1980-97,2946 1983-90,4669 1984-96,2669 1977-95,5344 1981-88 -,4365 1983-92,4004 1984-97,2693 1977-97,3258 1981-92,3639 1983-94,4852 1984-98,3452 Conclusões
O estudo das séries temporais fornecidas pela CAESB permitiu entender como as variáveis Cl-a, Transp. e PT se comportaram num período de quase três décadas. Neste período pôde-se observar que a Cl-a manteve-se regular em toda superfície do Lago ao longo dos anos, o que pode ser evidenciado pelas intensas florações de algas que por vezes causaram incômodo à população. As ETEs tiveram uma influência considerável no aporte de fósforo do Lago, o que causou um comportamento atípico nos Braços A e E. A série histórica de dados limnológicos permitiu entender a dinâmica temporal das três variáveis. A correlação entre os pares de anos e os gráficos das médias anuais das variáveis demonstrou que o Lago teve períodos bem definidos de eutrofização. Em anos em que as variáveis se comportaram de modo mais congruente, houve altos valores de sincronismo. Assim, anos mais próximos correspondem a valores mais similares entre as variáveis. Ainda, a análise em separado dos compartimentos (braços) mostrou que o sistema teve respostas similares. Para que de fato se tenha um conhecimento substancial à cerca do Lago Paranoá são necessários longos períodos de monitoramento. No panorama atual de certa estabilidade no processo de redução de trofia do Lago Paranoá, cresce a necessidade de identificar, avaliar e quantificar as fontes de aporte interno de nutrientes via sedimento e biota, uma vez que o efeito de qualquer nova carga de fósforo (externa ou interna) pode vir a magnificar a tendência de retorno do ecossistema ao seu estado indesejável de eutrofização. É importante que não só, se mantenha um programa de monitoramento limnológico no Lago Paranoá, mas também os dados obtidos sejam disponibilizados para que mais estudos possam ser realizados. Referências Bibliográficas ANGELINI, R; BINI, L.M; STARLING, F.L.R.M. Efeitos de Diferentes Intervençõe no processo de eutrofização do Lago Paranoá (Brasília-DF). Oecol. Bras., 12 (3): 2008 560-567 APHA 1998. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 20th Ed. APHA (American Public Health Association), Washington, DC. 567p. BURNETT, J.A.B.; MATTOS, S.P. & AZZOLIN, N.M.P. Intervenções da Companhia de Saneamento. pp. 199-212. In: F.O. Fonseca, (org.). Olhares sobre o Lago Paranoá. Ed. SEMARH Brasília. 2001 420p.
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