ESCOLA SUPERIOR AGRÁRIA DE BRAGANÇA CURSOS DE ENGENHARIA DO AMBIENTE E TERRITÓRIO/FLORESTAL ECOLOGIA DE SISTEMAS AQUÁTICOS/ORDENAMENTO DAS ÁGUAS INTERIORES TRABALHO PRÁTICO Nº 6 MEIO ABIÓTICO - I Sistemas Lênticos Parâmetros físico-químicos Exercício 1: Temperatura e Oxigénio (perfil vertical) Nas nossas latitudes, os lagos e albufeiras profundos apresentam um período estratificação no Verão e circulam durante as restantes épocas do ano. Durante o período de circulação a temperatura é uniforme desde a superfície até ao fundo do lago/albufeira. Os ventos e as correntes de convecção geradas pelo arrefecimento da água durante a noite provocam a mistura de toda a coluna de água. Por seu turno, durante o Verão, em dias de muito calor e sem vento, as águas superficiais aquecem muito rapidamente, ocorrendo o fenómeno de estratificação térmica. Assim, durante o Verão a parte superficial da coluna de água tem uma temperatura mais elevada e é menos densa (epilimnion), enquanto que nas zonas mais profundas do lago/albufeira a água tem uma temperatura mais baixa e apresenta maior densidade (hipolimnion). Formam-se assim, duas camadas diferentes que não se misturam e as trocas que ocorrem entre elas são muito reduzidas. Entre estas camadas existe uma zona de transição que se caracteriza pela existência de um gradiente térmico (metalimnion). Nos sistemas oligotróficos, onde as concentrações de nutrientes e a acumulação de matéria orgânica são reduzidas, as concentrações de oxigénio 1
tendem a ser uniformes ao longo da coluna de água, mesmo durante o período de estratificação. Este facto explica-se pela existência de baixas taxas de respiração e de fotossíntese. Assim, não existe praticamente nem remoção nem adição de oxigénio por estes processos. O oxigénio existente na água deve-se essencialmente a processos físicos de oxigenação que ocorrem à superfície. Os lagos e albufeiras oligotróficos têm assim, um perfil de oxigénio ortogrado. Por seu turno, nos lagos mesotróficos e eutróficos existe grandes quantidades de matéria orgânica. Durante a estratificação de Verão as grandes densidades de fitoplancton no epilimnion, mantidas pelas grandes concentrações de nutrientes, produzem grandes quantidades de matéria orgânica e oxigénio. Assim, as concentrações de oxigénio no epilimnion tendem a ser elevadas durante o dia. Por seu turno, a matéria orgânica, devido aos processos de sedimentação tende a depositar-se no hipolimnion e onde a sua decomposição leva à depleção, por vezes total, do oxigénio existente nesta camada. A este tipo de distribuição do oxigénio na coluna de água (a sua concentração é mais elevada no epilimnion do que no hipolimnion) chama-se distribuição clinograda. Objectivos Determinar a variação vertical da temperatura e do oxigénio na Albufeira do Azibo numa das fases do seu ciclo térmico anual. Ao mesmo tempo serão também determinados o ph e a condutividade. 2
Material SAÍDA DE CAMPO Sonda multiparamétrica Lápis, caderno de campo Métodos Num único ponto de amostragem com intervalos de um metro medir a temperatura, a concentração de oxigénio o ph e a condutividade. Registar no caderno de campo os valores obtidos. Numa única estação serão determinados os valores da temperatura e da concentração de oxigénio de metro a metro desde a superfície até ao fundo. No Laboratório. Fazer os gráficos no programa Exel representando os perfis verticais da temperatura e do oxigénio. Interpretar. Exercício 2: Transparência da água A luz é um factor com obvia importância nos lagos e albufeiras. Condiciona a temperatura da água e as taxas de fotossíntese. Apenas uma pequena parte da luz incidente na superfície do lago ou albufeira é adsorvida por partículas 3
e é convertida em calor contribuindo para o aquecimento do sistema aquático. Outra pequeníssima percentagem é utilizada pelos organismos fotossintéticos, sendo convertida em compostos orgânicos e entrando assim, na teia alimentar. A restante percentagem que incide na superfície dos lagos e albufeiras é reflectida novamente para a atmosfera. A profundidade a que a luz penetra depende da quantidade de materiais dissolvidos e de partículas em suspensão (estas incluem o plâncton) existentes na água. Assim, a quantidade de luz que penetra em sistemas com elevada turbidez é muito baixa. A transparência ou o oposto (turbidez) da água é um factor importante nos ecossistemas lênticos por causa do efeito que tem na penetração da luz. A profundidade até onde a luz penetra determina a largura da zona eufótica. Esta zona define-se como sendo a profundidade até onde existe luz suficiente para suportar a fotossíntese. O limite inferior desta zona é a profundidade de compensação. Aqui a taxa de fotossíntese igual a taxa de respiração. Abaixo desta profundidade a taxa de respiração é superior à da fotossíntese. A transparência da água e consequentemente a penetração da luz pode ser medida, utilizando para o efeito o disco de Secchi. Como o próprio nome indica, este dispositivo, consiste num disco com 20 cm de diâmetro dividido em quadrantes alternantes brancos e pretos que se encontra preso a uma corda marcada de metro a metro. O utilizador desce o disco de Secchi ao longo da coluna de água para determinar a que profundidade é que o disco deixa de ser visível (profundidade de Secchi). Quanto maior for a transparência da água, maior é a profundidade a que o disco deixa de ser visível. Assim, é possível afirmar que a profundidade de Secchi está directamente relacionada com a transparência e inversamente com a turbidez da água. As profundidades de Secchi variam entre os poucos 4
centímetros em alguns sistemas hipertróficos até mais de 40 m em sistemas ultra-oligotroficos. Estas também apresentam uma variação sazonal que em alguns casos pode ser muito acentuada. Geralmente, assumese que a profundidade de Secchi é cerca de 1/3 da profundidade da zona eufótica. Se o valor desta variável for de 2 m, então a largura da zona eufótica é de 6 m. Objectivos Determinar a profundidade de Secchi na albufeira do Azibo e determinar a extensão da zona eufótica. Procedimento 1. Procure uma zona de sombra à superfície da albufeira. A sombra reduz as interferências nas leituras causadas pela reflexão da luz na superfície, permitindo uma melhor visibilidade do disco; 2. Baixe o disco lentamente na água até deixar de o ver e anote na ficha de campo a profundidade a que este deixou de ser visto. No Laboratório. Determine o estado trófico da albufeira de acordo com Carlson (1977). (ver anexo I) 5
Nota: O procedimento para fazer amostragens de água para a determinação de nutrientes e de outros parâmetros físico-químicos é o mesmo que foi referido na ficha de trabalho nº1. Bibliografia Carlson, R.E. 1977. A trophic state index for lakes. Limnol. Oceanogr. 22: 361-369. Wetzel, R. G. 2001. Limnology - Lake and River Ecosystems. Academic Press, New York.* Wetzel, R. G. & Likens, G.E. 1991. Limnological analyses. Springer-Verlag, New York.* *Bibliografia existente na biblioteca Endereços na net http://www.lander.edu/rsfox/415introlec.html (tópicos de Limnologia) http://www.esa.ipb.pt/docentes/geraldes/ (ver links interessantes) 6
Anexo I Índice Trófico de Carlson (1977) Este índice, conhecido por TSI, é um índice numérico que pode assumir valores entre 0 e 100, e pode ser calculado indiferentemente a partir das leituras do disco de Secchi, dos valores obtidos para as concentrações de fósforo total ou dos valores obtidos para a clorofila a. No entanto, Carlson (1977) sugere que no Outono, no Inverno e na Primavera os valores calculados a partir das concentrações de fósforo total são mais fiáveis. Por outro lado, durante o Verão os valores mais fiáveis são obtidos a partir dos cálculos baseados nas leituras do disco de Secchi ou nos valores da clorofila a. Quando os valores do índice estão abaixo de 20 o sistema é ultraoligotrófico, entre 20 e 30 é oligotrófico, de 31 a 50 é mesotrófico, de 51 a 70 é eutrófico e acima de 70 é hipertrófico. As três componentes do índice; a componente fósforo TSI (TP), a componente clorofila TSI (Chl) e componente TSI (SD) podem ser calculadas a partir das seguintes expressões: 48 ln ( ) = 10 6 TP 2.04 0.68 ln Chl TSI TP TSI ( Chl) = 10 ln 2 6 ln 2 7
TSI ( SD) ln SD = 10 6 ln 2 8