DISTRIBUIÇÃO INTRAECOSSITÊMICA DAS FORMAS DE FÓSFORO EM UM MANGUEZAL EUTROFIZADO (GUARATIBA, RJ) Nome dos autores: Glenda C. Barroso 1 (D), Ana C. B. Gutemberg 2 (IC) Juliana M. Mendonça 2 (IC). 1 - Universidade Federal Fluminense UFF, Niterói RJ, glensau@email.com 2 - Universidade Federal Fluminense UFF, Niterói RJ 3 - Universidade Federal Fluminense UFF, Niterói RJ Resumo: Manguezais têm sofrido gradativa contaminação por aporte excessivo de nutrientes, consequência da densidade demográfica nas zonas costeiras, associado à ausência /ineficiência de tratamento de esgoto. Sua vegetação e sedimento têm papel na retenção e ciclagem de nutrientes, sendo considerados eficientes estocadores de fósforo. O objetivo desse trabalho foi analisar a heterogeneidade intraecossistêmica em relação às formas de fósforo em um transecto do apicum à floresta de manguezal. Foi realizada uma campanha no mês de fevereiro de 2015 no manguezal de Guaratiba (Baía de Sepetiba, RJ) abrangendo partes do apicum (A) e floresta (F) no sentido do apicum à franja. O apicum foi dividido em A1 (próxima da estrada) e A2 (próxima da floresta). A floresta foi dividida em: F1 (Transição), F2 (Floresta) e F3 (Franja). Observou-se diferenças significativas (p<0,05) apenas em relação ao apicum, com menores concentrações das formas de fósforo e %MO em virtude das condições de hipersalinidade do sedimento associado ao menor aporte fluvial. As características granulométricas não foram preponderantes sobre as demais forçantes que atuam neste ecossistema. Palavras-chave: Fósforo, manguezal, sedimentos, heterogeneidade espacial INTRAECOSSYMEMIC DISTRIBUTION OF PHOSPHORUS FORMS IN A EUTROPHIC MANGUEZAL (GUARATIBA, RJ) Mangroves have undergone gradual contamination due to excessive nutrient input, a consequence of demographic density in coastal zones, associated to the absence / inefficiency of sewage treatment. Its vegetation and sediment play a role in the retention and cycling of nutrients, being considered efficient phosphorus stores. The objective of this study was to analyze the intraecossistic variability in relation to the forms of phosphorus in a transect of apicum to mangrove forest. A campaign was carried out in the February of 2015 in Guaratiba mangrove (Bay of Sepetiba, RJ) covering parts of apicum (A) and forest (F) in the sense of apicum to fringe. The apicum was divided into A1 (near the road) and A2 (near the forest). The forest was divided into: F1 (Transition), F2 (Forest) and F3 (Fringe). Significant differences (p <0.05) were observed only in relation to apicum, with lower concentrations of phosphorus forms and% MO due to the sediment hypersalinity conditions associated to the lower fluvial contribution. The granulometric characteristics were not preponderant over the other driving processes that operate in this ecosystem.. Keywords: Phosphorus, mangrove, sediments, spatial heterogeneity Introdução Manguezais são ecossistemas costeiros deposicionais que apresentam zonas bem definidas em função de fatores climáticos (pluviosidade e drenagem terrestre), físico-químicos (inundação e salinidade) e geomorfológicos (erosão e progradação) (Woodroffe, 1992). A zona inundada apenas nas preamares de sizígia (apicum) é composta por planícies hipersalinas em virtude altas taxas de evaporação e reduzido aporte fluvial (Zack & Oman-Mas, 1988). Em decorrência de sua posição terminal na bacia de drenagem, tais ambientes de transição continente-oceano recebem aportes alóctones de nutrientes que se somam à sua elevada produção autóctone, tornando-os altamente vulneráveis à influência antrópica (Schaeffer-Novelli et al., 1999). Sedimentos de manguezais
possuem características variáveis devido às suas diferentes origens (autóctone/alóctone) e são eficientes estocadores de fósforo derivado de esgotos urbanos (Boto, 1992; Wong et al., 1995). Isso decorre de certas características do sedimento como, granulometria fina que favorece a afinidade com metais e da vegetação, cujo sistema radicular possue formações de placas-de ferro que mediam a incorporação destes elementos (Machado et al., 2005). Diante da heterogeneidade intraecossistêmica observa-se a necessidade de estudos que integrem tais ambientes de forma a esclarecer processos fundamentais que os regulam e entender possíveis impactos da ocupação adjacente sobre o manguezal de Guaratiba no que concerne a eutrofização. Experimental Área de Estudo O manguezal de Guaratiba está localizado em áreas abrigadas na baía de Sepetiba, RJ (entre os paralelos 22 55 e 23 04 S e os meridianos 43 57 e 43 36 O), em costas dominadas por regime de micromarés (amplitude inferior a 2m) (Muehe et al., 2006). Apesar de situado em unidade de conservação, a Reserva Biológica Estadual de Guaratiba, com cerca de 3600 hectares (IEF, 2009), sua bacia de drenagem é altamente urbanizada (SEMADS, 2011) recebendo considerável aporte de nutrientes advindos de rios eutróficos. Amostragem A campanha foi realizada em fevereiro de 2015, na maré de sizígia. A amostragem contemplou um transecto abrangendo partes do apicum (A) e floresta (F) no sentido do apicum à franja (interior em direção ao mar). O apicum foi dividido em A1 (porção mais próxima da estrada) e A2 (porção mais próxima da floresta). A floresta foi dividida conforme fisionomia em três partes: F1 (Transição), F2 (Floresta) e F3 (Franja). De acordo com o posicionamento geográfico foi subdividida conforme a Fig.1. Foram 76 amostras no total: 42 (apicum), 14 (transição), 12 (floresta) e 8 (franja). Em cada ponto foi retirado cuidadosamente com espátula 5cm da camada superficial do sedimento e armazenada em sacos ziplocks e mantidas congeladas para posteriores análises em laboratório. Uma fração de cada amostra (~150g) foi separada e armazenada no refrigerador para análises imediatas de granulometria do sedimento. Análises Laboratoriais A extração de fósforo no sedimento foi determinada através do procedimento descrito por Aspila et al. (1976). O fósforo total (PT) foi determinado através de queima de 0,5g de sedimento (seco e macerado) à 450 C por 4h no forno de mufla. Após calcinação foi extraído com 1N de HCl seguido de agitação por 16h. O fósforo inorgânico (PI) foi determinado através da extração do sedimento com 1N de HCl e agitação por 16h sem queima. O fósforo orgânico (PO) foi determinado através da diferença entre as frações totais e inorgânicas. As concentrações de fósforo foram medidas usando o reagente molibdato junto com ácido ascórbico segundo o método colorimétrico de Grasshof et al., (1983). A absorbância foi medida através de espectrofotômetro Shimadzu modelo UV-1601PC. A matéria orgânica (MO) foi determinada através do método da perda por ignição, onde 0,2g de sedimento foram pesados em cadinhos de porcelana de massa conhecida e levado à mufla à 450 C por 4h (Jensen et al., 1992). O conteúdo de MO é obtido pela diferença de porcentagem (%) no peso antes e depois da oxidação. A análise de granulometria foi realizada através da análise de pipetagem e método de peneiramento de acordo com Suguio (1973). Os dados foram log-transformados para apresentar os princípios de parametricidade significativos, incluindo distribuição normal (Kolmogorov-Smirnov, p < 0,05) e homogeneidade de variâncias (Bartlett,
p>0,05). Após estas premissas, foram utilizados testes estatísticos paramétricos para testar as diferenças das variáveis estudadas dentro do manguezal (one-way ANOVA seguido do pós-teste de Tukey-Kramer, nível de significância p<0,05) bem como verificar a correlação entre elas (Correlação de Spearman). As análises foram realizadas com o auxílio do software STATISTICA versão 7. Figura 1. Mapa da área de estudo com a localização dos pontos de amostragem Resultados e Discussão As concentrações de PT estão dentro do intervalo de 100-1600µg. g -1 que corresponde ao conteúdo de PT em sedimentos de manguezais (Alongi et al., 1992). Em todas as amostras, a concentração de PI foi mais alta que PO, em contraste com alguns estudos que apontam maior proporção de PO em sedimentos de manguezais, em virtude do alto conteúdo de matéria orgânica (Boto, 1988). Este predomínio de PI pode ser explicado pelas altas taxas de mineralização do PO observada em manguezais impactados por eutrofização cultural (Borges et al., 2009; Junior et al., 2013). As maiores concentrações de fósforo total (PT) foram encontradas em sedimentos do manguezal correspondente as áreas de franja (1437,6 ± 245,6 µg. g -1 ), floresta (1582,6 ± 155,7 µg. g -1 ) e transição (1515,1 ± 264,7 µg. g -1 ) em contraste com o apicum (864,1 ± 92,83 µg. g -1 ) (Fig. 2). Tais valores estão dentro do intervalo 370-2.286 µg. g -1 correspondente aos sedimentos costeiros do Rio de Janeiro impactados por esgoto (Carreira and Wagener, 1998) e próximos aos valores observados para sedimentos de manguezais da Baía de Guanabara (172 1.551 µg. g -1 - Borges et al., 2009). As menores concentrações de todas as formas de fósforo na planície hipersalina podem ser explicadas pela relação inversa entre as concentrações de fósforo e salinidade, já observadas em manguezais estuarinos dos trópicos (Alongi et al., 1992). Além disso, a biomassa algal presente na zona de apicum, pode ser responsável pelo fluxo superficial de nutrientes para o manguezal, em virtude das vazantes de maré ou chuvas, como observado em planícies hipersalinas no noroeste da Austrália (Pelegrini, 2000 apud Paling & Mc Comb, 1994).
Figura 2. Faixa de variação da concentração de parâmetros: (a) PT, (b) PI, (c) PO em µg. g -1 e (d) MO (%) em sedimentos de manguezais ao longo de um gradiente espacial: Franja, Floresta, Transição e Apicum. O conteúdo de matéria orgânica (MO) no sedimento mostrou padrão semelhante à distribuição de fósforo, com maiores concentrações nas zonas de transição (25,6 ± 4,8 µg. g -1 ) e floresta (23,3 ± 7,3 µg. g -1 ) em contraste com as zonas de franja (18,8 ± 1,3 µg. g -1 ) e apicum (11,4 ± 1,9 µg. g -1 ). Os valores de MO estão correlacionados aos valores de PT (r = 0, 8107; p<0, 001) sendo PO (r = 0,758; p<0,001) sua forma que mais se destacou. Isso sugere a ligação com à descarga de esgotos domésticos que são lançados diretamente na baía (Dias, 2006). As formas de fósforo total (PT) e orgânico (PO) apresentaram correlações altamente significativas (r = 0, 9205; p <0, 001) e uma menor correlação com o fósforo inorgânico (PI) (r=0, 7970; p<0, 001). No que concerne às características granulométricas do sedimento, observou-se correlação inversa entre areia e as formas de fósforo: PT (r = - 0,2590; p < 0, 001) ; PI (r = - 0,246; p < 0, 001) e PO (r = -0,261; p < 0, 001). Não houve correlação entre o tamanho do grão (silte e argila) e formas de fósforo, isso sugere que a distribuição espacial das concentrações de fósforo nos sedimentos em estudo não é governada pela granulometria, mas por outras forçantes energéticas conforme observado por Pelegrini (2000) na mesma área de estudo. Em contraste com sedimentos de áreas semi-prístimas, como Guaratuba (Junior et al., 2013). Em sedimentos com alto distúrbio antrópico observa-se uma falta de correlação entre PT e grãos do sedimento, tendo em vista a alta variabilidade e magnitude do input de fósforo enquanto que o tamanho do grão permanece quantitativamente estável (Borges, 2009).
Conclusões A distribuição intraecossistêmica das formas de fósforo nos sedimentos superficiais de Guaratiba apresentou-se conforme padrão de menores valores das variáveis estudadas no apicum. Isso decorre das condições de hipersalinidade de sedimento, impedindo o desenvolvimento do bosque de mangue e consequentemente menor conteúdo de matéria orgânica proveniente da serrapilheira, associado ao menor aporte fluvial (e influência de esgotos domésticos). As características granulométricas não foram preponderantes sobre as demais forçantes que atuam neste ecossistema. Agradecimentos Aos técnicos e estudantes envolvidos na aquisição das amostras e assistência laboratorial. Ao chefe do departamento de geoquímica da UFF pelo suporte para as análises de fósforo. Referências Bibliográficas Alongi, D. M; Boto, K. G., Robertson, A. I., 1992. Nitrogen and phosphorus cycles. Robertson A. I and Alongi, D. M. Tropical Mangrove Ecosystems. American Geophysical Union, p. 251-291. Aspila, K. L., Agemian, H., Chau, A.S.Y., 1976. A semi-automated method for the determination of inorganic, organic and total phosphate in sediments. Analyst 101: 187-197. Borges, A. C., Sanders, C. J., Santos, H. L. R., Araripe, D. R., Machado, W., Patchineelam, S. R., 2009. Eutrophication history of Guanabara Bay (SE Brazil) recorded by phosphorus flux to sediments from a degraded mangrove area. Elsevier, 10:10-16. Boto, K. G. Nutrients and mangroves. In: Connell, D. W; Hawker, D. W. (eds). 1992. Pollution in Tropical Aquatic Systems. CRC Press, London: p. 129-145. Carreira, R.S; Wagener, A.R.,1998. Speciation of sewage derived phosphorus in coastal sediments from Rio de Janeiro, Brazil. Marine Pollution Bull,10:818-827. Dias, J. C., 2006. Diagênese e acumulação de fósforo em sedimentos de áreas distintas na Baía de Sepetiba. Dissertação de mestrado. Programa de Pós Graduação em Geociências da Universidade Federal Fluminense, Niterói. Machado, W. T., Lacerda, L. D., 2004. Overview of biogeochemical controls and concerns on trace metal accumulation in mangrove sediments. Enviromental geochemistry in tropical and subtropical environments. Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg, p. 319-334. Pellegrini, J. A. C., 2000. Caracterização da planície hipersalina (apicum) associada a um bosque de mangue em Guaratiba, Baía de Sepetiba, Rio de Janeiro- RJ. Dissertação de mestrado. 101f. Instituto Oceanográfico, Universidade de São Paulo, São Paulo. Schaeffer-Novelli,Y., Citrón-Molero, G., Adaime, R. R., Camargo, T. M., 1990. Variability of mangrove ecosystems along the Brazilian coast. Estuaries, Port Republic, 13: 204-218. Woodroffe, C., 1992. Mangrove Sediments and Geomorphology. In: Robertson, A.I.; Alongi D. M. (Eds.). Tropical mangrove ecosystems. Washington DC.: American Geophysical Union, p.7-42.