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UTILIZAÇÃO DE PROCESSOS ECOLÓGICOS COMO FERRAMENTA
NA AVALIAÇÃO DE IMPACTO AMBIENTAL
Prof. Dr. José Francisco Gonçalves Júnior
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STREAM ECOLOGY - Alan, 1995
FUNDAMENTOS DE ECOLOGIA - Esteves, 1998
METHODS IN STREAM ECOLOGY - Hauer & Lambert, 1996
AQUATIC ECOLOGY- Scale, Pattern and Process - Guiller, Hildrew & Raffaelli, 1994
ECOLOGY OF FRESH WATERS - Man and Medium, Past to Future -Moss, 1998
Key-words: Litter, breakdown, leaf, detritus, invertebrates, stream, organic matter, chemical composition…
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Figure 6.2
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Riachos dentro de floresta possuem como principal fonte de energia e suprimento químico, a matéria orgânica de origemaloctone, devido a escassez de luz disponível aos produtoresprimários.
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Abelho 2001- Média mundial: 6,0 Tm/ha/ano (27,9 – 0,4)Input em rios Europeus: 5,3, Max. 17,2
Autor Floresta Producção de folhada / ano (T/ha)
Carlistle et al . (1966) Carvalho , GB 3,8Nye (1961) Floresta tropical h úmida ,
Ghana10,5
Remezov (1961) Carvalho , Russia 3,8Attiwill et al. (1978) Euc. obliqua 3,6-5,5Birk (1979) Euc mix., Australia 1,8-3,6Ashto n (1975) Euc. regans , Australia 7,7Pressland (1982) Euc. Mix., Australia 2,5-3,7Abelho & Graça (1999)
Neiff & Neiff (1990)
Castanea sativa , Portugal
Tessaria integrifolia.Floresta em galeria , Argentina
7.2
8,2
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Energia química entra no riacho do ecossistematerrestre através de movimentos verticais (input direto), lateral (indireto), ou por transportes de regiões acima do riacho…
Energia Aloctone
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Mas outras variações devem ser consideradas(ex. Relação com o sedimento)
MOP
MOD
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Dinâmica da Matéria Orgânica Alóctone
MOPG> 1mm
MOPF< 1 mm > 0,05 mm
MOD< 0,05mm
folhas, macrófitas, outras partes de plantas eanimais (fezes e carcaças)
material processado,fezes de pequenos animais,
litter do solo,Deriva de outras partes do rio
lixiviação,material extracelular
TIPOS DE MATÉRIA ORGÂNICA
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CATEGORIA MOPG
Matéria Orgânica Particulada Grossa
Alder Hazel
Chestnut Eucalyptus
Platanus Oak
Other species
Folhas
Galhos, gravetos, etc.. (diameter < 1 cm)
Flores e Frutos
Outros (fragementos e/ou ñ identificadas)
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Dinâmica da Matéria Orgânica Alóctone
Coleta de MO no leito
(Surber)
Coleta em rede na mata
Coleta em rede lateral
(aporte horizontal)
Detalhe dos baldes
(aporte vertical)
METODOLOGIA UTILIZADA
Coleta de MO (“drift ”)
APORTE HORIZONTAL
83
EXPORTAÇÃO
976541 2
APORTE VERTICAL
3 10
IMPORTAÇÃO
ESTOQUE NA MATA
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Escolher um Riacho de Floresta……e selecionar um trecho sem tributários
Balanço de Matéria Orgânica
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∆ System = Inputs - Outputs
System OutputsInputs
Balanço
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• DISSOLVIDA:
- Lixiviação- Transporte *- Precipitação- Solo
• PARTICULADO:
- Direto- Indireto- Transporte
ALOCTONE
AUTOCTONE
• DISSOLVIDO: • PARTICULADO:- Transporte* - Transporte
*Desconhecida distinção entre autoctone e aloctone origem
Recurso de Matéria Orgânica
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PerlaChironomus
Neomachilus barbatulus
Salmo trutta
Existem também outros contribuintes para a composiçãoda matéria orgânica no riacho:
Recurso de Matéria Orgânica
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Matéria Orgânica Particulada Grossa (MOPG) é o principal recurso energético para as comunidadesaquáticas.
As folhas são rapidamente utilizadas pelos decompositores e detritivoros…
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No entanto, as quantidades de MOPG disponívelpara osorganismosdependem dacapacidade de retenção do riacho….
Então,valores MOPG Bêntica sãoaltamente variáveiscom a estruturaespacial do rio…
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0
20
40
60
80
100P
erce
ntag
e of
leav
es
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Distance (m)
Hazelnut
Plastic strips
Sycamore
Beech
Oak
Alder
Chestnut
Eucalypt
As folhas também não possuem a mesma capacidadede retenção…
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Distância percorrida por folhas em rios
0
20
40
60
80
100
120
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
distance (m)
% o
f lea
ves alder (R1)
chestnut (R1)
alder (R2)
chestnut (R2)
Canhoto & Graça, 1997. Verh. Internat. Verein. Limnol.
Q.- As folhas não são transportadas pelas águas?
90% dasfolhas em riosDe ordem 4
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…Também é influenciado pela vazão
0.1
1
10
100
1000
0.1 1 10 100 1000 10000
Discharge (l/s)
Dis
tanc
e (m
)
Larrañaga et al. 2003
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Inverno
Mas a concentração de MOPG bêntica é variável…
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inverno primavera
…temporalmente,
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inverno primavera verão
…dependendo da fenologia do input e do regime hidrológico
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inverno primavera verão outono
Então, localmente, MOPG bêntica é uma funçãoda fenologia do input, capacidade de retenção e vazão
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Inputs pelo transporte
Inputs diretos (litterfall)
Inputs indiretos (lateral)
Outputs pelo transporte
Processamento
estoque
O input e Estoque devem sermedido independentementedo outro…
BALANÇO DE MOPG EM UM RIACHO
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Total inputs Lateral inputsSite D Site E Site D Site E
AFDM%
AFDM%
Leaves AFDM%
AFDM%
Leaves% totalinputs
% totalinputs
Total CPOM 759,3 517,4 19,5 7,7Debris 66,7 8,8 32,9 6,4 18,2 10,1Twigs & bark 85,1 11,2 108,3 20,9 18,0 8,8Fruits & Flowers 108,9 14,3 63,7 12,3 6,0 4,4Leaves 498,7 65,7 312,6 60,4 22,8 7,8
Oak 220,2 44,1 3,0 1,0 29,0 0,6Chestnut 104,6 21,0 0 0 22,7 0Alder 102,2 20,5 1,0 0,3 15,9 43,4Hazel 67,5 13,5 0,6 0,2 14,2 0Eucalyptus ----- ----- 307,6 98,4 ---- 7,7Other 4,2 0,8 0,4 0,1 8,9 8,9
TERRESTRIAL CPOM INPUTS
Pozo et al. 1997
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SEASONALITY OF CPOM INPUTS(RIPARIAN VEGETATION)
SITE D SITE E
AUTUMN 58,0 14,6WINTER 21,5 22,0SPRING 6,7 27,8SUMMER 13,6 35,5
% %
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As plantações de Eucaliptos modificam o “timing” de entrada de material orgânico
F M A M J J A S O N D J
1020
30
4050
6070
0
AFD
W (g
.m-2
)
Abelho & Graça, 1996. HydrobiologiaFloresta caducifóliaEucaliptal
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1 10 100 250
Tempo (dias)
5-25% 5% 20-35% 15-25% ~30%
Sequência de decomposição de folhiço
Decomposição química
Colonização microbiana e decomposição física
Colonização de invertebradoscontinuação da atividade microbiana
e decomposição física Conversão paraMOPF
Lixiviação de compostos solúveis
(MOD)
Mineralização por respiração microbiana
para CO2
Aumento doconteúdoprotéico
Novaconversão
microbiana
Alimentaçãoanimal
Fezes e fragmentos
Quantidade deperda de peso
Queda natural da folha (MOPG)
1 10 100 250
Tempo (dias)
5-25% 5% 20-35% 15-25% ~30%
Sequência de decomposição de folhiço
Decomposição química
Colonização microbiana e decomposição física
Colonização de invertebradoscontinuação da atividade microbiana
e decomposição física Conversão paraMOPF
Lixiviação de compostos solúveis
(MOD)
Mineralização por respiração microbiana
para CO2
Aumento doconteúdoprotéico
Novaconversão
microbiana
Alimentaçãoanimal
Fezes e fragmentos
Quantidade deperda de peso
Queda natural da folha (MOPG)
1 10 100 250
Tempo (dias)
5-25% 5% 20-35% 15-25% ~30%
Sequência de decomposição de folhiço
Decomposição química
Colonização microbiana e decomposição física
Colonização de invertebradoscontinuação da atividade microbiana
e decomposição física Conversão paraMOPF
Lixiviação de compostos solúveis
(MOD)
Mineralização por respiração microbiana
para CO2
Aumento doconteúdoprotéico
Novaconversão
microbiana
Alimentaçãoanimal
Fezes e fragmentos
Quantidade deperda de peso
Queda natural da folha (MOPG)
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FÍSICOSTemperatura,
Turbidez,pH e outros
BiológicosInvertebrados,
Microorganismos
QuímicosO2, N, P,
Lignina, etc.
TEMPO
FATORES QUE INFLUENCIAM A DECOMPOSIÇÃO
IX Congresso Brasileiro de Limnologia, Juiz de Fora, julho de 2003.
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IX Congresso Brasileiro de Limnologia, Juiz de Fora, julho de 2003.
Ferramenta EIAs Decomposição da Matéria Orgânica
Estrutura de Comunidades
SucessãoEcológica
Riscos e Limitações
Ferramenta EIAs Decomposição da Matéria Orgânica
Estrutura de Comunidades
SucessãoEcológica
Riscos e Limitações
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PRINCIPAIS IMPACTOS EM RIOS→ retirada de vegetação marginal
→ entrada de elfuentes industriais e sanitário
→ atividades mineradoras
→ assoreamentos
→ barragens
Mark, O. Gessner & Eric Chauvet, 2002- A case for using litter breakdown to assess functional streamintegrity. Ecological Application. 12(2): 498-510
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Tabela: taxas de decomposição de folhas de 6 espécies vegetais decíduas no rio Michigan (Petersen e Cummins, 1974)
Cornus amomumFraxinus americana
Salix lúcidaCarya glabra
Quercus albaPopulus tremuloides
Exemplo de Espécies vegetais
≤ 88-15> 15Tempo para 90% de perdida (meses)
1.5-2.32.3-4.64.6Tempo para 50% de massa perdida (meses)
0.10-0.150.005-0.100.005k (dias-1)
RápidoMédioLento
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Tabela: Taxas decomposição (k) discos de folhas red maple (Acer rubrum), A: Articulospora tetracladia; B: Bactéria; AB: ambos
organismos no controlado e enriquecimento (+NP) tratamentos ou folhas estéreis (leaching). (Gulis & Suberkropp, 2003)
Tratamentos K (d-1) +95% A 0,0121 B 0,0088 AB 0,0086 A, +NP 0,0228 B, +NP 0,0080 AB, +NP 0,0207 Leaching 0,0099
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0,2620,1910,1640,182k (dia-1) 8-16 dias
0,1410,249k (dia-1) 2-8 dias
Piper divaricatum
0,0170,0190,0420,042k (dia-1)
Myrcia rostrata
Impactado fechadoImpactado abertoReferência 2Referência 1
Tabela : taxa de decomposição de duas espécies in riachos naturais e impactados. (Moulton & Magalhães, 2003)
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Influência de da comunidade microbiana na decomposição de folhas de Elm.
11.37.34.3-5.912.5Conteúdo de proteína (% final de massa)
17.59.3121.9Perda de massa (%)
Anti-bacterianoAnti-fungicoAnti-fungicosanti-
bacterianos
Sem antibióticos
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S it e p H Z n ( m g \L )
M e t a l o x id a d o ( g .m -2 d -1 )
F r a g m e n t a d o r e s ( m g /b a g )
R e s p ir a ç ã o (µ g /L O 2 .c m -2 .h -1 )
k ( d -1 )
S t . K e v in G u lc h
S it e 1 7 ,4 0 ,0 1 0 ,0 1 4 ,8 1 ,1 1 0 ,0 1 4 S it e 2 7 ,3 0 ,0 1 0 ,0 1 4 ,1 1 ,0 8 0 ,0 1 3 S it e 3 7 ,2 0 ,0 1 0 ,0 1 3 ,3 1 ,2 0 0 ,0 0 9 S it e 4 4 ,5 3 ,3 0 ,0 6 6 0 0 ,4 1 0 ,0 0 3 S it e 5 4 ,8 3 ,5 0 ,3 1 0 0 ,5 0 0 ,0 0 2 S it e 6 3 ,7 1 0 0 ,4 5 0 0 ,5 9 0 ,0 0 3 S it e 7 3 ,8 1 0 0 ,2 3 0 0 ,4 4 0 ,0 0 7 S it e 8 2 ,7 8 0 0 ,0 1 0 1 ,2 4 0 ,0 0 4 S n a k e R iv e r S it e 1 7 ,0 0 ,0 1 0 ,0 1 5 ,3 1 ,1 3 0 ,0 1 3 S it e 2 3 ,8 0 ,0 2 0 ,0 2 7 ,3 0 ,9 3 0 ,0 1 0 S it e 3 5 ,2 0 ,3 1 0 ,3 1 1 ,2 0 ,3 0 0 ,0 0 4 S it e 4 6 ,2 0 ,1 2 0 ,1 2 0 ,6 0 ,5 0 0 ,0 0 5 S it e 5 5 ,2 0 ,2 7 0 ,2 7 1 ,2 0 ,6 7 0 ,0 0 5 F r e n c h G u lc h
S it e 1 7 ,7 0 ,0 1 0 ,0 1 3 ,9 1 ,0 0 ,0 1 2 S it e 1 7 ,7 0 ,0 1 0 ,0 1 3 ,0 1 ,0 5 0 ,0 1 3 S it e 2 7 ,5 1 ,0 0 ,0 1 0 1 ,4 0 0 ,0 0 5 S it e 2 7 ,4 0 ,3 0 ,0 1 2 ,1 1 ,1 0 0 ,0 1 6 S it e 3 7 ,3 0 ,6 5 0 ,5 9 0 0 ,6 6 0 ,0 0 5 M o s q u it o C r e c k
S it e 1 7 ,7 0 ,0 1 0 ,0 1 3 ,9 1 ,3 0 0 ,0 0 8 S it e 2 7 ,9 1 ,1 0 ,0 8 2 ,0 1 ,2 6 0 ,0 0 6 S it e 3 7 ,9 0 ,2 6 0 ,0 3 0 ,3 1 ,1 3 0 ,0 0 5 C h a lk C r e e k S it e 1 7 ,6 0 ,0 3 0 ,0 1 4 ,0 1 ,0 1 0 ,0 1 0 S it e 2 7 ,5 0 ,3 3 0 ,0 1 3 ,0 1 ,1 1 0 ,0 1 0 S it e 3 7 ,1 2 0 0 ,0 5 0 1 ,0 7 0 ,0 0 4 S ilv e r C r e e k
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Utilização de processos ecológicos como ferramento de impacto ambiental
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Parâmetros Mensuráveis
Proposta 1
Proposta 2
Abordagem Rápida Monitoramento Tempo de Duração 3 meses > 2 períodos
sazonais Identificação de Espécies Ripária
Desejável Necessário
Estudo da Dinâmica de MO Desejável Necessário Avaliação da Taxa de Decomposição (k)
Sim Sim
Avaliação da Taxa de Respiração
Sim Sim
Identificação Invertebrados Famílias Se possível géneros/espécies
Comunidade Microbiana 1- Ergosterol (fungos) Se possível Recomendável 2- ATP (comunidade Total) Se possível Recomendável 3- Esporulação Se possível Recomendável
A tabela abaixo apresenta 2 protocolos de estudo da decomposição em rios, numa tentativa de avaliar o efeito de impactos ambientais em processos ocorridos nos ecossistemas lóticos.
IX Congresso Brasileiro de Limnologia, Juiz de Fora, julho de 2003.