Academia do Concurso Público Curso Preparatório para o Concurso IBAMA - 2009
Recursos Hídricos e Oceanografia
Prof. Dr. Eduardo Prata Vilanova
Programa da disciplina 1o encontro: • Noções de Oceanografia
• Noções de Limnologia
• Noções de Ecossistemas Aquáticos
2o encontro: • Recursos Hídricos
• Exercícios
Noções de oceanografia • Os oceanos são o conjunto das águas salgadas na superfície da Terra. • Cobrem cerca de 361.000.000 km2, perto de 71% da superfície da Terra. • O seu volume é de cerca de 1.347.000.000 km3. • Divididos em 5 grandes oceanos, e alguns mares.
Noções de oceanografia
Topografia dos oceanos
Noçþes de oceanografia
Marés • Movimentos periódicos de subida e descida das águas do mar, produzidos pelas forças de atração do Sol e da Lua. • Ocorrem geralmente duas marés altas e duas marés baixas por dia. A cada 12h ocorre a subida e descida alternada das águas. • Durante o quarto minguante e o quarto crescente, as forças de atração permanecem compensadas, produzindo uma maré de quadratura (morta), com pequena amplitude. • Na lua cheia e na lua nova, as forças de atração dos dois astros somam-se, provocando uma maré de sizígia (viva) com grande amplitude.
Sizígia
Quadratura
Noções de oceanografia
Correntes • Correntes marítimas são movimentos horizontais de grandes massas de água oceânicas. • Podem ser quentes ou frias. • Podem ser superficiais ou profundas. • Os ventos são a principal força motriz das correntes marítimas. • As correntes contribuem para o equilíbrio térmico do planeta, aquecendo as regiões polares e esfriando as regiões tropicais.
Noções de oceanografia
Principais feições topográficas
Ilha oceâ nica
Ilha continental
Vale central
Margem continental Monte oceâ nico
Plataforma continental
Cordilheira meso-oceânico Talude
So pé Fundo Bacia oceâ nico Oceânica
Fossa
Noções de oceanografia
Zonas biótica Pelágico (do latim pelagos, que significa o “mar aberto”): Ambiente tridimensional associado à massa d´água. Bentônico (do latim bentos, que significa “se arrastar”): Ambiente associado ao substrato. O ambiente bentônico pode ser subdividido em: Consolidado: Ambiente sólido, duro. Ex. Costões rochosos, recifes, substratos artificiais como cascos de navios e piers. Não consolidados: Ambientes moles como o fundo oceânico e praias arenosas. Oceano
Ambie nte bentônico
Ambie nte pelagico
Noções de oceanografia
Zonas pelágicas: divididas de acordo com a profundidade Epipelágica: 0 – 200m Mesopelágica: 200 – 1000m Batipelágica: 1000 – 4000m Abissopelágica: 4000 – 6000m Hadopelágica: >6000m
Zonas Bentônicas: divididas de acordo com a feição topográfica Litoral: zona entre marés Sub-litoral: sobre a plataforma continental (raso – até 30m; profundo – 30 a 200m) Batial: Talude Abissal: bacias oceânica Hadal: fossas
Noções de oceanografia
Organismos Plâncton: Organismos pelágicos sem poder de locomoção ativa, se movem de acordo com as correntes.
Fitoplanctôn: Algas unicelulares e bactérias (Fotossíntese)
Diatomáceas
Dinoflagelados
Zooplancton: Crustáceos, Cnidários, Cordados, larvas entre outros
Copépodos
Vários
* Migração Vertical Noções de oceanografia
Benthos: Organismos associados ao substrato Sésseis: Fixados ao substrato (Algas, Esponjas, Corais entre outros)
Vágeis: Com poder de locomoção sobre o substrato (Camarão, Polvo, Lagosta, Caranguejo entre outros)
Noções de oceanografia
Necton: Organismos com poder de locomoção ativo (Livres Natantes). Pelágicos: Associados a massa d´água, sem contato permanente com o substrato (Peixes, Lulas e Mamíferos Marinhos).
Peixes Demerssais: Peixes associados ao substrato (Linguado e Corvina entre outros).
Noções de oceanografia
Organismos eurihainos: Tolerantes a variações na salinidade da água (salmão, robalo, ostras entre outros)
Organismos estenohainos: Intolerantes a variações na salinidade da água (equinodermos entre outros).
Noções de oceanografia
Cadeias tróficas marinhas Nutrientes (P,N e Si)
Energia Solar
Produtor
Consumidor 1o
Dinoflagelado
Copépodo
Produtores (Fotossíntese) Fitoplâncton Macroalgas Mangue Grama Marinha
Consumidores Primarios (Herbívoros) Zooplâncton Invertebrados Marinhos Peixes
Consumidor 3o Consumidor 2o
Sardinha
Atum
Consumidores (Carnívoros) Invertebrados Marinhos Peixes Mamíferos Marinhos Aves Tartarugas Marinhas
• Decompositores: Os decompositores, assim como no ambiente terrestre, são bactérias que irão decompor a matéria orgânica em sais nutrientes (N, P e Si). • Detritivoros: São organismos que se alimentam de matéria orgânica morta. Tem um papel importante na decomposição, pois “diminuem” a matéria orgânica facilitando a ação das bactérias. Ex. Camarões, caranguejos Noções de oceanografia
Os organismos componentes do fitoplâncton são responsáveis pela maior parte da produção primaria dos oceanos. Portanto, a densidade de fitoplâncton é determinante na densidade dos demais organismos das cadeias tróficas marinhas. A densidade de fitoplâncton vai estar diretamente relacionada com a disponibilidade de sais nutrientes (N, P e Si) e luz.
Noções de oceanografia
Fatores abióticos
Luz: Tabela 1. Gradiente decrescente de biomassa de acordo com a profundidade
Profundidade
Biomassa (g.m-3)
0-200m
200
200-1000m
<40
1000-1500m
<25
1500-2000m
<20
2500-4000m
<5
4000-5000m
<2
5000-7000m
<0,3
<7000m
<0,03
Zona eufótica
Zona afótica
Noções de oceanografia
Gradiente Nerítico – Oceânico:
Densidade de organismos Zona nerítica Continente
Zona oceânica Oceano
Noções de oceanografia
Termoclinas: • Camada vertical onde ocorre uma acentuada mudança de temperatura • Influencia a circulação vertical da água • Latitudes polares não apresentam termoclina (águas ricas em nutrientes) • Latitudes temperadas apresentam termoclina sazonal (verão), rasa e de baixa intensidade (águas ricas em nutrientes) • Latitudes tropicais apresentam termoclina perene, profunda e de alta intensidade (águas pobres em nutrientes) Temperada
Polar
Tropical
Prof (m)
Prof (m)
Prof (m)
Sazonal
o
T C
o
T C
o
T C Noções de oceanografia
Características da costa brasileira
Região Norte C. Norte do Brasil C. Sul Equatorial
Região Nordeste C. do Brasil
Região Sudeste
Região Sul Convergência subtropical C. das Malvinas
Noções de oceanografia
Três áreas com incremento na produtividade primária
Aporte do Rio Amazonas Região Norte C. Norte do Brasil C. Sul Equatorial
Região Nordeste C. do Brasil
Ressurgência Cabo Frio
Região Sudeste
Região Sul
Convergência sub-tropical
Convergência subtropical C. das Malvinas
Noções de oceanografia
Aporte do Rio Amazonas • Aporte de nutrientes de origem terrígena dos Rios Amazonas e Orinoco
Noções de oceanografia
Ressurgência Cabo Frio • Subida das águas frias e nutrientes oriundas das ACAS (águas Centrais do Atlântico Sul)
Continente
ACAS
• Principais fatores: • Topografia da plataforma e do talude • Regime de ventos (NE) • Quebra na orientação da plataforma continental
Noções de oceanografia
Convergência sub-tropical • Encontro da Corrente do Brasil (quente) com a Corrente das Malvinas (Fria) • Incrementa a produtividade primária em toda a costa sul do Brasil
Noções de oceanografia
Principais ecossistemas marinhos Costão rochoso: •
Transição entre o ambiente marinho e terrestre (ecótono)
•
Substrato consolidado
•
Estratificação vertical na distribuição dos organismos (zonação)
Noções de oceanografia
Praias arenosas • Transição entre o ambiente marinho e terrestre • Substrato não consolidado • Distribuição dos organismos determinada pelas marés • Fauna psâmica
Noções de oceanografia
Bacias oceânicas: • Condições abióticas extremas (temperatura, luz e pressão) • Input energético externo (halóctone). Ex. Neve marinha • Baixa densidade de organismos
Noções de oceanografia
Recife de coral: • Alta diversidade • Elemento estruturante de origem orgânica (corais, algas ou gastropodos) • Alta produtividade primária – Associação coral x zooxantela (endosimbiose)
Noções de oceanografia
Manguezais: • Ocorrem majoritariamente em áreas estuarinas • Elemento estruturante composto por plantas: Rizophora mangle, Laguncularia racemosa e Avicennia schaueriana • Ponto de desova e desenvolvimento para varias espécies marinhas
Noções de oceanografia
Noções de Limnologia
Estudo ecológico de todas as massas d´agua continentais, independentemente de suas origens, dimensões e concentrações salinas
Estudos das relações (intra e interespecíficas) entre organismos de ambientes de águas continentais e destes com os fatores abióticos destes ecossistemas
Noções de Limnologia
Ecossistemas aquáticos continentais:
• Lagos, lagoas, lagunas, açudes, represas, rios, riachos, brejos, áreas alagáveis, águas subterrâneas, nascentes e fitotelmos (águas acumuladas nas bainhas das plantas)
* Estuários e manguezais: Objeto de estudo tanto de limnologos quanto de biólogos marinhos e oceanógrafos
Noções de Limnologia
Lago: •
Massa continental de água superficial de extensão considerável, formada a partir da acumulação de água numa depressão impermeável
Noções de Limnologia
Lagoa:
• Massa continental de água superficial de extensão considerável, com baixa profundidade, formada a partir da acumulação de água numa depressão impermeável
Noções de Limnologia
Laguna:
• Massa de água pouco profunda, ligada ao mar por um pequeno canal, com o qual mantém comunicação intermitente.
Noções de Limnologia
Açude:
• Massa de água acumulada, de origem pluvial, em áreas escavadas pelo homem (artificiais), com finalidade de consumo humano, irrigação, dessedentação animal, aqüicultura e lazer.
Noções de Limnologia
Represa:
• Barramento artificial de um rio através de diques ou barragens dando origem a um lago artificial com finalidade de consumo humano, utilização urbana, agrícola e industrial, aquicultura, lazer e geração de energia (hidroelétrica)
Noções de Limnologia
Rios: • Grande curso de água que serve de canal natural de drenagem a uma bacia hidrográfica. O curso que o rio toma depende do declive do terreno e do tipo de rochas e formações geológicas sobre os quais ele escoa. A nascente de um rio pode ser uma nascente na montanha, um lago, ou um glaciar em fusão. Os rios podem desaguar no mar, em lagos ou em outros rios.
Noções de Limnologia
MONTANTE X JUSANTE
MONTANTE
JUSANTE Ponto de referência
Rio
A nascente de um rio é o seu ponto mais a montante A foz de um rio é o seu ponto mais a jusante
Noções de Limnologia
AFLUENTES = TRIBUTÁRIOS
• Rios que desaguam em rios maiores (ou em lagos) até atingir a calha principal de drenagem da bacia hidrográfica
1
1
2
1
• Rios 1 são afluentes dos rios 2
• Rios 2 são afluentes do rio 3 2
1
3
Noções de Limnologia
Brejos:
• Área alagada perenemente com alta concentração de vegetação em sua extensão
Noções de Limnologia
Áreas alagáveis:
• Áreas adjacentes a rios e lagos que alagam sazonalmente (cheias). Ex. Igarapés e Igapós
Noções de Limnologia
Águas subterrâneas (aqüíferos):
• Formação geológica, formada por rochas permeáveis seja pela porosidade granular ou pela porosidade fissural, capaz de armazenar e transmitir quantidades significativas de água
Noções de Limnologia
Fitotelmos:
• Águas acumuladas nas bainhas das plantas. Ex. bromélias
Noções de Limnologia
Estuários:
• Área de encontro entre os rios e o mar (ecótono). Caracterizado por um gradiente de salinidade, indo de 0S (água doce) a 30S (água salgada)
Noções de Limnologia
EURIHALINO X ESTENOHALINO
Eurihalino: Organismos com alta tolerância à variações de salinidade. Ex. Salmão
Estenohalino: Organismos com baixa tolerância à variações de salinidade. Ex. Equinodermos
Noções de Limnologia
Ambientes aquáticos continentais não são elementos permanentes na paisagem terrestre
CURTA DURABILIDADE NA ESCALA GEOLÓGICA
Os seus desaparecimentos estão relacionados geralmente a:
• Eventos tectônicos • Eventos climáticos • Secas • Assoreamento • Causas antropogênicas
Noções de Limnologia
Mar de Aral
Noções de Limnologia
Ambientes lênticos e lóticos
LÓTICO ÁGUAS CORRENTES Exs: Rios, Estuários
LÊNTICO ÁGUAS PARADAS Exs: Lagos e represas
• Alta velocidade das correntes d´água
• Baixa velocidade das correntes d´água
• Alta turbulência
• Baixa turbulência
• Alta energia
• Baixa energia Noções de Limnologia
Ambientes lênticos: Compartimentos
Noções de Limnologia
Ambientes lênticos: Metabolismo energético
Principal input energético autóctone Noções de Limnologia
Ambientes lênticos: Cadeia alimentar
Noções de Limnologia
Ambientes lóticos:
Conceito de contínuo fluvial Considera o rio como um sistema que possui um gradiente contínuo de condições ambientais desde a nascente até a foz
Noções de Limnologia
Ambientes lóticos:
Noções de Limnologia
Ambientes lóticos:
Cabeçeira
• Sem produção fotossintética • Dependente de matéria orgânica de origem terrestre (halóctone) • Predominância de detritivoros
Noções de Limnologia
Ambientes lóticos:
Médio curso
• Produção primária por algas e macrófitas (autóctone) • Matéria orgânica de origem terrestre e oriundos da corrente a montante também participam do input energético
Noções de Limnologia
Ambientes lóticos:
Baixo curso
• Grandes rio e estuários • Produção primaria majoritariamente fitoplânctonica • Aguas turvas devido a matéria orgânica e sedimentos oriundos do processo a montante
Noções de Limnologia
Ambientes Lênticos x Ambientes lóticos Característica
Lêntico
Lótico
Morfologia
Circular/ovóide
Alongada
Movimento da água
Lenta, não direcionada
Rápido, unidirecional
Retenção da água
Alta
Baixa
Estratificação térmica
Estável
Não há
Composição iônica
Previsivel
Muito variavel e imprevisivel
Turbidez
Baixa
Alta
Fonte de matéria orgânica
Autoctone
Aloctone
Perda de nutrientes
Sedimentação
Advecção
Entrada de sedimentos
Baixa
Alta
Estrutura espacial dominante
Longitudinal
Vertical
Noções de Limnologia
Principais características físico-químicas dos corpos d´água continentais
Ciclo Hidrológico
Noções de Limnologia
Salinidade: • Concentração de sais dissolvidos na água (Principalmente NaCl) • Fator determinante para a composição das comunidades aquáticas • Aproximadamente 50% dos corpos d´água continetais são salgados ou salobros
Noções de Limnologia
Oxigênio dissolvido: • Fontes: • O2 atmosférico • O2 oriundo da fotossíntese • Consumo: • Decomposição (oxidação) • Perda para a atmosfera • Respiração de organismos aquáticos • Oxidação de íons metálicos como ferro e manganês
pH:
• Varia entre 6 e 8 nos corpos d´água continentais
• Esta relacionado com as quantidades de carbonatos, bicarbonatos e hidróxidos dissolvidos ou depositado no sedimento (tamponadores)
• O pH interfere diretamente na composição das comunidades
• O pH influencia diretamente a permeabilidade das membranas celulares, interferindo no transporte iônico intra e extra celular (controle osmótico)
Noções de Limnologia
Dureza da água: • Teor de cálcio na água
Noções de Limnologia
Nutrientes inorgânicos: • Nitratos: Composição de proteínas e ácidos nucleícos • Fosfatos: Importante no metabolismo e na composição de membranas celulares
Eutrofização = aumento de nutrientes no corpo d´agua
Noções de Limnologia
Organismos de corpos d´água continentais Fitoplâncton: Organismos autotróficos associados a massa d´água (pelágicos) sem poder de locomoção ativo • Transportados pelos movimentos da água
• Algas unicelulares ou filamentosas e bactérias
• Responsáveis pela produtividade primária de ecossistemas aquáticos continentais
Clorophyta
Pediastrun duplex
Cyanophita
Microcystis aeruginosa
Euglenophyta
Pyrrophyta
Chrysophyta
Euglena splendens
Peridinium volzii
Synura uvella
Noções de Limnologia
Macrófitas aquáticas: Vegetais aquáticos que variam desde macroalgas até angiospermas •
Vegetais (gimnospermas e angiospermas) que retornaram do ambiente terrestre para o aquático
•
Grande capacidade de adaptação
•
Toleram prolongados períodos secos, sofrendo grandes modificações fenotípicas
Noções de Limnologia
Zooplâncton: Organismos heterotróficos associados a massa d´água (pelágicos) sem poder de locomoção ativo • O zooplâncton em águas continentais é caracterizado pela baixa diversidade • Maior diversidade na zona litorânea do que na limnética • Principais representantes: • Protozoários – flagelados, ciliados e sarcodinas • Rotiferos • Crustáceos – cladóceros e copépodes • Larvas de insetos – Dipteros da família Chaoboridae Protozoários
Cyclidium sp.
Rotiferos
Cladóceros
Copépodos
Hexarthra sp.
Moina sp.
Mesocyclops sp.
Larva
Noções de Limnologia
Zoobentos: Organismos autotróficos associados ao substrato • Invertebrados • Substrato • Substratos consolidados: pedras, troncos ou galhos de arvores, macrófitas e substratos artificiais (paredes de represas, diques e piers) • Substratos não consolidados: Areias e argilas (superficie ou psâmico) • Locomoção • Sésseis: fixados ao substrato (esponjas e bivalves) • Vágeis: Locomovem-se sobre ou sob o substrato (gastrópodos e decapodas)
Esponjas
Spongilla sp.
Oligoquetas
Tubifex sp.
Gastropoda
Decapoda
Planorbis sp.
Macrobrachium sp.
Larvas de insetos
Larva de Ephemeroptera Noções de Limnologia
Peixes: • A diversidade de peixes de águas continentais é maior do que a de peixes marinhos
• Habitam todos os compartimentos de corpos d´água continentais
• Varias espécies promovem migrações sazonais ou anuais com finalidade reprodutiva (Piracema)
• Ocupam todos os níveis da cadeia de consumidores desde herbívoros até carnívoros de topo de cadeia além de poderem ser detrirtivoros
• Podem estar associados intimamente aos substrato: Peixes demerssais
Noções de Limnologia
Surubim
Guppy
Piramutaba
Piranha Tucunaré Pirarucu
Pacu Pirambóia Acara
Noções de Limnologia