Modelos Ecológicos para estudos em Reservatórios

TropicaisEricson Sousa da Silva

Ecologia Energética

Disciplina da Graduação da Ecologia Ciências Biológicas

Prof. Dr. Ricardo Motta Pinto-Coelho

Data: 17 de Novembro de 2006

Introdução

• O que é um Modelo Ecológico?

• Modelo pode se definido como uma formulação simplificada que imita um fenômeno ou um sistema do mundo real, de tal maneira que situações complexas podem ser compreendidas e, eventualmente, previstas (Odum, 1993).

• Qualquer sistema constituído por um conjunto de elementos relacionados entre si pode ser traduzido em linguagem lógica e tornar-se um modelo

• Primeiros modelos: Gordon Riley na década de 40. dinâmica da produção primária e secundária em ecossistemas marinhos.

• Um marco importante na modelagem ecológica foi o modelo desenvolvido por H. T. Odum (1957) para representar a organização e dinâmica (fluxos energéticos) do ecossistema de Silver Springs, Estados Unidos. Nessa simulação, algumas das principais características dos ecossistemas tais como a substancial perda de energia em cada fluxo na cadeia trófica, foram representadas de forma clara.

• Modelo Matemático: Limitação e padronização.

• Durante as últimas décadas os modelos ecológicos de simulação sofreram um considerável processo evolutivo. Na tentativa de melhor representar a intricada estrutura e dinâmica dos sistemas ambientais, eles tornaram-se mais complexos e incorporaram várias relações de causa, efeito e controle observada nos ecossistemas.

• Embora os modelos conceituais [aqueles que representam as relações sem quantifica-las] sejam bastante úteis para representar a organização dos sistemas e de seus processos dominantes, é na modelagem quantitativa que os modelos atingem sua expressão mais completa. Os modelos ecológicos de simulação, por exemplo, podem representar a variação dos principais componentes do sistema estudado em relação ao tempo, e produzirem experimentos de simulação muitas vezes impossíveis de serem realizados no sistema real.

Objetivos de um Modelo

• Representar, artificialmente, resultados que imitem a realidade;

• Prever certas respostas em situações que sejam complexas para serem testadas em um ambiente;

• Ajudar na compreensão de certos processos e compará-los a outras áreas e regiões;

• Compactar o conhecimento e ajudar no entendimento de certos conceitos e idéias;

• Ajudar a testar hipóteses e levantar novas hipóteses e questões.

Modelagem em Estudos Ambientais

• Os modelos ecológicos de simulação desenvolvidos no Brasil e, particularmente, no sistema estuarino da Lagoa dos Patos, RS, têm sido construídos com a utilização do aplicativo de computador.

• STELLA (Richmond & Peterson, 1996) é um programa para construção de modelos dinâmicos de simulação através de um processo gráfico que usa ícones numa linguagem de fácil compreensão.

Exemplos de uso do Stella

• No estuário da Lagoa dos Patos, RS, os modelos ecológicos de simulação desenvolvidos para esse importante sistema ambiental, utilizaram o aplicativo STELLA na sua construção e aprimoramento. Teixeira da Silva (1995) desenvolveu um modelo ecológico para os fundos vegetados dominados pela gramínea submersa (Ruppia maritima) dos ambientes rasos do estuário. O modelo teve por objetivo investigar a dinâmica [câmbio temporal em seus principais componentes] dos fundos vegetados na região. Alguns resultados importantes do modelo foram a sua capacidade de definir o potencial produtivo dos ambientes estudados, e uma proposta de mecanismo ecológico para o fato de que na mesma área estuarina coexistam fundos vegetados temporários e perenes.

• Em 1996 o modelo MELP (Bonilha & Asmus, 1994) foi construído com STELLA para compilar e integrar a informação acerca da coluna d’água do estuário da Lagoa dos Patos. Procurou também detectar as lacunas de informação sobre o sistema estudado e quantificar a sua dinâmica. O MELP mostrou que a produção e biomassa de plancton da região de águas abertas do estuário é bastante dependente dos fluxos de importação dos ecossistemas vizinhos, principalmente associados à descarga fluvial.

Modelos Ecológicos Práticos

• Tanques de

criação

O que considerar para a modelagem?

• Tudo!!!! E mais um pouco...• Exemplo: Luz, Oxigênio, volume de água,

turbidez, coluna d´água, pH, sais minerais, condutividade, condutividade... Além de parâmetros biológicos, tais como: Cadeia alimentar, estrutura de comunidades, tamanho dos indivíduos, processos reprodutivos, Interações ecológicas e outros...

• Os ecossistemas se organizam através das relações de uns e outros elementos e dentro das limitações físicas

Lagos X Reservatórios

• Tempo de residência da água;• Reservatórios tem mais fósforo dissolvido e

recebem mais sedimentos;• Maior quantidade de material alóctone nos

reservatórios;• Características dos reservatórios favorecem a

formação de um gradiente de P;• Fatores hidrodinâmicos afetam as respostas de

nutrientes;

Considerações

• Sistemas abertos;• Recebimento de materiais aloctónes;• Vazão variável, dependente de fatores externos;• Espécies com uma gama de interações quase

infinitas;• Região artificial. Não se comporta como um

ambiente natural!!!

Problemas...

• Muitos modelos dão dados equivocados quando aplicados à reservatórios

• Motivos:– Localização destes em áreas pouco

estudadas em relação a eutrofização e também outros parâmetros.

– Os reservatórios não se comportam como um ambiente natural e cada um tem uma dinâmica diferente uns dos outros.

– A taxa de ciclagem de nutrientes varia muito conforme a estrutura física e dos organismos presentes.

– A retenção de nutrientes é baixa.– Principais equívocos:

• Criação de peixes;• Turismo e lazer;• Estudos ambientais com objetivos “naturais”;• Introdução de espécies;• Relação/Modelo: Fitoplâncton – Zooplâncton –

Peixes e outros organismos

Trabalhos• The influence of hydrodynamics on the spatial and

temporal variation of phytoplankton pigments in a large, sub-tropical coastal lake (Brazil). Luciana de Souza Cardoso e David da Motta Marques.

• Este estudo avalia a distribuição espaço-temporal dos pigmentos fitoplanctônicos na Lagoa Itapeva e sua relação com aspectos hidrodinâmicos.

• Diferença nos graus de amostragem entre as diferentes Estações do ano;

• Resultados: Relação entre as diferentes épocas do ano, a hidrodinâmica do lago e a distribuição dos pigmentos fitoplanctônicos.

• Indicadores de desempenho de pesque - pague no noroeste do Estado de São Paulo, Brasil

Ruy Bessa Lopes, Luiz de Carvalho Landell Filho, Carlos Tadeu dos Santos Dias

• desempenho produtivo dos lagos de pesca recreativa. Questionário que avaliou: sistema produtivo, gerenciamento pesqueiro, administração operacional

• Resultado: Boa produtividade entre as relações de gerenciamento dos lagos e de pesca.

• Qualidade da água durante a formação de lagos profundos em cavas de mineração: estudo de caso do lago de Águas Claras – MG

Eduardo von SperlingI; Fernando Antonio JaridmII; Cesar Augusto Paulino GrandchampIII

• O trabalho objetiva discutir os aspectos de qualidade da água durante o processo de enchimento de lagos de mineração.

Dados avaliados• Temperatura da água : Acompanhou as variações sazonais.

• Oxigênio dissolvido : Satisfatórias, com alto valor na superfície (algas fotossintetizantes).

• Transparência : Valores baixos. Espera-se valores mais altos conforme enchimento do algo. Os dados já mostram isso...

• Turbidez : Apresentam diferença entre suas camadas. Mas estão dentro dos valores da resolução do CONAMA.

• Cor : Variação entre as camadas. Resultados indicam padronização.

• pH : Os valores oscilaram de 6,9 (janeiro/03, superfície e fundo) a 9,2 (novembro/02 e abril/03, superfície), caracterizando portanto a ocorrência de águas tipicamente alcalinas, como aliás é comum para os ambientes aquáticos naturais.

• Condutividade elétrica : Valores indicando presença de sais dissolvidos. Variação com sazonalidade. Não há indícios de valores pertubadores (poluição).

• Fosfato total e solúvel : Valores baixos comparados à lagos em Minas Gerais.

• Série nitrogenada : Valores baixos. Não há indicação de problemas...

• Ferro : Valores baixos. Não há solubilização de ferro. Valores normais.

• Demanda bioquímica de oxigênio : Valores baixos. Argumentação em torno de área não vegetacional...

• Fitoplâncton e Zooplâncton :

Conclusão do trabalho no Lago:

• Predomínio de uma qualidade de água muito boa no lago em formação. Trata-se de um ambiente bem oxigenado, inclusive nas camadas profundas, com baixos teores de cor e turbidez, de pH levemente alcalino, com um restrito grau de mineralização (baixa alcalinidade, dureza e condutividade elétrica) e reduzidos teores de nutrientes.

• Quase todos os resultados do monitoramento do lago de Águas Claras situam-se abaixo dos limites fixados para a Classe 2

• O único parâmetro que não está em conformidade plena com a referida legislação é o fosfato total .

• De maneira geral constata-se a tendência à obtenção de um equilíbrio nos valores de vários parâmetros, à medida em que o lago vai adquirindo uma certa estabilidade na sua estrutura fisico-química.

• No entanto os parâmetros hidrobiológicos e aqueles que estão associados à dinâmica de crescimento de organismos, como nutrientes por exemplo, deverão ainda experimentar sensíveis variações ao longo do tempo, decorrentes do próprio processo de formação do lago.

• Qual a realidade dos dados? Alguns valores mostram uma tendência diferente do esperado para esse tipo de ambiente.

Bibliografia• Townsend, Colin R.; Begon, Michael e Harper, John L.

Fundamentos em Ecologia. Ed. Artmed. 2ª Edição. 2006.• Pinto-Coelho, Ricardo Motta. Fundamentos em Ecologia. Ed.

Artmed. 1ª Edição. 2000.• MARGALEF, Ramon. Limnologia. Barcelona: c1983. 1010p.• Sperling, Eduardo von; Jardim, Fernando Antonio; Grandchamp,

César Augusto Paulino. Qualidade da água durante a formação de lagos profundos em cavas de mineração: estudo de caso do lago de Águas Claras – MG. Eng. Sanit. Ambient. v.9 n.3 Rio de Janeiro jul./set. 2004.

• Cardoso, Luciana de Souza; Marques, David da Motta. The influence of hydrodynamics on the spatial and temporal variation of phytoplankton pigments in a large, sub-tropical coastal lake (Brazil). Braz. arch. biol. technol., Aug. 2004, vol.47, no.4, p.587-600. ISSN 1516-8913.

• Asmus, Milton L. e Kalikoski, Daniela C. Modelagem ecológica quantitativa: Primitivos necessários à aplicação em estudos ambientais. Trabalho apresentado no III Seminário sobre Representações e Modelagem no Processo de Ensino-Aprendizagem. Fundação Universidade Federal do Rio Grande, Rio Grande, RS, 17 a 19 de novembro de 1999.

• Lopes, Ruy Bessa; Landell Filho, Luiz de Carvalho e Dias, Carlos Tadeu dos Santos. Indicadores de desempenho de pesque - pague no noroeste do Estado de São Paulo, Brasil. Sci. agric. (Piracicaba, Braz.), nov./dez. 2005, vol.62, no.6, p.590-596. ISSN 0103-9016.