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Título: Índices de estado trófico, eutrofização e dominância de cianobactérias em açude do Semiárido cearense durante forte defict hídrico
Título em inglês: State trophic indices, eutrophication and cyanobacteria dominance in Ceará semiarid reservoir during strong water deficit
Autor(es): Lima, Paulo de Freitas
Orientador(es): Santaella, Sandra Tédde
Coorientador(es): Freire, Rogério Herlon Furtado
Palavras-chave: Região semiárida
Cianobactérias
Reservatórios
Data do documento: 2016
Citação: LIMA, P. F. (2016)
Resumo: Os açudes da região Semiárida brasileira são influenciados por fatores climáticos e por condições hidrológicas que tornam esses ecossistemas vulneráveis ao processo de eutrofização e à dominância e persistência de cianobactérias. Em período de seca prolongada, com forte defict hídrico, a redução da qualidade da água, avaliada pelas condições tróficas e por atributos biológicos das assembleias de fitoplâncton, é mais intensa e causa prejuízos ecológicos, sociais e econômicos para essa região, que historicamente enfrenta problemas de disponibilidade hídrica. A análise dos fatores climáticos e hidrológicos sobre as condições tróficas e a composição e estrutura das assembleias de fitoplâncton foi realizada com base nos dados limnológicos coletados no açude Pereira de Miranda, Semiárido do Estado do Ceará, durante o início do segundo ciclo de seca prolongada registrado no século XXI, que teve início com a estiagem de 2011 e ainda se mantém em 2016. No entanto, este estudo se restringiu ao intervalo temporal de janeiro de 2012 a dezembro de 2013, caracterizado como período seco, devido a baixa precipitação, redução acentuada no nível da água e aumento gradual no tempo de residência hidráulica teórico e maior velocidade do vento, mais intensos no segundo semestre de cada ano. No capítulo 2, foi realizada a estimativa das condições tróficas do açude Pereira de Miranda, estabelecida a partir dos índices de estado trófico, quando se observou estimativa variando entre eutrófico e hipereutrófico, com base nas concentrações de fósforo total, e mesotrófica a partir das concentrações de clorofila a, embora tenha sido constatada forte evidência de que o fósforo total foi o principal nutriente limitante ou co-limitante com o nitrogênio total. A observação dessas diferenças foi importante para se evidenciar a sensibilidade dos resultados dos índices de estado trófico adotados à influência de fatores ambientais, como os efeitos da redução na qualidade óptica da água sobre menor produção primária algal. Com base nessa evidência, a aplicabilidade dos índices de estados tróficos, elaborados para regiões de clima Temperado, Tropical e Subtropical, foi avaliada no Capítulo 3, com base nos dados do açude Pereira de Miranda. Os resultados do índice original de Carlson e dos índices adaptados para região Subtropical/Tropical do Brasil foram diferentes entre si, com classificações tróficas distintas, embora tenha sido observada tendência geral em relação ao aumento do grau de eutrofização (eutrófico a hipereutrófico) do açude Pereira de Miranda, associado ao aumento nas concentrações de fósforo total e à redução da transparência da água, com a extensão da seca interanual, especialmente nos pontos mais rasos. A pequena variação sazonal das concentrações baixas de clorofila a resultou na manutenção do estado mesotrófico. A redução gradual da transparência da água com a estiagem, pela elevação da turbidez mineral, foi indicativa da limitação potencial da produção primária pela pequena disponibilidade de luz subaquática, uma vez que a disponibilidade de nutrientes, principalmente no período mais seca e nos pontos mais rasos, foi suficiente para promover aumento da biomassa algal. Assim, como a manutenção de concentrações baixas de clorofila a, apesar das condições nutricionais favoráveis, poderá ser uma condição comum em açudes rasos da região Semiárida do Brasil, em que a mistura completa das massas de água favorece a redução da radiação subaquática, a validade dos resultados dos índices de estado trófico para regiões Semiáridas poderá ser questionada. Por outro lado, as diferenças entre os resultados dos índices, como observado a partir das concentrações de clorofila a e de fósforo total, poderão ser essenciais para identificação de quais variáveis ambientais podem influenciar nessas diferenças, a exemplo da dinãmica física dos ecossistemas aquáticos provocada pela temperatura do ar, vento e chuva. No capítulo 4, as assembleias fitoplanctônicas foram avaliadas com base nas condições tróficas e hidrológicas do açude Pereira de Miranda, estabelecidas pelas particularidades climáticas da região Semiárida. Durante a pesquisa, em decorrência do forte defict hídrico, redução contínua no nível da água, forte ação do vento, predomínio de condições de misturas das massas de água, poucos eventos de microestratificações térmica, manutenção de condições alcalinas, redução da transparência da água, aumento das condições turvas e tróficas da água e concentração baixa de clorofila a, as assembleias fitoplanctônicas do açude Pereira de Miranda foram caracterizadas pela baixa riqueza em espécie e maior abundância, dominância e persistência de cianobactérias. As assembleias de fitoplâncton apresentaram padrão temporal, caracterizado pela alternância sequencial das espécies mais abundantes (Planktothrix agardhii, Cylindrospermopsis raciborskii e Microcystis sp.), com o prolongamento da estiagem. A Planktothrix agardhii foi dominante em 2012, associada à maior profundidade e melhor qualidade óptica da água. A espécie Cylindrospermopsis raciborskii apresentou maior abundância relativa a partir de outubro de 2012 até fevereiro de 2013, associada à redução na disponibilidade de nitrogênio total. Nesse mesmo período, a Microcystis sp. (unitária) aumentou sua abundância e passou a ser a espécie dominante de fevereiro de 2013 até o final da pesquisa. No açude Pereira de Miranda, a dominância e persistência de cianobactéria potencialmente tóxicas e formadoras de florações, pode ser explicada pelo estabelecimento de condições instáveis duradouras decorrente da estiagem prolongada, em que outros fatores, além dos nutrientes, como a redução da radiação subaquática, associada à redução gradual da transparência da água, foram importantes para explicar mudanças temporais sobre a composição e estrutura das assembleias de fitoplâncton.
Abstract: The reservoirs in the Brazilian semiarid region are influenced by climatic factors and hydrological conditions that make these vulnerable ecosystems to eutrophication and dominance and persistence of cyanobacteria. In prolonged drought, with strong water deficit, reducing water quality, assessed by the trophic conditions and biological attributes of phytoplankton assemblages, it is more intense and cause ecological, social and economic damage to the region, which historically has problems water availability. The analysis of climatic and hydrological factors on the trophic conditions and the composition and structure of phytoplankton assemblages was based on limnological data collected in the Pereira de Miranda reservoir, semiarid region of the State of Ceará, in the beginning of the second prolonged drought cycle recorded the twenty-first century, which began with the drought of 2011 and still remains in 2016. However, this study was restricted to the time period of January 2012 to December 2013, characterized as dry season due to low rainfall, a sharp reduction the water level and gradual increase in the theoretical hydraulic residence time and higher wind speed, more intense in the second half of each year. In Chapter 2, we performed the estimation of trophic conditions of the Pereira de Miranda reservoir, established from the trophic state index, when there was estimated ranging from eutrophic and hypertrophic, based on the total phosphorus concentrations, and mesotrophic from the concentrations chlorophyll a, although it has been found strong evidence that the total phosphorus was the main limiting nutrient or co-limiting with total nitrogen. The observation of these differences was important to highlight the sensitivity of the results of trophic state indices adopted the influence of environmental factors such as the effects of the reduction in the optical quality of the water on lower primary production algal. Based on this evidence, the applicability of the indices of trophic states, prepared for climate regions Temperate, Tropical and Subtropical was evaluated in Chapter 3, based on the Pereira de Miranda reservoir data. The results of the original index Carlson and adapted indices for region Subtropical/Tropical Brazil were different, with distinct trophic ratings, although it has been observed general trend toward increasing the degree of eutrophication (eutrophic to hypertrophic) of the Pereira Miranda reservoir, associated with the increase in total phosphorus concentrations and reduce the transparency of the water, to the extent of dry interanual, especially in the shallower points. A small seasonal variation of low concentrations of chlorophyll a resulted in maintaining the mesotrophic state. The gradual reduction of water transparency with the drought, the increase of mineral turbidity was indicative of the potential limitation of primary production by the low availability of underwater light, since the availability of nutrients, mainly in the dry period and in the shallower points, it was sufficient to cause increased algal biomass. So as to maintain low concentrations of chlorophyll a, despite favorable nutritional conditions, it may be a common condition in shallow reservoirs in the semi-arid region of Brazil, where the complete mixing of water masses favors the reduction of underwater radiation, the validity the results of trophic state index for Semi-arid regions may be questioned. On the other hand, differences between the results of the indices as observed from of the chlorophyll a concentrations of total phosphorous can be essential for identifying which environmental variables can influence these differences, such as the physical dynamics of aquatic ecosystems caused by temperature air, wind and rain. In Chapter 4, the phytoplankton assemblies were evaluated based on trophic and hydrological conditions of the Pereira de Miranda reservoir, established by climatic particularities of the semiarid region. During the search, due to the strong water deficit, continuous reduction in water level, strong wind action, predominantly mixtures of conditions of water bodies, few events thermal micro stratifications, maintenance alkaline conditions, reducing the transparency of the water, increase in turbid and trophic conditions of water and low concentrations of chlorophyll a, phytoplankton assemblies Miranda Pereira reservoir were characterized by low richness in species and greater abundance, dominance and persistence of cyanobacteria. The phytoplankton assemblages showed temporal pattern, characterized by sequential switching of the most abundant species (Planktothrix agardhii, Cylindrospermopsis raciborskii and Microcystis sp.), with prolonged drought. The Planktothrix agardhii was dominant in 2012, associated with greater depth and better optical quality of the water. The species Cylindrospermopsis raciborskii showed higher relative abundance from October 2012 to February 2013, associated with the reduction in total nitrogen availability. In the same period, the Microcystis sp. (Unit) increased its abundance and became the dominant species of February 2013 until the end of the survey. In Pereira de Miranda reservoir, dominance and persistence of potentially toxic cyanobacteria and forming blooms can be explained by the establishment of lasting unstable conditions due to prolonged drought, when other factors and nutrients, such as reducing underwater radiation associated the gradual reduction in water transparency were important to explain temporal changes on the composition and structure of phytoplankton assemblages.
Descrição: LIMA, Paulo de Freitas. Índices de estado trófico, eutrofização e dominância de cianobactérias em açude do Semiárido cearense durante forte déficit hídrico. 2016. 209 f. Tese (Doutorado em Ecologia e Recursos Naturais)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/18574
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