Fundamentos de limnologia - francisco de assis esteves PDF

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Fundamentos de Limnologia Francisco de Assis Esteves 2ª Ed. – Rio de Janeiro : Interciência 1998 Obs.: Sem todas as figuras e tabelas 4 – O CICLO DA ÁGUA NA BÍOSFERA .......................................................................................... 8 O CICLO DA ÁGUA NA BIOSFERA ............................................................................................... 8 5 - A GÊNESE DOS ECOSSISTEMAS LACUSTRES......................................................................11 5.1. CONSIDERAÇÕES GERAIS ....................................................................................................11 5.2. SISTEMAS LACUSTRES BRASILEIROS ................................................................................12 5.3. GÊNESE DOS LAGOS..............................................................................................................13 5.3.1. Lagos Formados por Movimentos Diferenciais da Crosta Terrestre.....................................13 5.3.2. Lagos de Origem Vulcânica ................................................................................................14 5.3.3. Lagos Glaciares..................................................................................................................15 5.3.4. Lagos Formados pela Dissolução de Rochas (Lagos de Dissolução ou Erosão) ...................16 5.3.5. Lagos Forniados pela Atividade de ‘Oastores .....................................................................17 5.3.6. Lagos Formados pelo Impacto de Meteoritos ......................................................................18 5.3.7. Lagos Formados pela Atividade de Rios..............................................................................19 5.3.8. Lagos Formados pela Atividade do Vento (Lagos de Barragem Eólica) ...............................20 5.3.9. Lagos Associados à Linha Costeira. Lagoas Costeiras ........................................................21 5.3.10. Represas e Açudes.............................................................................................................22 6 - ÁGUAS CONTINENTAIS. CARACTERÍSTICAS DO MEIO, COMPARTIMENTOS E COMUNIDADES................................................................................................................................25 6.1. CARACTERÍSTICAS DO MEIO AQUÁTICO ..........................................................................25 6.2. OS PRINCIPAIS COMPARTIMENTOS E SUAS COMUNIDADES..........................................25 6.2.1. Região Litorânea ................................................................................................................26 6.2.2. Região Limnética ou Pelágica.............................................................................................27 6.2.3. Região Profunda.................................................................................................................27 6.2.4. Interface Agua-Ar ...............................................................................................................27 8 – PROPRIEDADES FÍSICAS E QUÍMICAS DA ÁGUA E SUA IMPORTÂNCIA LIMNOLÓGICA ................................................................................................................................28 8.1. A MOLÉCULA DA ÁGUA........................................................................................................28 8.2. CALOR ESPECÍFICO E CALOR DE VAPORIZAÇÃO DA ÁGUA...........................................31 8.3. TENSÃO SUPERFICIAL DA ÁGUA ........................................................................................32 8.4. VISCOSIDADE DA ÁGUA.......................................................................................................32 8.5. DENSIDADE DA AGUA ..........................................................................................................33 10 - OXIGÊNIO DISSOLVIDO .........................................................................................................36 10.1 CONSIDERAÇÕES GERAIS ...................................................................................................36 10.2. DIFUSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE OXIGÊNIO DENTRO DO ECOSSISTEMA .......................37

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10.3. DINÂMICA DO OXIGÊNIO DISSOLVIDO EM LAGOS DE REGIÕES DE CLIMA TEMPERADO .................................................................................................................................38 10.4. DINÂMICA DO OXIGÊNIO DISSOLVIDO EM LAGOS TROPICAIS....................................39 10.4.1. A Alta Temperatura como Fator Controlador Direto da Concentração de Oxigênio...........39 10.4.2. Fatores Controladores Indiretos da Concentração de Oxigênio.........................................42 10.5. CONSTRUÇÃO DE REPRESAS SOBRE FLORESTAS TROPICAIS E A CONCENTRAÇÃO DE OXIGÊNIO ................................................................................................................................44 10.6. VARIAÇÃO DIÁRIA DA CONCENTRAÇÃO DE OXIGÊNIO...............................................45 10.7. ADAPTAÇÕES DE PEIXES ÀS BAIXAS CONCENTRAÇÕES DE OXIGÊNIO EM LAGOS TROPICAIS.....................................................................................................................................47 10.8. DINÂMICA DO OXIGÊNIO DISSOLVIDO EM LAGOS MEROMÍTICOS.............................50 10.9. ANOMALIAS DO PERFIL CLINOGRADO ............................................................................52 11 - CARBONO ORGÂNICO ............................................................................................................53 11.1. FORMAS DE CARBONO ORGÂNICO...................................................................................53 11.2. CARBONO ORGÂNICO PARTICULADO DETRITAL (COP-DETRITAL)............................55 11.3. CARBONO ORGÂNICO DISSOLVIDO (COD) ......................................................................55 11.4. EXCREÇÃO DE MATÉRIA ORGÂNICA COMO FONTE DE COD........................................56 11.5. IMPORTÂNCIA DO COD NO ECOSSISTEMA AQUÁTICO .................................................57 11.6. PRINCIPAIS FORMAS DE COD.............................................................................................58 11.6.1. Substâncias Húmicas ........................................................................................................58 11.6.2. Substâncias Não Húmicas .................................................................................................60 12 - CARBONO INORGÂNICO........................................................................................................62 12.1. CONSIDERAÇÕES GERAIS E FORMAS DE CARBONO INORGÂNICO .............................62 12.2. PRINCÍPIOS FÍSICO-QUÍMICOS DO P H ...............................................................................63 12.3. O P H DE ÁGUAS CONTINENTAIS ........................................................................................64 12.4. INTER-RELAÇÕES ENTRE PH E AS COMUNIDADES.........................................................65 12.5. ALCALINIDADE DA ÁGUA..................................................................................................66 12.6. CARBONO INORGÂNICO DE RESERVA E DE EQUILÍBRIO..............................................67 12.7. INFLUÊNCIA DO CARBONATO DE CÁLCIO SOBRE O CICLO DO CARBONO ORGÂNICO E DO FÓSFORO .........................................................................................................67 12.8. DUREZA DA AGUA...............................................................................................................68 12.9. DISTRIBUIÇÃO VERTICAL DE CO2, HCO E CO~ ................................................................68 12.10.FONTES DE CARBONO INORGÂNICO PARA OS VEGETAIS AQUATICOS ....................68 12.11. ACIDIFICAÇÃO DAS ÁGUAS INTERIORES E SUAS CONSEQUÊNCIAS ECOLÓGICAS70 13 - NITROGÊNIO.............................................................................................................................72 13.1. FONTES E FORMAS DE NITROGÊNIO ................................................................................72 13.2. DISTRIBUIÇÃO DE NITROGÊNIO MOLECULAR E OXIDO NITROSO ..............................74 13.3. FIXAÇÃO BIOLÓGICA DE NITROGÊNIO EM ÁGUAS CONTINENTAIS...........................75 13.3.1. Princípio Fisiológico da Fixação do Nitrogênio ................................................................75 13.3.2. Fixação de Nitrogênio por Bactérias de Vida Livre ...........................................................76 13.3.3. Fixação de Nitrogênio por Bactérias Semi-Simbiontes.......................................................76 13.3.4. Fixação de Nitrogênio por Algas Planctónicas ..................................................................77 13.3.5. Fixação de Nitrogênio por Algas Simbiontes .....................................................................78 13.4. ASPECTOS QUANTITATIVOS DA FIXAÇÃO BIOLÓGICA DE NITROGÊNIO EM ECOSSISTEMAS AQUÁTICOS CONTINENTAIS .........................................................................78 13.5. PAPEL DOS MICROORGANISMOS NA CICLAGEM DO NITROGÊNIO.............................79 13.5.1. Amonficação.....................................................................................................................79 13.5.2. Nitrificação.......................................................................................................................80

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13.5.3. Respiração de Nitrato: Desnitrificação e Amonificação do Nitrato ....................................81 13.6. DISTRIBUIÇÃO VERTICAL DE NITROGÊNIO AMONIACAL, NITRATO E NITRITO.......83 13.6.1. Em Lagos de Regiões de Clima Temperado .......................................................................83 13.6.2. Em Lagos de Regiões Tropicais.........................................................................................83 13.7. TIPOLOGIA DE LAGOS COM BASE NA CONCENTRAÇAO DE COMPOSTOS NITROGENADOS...........................................................................................................................84 14 - FÓSFORO ...................................................................................................................................85 14.1. IMPORTÂNCIA E FORMAS PRESENTES.............................................................................85 14.2. FONTES DE FOSFATO ..........................................................................................................86 14.3. FOSFATO E A CIRCULAÇÃO EM “CURTO-CIRCUITO”.....................................................87 14.4. PRECIPITAÇÃO DO FOSFATO .............................................................................................87 14.4.1. Através de Ions Férríco.....................................................................................................87 14.4.2. Através de Argilas.............................................................................................................88 14.4.3. Através de Outros Ions......................................................................................................89 14.4.4. Conseqüência da Precipitação de Fosfato .........................................................................89 14.5. LIBERAÇÃO DE FOSFATO ...................................................................................................90 14.6. DISTRIBUIÇÃO DE FOSFATO NA COLUNA D’ÁGUA DE LAGOS DE REGIÕES TEMPERADAS ...............................................................................................................................91 14.7. DISTRIBUIÇÃO DO FOSFATO NA COLUNA D’ÁGUA DE LAGOS TROPICAIS................92 14.8. CONCENTRAÇÃO DE FOSFATO COMO INDICADOR DO ESTADO TRÓFICO DE LAGOS ........................................................................................................................................................93 14.9. ABSORÇÃO DO FOSFATO PELO FITOPLÂNCTON ............................................................93 14.10.PAPEL DA COMUNIDADE ZOOPLANCTÔNICA NA DINÂMICA DO FOSFATO .............94 14.11 PAPEL DAS MACRÓFITAS AQUÁTICAS NA DINÂMICA DO FOSFATO .........................94 14.12. PRINCIPAIS ASPECTOS DO CICLO DO FÓSFORO............................................................95 15 - ENXOFRE ...................................................................................................................................96 15.1. FORMAS, FONTES E TRANSFORMAÇÕES DE ENXOFRE .................................................96 15.2. PAPEL DOS MICROORGANISMOS NA FORMAÇÃO DE GÁS SULFÍDRICO (H2S)...........97 15.3. PAPEL DOS MICROORGANIMOS NA OXIDAÇÃO DO GÁS SULFÍDRICO .......................99 15.4. DISTRIBUIÇÃO VERTICAL DE SULFATO E GÁS SULFÍDRICO......................................100 20 - COMUNIDADE DE MACRÓFITAS AQUÁTICAS ................................................................101 20.1. CONSIDERAÇÕES SOBRE A TERMINOLOGIA “MACRÓFITAS AQUÁTICAS” .............101 20.2. OS PRINCIPAIS HABITATS DAS MACRÓFITAS AQUÁTICAS ........................................102 20.3. COMUNIDADES VEGETAIS DA REGIÃO LITORÂNEA...................................................103 20.3.1. Comunidades de Macrófitas Aquáticas............................................................................103 20.3.2. Comunidades de Algas Aderidas ou Associadas a Substratos...........................................104 20.4. CONSIDERAÇÕES SOBRE A TAXONOMIA DE MACRÓFITAS AQUÁTICAS.................106 20.5. PESQUISAS SOBRE MACRÓFITAS AQUÁTICAS .............................................................106 20.6. IMPORTÂNCIA DAS MACRÓFITAS AQUÁTICAS NA DINÂMICA DOS ECOSSISTEMAS ......................................................................................................................................................108 20.7. MACRÓFITAS AQUÁTICAS E ÁREAS ALAGÁVEIS ........................................................111 20.8. ADAPTAÇÕES ANATÔMICAS E FISIOLÓGICAS DAS MACRÓFITAS AQUÁTICAS AO MEIO.............................................................................................................................................112 20.8.1. Principais Adaptações Anatómicas..................................................................................112 20.8.2. Principais Adaptações Fisiológicas.................................................................................112 20.9. BIOMASSA E PRODUTIVIDADE PRIMÁRIA DE MACRÓFITAS AQUÁTICAS...............113 20.9.1. Considerações Gerais .....................................................................................................113 20.9.2. Métodos de Avaliação da Produtividade Primária...........................................................113

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20.9.3. Produtividade de Macrófitas Aquáticas nas Regiões Temperadas e Tropicais ..................114 20.9.4. Comparação Entre a Produtividade dos Diferentes Grupos Ecológicos ...........................116 20.10.BIOMASSA DE RIZOMAS E RAÍZES DE MACRÓFITAS AQUÁTICAS ...........................117 20.11. COMPARAÇÃO ENTRE A PRODUTIVIDADE DE MACROFITAS AQUÁTICAS, FITOPLÂNCTON E PERIFITON...................................................................................................119 20.12. IMPORTÂNCIA DAS MACRÓFITAS AQUÁTICAS NA FORMAÇÃO DE DETRITOS ORGÂNICOS ................................................................................................................................119 20.13. MACRÓFITAS AQUÁTICAS: PAPEL NA ESTOCAGEM E CICLAGEM DE NUTRIENTES ......................................................................................................................................................120 20.13.1. Concentração de Nutrientes na Biomassa......................................................................120 20.13.2. Estoque de Nutrientes na Biomassa ...............................................................................121 20.13.3. Decomposição da Biomassa como Fonte de Nutrientes..................................................122 20.14. RELAÇÃO ENTRE ESTADO TRÓFICO E A BIOMASSA DAS MACRÓFITAS AQUÁTICAS ......................................................................................................................................................122 20.15. EMPREGO DE MACROFITAS AQUÁTICAS NO CONTROLE DE POLUIÇÃO E EUTROFIZAÇÃO ARTIFICIAL........................................................................................................123 20.15.1. Controle de Poluição ....................................................................................................123 20.15.2. Controle da Eutrofização Arhficial................................................................................124 20.16. CONTROLE DA POPULAÇÃO DE MACRÓFITÃS AQUÁTICAS.....................................125 20.16.1. O Crescimento Excessivo de MacróJitas Aquáticas........................................................125 20.16.2. FORMAS DE CONTROLAR O CRESCIMENTO EXCESSIVO ........................................................126 20.16.2.1. Controle mecânico .....................................................................................................126 20.16.2.2. Controle químico........................................................................................................126 20.16.3. Controle Biológico........................................................................................................126 20.17. UTILIZAÇÃO DA BIOMASSA DE MACRÓFITAS AQUÁTICAS .....................................127 20.17.1. Considerações Gerais ...................................................................................................127 20.17.2. Na Alimentação Humana...............................................................................................129 20.17.3. Como Ração para Gado................................................................................................130 20.17.4. Como Fertilizante de Solo .............................................................................................131 20.17.5. Fertilização de Tanques de Piscicultura ........................................................................131 20.17.6. Na Indústria e na Construção Civil ...............................................................................132 20.17.7. Na Medicina e nas Manifestações Culturais ..................................................................132 21 - COMUNIDADE FITOPLANCTÔNICA ..................................................................................134 21.1. CONSIDERAÇÕES GERAIS ................................................................................................134 21.2. PRINCIPAIS COMPONENTES DO FITOPLÂNCTON .........................................................136 21.3. ADAPTAÇÕES DO FITOPLÂNCTON À FLUTUAÇÃO ......................................................138 21.4. FLUTUAÇÃO SAZONAL E TEMPORAL DO FITOPLÂNCTON.........................................139 21.4.1. Em Lagos de Regiões Temperadas...................................................................................139 21.4.2. Em Lagos de Regiões Tropicais.......................................................................................141 21.5. DISTRIBUIÇÃO ESPACIAL DO FITOPLÂNCTON.............................................................143 21.5.1. Distribuição Vertical.......................................................................................................143 21.5.2. Distribuição Horizontal ..................................................................................................146 21.6. BIOMASSA E PRODUTIVIDADE PRIMÁRIA DO FITOPLÂNCTON.................................147 21.6.1. Conceitos Básicos ...........................................................................................................147 21.6.2. Influência da Radiação Solar, Temperatura e Nutrientes sobre a Produção Primária ......148 21.7. METÔDOS DE AVALIAÇÃO DA BIOMASSA E PRODUTIVIDADE PRIMÁRIA ..............150 21.7.1. Avaliação da Biomassa ...................................................................................................150 21.7. 2. Avaliação da Produtividade Primária ............................................................................152 21.8. DISTRIBUIÇÃO VERTICAL DA PRODUTIVIDADE...