Ecologia II
Módulo «Ecossistemas aquáticos»
Licenciatura em Ecoturismo
 Manuela Abelho
 Sector de Biologia e Ecologia
 [email protected]
 1.Introdução
 Revisões
 Definições e
conceitos
 Importância da água
e dos ecossistemas
aquáticos
 Propriedades da água
importantes para os
ecossistemas
aquáticos
Revisões
 População; comunidade; ecossistema
 Estrutura trófica, cadeias alimentares e fluxo de energia nos
ecossistemas
 A energia faz uma única passagem através dos ecossistemas
 Número limitado de níveis tróficos
 Diversidade
 Riqueza específica e abundância relativa de espécies
 Índices de diversidade (e.g. Shannon-Wiener , H’)
 Reciclagem de nutrientes e ciclos biogeoquímicos
 Ao contrário da energia, os nutrientes são reutilizados pelos
organismos
Definições
 Água doce
 Salinidade <0.3‰ ou 3
g/L
 Rios e lagos
 Água salgada
 Salinidade média 35‰
 Oceanos e lagos salinos
 Água salobra
 Salinidade variável entre
0.3‰ e 35‰
 Estuários e lagoas costeiras
 Sistemas lóticos
 Água corrente
 Fluxo unidireccional
 Rios, ribeiros
 Sistemas lênticos
 Água parada
 Sem fluxo
unidireccional
 Lagos, lagoas, zonas
húmidas
Definições
 Limnologia
 Estudo das relações estruturais, funcionais e da
produtividade dos organismos das águas interiores, que
são afectados pelos seus ambientes físico, químico e
biótico
 Águas interiores incluem água doce (ex. rios, lagos,
pauis) e água salobra (ex. estuários e sapais)
Porquê estudar os sistemas
aquáticos?
 A nossa existência e a de todos os organismos depende
da água
 Existe a necessidade de colocar um valor nos recursos
hídricos e nos ecossistemas que mantêm a sua
integridade, de forma a compreender como a ecologia
dos ecossistemas aquáticos afecta esse valor
A água na Terra
 Cobre mais de 70% da
superfície da Terra
 Mas apenas uma
pequena porção está
associada às áreas
continentais que o
homem habita
 Da água existente nas
áreas continentais, a
maior parte encontrase sob a forma de gelo
ou é água
subterrânea, difícil de
utilizar
Distribuição da água na Terra
Volume
(x1000 km3)
Oceanos
% do
total
Tempo de
renovação
1 370 000
97.61
3100 anos
29 000
2.08
16 000 anos
4 067
0.295
300 anos
Lagos de água doce
126
0.009
1-100 anos
Lagos salinos
104
0.008
10-1000
anos
Humidade do solo
67
0.005
280 dias
Rios
1.2
0.0000
9
12-20 dias
Vapor de água
atmosférico
14
0.0009
9 dias
Gelo polar e glaciares
Água subterrânea
Fluxos entre os compartimentos do ciclo
hidrológico
Principais usos da água
Geração de energia hidroeléctrica (barragens)
Transporte e navegação
Controlo de cheias e armazenamento de água (diques e
barragens)
Transporte de esgotos
Exploração dos recursos biológicos
Actividades recreativas e lazer
Fornecimento doméstico
Indústria: fabrico e arrefecimento
Irrigação
Limpeza de canais
Transferência entre bacias de drenagem
Quantidade e qualidade da água
 Qualidade da água tão importante como a sua
disponibilidade
 Ecossistemas aquáticos providenciam numerosos
benefícios para além do uso directo da água
 O valor dos ecossistemas aquáticos continentais deriva do
seu efeito sobre
 Controlo de cheias
 Fornecimento de água
 Tratamento de efluentes
 Este valor é maior nas zonas húmidas, rios e ribeiros do que
nos ecossistemas terrestres
Propriedades da água
 As propriedades da água determinam a sua actuação como
solvente e a forma como a sua densidade responde à
temperatura
 Estas propriedades físicas têm fortes implicações biológicas
 As propriedades físicas da água são tão importantes para a
ciência que formam a base de vários sistemas de medida,
incluindo massa, calor, viscosidade, temperatura e
condutividade
 As propriedades da água influenciam a geomorfologia, o
transporte de esgotos humanos, a ligação entre os habitats
terrestres e aquáticos e a evolução dos organismos
A molécula
milagrosa
Substância mais
universalmente
usada
Sem ela não existiria
vida, o clima seria
totalmente diferente
e a comida não
aqueceria no
microondas
O que torna a água
tão especial entre
todas as substâncias
é a sua molécula
O ângulo certo
Ligação covalente
(partilha de e-)
entre o oxigénio e
cada um dos
hidrogénios
Oxigénio mais
electronegativo,
electronegativo
“puxa” os electrões
para si
Se a molécula fosse linear estas
cargas seriam insignificantes
Como os 3 átomos formam um
ângulo de 104.5º, a molécula é
fortemente polar - dipolo
Ligações de
hidrogénio
 Atracção
electrostática entre
pólos com carga
oposta de duas
moléculas adjacentes
 (o mel é pegajoso pela
mesma razão…)
 Mais fraca que as
ligações covalentes
dentro da molécula
 Devido à natureza
dipolar da molécula
da água as suas
ligações de hidogénio
são fortes
Elevada tensão superficial
 Diminui com
 Temperatura
 Salinidade
 Concentração de compostos orgânicos
dissolvidos
 A tensão superficial da interface ar-água serve de
suporte a muitos organismos de dimensões
consideráveis (exemplo: alfaiates)
A água “gosta” de ser líquida
 A água existe no estado líquido à pressão e à temperatura
normais existentes em quase toda a Terra
 Sem as ligações de hidrogénio a água seria um gás à
temperatura ambiente
 É necessário adicionar à água uma grande quantidade de
energia (calor) para separar as moléculas, i.e., para a
transformar num gás – a água tem um elevado ponto de
ebulição
 Ou seja, a água é líquida entre os 0 e os 100ºC
O elixir da vida
 A água líquida é a melhor substância para dissolver materiais e
para providenciar um meio de reacção – solvente universal
 Os organismos vivos dependem das reacções enzimáticas – a
água é o melhor meio de reacção; os organismos contêm 70-85%
de água
 A água flui facilmente, sendo um líquido óptimo para transporte
ou líquido circulatório – o sangue contém 93% de água,
transporta nutrientes e hormonas e excreções metabólicas
 A água transporta uma grande quantidade de calor quando
evapora – é o líquido de arrefecimento corporal
 É um excelente estabilizador da temperatura porque possui um
elevado calor específico
A água como solvente
Cloreto de sódio cristalino
Cloreto de sódio em solução
http://www.biology.arizona.edu/biochemistry/tutorials/chemistry/page3.html
Água e clima
 A terra aquece e arrefece muito mais rapidamente que a
água – tem um calor específico mais baixo; as áreas
terrestres têm maior amplitude térmica sazonal
 A água tem um efeito moderador da temperatura
 Exemplo:
 Para a mesma altitude e latitude, uma zona da Islândia tem
uma amplitude térmica anual de apenas 11ºC enquanto que na
Sibéria a amplitude térmica anual é 67ºC
Uma anomalia…
A maioria das substâncias
torna-se menos densa com o
aquecimento mas a água não…
A 10ºC a água é líquida e ao
arrefecer torna-se cada vez
mais densa à medida que as
suas moléculas se vão
mexendo cada vez mais
devagar e se aproximam
A 3.98ºC as moléculas
adoptam um arranjo de cristal
e a densidade diminui
O gelo é menos denso que a
água líquida e isso tem
importantes implicações
biológicas
(QUAIS?!...)
http://darwin.bio.geneseo.edu/~sugg/Classes/Ecology/Lectures/
Densidade e solutos
 A densidade aumenta
com a concentração de
solutos
Salinidade
(‰)
Densidade
(a 4ºC)
0
1.00000
1
1.00085
2
1.00169
3
1.00251
10
1.00818
35
1.02822
(água
salgada)
Propriedades da água
Propriedade
Comparação com outras substâncias
Densidade
Máximo próximo dos 4ºC e não no ponto de
congelamento, expande com o congelamento
Pontos de fusão e de
ebulição
Muito altos
Calor específico
Mais elevado apenas na amónia líquida
Calor de evaporação
Entre os mais elevados
Tensão superficial
Elevada
Absorção da radiação
Mínima na região visível; mais elevada na
radiação vermelha, infravermelha e
ultravioleta
Propriedades de
solvente
Excelente solvente para iões e moléculas
polares; aumenta com a temperatura para os
iões, diminui com a temperatura para os
gases
Luz, calor e solutos químicos
 O movimento dos solutos na água é um factor-chave para a
sobrevivência e para o crescimento dos organismos
aquáticos e de extrema importância para a compreensão da
poluição aquática
 A luz é a principal fonte de energia para a vida na Terra;
sem luz não existiria fluxo de energia através dos
ecossistemas e a maior parte dos ciclos biogeoquímicos
pararia
 A luz aquece a água, levando à sua estratificação
 A temperatura e o movimento da água estão intimamente
ligados à taxa a que os solutos se movem na água
Luz e aquecimento da água
 A interacção entre a luz e a água é importante:
 A luz é necessária para a fotossíntese
 Organismos com olhos ou sensores para a luz usam-na
como uma pista sensorial
 A luz aquece a água levando à sua estratificação
 A atmosfera altera a intensidade e a composição da
radiação solar que chega aos ecossistemas aquáticos
 Alguns componentes atmosféricos removem 
específicos
 O pó e as nuvens provocam dispersão e absorção da luz
 O ozono absorve a radiação UV
A luz na água
Da luz que atinge a superfície da água…
Parte reflectida
Luz
reflectida
Depende da
existência de ondas,
do ângulo de
incidência, da
presença de neve ou Superfície
gelo
da água
Parte entra
Absorvida pela água,
partículas, solutos
Transformada em
Luz dispersa
calor
Reflectida/dispersa
Transmitida em
Partícula
profundidade
Luz
incidente
Atenuação da luz
 Actividades biológicas limitadas pela quantidade de luz em
profundidade
 A intensidade luminosa diminui logaritmicamente com a
profundidade (atenuação)
 Taxa de atenuação depende da reflexão e absorção pela água,
solutos e partículas
 Águas mais produtivas, com elevada biomassa de organismos
fotossintéticos em suspensão (eutróficas), com grande carga
de materiais em suspensão ou elevada concentração de
materiais coloridos dissolvidos têm maior atenuação
 Águas menos produtivas (oligotróficas) têm maior
transmissão e a luz chega a maiores profundidades