Sucessão Ecológica
PROF (A): Sheila Abreu Mourão
20/08/2010
SUCESSÃO ECOLÓGICA
Alterações graduais, ordenadas
e progressivas no ecossistema
resultante da ação contínua dos
fatores ambientais sobre os
organismos e da reação destes
últimos sobre o ambiente.
• Classificação dos processos
sucessionais:
• " Quanto às forças que direcionam o
processo:
• Sucessão autogênica: mudanças
ocasionadas por processos biológicos
internos ao sistema
• Sucessão alogênica: direcionamento das
mudanças por forças externas ao
sistema (incêndios, tempestades,
processos geológicos)
• " Quanto à natureza do substrato na origem do
processo:
• Sucessão primária: em substratos não
previamente ocupados por organismos. Ex.:
afloramentos rochosos, exposição de camadas
profundas de solo, depósitos de areia, lava
vulcânica recém solidificada)
• Sucessão secundária: em substratos que já
foram anteriormente ocupados por uma
comunidade e, consequentemente, contêm
matéria orgânica viva ou morta (detritos,
propágulos). Ex: clareiras, áreas desmatadas,
fundos expostos de corpos de água.
Exemplo hipotético de uma sucessão primária:
Substrato original: depressão em superfície
rochosa, preenchida pela água da chuva
Clímax: comunidade que expressa o máximo de
desenvolvimento possível do ecossistema sob as
condições do local em que a sucessão ocorreu.
• Teorias sobre comunidade clímax:
• Monoclimáxica: para uma região geográfica,
espera-se um único tipo de comunidade clímax,
condicionada pelo padrão climático local
(clímax climático);
• Policlimáxica: além do padrão climático
regional, outros fatores limitantes atuam no
estabelecimento de tipos diferentes de clímax,
como o edáfico (características do solo),
topográfico (relevo), biótico (ação de
organismos)
• Gradiente ambiental: uma área com padrão
climático definido pode conter diversas
comunidades clímax, de acordo com gradientes
de condições ambientais
• Disclímax = ("disturbance climax" ou
clímax de distúrbio): comunidade mantida
em uma etapa anterior ao clímax, devido à
ação de distúrbios repetidos (incêndios,
sobrepastejo), muitas vezes decorrentes
de atividades antrópicas.
ATRIBUTOS DO ECOSSISTEMA
CONDIÇÕES AMBIENTAIS
Em desenvolvimento
variável e
imprevisível
Maduro
constante ou
previsivelmente
variável
ESTRUTURA DA COMUNIDADE
Estratificação (heterogeneidade
espacial)
pouca
muita
Diversidade de espécies (riqueza)
baixa
alta
Diversidade de espécies
(equitatividade)
baixa
alta
Diversidade bioquímica
baixa
alta
Matéria orgânica total
pouca
muita
PPB/R
>1
=1
PPB/B
alta
baixa
PPL
alta
baixa
Cadeia alimentar
linear (simples)
em rede (complexa)
ENERGÉTICA DA COMUNIDADE
NUTRIENTES
Ciclo de minerais
aberto
fechado
Nutrientes inorgânicos
extrabióticos
intrabióticos
Troca de nutrientes entre
organismos e ambiente
rápida
lenta
Papel dos detritos na
regeneração de nutrientes
não importante
importante
Produção potencial
alta
baixa
Capacidade de resistir à
exploração
grande
pequena
POSSIBILIDADE DE
EXPLORAÇÃO PELO HOMEM
(Odum 1971; Margalef 1968)
O Meio Aquático
• 97% água salgada
• 3% água doce
• 0,3% água doce aproveitável
• 2,7% água doce sem aproveitamento
• Brasil 12% da água doce superficial do
planeta. (70% norte, 6% sudeste e 24%
outros)
Propriedades da Água
Propriedades físicas da água:
• Densidade absoluta (massa específica):
• Comportamento diferenciada com a
variação da massa especifica com a
temperatura;
• Máxima massa específica a 4°C impede
que águas mais frias desçam e possam
provocar o congelamento da água em
regiões de inverno mais rigoroso =
sobrevivência de espécies aquáticas.
Densidade absoluta (massa específica):
• Em razão da diferenciação de massa específica,
decorrente das diferentes temperaturas, ocorre,
em regiões de clima quente, estratificação na
coluna de água em um reservatório ou lago:
• Epilímnio: + quente, - massa específica, +
oxigênio.
• Metalímnio: camada de água com forte
gradiente térmico;
• Hipolímnio: - quente, + massa específica, oxigênio.
Viscosidade
• Propriedade dos fluídos que determina o atrito
entre camadas do próprio líquido, quando em
movimento ou escoamento.
• Inversamente proporcional à sua temperatura.
• a velocidade de sedimentação das partículas é
maior em águas de temperaturas mais elevadas
(clima quente maior sedimentação).
Calor específico
• Energia requerida por unidade de massa para
elevar a temperatura de um líquido em 1°C.
• Água tem calor especifico muito alto 1 cal.g-1.c-1,
• Atua como regulador da temperatura ambiental.
• Armazena grande quantidade de energia cedida
pelo ambiente; com pequenos aumentos de
temperatura.
• Cede grande quantidade de energia ao ambiente
com pequeno abaixamento de sua temperatura.
• Em regiões continentais ocorre invernos mais
rigorosos e verões mais quentes que em regiões
litorâneas.
Condutividade térmica
• Capacidade em transferir energia.
• a condutividade térmica da água é extremamente baixa,
estando entre 1,37 e 1,40 cal. cm-1.s-1.°c-1.
• Mais importante no meio líquido é a transferência de
energia por convecção.
• Devido a baixa transferência de calor por conducção na
água as camadas no fundo são dificilmente resfriadas a
ponto de congelar e possibilita a manutenção da
temperatura da água em 4°c abaixo de uma superfície
congelada de lagos e rios.
Tensão superficial
• A tensão superficial pode ser definida como a
camada superficial, de forte coesão entre as
moléculas, formando a interface líquidoatmosfera, decorrente de ser maior a resultante
das forças de atração entre as moléculas da
superfície do líquido.
• Diminui com o aumento da temperatura e a
presença de substâncias orgânicas (sabões e
detergentes).
• Propriedade Física da água:
• Constantes físicas da água pura (Sutcliffe,
1968)
• Calor específico ( 15° C) 4,18 J/g ° C
• tensão superficial 72,8 dinas.cm-1
• ponto de fusão (1013mb) 0 ° C
• ponto de ebulição (1013 mb) 100 ° C
• Densidade máxima (g/cm3) 1,00000
RESÍDUO DE ORIGEM ANIMAL E INDUSTRIAIS
• Contém microrganismos patogênicos que refletem de
maneira direta o estado de saúde da população
contribuinte no sistema de esgotamento.
•
•
•
•
•
•
•
COMPONENTES PERIGOSOS:
Metais pesados
Bactérias
Vírus
DEGRADAÇÃO DA QUALIDADE
Protozoários
DA ÁGUA
Helmintos
Nutrientes
• CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DA ÁGUA
Turbidez:
•
Este é termo aplicado à matéria suspensa de qualquer
natureza presente na água.
•
Distinção deve ser feita entre a matéria suspensa
chamada sedimento que precipita rapidamente, e a
matéria suspensa que precipita lentamente (coloidal)
que provoca a turbidez.
•
A turbidez é uma característica da água devido à
presença de partículas suspensas na água com
tamanho variando desde suspensões grosseiras aos
colóides, dependendo do grau de turbulência.
• A presença de partículas insolúveis do solo,
matéria orgânica, microorganismos e outros
materiais diversos provoca a dispersão e a
absorção da luz, dando à água um aparência
nebulosa,esteticamente indesejável e
potencialmente perigosa, turbidez acima de 5 ppm
, torna a água insatisfatória para potabilidade.
• A unidade da turbidez é dada em ppm de
SiO2(mg/l).
•
A turbidez é encontrada em quase todas as águas
de superfície em valores elevados, enquanto está
ausente em águas subterrâneas.
• Em águas de superfície a turbidez pode atingir
valores de até 2000 ppm de SiO2 .
• Águas de rios e riachos apresentam alta turbidez.
• Cor:
• A água pura é virtualmente ausente de cor.
• A presença de substâncias dissolvidas ou em suspensão,
dependendo da quantidade e da natureza do material
presente.
• Matéria orgânica , proveniente de vegetais(húmus,
taninos) em decomposição, quase sempre resulta em cor
nas águas.
• Pode ser causada também por minerais naturais de ferro
e manganês. Despejos industriais (mineração, papel e
celulose, alimentos) na água em geral causam cor.
• Em combinação com o ferro, a matéria orgânica pode
produzir cor de elevada intensidade.
• As águas subterrâneas são isentas de cor. As unidades
de cor são dadas em unidades arbitrarias(dada pelo
calorímetro).
• Sabor e odor:
• As características de sabor e odor são dadas
em conjunto, pois geralmente a sensação de
sabor origina-se do odor. São de difícil
avaliação, por serem sensações subjetivas.
• Temperatura:
• A temperatura acelera as reações químicas,
reduz a solubilidade dos gases, acentua a
sensação de sabor e odor etc.
• Condutividade elétrica:
•
A condutividade elétrica depende da
quantidade de sais dissolvidos na água e
é aproximadamente proporcional à sua
quantidade.
• Sua determinação permite obter uma
estimativa rápida do conteúdo de sólidos
de uma amostra.
• As proteínas são moléculas poliméricas
formadas por unidades denominadas de
aminoácidos.
• Elas contem os elementos carbono,
oxigênio, hidrogênio, nitrogênio e, em
menor escala, de enxofre.
• Elas formam parte essencial dos tecidos
vivo de todos seres superiores; os
animais são constituídos, principalmente
de proteínas.
• As gorduras poderão ser compostas de
uma série de substâncias orgânicas, a
maioria delas de solubilidade limitada na
água, sendo, no entanto, solúveis em
diversos solventes orgânicos como álcool,
acetona, éter e hexano e hidrocarbonetos.
• A baixa solubilidade delas em água as
torna de difícil biodegradabilidade pelos
microorganismos, ou à um velocidade
baixa.
• A maioria dos carboidratos, gorduras e
proteínas encontradas nos esgotos está na
forma de grandes moléculas que não podem
penetrar na membrana celular dos
microorganismos.
• As bactérias, para metabolizarem substâncias
de alto peso molecular, devem ser capazes de
quebrar essas grande moléculas.
• O primeiro passo na decomposição
bacteriológica dos compostos orgânicos é a
hidrólise, dos carboidratos em açúcares
solúveis, proteínas em aminoácidos, e
gorduras em ácidos graxos.
• Em seqüência a degradação aeróbia resulta
na formação de CO2 e água.
• Pela decomposição anaeróbia, os produtos
finais são: ácidos orgânicos, álcoois e
outros líquidos intermediários, alem de CO2,
CH4, e H2S.
• Acetona, éter e hexano e hidrocarbonetos. A
baixa solubilidade delas em água as torna de
difícil biodegradabilidade pelos
microorganismos, ou à um velocidade baixa.
CARACTERÍSTICAS QUIMICAS DA ÁGUA:
• Alcalinidade das águas:
•
Alcalinidade de uma água é uma medida da
sua capacidade de neutralizar ácidos ou absorver
íons hidrogênio sem mudança significativa do pH.
• As principais fontes de alcalinidade em águas
são pela ordem:
• bicarbonatos(HCO3- ),
• carbonatos (CO3--)
• hidróxidos(OH-).
• A alcalinidade devida a bicarbonatos de Ca, Mg e
Na é muito comum em águas naturais, cujas
concentrações em águas brutas variam de 10 a
30 ppm.
• Os bicarbonatos de Ca e Mg também causam
dureza (temporária).
• Os bicarbonatos tem, ainda, o inconveniente de
liberar CO2, quando submetidos ao calor nas
caldeiras.
• O CO2 dissolvido nas águas a torna altamente
corrosiva.
• Para fins potáveis a alcalinidade não deve
exceder a 250 ppm.
• Matéria orgânica:
•
A matéria orgânica biodegradável é
encontrada de mais comumente nas chamadas
"águas poluídas", principalmente contaminadas
com descargas oriundas de esgotos ditos
"domésticos", esta podendo ser formada
principalmente de carboidratos, proteínas e
gorduras.
• Os carboidratos consistem de açúcares
contendo os elementos, carbono, Oxigênio e
hidrogênio.
• Ex. glicose, frutose., são os chamados
açúcares simples, encontrados em frutos.
• Os dissacarídeos mais comuns são a
sacarose(cana, beterraba, etc) e a ,
lactose, encontrada no leite.
• No entanto, os vegetais são
formados essencialmente de
açúcares complexos, formadores dos
constituintes predominantes do caule,
folha e raízes das plantas, sobretudo
a celulose, hemiceluloses e, em
menor escala do amido.
•
Dureza:
• Proveniente dos sais de Ca e Mg.
• Nas formas de: Bicarbonatos, sulfatos,
cloretos e nitratos.
• Os íons ferro e estrôncio podem em
menor grau causar a dureza.
• A dureza é expressa em termos de
CaCO3
• No Brasil a dureza das água naturais
varia de 5 até 500ppm de CaCO3.
• Silica:
•
Está presente na faixa de 3 a 50 ppm de
SiO2. É um constituinte de todas as águas
naturais.
•
A sílica solúvel também chamada de
reativa, geralmente está presente em águas
brutas na forma de ácido silícico e silicatos
solúveis, cuja concentração pode variar
desde 2 a mais de 100 ppm.
•
A sílica solúvel não é desejável para fins
potáveis.
•
•
Ferro e manganês:
O ferro, muitas vezes associado ao manganês, confere
à água um sabor amargo adstringente e coloração
amarelada e turva,decorrente da precipitação do mesmo
quando oxidado.
• A forma mais comum que o ferro solúvel é encontrado
em águas é como bicarbonato ferroso Fe(HCO3)2.
• Está presente, nesta forma em águas subterrâneas
profundas, limpas e incolores, que em contato com o ar,
oxida-se turvando e sedimenta na forma de um depósito
marrom- avermelhado.
• A reação envolvida é a seguinte:
4 Fe(HCO3)2 + O2 + 2H2O____ 4 Fe(OH)3 + 8CO2
4 Fe(OH)3 ___2Fe2O3 + 6H2O
Sólidos totais dissolvidos
(Cloretos, Sulfatos, etc):
•
O conjunto de sais dissolvidos na água
(cloretos, bicarbonatos, sulfatos, etc) formam o
conjuntos dos sólidos dissolvidos totais na água.
• Eles podem conferir sabor salino à água e
propriedades laxativas.
• O teor de cloretos é um indicador de poluição
das águas naturais por esgotos domésticos.
• O limite máximo de cloretos em águas para
consumo humano é 200 mg/l (200 ppm).
• O íon sulfato possui propriedades laxativas
maior do que a dos outros sais;
• o sulfato associado ao cálcio, promove dureza
permanente, sendo também indicador de
poluição por decomposição da matéria orgânica,
no ciclo do enxofre.
• Numerosas águas residuárias industriais, como
as provenientes de curtumes, fábricas de
celulose, papel e tecelagem, lançam sulfatos
nos corpos receptores.
• Recomenda-se que o teor de sólidos
dissolvidos totais seja menor que 500 mg/l, com
um limite máximo aceitável de 1000 mg/l.
Oxigênio dissolvido:
– O conteúdo de oxigênio dissolvido nas águas
superficiais depende da quantidade e tipo de
matéria orgânica biodegradável que a água
contenha.
– A quantidade de O2 que a água pode conter é
pequena, devido à sua baixa solubilidade (9,1
ppm a 20oC).
– Águas de superfície, relativamente límpidas,
apresentam se saturadas de oxigênio
dissolvido, porém este pode ser rapidamente
consumido pela demanda de oxigênio dos
esgotos domésticos.
Demanda de oxigênio:
–
A maioria dos compostos orgânicos são instáveis e
podem ser oxidados biológica e quimicamente,
resultando compostos finais mais estáveis como o
CO2, NO3 e H2. A matéria orgânica tem, assim, uma
certa necessidade de oxigênio, denominada
demanda, que pode ser:
– 1. Demanda bioquímica de oxigênio (DBO) : é a
medida da quantidade de oxigênio necessária ao
metabolismo das bactérias aeróbicas que destroem a
matéria orgânica.
– 2. Demanda química de oxigênio (DQO): permite a
avaliação da carga de poluição por esgotos
domésticos e industriais em termos de quantidade de
oxigênio necessária para a sua oxidação total em
dióxido de carbono(CO2 ) e água.
– Acidez:
–
A maioria das águas naturais e dos esgotos
domésticos são tamponados por um sistema
por dióxido de carbono e bicarbonatos.
– O ácido carbônico não é totalmente
neutralizado, a não ser que o ph seja superior
a 8,2 e não diminuirá a ph abaixo de 4,5.
– Assim, a acidez devida ao CO2 está na faixa
de ph de 4,5 a 8,2, enquanto que a acidez por
ácidos fortes, quase sempre devida a esgotos
industriais, ocorre geralmente a ph abaixo de
4,5.
– A acidez é expressa em termos de ppm (mg/l)
de CaCO3.
– Substâncias químicas orgânicas indesejáveis e
metais tóxicos:
– Podem incluir os fenóis e detergentes causadores de espuma e de
difícil biodegradabilidade.
– O fenol além de tóxico, pode combinar com o cloro residual do
tratamento da água causando gosto e odor desagradáveis.
– Os pesticidas são, de um modo geral, substâncias orgânicas
sintéticas, extremamente tóxicas, usadas para destruir, repelir ou
controlar insetos e ervas daninhas indesejáveis à economia
agrícola.
– De acordo com sua atividade biológica, podem ser classificados em
inseticidas, alcaricidas fungicidas e herbicidas.
– Os mais comuns são o Aldrin, Endrin, Toxafen, Malathion,
Parathion, entre outros.
– Por exemplo, a concentração máxima do Aldrin, não deve ser mais
do que 0,0002 mg/l, índice de difícil monitoração ( Richter, Azevedo
Netto,1991).
– O metal tóxico principal é o Arsênio, sendo ele
muito solúvel em água podendo ocorrer
naturalmente, principalmente em rochas
fosfáticas.
– O Arsênio pode fazer parte da composição de
alguns inseticidas, carrapaticidas, herbicidas,
alem do processamento de minerais,
fabricação de tintas, produtos químicos, vidro,
corantes e resíduos de curtume.
– Seu limite máximo é de 0,2 mg/l.
– O cromo hexavalente, estão na forma de
cromatos, bicromatos de sódio, potássio e
amônio, sendo bastante solúveis.
– As águas residuárias de industrias de
cromação, anonização do alumínio,
fabricação de tintas, corantes, explosivos,
cerâmica, são fonte de cromo hexavalente.
– Os sais de cromo deverão ter concentração
máxima permissível de 3,5 ppm.
CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS DA ÁGUA.
–
Incluem as contaminações por organismos
vegetais como algas (verdes, azuis,
diatomáceas), bactérias (saprofitas e
patogênicas), leveduras, fungos e vírus.
– Os organismos animais estão representados
pelos protozoários e vermes.
– Contagem do número total de bactérias:
– É feito pela contagem do número de bactérias por
cm3 ou ml da água.
– Um número elevado é indicativo de poluição.
Pesquisa de coliformes:
– Os coliformes (Escherichia Colli e
Streptococcus) são bactérias que habitam os
intestinos dos animais superiores de sangue
quente (homem, bovinos, suinos, caprinos,
etc.), em número em torno de 50 mihões por
grama de excremento in natura.
– Esgotos domésticos bruto contem em média
de 3 milhões de coliformes por 100 ml de
amostra.
• O número mais provável de coliformes
(NMP) é expresso pelo número de
coliformes contidos em 100 ml da amostra
de água.
– Água de abastecimento público deverá ter
NMP, no máximo de 1.
– O NMP é um indicador eficaz no controle da
qualidade do tratamento da água do ponto de
vista bacteriológico, para prevenir doenças de
transmissão hídrica.
• Gases diversos:
– Os gases presentes são: CO2; O2; H2S; CH4.
A POLUIÇÃO E A EUTROFIZAÇÃO:
• São ocorrências que causam as principais
preocupações nos mananciais.
• A qualidade da água vai depender dos
métodos usados na agricultura local, da
deposição das descargas dos esgotos
municipais e industriais, do aproveitamento
de rios, principalmente, construção de
barragens, das estações do ano e das
condições climáticas.
“Tudo o que se
fizer à terra será
sentido pelos filhos
da terra”