Ecologia Energética
Disciplina da Graduação da Ecologia
Ciências Biológicas
Modelos Ecológicos para estudos
em Reservatórios Tropicais
Ericson Sousa da Silva
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 comparálos 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...
• Demanda bioquímica de oxigênio :
Valores baixos. Argumentação em torno
de área não vegetacional...
• Ferro : Valores baixos. Não há
solubilização de ferro. Valores
normais.
• 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 EnsinoAprendizagem. 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.