Modelação ecológica
Processes involving phytoplankton
Photosynthesis
Oxygen
Mortality/
Excretion
DOM
Mortality
POM
Grazing
Phytoplankton
Respiration
Zooplankton
Ammonia
Nitrate
Phosphorus
Uptake
Settling
Sediment
Grupos Funcionais
• São compostos por espécies que desempenham funções
idênticas num ecossistema: Nitratos, fosfatos, Produtores
primários (e.g. Fitoplâncton) , Produtores secundários (e.g.
zooplâncton), Produtores terciários (e.g. Peixes), decompositores
(e.g. bactérias).
• Cada um destes grupos pode ser dividido em outros subgrupos
de acordo com o tamanho, ou com os requisitos que precisam
para se desenvolverem.
• Cada grupo funcional é uma variável de estado no modelo e cada
variável de estado tem processos de crescimento, manutenção e
mortalidade.
• Cada um dos processos deve ser parametrizado em função de
outras variáveis de estado e/ou de variáveis ambientais (e.g.
temperatura, luz, salinidade, sedimentos, etc.).
• Quantos mais variáveis de estado mais processos e quantos mais
processos mais parâmetros e por isso maior complexidade do
modelo.
Produtores primários
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Nos modelos mais simples existe um único grupo: fitoplâncton. No entanto as
diatomáceas precisam de sílica, enquanto que as “algas verdes” não precisam. Por
outro lado as cianobactérias presentes na águas doces são capazes de usar azoto
mineral.
Em ecossistemas de água doce, em situações de limitação de nutrientes é
necessário distinguir entre estes 3 produtores primários e por isso o modelo deve
de aumentar de complexidade.
No oceano os nutrientes são maioritariamente proveneintes das camadas mais
profundas onde a luz não chega. Quando se esgotam à superfície, só os produtores
primários com capacidade de movimentação vertical é que podem sobreviver, se
conseguirem descer para assimilarem nutrientes e em seguida subir para
receberem a luz de que necessitam para fazerem fotosíntese. Os dinoflagelados
pertencem a este grupo.
Os modelos oceânicos só conseguem reproduzir este processo se puderem simular
separadamente cada um dos nutrientes minerais (assimilados nas camadas escuras
do oceano) e o carbono assimilado por fotosíntese. Estes modelos têm relação de
Redfield variável e requerem quatro vezes mais variáveis do que os outros
modelos.
As algas tóxicas são normalmente dinoflagelados e por isso os modelos com
relação de redfield variável são essenciais para simular os blooms deste tipo de
algas.
Processos
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Todos os organismos têm processos de crescimento que dependem da
capacidade para obterem alimento (que pode ser quantificado em termos de
massa ou de energia).
Têm processos de manutenção que requerem energia e por isso respiração.
Têm processos de mortalidade que pode ser natural ou predatória.
Os processos de respiração originam sempre CO2 e nutrientes minerais, os
quais são posteriormente reutilizados pelos produtores primários.
Os organismos que morrem dão origem a detritos (matéria orgânica
particulada) que têm que ser mineralizados para que seja feita a regeneração
dos nutrientes. Os grandes regeneradores são bactérias heterotróficas.
Quando os modelos não incluem o ciclo das bactérias utilizam uam taxa de
mineralização.
A grande maioria da matéria particulada é depositada no fundo, conduzindo ao
enriquecimento dos sedimentos. Quando a taxa de deposição é superior à taxa
de mineralização o oxigénio nas camadas inferiores esgota-se e o processo de
mineralização é anaerobio. Esta particularidade associada ao facto de o
material sedimentado não ter transporte horizontal confere a este
compartimento – Sistema Bêntico – características especiais, que o distinguém
da coluna de água – Sistema pelágico.
Produtores primários
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Plâncton: microscópico e tem valor elevado da área/volume, proporcional a
R2/R3=1/R.
Está em suspensão, alimenta-se por difusão e por isso ´tem melhores
possibilidades quando a concentração de nutrientes é elevada,
Macroalgas vivem presas ao fundo. Beneficiam da advecção para se
alimentarem ( a água que passa por um organismo é proporcional à excursão
de maré). Podem viver em zonas com menos nutrientes, mas precisam de um
substrato consistente para se manterem fixas. Não resistem a tensões de
corte excessivas nem a salinidades baixas,
Plantas macrófitas: têm raíz e por isso podem também usar nutrientes dos
sedimentos. Têm uma estrutura de celulose que lhes permite resistir a
velocidades elevadas. Quando morrem a raíz passa a ser matéria orgânica nos
sedimentos, cuja mineralização vai libertar nutrientes para a geração
seguinte.
Nos sistemas oligotróficos predominam as macrófitas. À medida que vai
havendo eutrofização estas vão dando lugar a macroalgas e depois ao
fitoplâncton. A nova espécie elimina a anterior através da competição pela
luz, pois crescemais rapidamente.
Surface
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Oil processes
Waves
Turbulence
Dissolved
properties
Currents
http://www.gotm.net
Advection
Diffusion
Particulate
Properties
Water Properties
Water Quality.
BOTTOM Interface Module
Physical processes:
-Consolidation, bioturbation
Interstitial water
Solid phase
Sediment Properties
2006-10-04
Introduction to MOHID
Sediment Quality.
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Outras fontes de informação
• Livro do Valiela.
• Qualquer texto sobe modelos ecológicos,
nomeadamente teses existentes no site:
• www.maretec.mohid.com