3 1. A ÁGUA A água é a substância mais importante para a vida no planeta. Sem a existência da água teria sido impossível a evolução dos seres vivos na Terra. Todas as funções das plantas e animais são realizadas graças a que a água está presente em processos tais como absorção de nutrientes, regulação da temperatura corporal, transpiração, excreção, etc. Tanto animais quanto plantas têm na sua composição a água como principal substância. No caso dos seres humanos, cerca de 75% do peso do corpo é água. Em apenas uma gota de água a vida pode surgir de forma abundante e diversa. Existem organismos microscópicos tais como bactérias e protozoários que realizam todo seu ciclo vital (nascem, crescem, se reproduzem e morrem) em apenas um dia e numa minúscula gota de água perdida numa grande floresta! Sem medo de exagerar, podese afirmar que a água é um dos mais importantes recursos do nosso planeta Terra. Pelo fato deste ser um recursos renovável, é imperativo velar pela sua conservação. A água é a substância mais importante da Terra! Os seres humanos estamos compostos por 75% de água. Numa só gota de água podem viver vários milhões de microorganismos. 4 A presença da água tem sido identificada em todo o Universo sob a forma de gelo ou vapor, porém, só no planeta Terra ela se encontra em estado líquido. No nosso planeta, 97,8% de toda a água existente se encontra na forma líquida, 2,15% na forma sólida e apenas 0,05% na forma de vapor (p. ex. nuvens e umidade ambiental). A água em estado líquido é importantíssima para a regulação do clima no planeta. Durante o dia, os oceanos absorvem quase toda a energia que vem do Sol; isto evita que a Terra sofra um hiperaquecimento. Já durante a noite, os oceanos liberam boa parte da energia absorvida durante o dia, evitando assim o superesfriamento do planeta. Não é a toa que as ¾ partes da Terra estejam cobertas de água. Graças a isto, as variações de mais de 10oC, num só dia e num determinado ponto, são muito raras. Em Marte, onde não existe água em estado líquido, a temperatura durante o dia, em pleno equador, atinge 20oC e, durante a noite, 75oC abaixo de zero. Sem água em estado líquido, a temperatura da Terra durante o dia alcançaria 200oC e, durante a noite, aproximadamente 80oC abaixo de zero. Em todo o Universo existe água, porém, só em estado sólido ou gasoso Se não fosse pela água líquida, nosso planeta ferveria de dia e congelaria durante a noite As três quartas partes da superfície terrestre estão cobertas de água em estado líquido 5 COMPOSIÇÃO QUÍMICA Hidrogênio Hidrogênio A água é uma substância composta por dois elementos: hidrogênio (H) e oxigênio (O). Devido a que possui dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio, sua fórmula química é H 2 0. A água, em função à temperatura do meio, apresenta três estados físicos: sólido (gelo), líquido (lago, rio, mar) e gasoso (vapor, nuvens). Quanto mais frio estiver o ambiente, maior ;é a possibilidade da água congelar e, no caso oposto, quanto mais quente o ambiente, maiores serão as chances da água evaporar. A grande maioria dos organismos aquáticos vivem na água apenas quando esta se encontra em estado líquido. Somente umas quantas espécies de bactérias são capazes de viver no gelo e no vapor de água. Os organismos aquáticos podem suportar temperaturas de quase 0oC até aproximadamente 40oC. De acordo com a temperatura dos corpos de água (lagos, lagunas, rios e mares), os organismos aquáticos podem ser classificados em animais de água quente (tambaqui, tilápia, camarão, mexilhão) e em animais de água fria (truta, salmão, ostra, etc.). H2O Oxigênio A molécula da água e sua fórmula química Os três estados físicos da água: sólido, líquido e gasoso Peixe de água fria Frio Peixe de água quente Temperatura Quente Em países tropicais como o Brasil, a maioria dos animais de cultivo são de águas quentes 6 PROPRIEDADES Assim como todos os elementos e substâncias que existem na Terra, a água é caraterizada por uma série de propriedades tanto químicas quanto físicas. Entre as principais temos: calor específico, tensão superficial e densidade. O calor específico não é outra coisa que a quantidade de calor necessário para aumentar a temperatura da água. A água tem um calor específico muito alto, portanto, é uma das substâncias que mais demora para ser aquecida e, ao mesmo tempo, a que mais demora em esfriar. Esta notável propriedade, como vimos anteriormente, faz com que a Terra não sofra grandes oscilações de temperatura durante o dia e a noite. A tensão superficial é a propriedade que faz com que todo o que entra em contato com a água fique molhado. Isto deve-se à grande capacidade de coesão que a molécula da água possui. Graças à tensão superficial, os insetos que não são muito pesados podem caminhar encima da água. Por último temos a densidade, a qual faz com que a água seja uma substância bastante pesada. O interessante desta propriedade é que a máxima densidade da água acontece a 4oC (1g/ml); já a 0oC, quando a água congela, a sua densidade passa para 0,99987 g/ml, o que quer dizer que o gelo é menos pesado que a água fria. Isto explica porque o gelo flutua na água e porque as lagoas congelam somente a região superficial. Graças à tensão superficial, certos insetos podem andar pela superfície da água A densidade do gelo é menor do que da água, é por isso que o gelo flutua 7 7 2. O AMBIENTE DE CULTIVO Para poder entender um ambiente de aqüicultura, devemos deixar claro que este é um corpo de água como qualquer outro (lago, laguna, açude, etc.), mas, com algumas caraterísticas peculiares. Por exemplo, numa lagoa natural é comum encontrarmos um número reduzido de animais, porém, de vários tipos (espécies); já numa unidade de cultivo, encontramos um número bastante grande de animais, mas, geralmente, de pouquíssimas espécies. Outra caraterística peculiar do ambiente de cultivo é que o alimento natural se esgota rapidamente na medida em que os organismos vão crescendo. Para evitar que os nossos animais morram de fome, somos obrigados a colocar todo tipo de insumos para dentro do corpo de água: alimento formulado (ração), dejetos agrícolas (farelos, palha, folhas, etc.), adubos (esterco de aves, porcos ou gado), fertilizantes químicos (uréia, fosfato, nitrato, etc.). Com estes procedimentos, além de alimentar os animais, estaremos alimentando todos os outros seres que se encontram na água: bactérias, fito e zooplâncton, plantas aquáticas, insetos, etc. Toda esta rotina fará com que se acumule uma grande quantidade de matéria orgânica no ambiente de cultivo (isto também acontece nas áreas costeiras onde são realizados cultivos de peixes, camarões e moluscos marinhos) . Ambiente Natural Ambiente de Cultivo No ambiente natural encontramos poucos animais de muitas espécies e, ao contrário, no ambiente de cultivo encontramos muitos animais de poucas espécies Ração, insumos agrícolas, adubos, fertilizantes, fitoplâncton morto, fezes, etc. Matéria orgânica Uma caraterística fundamental dos ambientes de cultivo é a acumulação de matéria orgânica no fundo 8 A matéria orgânica acumulada irá se converter num dos principais problemas para o ambiente, haja visto que esta consome mutíssimo oxigênio, o qual é absolutamente indispensável para os organismos que estamos cultivando. Além dos animais de cultivo, na água encontramos outros tipos de organismos, sendo que os mais importantes são umas plantas muito pequenas, apenas visíveis com o uso de microscópio, e que são chamadas de microalgas ou de fitoplâncton. Existe também um grupo de animais microscópicos conhecido como zooplâncton. Fora estes, há outros organismos tais como insetos aquáticos, larvas de insetos, animais que vivem no fundo (zoobentos) e plantas aquáticas superiores, como é o caso do jacinto de água. As microalgas obtém a energia que precisam para viver da luz do Sol. Num processo biológico conhecido como fotossíntese, estas plantas consomem dióxido de carbono ou gás carbônico (CO 2 ) e água, para produzir carboidratos (açúcares) e liberar oxigênio (O 2 ), o qual, como já foi mencionado, é vital para a sobrevivência dos animais. O fitoplâncton é muito importante porque serve de alimento ao zooplâncton, aos moluscos e a algumas espécies de peixe (carpa). Fito Zoo Matéria orgânica Geralmente, os ambientes de cultivo possuem plantas e animais microscópicos, chamados de fito e zooplâncton CO2 Dióxido de carbono O2 Oxigênio A fotossíntese que é realizada pelo fitoplâncton é a maior fonte de oxigênio nos ambientes de cultivo 9 Quando são realizados cultivos com média ou baixa densidade de animais, a unidade aproxima-se bastante de um ambiente natural, onde existe um equilíbrio dinâmico entre a matéria viva e a não viva. Neste equilíbrio, realizam-se abundantes trocas de matéria e energia, principalmente entre os organismos presentes na água. Conforme nos ensina a Ecologia, cada um dos organismos que vive na água ocupa um lugar especial, consome um determinado tipo de alimento e é devorado por um predador em particular. Tanto a matéria quanto a energia que estão presentes no ambiente fluem através do que se conhece como cadeia trófica. Toda cadeia trófica tem, no máximo, cinco níveis por onde flui toda esta matéria e energia. O primeiro nível trófico é ocupado pelas plantas fotossintéticas (principalmente microalgas), que são chamadas de produtores primários, já que elas são as responsáveis pela produção da maior parte da matéria viva que existe no ambiente. Como já foi visto anteriormente, a energia solar, por meio da fotossíntese, serve para que a água (H 2 O) e o dióxido de carbono (CO 2 ) se transformem em carboidratos (CHO), com a conseqüente liberação de oxigênio (O 2 ). O carboidrato (açúcar), assim produzido, servirá de alimento (fonte de energia) para os membros do segundo nível trófico, aquele que corresponde aos consumidores primários, os quais são conhecidos como herbívoros (P. ex. os moluscos de cultivo). Logo, os herbívoros serão devorados pelos membros do terceiro nível trófico: os consumidores secundários, isto é, os carnívoros. Após este nível, pode haver, no máximo, mais dois níveis: o dos consumidores terciários e o dos consumidores quaternários (muito raros), sendo que ambos são estritamente carnívoros. Vejamos um exemplo. No caso de uma floresta, toda a vegetação corresponderia ao nível dos produtores primários. Os herbívoros que devoram as plantas seriam os consumidores primários (veado). Os carnívoros, que devoram os herbívoros, seriam os consumidores secundários (cachorro do mato) e, o carnívoro de maior tamanho (onça, por exemplo), que por ventura matasse um cachorro do mato para se alimentar, seria o consumidor secundário. No caso do ambiente de aqüicultura, o fitoplâncton seria o principal representante dos produtores primários; logo viriam o zooplancton e os herbívoros de cultivo (moluscos e peixes fitoplanctófagos) que, pelo fato de se alimentar de microalgas, seriam os consumidores primários. Depois viriam os peixes que se alimentam 10 do zooplâncton (zooplanctófagos), cabendo-lhes assim a categoria de consumidores secundários; logo viriam os animais carnívoros (peixes ou camarões), os consumidores terciários. Por último estaria o homem, quem, pelo fato de se alimentar de animais carnívoros, corresponde-lhe a categoria de consumidor quaternário. No sistema de cultivo conhecido como policultivo, cada um destes níveis tróficos são devidamente aproveitados. A China por exemplo, é o maior produtor de peixes do mundo graças aos policultivos, os quais se encontram bastante difundidos e são muito populares. Os policultivos de carpa são os mais interessantes, pois existe uma espécie de carpa para cada um dos níveis tróficos do viveiro de cultivo. O fitoplâncton, obviamente, ocupa o nível dos produtores primários. Já a carpa comum e a carpa capim, assim como o zooplâncton, ocupam o nível dos consumidores primários devido a que se alimentam de fitoplâncton. A carpa espelho e a carpa cabeça grande fazem parte do nível dos consumidores secundários, pois se alimentam de zooplâncton e de pequenos organismos herbívoros. Por último, como não podia faltar, temos um peixe carnívoro (consumidor secundário), neste caso, a carpa preta, encarregada de se alimentar de pequenos peixes e dos filhos dos outros peixes de cultivo que por ventura chegassem a se reproduzir no viveiro. ENERGIA Produtor Primário Consumidor Primário Consumidor Secundário Consumidor Terciário Cadeia trófica típica de um ecossistema aquático marinho 11 VALE A PENA DECORAR Nos ambientes aquáticos naturais encontramos poucos peixes de muitas espécies; já nos ambientes de cultivo, ao contrário, temos muitos peixes de poucas espécies. Todo cultivo (exceto aqueles realizados no mar, nas lagoas e açudes) precisa de insumos tais como alimento formulado (ração), dejetos agrícolas (farelos, palha, folhas), adubos (esterco) e fertilizantes químicos (uréia, fosfato, nitrato). O excesso destes insumos, junto com os dejetos dos organismos vivos (peixes, fito e zooplâncton) aumentam a quantidade de matéria orgânica na unidade de cultivo. O excesso de matéria orgânica no ambiente é sempre um problema, pois provoca o esgotamento do oxigênio dissolvido e a formação de substâncias tóxicas tais como amônia (NH3) e gás sulfídrico (H2S). Na água de cultivo encontramos um importante fenômeno biológico conhecido como cadeia trófica, o qual se compõe de produtores (plantas), consumidores (animais) e decomponedores (bactérias). Os produtores mais comuns são as microalgas (fitoplâncton). O fitoplâncton, por meio da fotossíntese, consome gás carbônico (CO2) e produz oxigênio (O2). A maior parte do oxigênio que existe na água provêm do fitoplâncton. Os produtores (fitoplâncton) consomem energia solar; já o fitoplâncton é “consumido” pelos consumidores primários (herbívoros), como é o caso das ostras e mexilhões que, por sua vez, são “consumidos” pelos consumidores secundários e terciários (carnívoros), dentre eles o homem. 13 3. OXIGÊNIO DISSOLVIDO O oxigênio é o elemento mais importante para a vida aquática heterotrófica (que se alimenta de outros), pois é necessário para que esta possa respirar. Esta importância pode ser muito facilmente demonstrada constatando que nós, seres humanos, resistimos sem comida uns 30 dias aproximadamente; sem água, uns quantos dias; mas, sem oxigênio, apenas poucos minutos. Isto deve-se a que somos animais heterótrofos e, como tais, precisamos do oxigênio para poder viver. Esta mesma regra, a excepção das plantas aquáticas, vale também para todos os organismos de cultivo: peixes, camarões e moluscos. Quando nos referimos ao oxigênio que se encontra presente na água dizemos que este se encontra dissolvido, pois, assim como o sal ou o açúcar, encontra-se diluído na água. A concentração do oxigênio que está presente num determinado volume de água passa a ser expresso sob a forma de miligramas por litro (mg/l), ou seja, a milésima parte de uma grama dissolvida num litro de água. Todos os animais, sejam estes aquáticos ou terrestres, precisam do oxigênio para viver O2 (mg/l) A concentração (quantidade) de oxigênio que se encontra dissolvido na água, pode ser expresso sob a forma de miligramas de oxigênio por litro (mg/l) 14 Como acontece quase com qualquer líquido, não é bom que a água que usamos nos cultivos possua algum composto em pouca ou excessiva quantidade. No caso de um suco de limão, por exemplo, se faltar açúcar dizemos que a limonada está amarga, mas, se colocarmos mais açúcar do necessário, dizemos que a limonada está doce de mais. O mesmo acontece com o oxigênio que se encontra dissolvido na água; se há de menos dizemos está subsaturado e, se há de mais, dizemos que está sobresaturado. Mas, se há a quantidade certa, dizemos que o oxigênio se encontra em equilíbrio de saturação. Uma forma de verificar se está faltando (subsaturação) ou sobrando (supersaturação) oxigênio na nossa água é verificando a solubilidade do oxigênio presente na água. Isto pode ser feito usando a tabela ao lado onde se encontram os níveis de saturação para cada temperatura (para o caso da água doce). Por exemplo, a uma temperatura de 25oC, o equilíbrio de saturação (em que não falta nem sobra oxigênio) eqüivale a 8,11 mg/l. Caso seja determinado que o oxigênio do nosso viveiro tem 4,50 mg/l ao invés de 8,11 mg/l, fazemos a seguinte operação: 4,50 x 100/8,11 = 55,5; isto significa que a nossa água está 44,5% abaixo de cem (subsaturada). Muito oxigênio (sobresaturado) Nem muito nem pouco oxigênio (equilíbrio de saturação) Pouco oxigênio (subsaturado) Os diferentes níveis de saturação do oxigênio na água Solubilidade do oxigênio diferentes temperaturas o o C mg/l C 0 14,16 12 1 13,77 13 2 13,40 14 3 13,05 15 4 12,70 16 5 12,37 17 6 12,06 18 7 11,76 19 8 11,47 20 9 11,19 21 10 10,92 22 11 10,67 23 (mg/l) em água doce sob mg/l 10,43 10,20 9,98 9,76 9,56 9,37 9,18 9,01 8,84 8,68 8,53 8,38 o C 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 mg/l 8,25 8,11 7,99 7,86 7,75 7,64 7,53 7,42 7,32 7,22 7,13 7,04 Concentração de oxigênio que se encontra na água doce em função da temperatura: quanto maior a temperatura, menor a concentração de oxigênio dissolvido na água 15 Em outras palavras, a nossa água tem praticamente a metade do oxigênio que deveria ter normalmente. Este resultado nos sugere que há necessidade de trocar a água do viveiro, fertilizar para aumentar o fitoplâncton (lembre-se que o fitoplâncton é a principal fonte de oxigênio na água), ligar os aerizadores, se for o caso e, se necessário, diminuir o fornecimento de ração. Níveis de subsaturação de oxigênio acontecem quase sempre durante a noite (como não há luz, não há fotosintesse e, portanto, não há produção de oxigênio) sendo que os níveis mais baixos de oxigênio acontecem ao amanhecer. Seguindo com o mesmo exemplo, se o nosso oxigênio estiver em 12,5 mg/l, ao invés de 8,11 mg/l, então 12,5 x 100/8,11 = 154. De acordo com este resultado, dizemos que nossa água se encontra 54% acima de cem (sobresaturada). Esta situação de sobresaturação deve-se ao excesso de fitoplâncton na água, o qual acaba produzindo oxigênio de mais durante o dia. Quando o fitoplâncton se encontra muito concentrado, corre-se o risco de, durante a noite, o oxigênio ficar completamente esgotado devido à respiração das microalgas. Lembrese que, durante o dia, o fitoplâncton produz oxigênio e consome CO 2 ; já durante a noite, este mesmo fitoplâncton irá produzir CO 2 e consumir oxigênio. RAÇÃO OBA! FITOPLANCTON OXIGÊNIO SEDIMENTO Durante o dia, o fitoplâncton produz uma grande quantidade de oxigênio. Este oxigênio não consegue ser esgotado pela respiração dos peixes nem pela demanda vinda da ração e da matéria orgânica acumulada no sedimento UFA! RAÇÃO FITOPLANCTON OXIGÊNIO SEDIMENTO Durante a noite, o fitoplâncton consome uma grande quantidade de oxigênio. Além do fitoplâncton, a respiração dos peixes, da ração e da matéria orgânica acumulada no sedimento, contribuem para o esgotamento do oxigênio na água 16 Uma boa forma de evitar de que o fitoplancton nos faça passar um mal momento, é não permitindo que a transparência do disco de secchi seja superior à 50 cm e inferior à 30 cm. Valores acima de 50 cm certamente gerarão eventos de subsaturação de oxigênio e, níveis abaixo de 30 cm, ao contrário, provocarão eventos de supersaturação. Sendo que ambos casos acabam repercutindo muito negativamente sobre os nosso organismos de cultivo. Pode-se dizer que é melhor ter transparências maiores do que menores, pois a baixa transparência da água impede a luz solar atingir o fundo do ambiente de cultivo. Quando apenas a camada superior de água é iluminada, surge o fenômeno físico conhecido como estratificação térmica, onde a água da superfície é sempre mais quente do que a água do fundo. Alem desta gradiente de temperaturas, o oxigênio da camada iluminada será sempre maior do que a camada escura. Por baixo do nível em que aparece o ponto de compensação, não haverá mais oxigênio disponível para a respiração dos peixes. Para calcular a profundidade em que o ponto de compensação se encontra num dia determinado, basta multiplicar o valor da transparência do disco de Secchi pelo fator 4. Por exemplo, Pouca transparência significa alta concentração de fitoplâncton: a luz solar não consegue chegar ao fundo Corda graduada Disco de Secchi Muita transparência significa baixa concentração de fitoplâncton: a luz solar consegue chegar ao fundo 100 % da luz incidente FOTOSÍNTESE Presença de oxigênio e maior temperatura RESPIRAÇÃO Ausência de oxigênio e menor temperatura PONTO DE COMPENSAÇÃO: 1% da luz incidente O fenômeno da estratificação térmica da água nos viveiros de cultivo 17 se a transparência for de 30 cm (0,3 metros), então multiplicamos 0,3 x 2,5 = 0,75 metros. Desta forma, se o nosso viveiro tiver uma profundidade média de 1,2 metros teremos então uma camada de 0,45 metros sem oxigênio (1,2 – 0,75 = 0,45). Assim sendo, uma parte considerável do volume útil do viveiro não estará sendo aproveitada pelos peixes devido ao fenômeno da estratificação. Para prevenir que este fenômeno aconteça com freqüência, em primeiro lugar evite construir viveiros profundos. A maioria das vezes uma profundidade de um metro é suficiente para ter bons cultivos. Em segundo lugar tente manter uma maior transparência a fim que a luz solar consiga chegar até o fundo. Caso sua baixa transparência seja devida ao lodo que se encontra em suspensão na coluna da água, realize uma aplicação de calcário com o objetivo de precipitar a argila. Se sua baixa transparência for devida ao fitoplâncton, uma troca de água resolve o problema. Quanto maior a densidade de organismos no viveiro, maior será o consumo de oxigênio. Grande quantidade de animais exige o fornecimento de quantidades de alimento um pouco maiores que o normal; todo este alimento não será complemente consumido pelos animais do viveiro, portanto, este terá que ser, necessariamente, decomposto pelas bactérias que normalmente se encontram na água e no fundo. Esta decomposição demandará grandes quantidades de oxigênio, em detrimento dos nossos organismos de cultivo. A decomposição do alimento sobrante liberará nutrientes, e estes serão responsáveis pelo crescimento exagerado do fitoplâncton, o qual, como vimos antes, demandará grandes quantidades de oxigênio durante a noite. Quando for determinar a transparência da água do viveiro, certifique-se de que a turbidez da mesma seja causada pelo fitoplâncton e não por partículas suspensas na água como, por exemplo, lama, argila, ou material depositado na água após uma chuva forte. Se este for o caso, a transparência da água pode ser muito baixa (tal vez menos do que 15 cm) mas, não será necessário realizar uma troca de água com medo de um esgotamento total do oxigênio durante a noite, haja visto que o fitoplâncton (o qual respira à noite) não é o responsável por essa turbidez. Lembre-se: água de cor verde ou marrom brilhante é sinal da presencia de fitoplâncton; águas de marrom muito escuro ou amarelada, é sinal de sólidos suspensos na água (argila, barro). Quando você constatar que sua água têm pouco oxigênio dissolvido, por exemplo menos do que 3 mg/l, o melhor que você pode 18 fazer é providenciar uma troca da água. Entretanto, se após a troca da água o oxigênio continuar sendo baixo, ou se você tiver muitos peixes no viveiro, talvez o melhor seja aerizar mecanicamente a água. A aerização consiste em incorporar oxigênio na água mediante o uso de aparelhos especiais chamados aeradores. Os aeradores podem ser classificados como: cascatas naturais (quedas de água), aeradores de superfície (como os consagrados paddle-weels ou aeradores de pá), turbinas (que injetam ar na água em alta pressão) e difusores (por meio de compressores ou sopradores, também conhecidos como blowers). Quando for comprar um aerador, é recomendável exigir informações a respeito da Taxa Padrão de Transferência de Oxigênio, a qual informa a quantidade de quilos de oxigênio que um aparelho é capaz de transferir durante uma hora (kg de O 2 /h). Igualmente, é recomendável se informar sobre a Eficiência Padrão do Aerador, a qual expressa a quantidade de quilos de oxigênio que pode ser transferido a um corpo de água por uma determinada unidade de potência (kw ou cv) durante uma hora (kg de O 2 /kwh). Aerador de pás ou “paddleweel” (Cortesia da Bernauer Aquacultura). Aerador turbinado (Cortesia da Bernauer Aquacultura). Soprador de ar ou “blower” para a difusão de ar. 19 Quando precisar comprar aeradores para oxigenar seus ambientes de cultivo, é aconselhável ter presente algumas recomendações importantes: Prefira aparelhos com elevada Taxa Padrão de Transferência de Oxigênio e baixo consumo de energia. Nem sempre o menor preço a ser pago é o melhor critério para se escolher um determinado aparelho. As vezes vale a pena investir um pouco mais com o objetivo de garantir a qualidade dos aeradores. Se tiver viveiros grandes, não caia na tentação de comprar apenas um aerador mais potente para oxigenar um só viveiro; é melhor colocar dois aparelhos de menor potência por viveiro a fim de evitar a possibilidade de ficar complemente sem oxigênio caso o único aparelho existente quebrar. É bom não esquecer jamais que o oxigênio dissolvido é o parâmetro de qualidade da água mais importante em aqüicultura. Você já pensou quanto uma pessoa é capaz de viver sem comida?, umas três semanas tal vez. E sem água?, certamente não mais do que uma semana. Mas... e sem oxigênio? Queremos oxigênio Queremos oxigênio Queremos oxigênio 20 VALE A PENA DECORAR O oxigênio dissolvido é o parâmetro mais importante da qualidade da água em aqüicultura (!). Todos os animais aquáticos e terrestres precisam de oxigênio para poder viver. Até as plantas, durante a noite, precisam do oxigênio para poder respirar. O oxigênio que se encontra dissolvido na água é expresso sob a forma de miligramas por litro (mg/l), ou seja, a milésima parte de uma grama num litro de água. Quando a água apresenta mais oxigênio do que deve, se diz que a mesma se encontra sobresaturada e, se menos do que deveria, dizemos que está subsaturada. Se o oxigênio não sobrar nem faltar, se diz que a água se encontra saturada. O oxigênio pode faltar (ficar subsaturado) geralmente à noite, quando o fitoplâncton, junto com o sedimento do fundo, respiram (consomem o oxigênio da água). O oxigênio pode vir a sobrar (ficar sobresaturado) durante o dia, quando um excesso do fitoplâncton coloca na água mais oxigênio do que deveria. Durante o dia as bactérias respiram, porém, estas não conseguem eliminar todo o oxigênio devido a que a fotossintese (produção de oxigênio) supera a respiração (consumo de oxigênio). Quando a transparência da água é de apenas 20 cm (medida com o disco de Secchi), é quase certo que durante a noite o oxigênio irá ser esgotado pelo processo de respiração. Para evitar contratempos com os nossos animais de cultivo, é recomendável trocar pelo menos 30% da água. A transparência ideal para evitar problemas com o oxigênio é de 35 a 40 cm. Se a transparência for muito baixa (maior do que 50 cm), haverá pouco oxigênio na água devido à escassez de fitoplâncton. Neste caso, o recomendável é realizar uma fertilização da água para aumentar o volume do fitoplâncton. Se a cor da água for esverdeada ou marrom brilhante, a transparência da água estará influenciada pelo fitoplâncton. Mas se a cor for marrom escuro opaco (água lamacenta), a transparência da água estará em função dos sólidos em suspensão (argila, barro, lama). Se acontecer o fenômeno da estratificação térmica, haverá quase sempre mais oxigênio na camada superior do que na camada inferior de água. Se o seu nível de oxigênio (o qual pode ser determinado com oxímetro ou kit químico de análise de água) for muito baixo (menos de 50% de saturação), é recomendável trocar a água. Se não for possível realizar a troca da água, recomenda-se suspender a alimentação, pois o alimento só irá fazer aumentar o consumo de oxigênio dos peixes e do sedimento do fundo dos viveiros. Caso o valor dos cultivos o justifiquem, o oxigênio da água pode ser mantido por meio da aeração mecânica. Os aeradores de pás são os mais eficientes para viveiros rasos; já as turbinas o são para viveiros mais profundos. Toda vez que for comprar um aparelho de aeração, não esqueça de perguntar pela Taxa Padrão de Transferência de Oxigênio e pela eficiência do mesmo em termos de consumo de energia. 21 4. O pH O pH (potencial de íons de hidrogênio) é uma medida que serve para indicar que tão ácida ou básica é um líquido. Todos os líquidos existentes na Terra podem ser ácidos (como o suco de limão), básicos (como a soda caustica) ou neutros, ou seja, nem ácidos nem básicos (como a água pura). No centro da figura ao lado pode ser visualizada a escala do pH, que vai de 1 a 14. As substâncias (como as que se encontram na esquerda da escala) que estão localizadas na faixa que vai de 1 a 7, são consideradas ácidas; já as substâncias que se encontram na faixa que vai de 7 a 14, são consideradas básicas. Há de se destacar que as substâncias com pH próximo de 7 são consideradas neutras. Quanto mais afastado um líquido estiver do número 7, maior será seu caráter ácido ou básico. Para o caso da piscicultura, a faixa ótima de pH da água para se garantir uma boa produção é aquela que vai de 6,5 a 8,5. Fôra desta faixa os peixes têm problemas, sendo que os pHs de 4 (ácido) e de 11 (básico) são mortais para a maioria das espécies de cultivo. É bom mencionar que quando um líquido é ácido, há uma abundância de átomos de hidrogênio (H+) e, quando básico, há uma abundância de moléculas de hidroxila (OH-). BÁSICO (OH-) 14 Soda caustica Amoníaco 13 12 11 pH letal 10 Pouco Crescimento 9 8 Água pura 7 6 Cerveja 5 4 Suco de laranja Refrigerante Suco gástrico Ácido muriático Faixa ótima de produção Diminuição do crescimento Pára a reprodução pH letal 3 2 1 ÁCIDO (H+) O pH dos líquidos mais comuns e as faixas de tolerância dos peixes de cultivo. 22 Muito raramente as águas que se encontram na Natureza costumam ser muito ácidas ou muito básicas; a maioria delas estão compreendidas na faixa que vai de 4 a 10. As grandes flutuações de pH da água dos viveiros de cultivo são provocadas pela fotossíntese e pela respiração tanto das bactérias quanto do fitoplâncton. Durante o dia, se o fitoplâncton estiver muito concentrado, o pH da água pode chegar a exibir valores acima de 9 (bastante básico), devido ao fenômeno conhecido como hidrólise do bicarbonato, que consiste na transformação do ion bicarbonato (HCO 3 -) em CO 2 (gás carbônico) e OH- (hidroxilas). Esta reação química opera-se dentro das células de fitoplâncton para a obtenção de CO 2 , o qual é indispensável para a fotossintese. O problema radica em que o OH- que é produzido mediante esta reação é expulso para fora da célula, fazendo assim com que o pH da água aumente consideravelmente. Durante a noite, a fotossintese (produção de O 2 ) dá lugar à respiração (produção de CO 2 ). O CO 2 em excesso irá reagir com as moléculas de água para formar o ácido carbônico (H 2 CO 3 ), conforme a seguinte reação: CO2 + H2O → H2CO3 O ácido carbônico assim formado irá tornar a água mais ácida do que era durante o dia. Entretanto, pelo fato do H 2 CO 3 ser um ácido fraco, o pH não poderá ser derrubado para menos de 4,5. Devido a estas reações químicas, nas quais o fitoplâncton se encontra diretamente envolvido, o pH da água dos viveiros de cultivo tenderão a ser geralmente básicas durante o dia e preponderantemente ácidas durante à noite. Obviamente, quanto maior a concentração do fitoplâncton nos viveiros (pouca transparência), mais intensas serão estas flutuações na água dos cultivos. HCO3- + H2O → CO2 + OHpH = básico CO2 + H2O → H2CO3 pH = ácido As oscilações do pH da água durante o dia e a noite 23 Existe um parâmetro muito importante na água a ser considerado quando se trata de controlar o pH dos viveiros. Este importante fator chama-se alcalinidade, o qual é constituído de moléculas capazes de neutralizar as oscilações de pH durante o dia e a noite. A alcalinidade de um líquido depende da sua concentração de moléculas de carbonato (CO 3 -2) e bicarbonato (HCO 3 ) alem de outras substâncias menos importantes. Uma alcalinidade superior a 60 mg/l consegue fazer com que o pH não fique fora do nosso controle. A capacidade que uma determinada água tem para controlar as oscilações de pH é conhecida como poder buffer. Desta forma, águas com alcalinidades de 5, 60 e 120 mg/l terão, respectivamente, baixo, médio e elevado poder buffer. Um outro parâmetro importante relacionado com o pH da água é a dureza, o qual consiste na quantidade de moléculas de carbonato de cálcio (CaCO 3 ) ou de magnésio (MgCO 3 ) presente na água. Conforme a dureza, uma água pode ser “branda” (0 a 75 mg/l), “moderadamente dura” (75 a 150 mg/l), “dura” (150 a 300 mg/l) ou “muito dura” (acima de 300 mg/l). NOTA: Esta escala só é válida para água doce. No gráfico abaixo pode-se observar a relação que estes dois últimos parâmetros têm em relação ao cultivo de organismos aquáticos. Bom para camarão de água doce ALCALINIDADE Ideal para peixes marinhos Ideal para criação de peixes 20 60 120 180 200 300 mg/l Ideal para evitar oscilações de pH Ideal para camarão de água doce DUREZA Ideal para peixes 0 20 Branda 75 110 150 Moderadamente dura 200 Dura 300 mg/l Muito dura 24 CALAGEM Se a água dos nosso vieveiros sofrerem fortes oscilações de pH durante as 24 horas do dia, é praticamente certo que a alcalinidade da água é menor de 60 mg/l. Se este for seu caso, o mais recomendável é realizar uma calagem, a qual consiste em colocar calcário em quantidades suficientes como para elevar o poder buffer da sua água. A calagem de um viveiro pode ser realizada adicionando na água calcário (CaCO 3 + MgCO 3 ), cal virgem (CaO), cal hidratada (Ca[OH] 2 ) ou calcário dolomítico (CaMg[CO 3 ] 2 ). Dependendo da alcalinidade da sua água e do tamanho do viveiro, você pode precisar de vários quilos até algumas toneladas de calcário. Por exemplo, se a alcalinidade for de 40 mg/l, está faltando 20 mg/l. Vejamos a quantos quilos de calcário eqüivale esta falta de alcalinidade num viveiro de 5.000 m2 com 1,2 metros de profundidade: Volume de água = 5.000 m2 x 1,2 m = 6.000 m3 Déficit de alcalinidade = 20 mg/l Déficit total = 6.000 m3 x 1.000 l = 6.000.000 l x 20 mg/l = 120.000.000 mg = 120 kg de calcário Segundo este cálculo, para elevar a alcalinidade da água de 40 para 60 mg/l seria necessário realizar uma calagem com 120 kg de calcário; entretanto, há de se ter em conta que o calcário não é totalmente solúvel em água, portanto, deveremos colocar aproximadamente 20% a mais para garantir a correta elevação da alcalinidade (neste caso, 24 kg). A eficiência que um determinado calcário tem de elevar a alcalinidade da água dependerá enormemente do tamanho das partículas de CaCO 3 . Por exemplo, se você utilizar um calcário com um diâmetro de partícula maior que 1,5 mm, a calagem será complemente inútil. Já se for utilizado calcário com partículas menores de 0,25 mm, a alcalinidade da água poderá começar a melhorar a partir dos 10 dias após a aplicação deste insumo. Além do aumento do pH e da alcalinidade da água, a calagem pode ser útil para desinfetar os viveiros quando estes se encontrarem vazios, aumentar a quantidade de cálcio e carbono para as plantas aquáticas (inclusive o fitoplâncton), aumentar o pH dos solos ácidos e com isto disponibilizar uma maior quantidade de fósforo (P), nutriente essencial para a fotossíntese e, para clarear as águas quando estas de encontrarem muito turvas (argila). 25 VALE A PENA DECORAR O pH é um conceito que serve para indicar que tão ácido ou que tão básico é um líquido. Substâncias com valores abaixo de 7 são consideradas ácidas; acima de 7 básicas e, se muito próximas de 7, neutras. As diferentes substâncias existentes na Terra podem ter um pH que varia de 1 a 14, porém, na maioria dos ambientes aquáticos naturais e de cultivo, o pH não é maior do que 10 nem menor do que 4. Para a grande maioria dos organismos aquáticos de cultivo, as maiores produtividades são obtidas numa faixa de pH de 6,5 a 8,5. O principal fator de mudança do pH nos viveiros é o fitoplâncton. Durante o dia, o fitoplâncton aumenta o pH da água devido ao fenômeno conhecido como hidrólise do bicarbonato (produção de OH-). Durante a noite, o fitoplâncton diminui o pH devido à respiração, processo biológico em que são produzidas grandes quantidades de gás carbônico (CO2), o qual, ao reagir com a água, forma ácido carbônico (H2CO3). A alcalinidade da água (quantidade de moléculas de HCO3- e de CO3-2) serve para neutralizar tanto ácidos quanto bases. Alcalinidades acima de 60 mg/l são recomendáveis para evitar as oscilações de pH. A dureza da água refere-se à quantidade de átomos de Ca+2 e de Mg+2; de acordo com a dureza, uma determinada água pode ser branda, moderadamente dura, dura ou muito dura. Águas com baixa alcalinidade podem ser tratadas com calcário agrícola, ou seja, carbonato de cálcio (CaCO3) ou de magnésio (MgCO3). As águas com baixa dureza podem ser tratadas igualmente com calcário agrícola. Porém, se o pH é muito alto, recomenda-se o uso de gesso: sulfato de cálcio (CaSO4). A eficiência da calagem dependerá da solubilidade (capacidade de se disolver na água) e do tamanho das partículas de calcário. 26 5. NITROGÊNIO O nitrogênio (N) é um elemento que costuma ser muito freqüente na Natureza. Na água dos ambientes aquáticos, o nitrogênio pode estar presente sob as seguintes formas: Nitrogênio molecular (N 2 ). Amônia (NH 3 e NH 4 +). Nitritos e nitratos (NO 2 - e NO 3 ). Óxido nitroso (N 2 O). N orgânico dissolvido (compostos protéicos e seus derivados). N orgânico particulado vivo (bactérias, fito e zooplancton). N orgânico particulado não vivo (detritus, restos de plantas e animais, excrementos). Com relação à qualidade da água em aqüicultura, as formas mais importantes de nitrogênio são: amônia, nitrito e nitrato. Os dois primeiros são mais relevantes do que o terceiro haja visto que podem apresentar um elevado grau de toxicidade para qualquer animal de cultivo, seja este molusco (mexilhão, ostra, vieira), crustáceo (camarão marinho e de água doce) ou peixe (carpa, truta, tilápia). As principais fontes de ingresso do nitrogênio nos ambientes aquáticos naturais são três: a biológica, por meio da captação do nitrogênio molecular atmosférico ou dissolvido; a metereológica, através da queda de nitratos após uma tormenta elétrica (os raios, na presença de oxigênio, transformam o nitrogênio atmosférico em nitrato); e, a industrial, devido á poluição das águas com fertilizantes nitrogenados utilizados na agricultura. Além destas três , na aqüicultura temos, como principal fonte de nitrogênio, o alimento que é fornecido aos organismos de cultivo. Todo alimento têm proteínas, as quais constituem-se de aminoácidos cujas moléculas apresentam nitrogênio sob a forma de amina (NH 2 ). Amina CH3-CH NH2 COOH Aminoácido (Alanina) Após a metabolização destes aminoácidos, o nitrogênio é excretado ao médio sob a forma de amônia não ionizada (NH 3 ), amônia ionizada (NH 4 +) e uréia [(NH 2 ) 2 CO]. O nitrogênio pode acumular-se nos fundos dos viveiros na forma de excrementos (fezes) e alimento não consumido. Deve ser destacado que, de acordo com o pH, a amônia total 27 (NH 3 + NH 4 +) pode apresentar uma maior proporção de qualquer uma das suas frações. Por exemplo, quando o pH da água é básico (acima de 7), a amônia irá se apresentar sob a forma não ionizada (NH 3 ); já se o pH for ácido (abaixo de 7), a fração dominante será a correspondente à amônia ionizada (NH 4 +). Bom, agora você deve estar se perguntando: e daí? De quê me serve saber que a amônia apresenta duas formas em função do pH da água? A resposta curta e simples é que o NH 3 é extremamente tóxico para os animais de cultivo (!). Quanto maior o pH e a temperatura, maior será a porcentagem da amônia total sob a forma não ionizada, ou seja, na forma que é tóxica. De acordo com a tabela ao lado, a porcentagem (%) de amônia não ionizada, em função do pH e da temperatura da água, pode ser facilmente calculada (P.ex. se a 20oC e um pH de 8,5 temos 3,5 mg/l de amônia total, a porcentagem de NH 3 correspondente é de 11,2%, ou seja 3,5 x 0,112 = 0,39 mg/l de amônia não ionizada). Quando o animal de cultivo come algum alimento, tira o nitrogênio presente nos aminoácidos e o excreta sob a forma de amônia e uréia (desaminação). As bactérias fazem o mesmo, mas o processo chama-se amonificação. o C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 6,0 0,0089 0,0097 0,0106 0,0115 0,0125 0,0136 0,0147 0,0159 0,0172 0,0186 0,0201 0,0218 0,0235 0,0254 0,0274 0,0295 0,0318 0,0343 0,0369 0,0397 0,0427 0,0459 0,0493 0,0530 0,0569 0,0610 0,0654 0,0701 0,0752 0,0805 6,5 0,0284 0,0309 0,0336 0,364 0,0395 0,0429 0,0464 0,0503 0,0544 0,0589 0,0637 0,0688 0,0743 0,0802 0,0865 0,0933 0,101 0,108 0,117 0,125 0,135 0,145 0,156 0,167 0,180 0,193 0,207 0,221 0,237 0,254 7,0 0,0898 0,0977 0,106 0,115 0,125 0,135 0,147 0,159 0,172 0,186 0,201 0,217 0,235 0,253 0,273 0,294 0,317 0,342 0,368 0,396 0,425 0,457 0,491 0,527 0,566 0,607 0,651 0,697 0,747 0,799 pH 7,5 0,284 0,308 0,335 0,363 0,394 0,427 0,462 0,501 0,542 0,586 0,633 0,684 0,738 0,796 0,859 0,925 0,996 1,07 1,15 1,24 1,33 1,43 1,54 1,65 1,77 1,89 2,03 2,17 2,32 2,48 8,0 0,891 0,968 1,05 1,14 1,23 1,34 1,45 1,57 1,69 1,83 1,97 2,13 2,30 2,48 2,67 2,87 3,08 3,31 3,56 3,82 4,10 4,39 4,70 5,03 5,38 5,75 6,15 6,56 7,00 7,46 8,5 2,77 3,00 3,25 3,55 3,80 4,11 4,44 4,79 5,16 5,56 5,99 6,44 6,92 7,43 7,97 8,54 9,14 9,78 10,5 11,2 11,9 12,7 13,5 14,4 15,3 16,2 17,2 18,2 19,2 20,3 9,0 8,2 8,9 9,6 10,3 11,1 11,9 12,8 13,7 14,7 15,7 16,8 17,9 19,0 20,2 21,5 22,8 24,1 25,5 27,0 28,4 29,9 31,5 33,0 34,6 36,3 37,9 39,6 41,2 42,9 44,6 DESAMINAÇÃO (PEIXES) OH H C O NH2 R PROTEÍNAS OH H C O C C NH2 NH3 ↔ NH4+ Amônia (NH2)2CO Uréia R AMONIFICAÇÃO (BACTÉRIAS) 2 NH3 + CO2 28 Para matar peixes por intoxicação com este composto, são necessárias quantidades muito pequenas de amônia não ionizada (NH 3 ). Por exemplo, as carpas podem tolerar, como máximo, 0,2 mg de amônia por litro; acima deste valor os peixes começam a sofrer as conseqüências da intoxicação. O principal sintoma é a diminuição do crescimento devido a que o peixe pára de comer. Por volta de 1,2 mg/l pode aparecer mortalidade de peixes. O bagres são um pouco mais resistentes; são capazes de suportar uma concentração em torno de 0,35 mg de amônia não ionizada por litro. Concentrações acima deste valor provocam retardamento do crescimento e o aparecimento de doenças. Concentrações acima de 1,5 podem provocar mortalidade. Dentre todos os animais de cultivo, os salmonídeos (trutas) são os mais sensíveis à intoxicação por NH 3 . Uma concentração de apenas 0,08 mg/l é suficiente para deixar os animais estressados. A partir de 0,1 mg/l pode começar a aparecer mortalidade. No cultivo desta espécie é sempre recomendável manter os níveis de amônia não ionizada abaixo de 0,05 mg/l. Os peixes tropicais são sempre mais resistentes à amônia do que os peixes de água fria. Tilápias e camarões são bastante resistentes à valores de amônia elevados. Já os moluscos bivalves (ostras e mexilhões) campeões de resistência. são os Resistência ao NH3 ALTA Moluscos (ostras, mexilhões) Camarões marinhos Camarões de água doce Peixes bentônicos (bagres) Peixes tropicais (tilápias) Carpas Salmões Trutas BAIXA Dicas para não sofrer com a amônia (NH3) Procure manter o fitoplâncton em torno de 40 cm de transparência: muito fito aumenta o pH. Use alimento de boa qualidade e com a quantidade justa de proteína. Quando seus níveis de amônia estiverem muito elevados, restrinja ao máximo o uso de adubos orgânicos (esterco de animais) e de fertilizantes químicos nitrogenados (p. ex. nitrato de amônia). Após cada despesca, procure tirar a matéria orgânica acumulada no fundo (aquela lama preta que tem cheiro de ovo podre). Após a retirada da matéria orgânica, desinfete o fundo com cal virgem (CaO). Quando os viveiros estiverem cheios, procure tirar regularmente a água do fundo. Viveiros bem oxigenados apresentam menos problemas com amônia. 29 NITRITO E NITRATO A amônia (NH 3 + NH 4 +), que é produzida pelos processos de desaminação das proteínas (realizado por todos organismos de cultivo, exceto plantas aquáticas) e de amonificação (realizado pelas bactérias), em presença de oxigênio, é imediatamente transformada em nitrito (NO 2 -) e nitrato (NO 3 -) através de um processo biológico conhecido como nitrificação (oxidação da amônia) onde participam duas espécies de bactéria (Nitrosomonas e Nitrobacter). Se no ambiente aquático chegar a faltar oxigênio, o nitrato anteriormente formado irá se transformar novamente em amônia através do processo conhecido como desnitrificação (redução do nitrato). Assim sendo, temos uma reação reversível para a amônia: vira nitrato na presencia de oxigênio ou, o nitrato vira novamente amônia na ausência de oxigênio. Bem no meio destas transformações de oxidação e de redução, encontramos o nitrito, que é um composto intermediário destas duas reações, tal como pode ser visto na seguinte equação: NH 3 + NH 4 + ↔ NO 2 - ↔ NO 3 Dentre estes três compostos, apenas o nitrato (NO 3 -) não é tóxico. Elevadas concentrações desta substância não fazem mal aos organismos de cultivo; é por esta razão que é mais recomendável o uso de fertilizantes químicos a base de nitratos antes do que a base de amônia. Entretanto, se a água de cultivo não estiver bem oxigenada (sobretudo a que se encontra no fundo), todo o nitrato que foi colocado na fertilização, virará, inevitavelmente, amônia, a qual sim é altamente tóxica. O nitrito (NO 2 -) é também um composto extremamente tóxico devido à capacidade que tem de oxidar a hemoglobina do sangue dos peixes. Se a hemoglobina (pigmento respiratório que todos os vertebrados tem, inclusive o homem) é oxidada pelo nitrito, a mesma torna-se incapaz de levar o oxigênio até as células do organismo. Uma forma inconfundível de verificar se os peixes estão sofrendo de intoxicação por nitrito consiste em sacrificar um deles e observar a cor do sangue: se esta for de cor marrom (e não vermelha, como é o normal), o peixe estará intoxicado por este composto. Embora o nitrito seja um tóxico potente, felizmente ele não é muito comum. Contudo, ele pode se tornar muito freqüente em cultivos baseados em sistemas de recirculação de água equipados com filtros biológicos (geralmente laboratórios de produção de larvas). 30 VALE A PENA DECORAR Desde o ponto de vista da aqüicultura, os compostos nitrogenados mais importantes são a amônia, o nitrito e o nitrato, sendo que os dois primeiros são extremamente tóxicos para os organismos de cultivo. A principal fonte de nitrogênio para os ambientes de cultivo é a ração que é fornecida para alimentar os animais. Este alimento, necessariamente, contém proteínas e estas, na sua vez, contém aminoácidos os quais têm nitrogênio na sua composição. A amônia forma-se pela desaminação (peixes) e amonificação (bactérias) das proteínas presentes nas excretas dos peixes e no alimento não consumido. Apenas a forma não ionizada de amônia (NH3) é tóxica para os animais de cultivo. Esta fração não ionizada forma-se somente se a água tiver valores de pH superiores a 7 (básico). Quanto mais básica for a água de cultivo, mais tóxica a amônia irá se tornar. A amônia pode transformar-se em nitrato (NO3-) na presença de oxigênio (nitrificação) e este, na ausência do mesmo, pode transformar-se novamente em amônia (desnitrificação). No meio destas transformações aparece o nitrito (NO2-), que também é extremamente tóxico pela capacidade que tem de oxidar a hemoglobina do sangue dos peixes. 31 6. NUTRIENTES E FERTILIZAÇÃO Os nutrientes são elementos vitais para o desenvolvimento do fitoplâncton, o qual é o inicio da vida nos ambientes aquáticos naturais e de cultivo. Os nutrientes, de acordo com sua importância, podem ser classificados em micronutrientes (absolutamente essenciais e bastante escassos na Natureza) ou em macronuetrientes (de menor importância e muito abundantes). Dentre os micronutrientes temos, em ordem de importância, o fósforo (P), o nitrogênio (N) e o potássio (K). Dentre todos estes, o fósforo é, definitivamente, o mais escasso. Por esta razão, muitas plantas apresentam o chamado consumo de luxo, ou seja que, quando as circunstâncias assim o determinam, elas absorvem mais fósforo do que realmente precisam. Na grande categoria dos macronutrientes podemos encontra os seguintes elementos: cálcio (Ca), magnésio (Mg), cloro (Cl), sódio (Na), ferro (Fe), manganês (Mn), etc. Embora estes elementos sejam menos importantes para as plantas devido a sua relativa abundância, a total ausência de um deles num determinado corpo de água pode determinar a completa esterilidade do meio. Nitrogênio Fósforo Potássio Os micronutrientes mais escassos na Natureza. O fósforo é o micronutriente mais importante para o crescimento do fitoplâncton. 32 Desde o ponto de vista da fertilidade da água dos viveiros de cultivo, os micronutrientes tais como nitrogênio, fósforo e potássio resultam ser fundamentais para o crescimento do fitoplâncton. Pelo simples fato destes micronutrientes serem sumamente escasso no ambiente, o fitoplâncton consegue esgotá-los rapidamente. É por esta razão que em aqüicultura é necessário fertilizar a água dos cultivos. A fertilização consiste em colocar, com relativa freqüência, os micronutrientes mais escassos na água. Assim sendo, os fertilizantes a serem utilizados, sejam estes orgânicos ou inorgânicos, não poderão deixar de ter os elementos antes mencionados: nitrogênio (N), fósforo (P) e potássio (K); é desta combinação de nutrientes que nasceu um termo bastante familiar para os agricultores, o NPK (válido somente para fertilizantes inorgânicos, ou seja, químicos). Expresso sob a forma de porcentagem, um determinado fertilizante inorgânico, cuja fórmula NPK é 20-40-20, significará que possui 20% de nitrogênio, 40% de fósforo e 20% de potássio. Na tabela ao lado podem ser encontradas as fórmulas NPK dos principais fertilizantes inorgânicos existentes no mercado. Deve ser destacado que, em se tratando de água do mar, é desnecessário que o fertilizante possua potássio (K), já que as águas Os fertilizantes inorgânicos consistem de produtos químicos onde o fósforo, o nitrogênio e o potássio se encontram sob a forma quase pura. Lista dos principais fertilizantes inorgânicos (químicos) Nitrogenados Uréia Nitrato de amônia Sulfato de amônia Fosfatados Superfosfato Superfosfato triplo Metafosfato de Cálcio Combinados Fosfato de amônia Nitrato de potássio Superfosfato de amônia NPK 45-0-0 35-0-0 20-0-0 NPK 0-20-0 0-40-0 0-60-0 NPK 12-40-0 13-0-44 12-20-0 33 marinhas e salobras são ricas neste elemento em particular. Além dos fertilizantes inorgânicos (químicos), os viveiros de cultivo podem ser fertilizados (adubados) com os chamados fertilizantes orgânicos (naturais), os quais se compõem de diferentes tipos de esterco de animais usados na pecuária (galinha, boi, porco, cavalo). O capim compostado e as folhas de hortaliças em decomposição também são considerados como sendo fertilizantes orgânicos. Deve ser mencionado que muitos técnicos e mesmo alguns aqüicultores criticam o uso de fertilizantes orgânicos nos viveiros de cultivo. Os argumentos mais usados nestas críticas são os seguintes: a quantidade de nutrientes destes adubos é muito baixa; a elevada carga da matéria orgânica dos adubos promove a decomposição bacteriana, o que acaba provocando o rápido esgotamento do oxigênio dissolvido da água (o qual é absolutamente verdadeiro). Tem também os que são a favor por acreditarem que o esterco de animais serve de alimento para os peixes, entretanto, um bom número de pesquisas científicas tem demonstrado que esta suposição é falsa. O esterco é tudo aquilo que não pode ser assimilado pelos animais e é justamente por esta O esterco dos animais de granjas e fazendas pertence à categoria do fertilizantes orgânicos O principal risco do uso de fertilizantes orgânicos é que estes podem provocar o esgotamento do oxigênio da água! 34 razão que o mesmo é eliminado sob a forma de dejeto. Tudo aquilo que não foi possível assimilar pelos animais, não necessariamente irão ser assimilados pelos peixes do cultivo. Entretanto, os organismos que sim podem aproveitar o esterco são as bactérias e o zooplâncton. É na matéria orgânica presente no esterco que, tanto as bactérias quanto o zooplâncton encontram uma excelente fonte de alimento para sua proliferação. Assim sendo, a figura do aproveitamento do esterco por parte dos peixes muda bastante. Ao invés do peixe comer um alimento de baixíssimo valor nutricional (esterco puro), o animal passa a aproveitar um alimento com elevado valor biológico (esterco colonizado de bactérias e zooplâncton), já que os microorganismos presentes no seu interior são ricos em proteínas, vitaminas e minerais. O ideal em questão de fertilização, portanto, não é o uso exclusivo de fertilizantes orgânicos ou inorgânicos; o mais recomendável é usar os dois simultaneamente, na base de 50 kg/ha/semana para os primeiros e de 15 kg/ha/semana para os segundos. Obviamente estas quantidades podem ser ajustadas (acrescidas ou diminuídas) de acordo com a resposta do fitoplâncton. Os fertilizantes inorgânicos, quando aplicados individualmente, beneficiam diretamente o fitoplâncton e, indiretamente, o zooplâncton e os animais do cultivo. Os fertilizantes orgânicos, quando aplicados individualmente, beneficiam diretamente o zooplâncton e os animais do cultivo e, indiretamente, o fitoplâncton. Os fertilizantes orgânicos e inorgânicos, quando aplicados simultaneamente, beneficiam tanto o fitoplâncton quantos e zooplâncton e os animais de cultivo. 35 VALE A PENA DECORAR A produtividade de uma unidade de aqüicultura começa com o fitoplâncton e este, para poder se desenvolver precisa de luz e nutrientes. Os nutrientes necessários para o desenvolvimento do fitoplâncton podem ser divididos em micro e macronutrientes. Os micronutrientes são o nitrogênio (N), o fósforo (P) e o potássio (K), é por esta razão que a maioria dos fertilizantes possuem a fórmula NPK. Dentre estes três, o fósforo é o nutriente mais importante devido a que é o mais escasso. Na aqüicultura marinha e de águas salobras o potássio não é considerado um nutriente essencial devido a sua relativa grande abundância. Entre os macronutrientes temos os seguintes elementos: cálcio (Ca), magnésio (Mg), cloro (Cl), sódio (Na), ferro (Fe), manganês (Mn), etc. Estes nutrientes são muito abundantes nos sistemas aquáticos tanto marinhos quanto os de água doce. Os micronutrientes NPK podem ser introduzidos na água dos cultivos mediante fertilização. A fertilização pode ser química ou orgânica, sendo que na primeira utilizam-se fertilizantes agrícolas purificados e, na segunda, esterco de animais de granja e fazenda. Os fertilizantes químicos beneficiam diretamente o fitoplâncton; já os fertilizantes orgânicos beneficiam diretamente o zooplâncton e os animais de cultivo. O ideal é usar sempre uma combinação adequada de fertilizantes orgânicos e inorgânicos. O grande risco do uso de fertilizantes orgânicos é a possibilidade destes virem a provocar o esgotamento do oxigênio dissolvido na água. 36 7. POLUIÇÃO DA ÁGUA A palavra poluição vem do Latim e significa “sujar”; desta forma, poluir a água significa sujála. Mas como e com que a água pode ser poluída? De acordo com a natureza do poluente, a água pode ser poluída de várias formas. Se o estado físico da substância poluente for considerado, a água pode ser sujada com sólidos (fezes por exemplo), líquidos (óleo, gasolina, etc.) e gases (CO 2 , gás sulfídrico, metano, etc.). Se a natureza química estiver valendo na classificação, os poluentes podem ser divididos em orgânicos e minerais. Os primeiros possuem carbono na sua composição (matéria orgânica) e os segundos não (ácidos, bases, metais pesados, etc.) Por último, se a ação que o poluente tem sob os seres vivos for considerado, estes podem ser classificados como biodegradáveis (que precisam de oxigênio para serem decompostos, que é o caso de qualquer tipo de matéria orgânica), biorresistentes (que não podem ser degradados por bactérias, como é o caso do vidro) e tóxicos (que provocam nos seres vivos doenças ou a morte, como é o caso dos pesticidas agrícolas). De forma mais geral, os principais poluentes que infernizam a vida dos ambientes aquáticos e da Classificação dos Poluentes Estado Físico: - sólidos - líquidos - gases Natureza Química: - orgânicos - minerais Efeito nos Seres Vivos: - biodegradáveis - biorresistentes - tóxicos Os poluentes que pertencem à categoria dos tóxicos são os mais perigosos em aqüicultura devido a que provocam doenças e a morte nos organismos de cultivo. 37 aqüicultura pertencem a uma destas categorias: agrícola, doméstico (esgotos), industrial e autopoluição (a poluição que é gerada pela própria aqüicultura). Dentre a categoria agrícola temos os chamados agrotóxicos, os quais compreendem uma série de substâncias usadas para combater insetos, fungos e ervas daninhas (DDT, enxofre, trifluralin, etc.). Nesta categoria também encontramos os fertilizantes da terra, tais como a uréia e os nitratos os quais, em grandes quantidades, funcionam como verdadeiros venenos da vida aquática. Na categoria doméstica temos os esgotos das grandes cidades. Quando não tratados, estes esgotos funcionam como bombas relógio pois, com o tempo, acabam disseminando doenças e matando a vida aquática devido ao esgotamento do oxigênio dissolvido (a grande mortandade de peixes ocorrida na Lagoa Rodrigo de Freitas, RJ, em março de 2000, é um bom exemplo). Os esgotos domésticos possuem elevadas cargas de matéria orgânica (fezes e restos de alimentos), fósforo (devido aos detergentes) e patógenos. Os dois primeiros provocam uma exagerada proliferação de microalgas, as quais, como o leitor muito bem sabe, esgotam todo o oxigênio presente e acabam morrendo também, aumentando assim a quantidade de matéria orgânica. Este processo é conhecido como eutrofização. As principais fontes de contaminação da água das fazendas de cultivo provêm da agricultura, da indústria, das cidades (esgoto) e das próprias fazendas (autopoluição). 38 A poluição industrial consiste no despejo de substâncias tóxicas ao meio ambiente aquático sem nenhum tipo de controle. O derramamento de petróleo em rios e mares é um exemplo de poluição industrial. No tipo industrial encontramos também os metais pesados, os quais são extremamente perigosos para os organismos aquáticos de cultivo. O mercúrio que é usado no garimpo é um tipo de poluição provocada pelo despejo deste metal pesado nos rios. A autopoluição é sinônimo de eutrofização e corresponde à poluição dos ambientes de cultivo com matéria orgânica devido ao mal manejo dos mesmos. Projetos de engenharia aqüícola deficientes, erros na escolha do local, tanques muito profundos, excesso de alimento balanceado e uma alta densidade de animais são alguns dos fatores que contribuem significativamente com a autopoluição. O excesso de matéria orgânica no ambiente aumenta a decomposição bacteriana, a qual esgota rapidamente o oxigênio dissolvido do fundo; logo, o pH cai devido ao excesso de CO 2 e o gás sulfídrico (H2 S) e a amônia começam a acumular-se. O esgotamento do oxigênio dissolvido e a presença de amônia e gás sulfídrico (cheiro de ovo podre), determinarão o fracasso dos cultivos por autopoluição (eutrofização). A autopoluição pode ser evitada realizando uma correta escolha do local do cultivo, preferencialmente em locais o suficientemente afastados de áreas urbanas, e um adequado regime de manejo, mantendo as concentrações do oxigênio dissolvido sempre altas e evitando, no possível, a acumulação de matéria orgânica no fundo dos ambientes de cultivo. Excesso de matéria orgânica Decomposição bacteriana Liberação de nutrientes (NPK) Proliferação exagerada do fitoplâncton Morte do fitoplâncton Aumento da decomposição bacteriana e produção de amônia, gás sulfídrico e metano Esgotamento do oxigênio Morte dos organismos de cultivo! Seqüência típica de etapas que levam à autopoluição e à eutrofização dos ambientes de cultivo 39 Gás Sulfídrico (H 2 S) Peixe com “Sabor a Lama” O gás sulfídrico corresponde à categoria da autopoluição e forma-se a partir da matéria orgânica que fica acumulada no fundo dos viveiros. Repare que a molécula deste composto possui um átomo de enxofre (S) o qual provêm dos aminoâcidos azufrados tais como Metionina e Cisteína, presentes nas proteínas. Toda matéria orgânica têm proteína e toda proteína têm aminoácidos, logo, toda matéria orgânica pode produzir gás sulfídrico. É por esta razão que deve-se ter muito cuidado com a quantidade e a qualidade do alimento que é colocado no viveiro. Ração de mais e proteína de mais contribuirão pára a formação desta toxina. O gás sulfídrico é um composto extremamente tóxico para os organismos de cultivo, uma concentração de apenas 0,5 mg/l é suficiente para provocar problemas nos peixes e camarões de cultivo. Para que o H 2 S se forme num viveiro é necessário que o mesmo apresente uma água com concentrações muito baixas de oxigênio dissolvido e com pH ácido. Para prevenir a aparição deste gás é recomendável realizar calagem periódicas a fim de evitar valores de pH muito baixos. O sabor a lama ou barro que alguns peixes chegam a ter após a despesca deve-se a certas substâncias produzidas pelos microorganismos que vivem na água. Em piscicultura, o sabor a lama é conhecido como “offflavor”, que significa “fora de sabor”. Este fenômeno é muito comum em cultivos de peixes de água doce tais como “catfish” (bagre do canal), carpas e tilápias. O caraterístico sabor a lama deve-se à presença, na carne dos peixes, de duas substâncias conhecidas como geosmin e MIB (metil-isobormeol), sendo que o primeiro é produzido por certas microalgas pertencentes ao grupo das cianofitas (algas verde-azuis) e o segundo por actinomicetos (fungos). A causa da formação de cianofitas e actinomicetos, que por sua vez provocam o sabor a lama, é, mais uma vez, o excesso de matéria orgânica no fundo dos viveiros de cultivo. O “off-flavor” provoca a perda de muito dinheiro já que os peixes, antes de ser abatidos, precissam passar por um processo de depuração em água limpa, no qual perdem peso e sofrem alguma mortalidade. 40 VALE A PENA DECORAR Poluir consiste em sujar alguma coisa como por exemplo o ar, a água e a terra. Os poluentes são substâncias que sujam a água e os mesmos podem ser classificados como biodegradáveis, biorresistentes ou tóxicos. A poluição mais perigosa para a aqüicultura é aquela que pertence à categoria dos tóxicos. Os poluentes tóxicos podem ter sua origem nas atividades agrícolas (pesticidas), industriais (metais pesados e substâncias químicas tóxicas), urbanas (despejo de esgotos domésticos não tratados) e na autopoluição. A poluição urbana pode ser extremamente negativa devido a que os organismos cultivados têm a capacidade de acumular germes (vírus e bactérias) e substâncias perigosas para a saúde humana. Isto é particularmente verdadeiro em se tratando do cultivo de moluscos (animais filtradores) em águas contaminadas por esgotos. A autopoluição, ou eutrofização, consiste na acumulação do excesso de matéria orgânica no fundo dos viveiros; este excesso deve-se, principalmente, à grande quantidade de alimento que é oferecido aos organismos de cultivo. As principais conseqüências da autopoluição são o esgotamento do oxigênio dissolvido e a produção de substâncias nocivas para os peixes tais como amônia, gás sulfídrico e os compostos responsáveis pelo “sabor de lama”. 41 8. SOLOS Pode parecer estranho termos que falar do solo num livro que trata sobre qualidade da água; porém, por mais estranho que pareça, os solos tem uma importante participação com tudo aquilo que aconteça com a água nas unidades de cultivo, sejam estas de água doce ou de água salgada. Para inicio de conversa devemos dizer que, embora diferentes, o ambiente aquático e o do solo se encontram intimamente relacionados. No ambiente aquático, a energia que move toda a cadeia trófica pelágica (ou seja, aquela que flutua na água), vem do sol e é transformada em energia química graças à fotossintese. Já no solo submerso das unidades de cultivo, a energia que move a cadeia trófica bentônica (isto é, a que se encontra no fundo) provêm da matéria orgânica que se encontra na água (fitoplâncton, zooplâncton e organismos de cultivo mortos), ou fora dela (as folhas que caem na água, a ração que é fornecida, etc.). Enquanto na água o principal elemento que faz possível a transferência de matéria e energia é o oxigênio, no solo estes elementos são os nitratos (NO 3 -), o ferro férrico (Fe+3), os sulfatos (SO 4 -2) e o gás carbônico (CO 2 ). AR ÁGUA Cadeia trófica pelágica SOLO Cadeia trófica bentônica Os ambientes da água e do solo são diferentes, porém interrelacionados (um depende do outro). Luz Plâncton Oxigênio Escuridão Bentos Dióxido de Carbono 41 42 Outra diferença importante entre o ambiente aquático e o ambiente do solo é o oxigênio disponível. Devido a que a luz é mais intensa perto da superfície da água, o fitoplâncton, que é responsável pela produção de oxigênio, ficará estacionado sempre onde houver luz solar. A conseqüência disto é que tanto a luz quanto o oxigênio serão mais abundantes na água do que no solo. Este fenômeno determinará que o solo tenha sempre uma predisposição à acidez e à falta crônica de oxigênio. Estas duas caraterísticas farão com que a matéria orgânica que se deposita no fundo ao longo dos cultivos seja reciclada muito devagar. Ao não se reciclar como deve, esta matéria orgânica apodrece em condições anaeróbicas (sem oxigênio), fato que provoca a produção de grandes quantidades de CO 2 , amônia e gás sulfídrico. Dependendo do tipo de solo, as condições de acidez e de anaerobiose podem ser bastante diferentes. Por exemplo, os solos orgânicos (aqueles de cor preta e cheiro forte) tenderão a ser extremamente ácidos (pH perto de 4) e anaeróbicos. Os solos de lama, por sua vez, tenderão a serem medianamente anaeróbicos e menos ácidos. Já os solos de areia terão, quase sempre, condições bem mais amenas da que os dois tipos anteriores. Areia: - textura grossa permeável pH neutro pouco reativo Silte: - textura média semi-permeável pH ácido bastante reativo Argila: - textura fina impermeável pH ácido altamente reativo Os principais tipos de solo e suas caraterísticas mais relevantes 42 43 Tal como você já pode ter deduzido, solos de lama ou com alto teor de matéria orgânica precisarão de muito mais calcário para corrigir a acidez natural dos mesmos. Se você não corrigir o pH ácido do fundo das suas unidades de cultivo, além de expor seus animais à amônia e ao gás sulfídrico, estará também prejudicando a produtividade da água, haja visto que os solos ácidos capturam muito facilmente todo o fósforo que é colocado na água com o intuito de promover o crescimento do fitoplâncton. Se o solo não for bem manejado, ou seja se permitimos que se acumule muita matéria orgânica e se deixamos ele sem oxigênio, este funcionará como sumidouro de nutrientes e como uma verdadeira bomba de tempo, preste a explodir no momento menos esperados. O solo deve se bem tratado pois o mesmo é responsável dos seguintes processos vitais para se ter uma boa qualidade de água: - os solos trocam nutrientes com a água, o que acaba beneficiando o fitoplâncton; e - a matéria orgânica que sedimenta é reciclada e devolvida à água na forma de organismos bentônicos e nutrientes. Solo oxidado (com oxigênio) Cor marrom claro Cheiro de terra Compacto Caraterísticas do solo de um viveiro de cultivo em boas condições Solo reduzido (sem oxigênio) Cor preta Cheiro podre Solto Caraterísticas do solo de um viveiro de cultivo em más condições 43 44 É claro que estes processos mudam de intensidade em função do tipo de solo que apresenta a unidade de cultivo. Solos de lama favorecem estes processos por serem bem mais reativos em termos químicos do que os solos de areia. A reatividade natural do solo, desde que bem manejada, pode ser uma aliada para a manutenção da qualidade da água. Com relação à transparência da água, deve ser dito que solos de lama ou argila atrapalham mais a penetração da luz do que solos constituídos de silte e areia. Por exemplo, após uma forte chuva, ou quando os peixes com hábitos bentônicos (como a carpa comum) removem o fundo, uma grande quantidade de sedimentos é colocada na água e, se o solo for de argila, estes sedimentos demorarão muito mais tempo em voltar a sedimentar (as vezes demora dias) do que se fossem de silte ou areia. A explicação para este comportamento está no tamanho das partículas do solo. As partículas de argila são tão finas que, quando espalhadas uniformemente numa superfície plana, una grama pode ocupar até 1.000 m2. No caso do silte e da aréia, uma grama de material ocupa uma área de 1 e 0,1 m2 respectivamente. Uma forma de fazer com que as partículas de argila sedimentem mais rapidamente, e assim melhorar a penetração da luz para o fitoplâncton, é realizando uma calagem com carbonato de cálcio. Esta medida funciona muito bem devido a que as cargas positivas do cálcio irão se juntar com as negativas das partículas de argila, fazendo com que estas precipitem rapidamente. Todas estas considerações devem ser observadas com mais atenção quando os animais de cultivo têm hábitos bentônicos (de fundo), como é o caso dos camarões e certos peixes como o bagre do canal. Após a despesca, o solo dos viveiros de cultivo podem recuperara a qualidade perdida deixando-o secar ao sol por intervalos de dois a três dias, cuidando que a umidade não seja menor de 40%. A umidade, o calor e o oxigênio do ar promoverão a reciclagem (oxidação) da matéria orgânica que ficou acumulada durante o tempo que o solo ficou inundado. Caso o solo apresentar uma acidez persistente, além da secagem pode ser recomendável calagem e remoção do solo com arado. Nos cultivos que são realizados no mar (gaiolas ou lanternas de moluscos), estas medidas são impraticáveis, portanto, neste caso vale a máxima que diz: “melhor evitar do que lamentar”, ou seja, se o solo ficar estragado, não há nada que se possa fazer! 44 45 VALE A PENA DECORAR A qualidade da água de uma determinada unidade de cultivo dependerá, em maior ou menor grau, da qualidade do solo. A cadeia trófica predominante no solo corresponde à dos organismos bentônicos (de fundo). Os solos, e em geral o fundo das unidades de cultivo, possuem menos luz e oxigênio dissolvido. Os solos tem vocação para a acidez (pH baixo) e para a anaerobiose (ausência de oxigênio). Os solos de argila tendem a ser mais ácidos dos de silte e areia. Solos de argila são bem mais reativos e precisam de mais calcário para corrigir o pH. O solo, quando bem tratado, recicla a matéria orgânica e libera nutrientes que beneficiam o crescimento do fitoplâncton. A qualidade dos solos pode ser recuperada por meio da secagem, remoção de terra e aplicação de calcário. 45 46 9. MÉTODOS DE ANÁLISE DA QUALIDADE DA ÁGUA acumulados descarregados num computador. Este parâmetro é expresso em graus Celcius, cujo símbolo é oC. A qualidade da água em aqüicultura marinha ou de água doce pode ser determinada por uma grande variedade de métodos, dentre os quais destacam-se as análises químicas laboratoriais e os aparelhos eletrônicos portáteis. Ultimamente tem aparecido no mercado os kits de análise da água, os quais costumam ser bastante práticos, precisos e baratos. Caso você conte com poucos recursos, o mais recomendável é que adquira um destes kits a fim de aumentar seu entendimento a respeito do que se passa com a água dos seus cultivos. A seguir, resumiremos os métodos mais utilizados para a determinação de cada um dos parâmetros abordados neste livro. Salinidade (‰) Temperatura (oC) A forma mais simples de determinar a temperatura é por meio do uso de termômetros de álcool ou de mercúrio. Existem também os termômetros eletrônicos equipados com microprocessadores, os quais são deixados na água para que a temperatura seja registrada de hora em hora. Após o período programado, o termômetro é retirado da água e os dados A salinidade refere-se a quantidade de sal (principalmente cloreto de sódio, NaCl) presente num determinado corpo de água. A água de mar, por exemplo, possui 35 gramas por cada litro de água; isto significa que para cada 1000 (mil) gramas de água haverá 35 gramas de sal ou, em outra palavras, 35 partes por mil. O símbolo utilizado para expressar a salinidade de um líquido é justamente a parte por mil (‰). A forma mais barata de se calcular a salinidade da água é por meio do uso do densímetro (aparelho de vidro parecido a um termômetro). Existe também a forma química, a qual baseia-se na reação do cloreto de sódio com o nitrato de prata. As desvantagens destes dois métodos é que o primeiro é inexato e o segundo muito caro. Nível da água Escala de salinidade Densímetro flutuante 47 Felizmente, para nossa comodidade tem sido inventado o salinómetro, pequeno aparelho ótico baseado no princípio da refração da luz. Para determinar a salinidade da água basta colocar uma gota do líquido no prisma do aparelho e conferir, por meio de um ocular, a salinidade resultante. Salinómetro de química da água ou por meio do uso dos kits de análise. No método eletroquímico a concentração do oxigênio da água é determinada por meio de uma reação que acontece na sonda do aparelho conhecido como oxímetro. No interior da sonda, o oxigênio irá reagir com um cátodo de prata (que tem carga negativa), esta reação criará uma molécula de OH-, que por sua vez estimulará um ânodo de ouro (que tem carga positiva). Este estímulo criará uma corrente elétrica e a quantidade desta energia será equivalente à concentração do oxigênio. (cortesia da Aquafauna Inc.) Oxigênio Dissolvido (mg/l) Existem duas formas muito usadas para se determinar o oxigênio que se encontra dissolvido na água: a reação de Winkler (método químico) e a reação da sonda polarográfica (método eletroquímico). No método químico utiliza-se o iodeto de potássio (KI) para fixar o oxigênio da água. A quantidade de iodo fixado eqüivale à quantidade de oxigênio presente sob a forma de miligramas por litro (mg de O 2 /l). A reação de Winkler pode ser realizada num laboratório Oxímetro digital (Cortesia da Yellow Spring Inc.) O uso do oxímetro é a forma mais prática e recomendável para o controle do oxigênio da água. A vantagem deste aparelho é que você pode fazer varias medições por dia 48 pois para isso basta mergulhar a sonda na água e apertar um botão. Os aparelhos existentes no mercado são digitais e já vem equipados com termômetro e até salinómetro. Além da concentração do oxigênio em miligramas por litro, estes aparelhos calculam a porcentagem de saturação, o qual é uma enorme vantagem quando se quer saber se está faltando ou sobrando oxigênio na água do nosso cultivo. Para se ter uma idéia do preço deste aparelho podemos dizer que o mesmo custa o equivalente a uma TV de 29 polegadas. Se seu empreendimento for grande, vale a pena investir num oxímetro digital. Transparência (cm) O instrumento mais aceito para determinar a transparência da água é o Disco de Secchi, o qual consiste num prato de plástico ou madeira pintado de preto e branco. Disco de Secchi Para se determinar a transparência basta mergulhar o disco do Secchi até ele não ser mais visível a olho nu. Uma vez que o disco desaparece, a transparência é determinada verificando a profundidade em que isto aconteceu. Por exemplo, se o disco desapareceu à 45 cm de profundidade dizemos que a transparência é de 45 cm. Esta profundidade é possível de ser determinada graças a que o disco se encontra amarrado a uma fita métrica ou uma corda graduada. pH O potencial de hidrogênio (pH) pode ser determinado de três formas principais: reação de neutralização com indicador químico, papel tornasol e sonda eletroquímica. A forma mais prática e barata de se medir o pH é por meio do uso dos indicadores. Utilizando este método basta colocar uma gota do indicador (fenolftaleína por exemplo) na amostra de água e esperar até que uma cor verde ou vermelha apareça. Se a cor vermelha aparecer, é indicativo que a água é ácida (pH abaixo de 7) e, se a cor verde se manifestar, a água é básica (pH acima de 7). 49 Kit de Análise (Laboratório portátil) Para a determinação de parâmetros tais como alcalinidade, dureza, nutrientes, compostos nitrogenados e inclusive gás sulfídrico, você tem duas opções: enviar as amostras de água para um laboratório especializado nesse tipo de análises ou usar um dos kits que se encontram disponíveis no mercado. Kit de análise da qualidade da água (Cortesia da Alfa Tecnoquímica, SC, Brasil) A vantagem do uso dos kits é que eles são baratos e muito práticos, qualquer um pode aprender a usa-los. Outra vantagem é que, alem dos parâmetros acima mencionados, os kits também determinam o pH e o oxigênio dissolvido. Considerações Finais Caso tiver dúvidas a respeito da determinação dos parâmetros de qualidade da água para qualquer um dos métodos aqui descritos, procure um extensionista ou um técnico que entenda do asunto. Toda vez que for mexer com qualquer reagente químico, siga corretamente as instruções de manuseio e as normas de segurança. O mal uso destas substâncias pode ser perigoso para sua saúde. Quando terminar de utilizar reagentes químicos, não jogue as amostras em qualquer lugar. Armazene elas em frascos escuros de vidro e guarde-os fora do alcance de crianças e animais domésticos. Pergunte a um técnico o que fazer com estes resíduos. Se você seguir esta última recomendação, tenha certeza que o meio ambiente e as futuras gerações ficarão eternamente agradecidos com você. 50 VALE A PENA DECORAR Os parâmetros de qualidade da água e seus principais métodos de análise Parâmetro Método (Unidade Determinada) Temperatura Salinidade Termômetro de mercúrio (oC) Salinómetro (‰) Densímetro (graus Baumé, Bé) Reação de Winkler (mg/l) Oxímetro polarográfico (mg/l) Disco de Secchi (cm) Turbidímetro (NTU) Papel tornasol pH-metro de eletrodo Fenolftaleína e outros indicadores de pH Método Nessler (mg/l) Método Berthelot ou do Indophenol (mg/l) Reação de Griess ou da Sulfanilamida (mg/l) Redução do Cádmio (mg/l) Titulação com Ácido Sulfúrico (mg CaCO3/l) Titulação com EDTA (mg CaCO3/l) Teste do Antimônio (mg/l) Método iodométrico (mg/l) Método do azul de metileno (mg/l) Oxigênio Transparência pH Amônia (NH3/NH4+) Nitrito (NO2-) Nitrato (NO3-) Alcalinidade Dureza Gás Sulfídrico (H2S) 51 Bibliografia BAPTISTA, J.; BAUMGARTEN, M. NIENCHESKI, L. 1987. Caderno de Análises em Oceanografia Química. Fundação Universidade do Rio Grande. Editora da FURG. Rio Grande. 63 p. BOYD, C. 1995. Bottom soil, sediment and pond aquaculture. New York: Chapmen and Hall. 348 p. BOYD, C. 1996. Water Quality in Ponds for Aquaculture. Auburn University. Alabama: Birmingham Publishing Co., Alabama. 482 p. BOYD, C. e TUCKER, C. 1992. Water Quality and Pond Soil Analyses for Aquaculture. Alabama Agricultural Experiment Station, Auburn University, Alabama. 183 p. BRANCO, S. 1993. Água. Origem, Uso e Preservação. 3ª Edição. Coleção Polêmica. Editora Moderna, São Paulo. 71 p. BRUNE, D. e TOMASSO, J. 1991. Aquaculture and Water Quality. Advances in World Aquaculture, Vol. 3. The World Aquaculture Society, Lousiana State University, Baton Rouge, LA. 606 p. DELINCÉ, G. 1992. The Ecology of the Fish Pond Ecosystem. With Special Reference to África. Kluwer Academic Publisher. London. 230 p. ESTEVES, F. 1988. Fundamentos de Limnologia. Ed. Interciência-FINEP. Rio de Janeiro. 575 p. FAST, A. e BOYD, C. 1992. Water circulation, aeration and other management practices. In: Marine Shrimp Culture: Principles and Practices. Arlo Fast & James Lester (Eds.). Elsevier Science Publishers, Amsterdam. p. 457-495. HEATH, A. 1995. Water pollution and fish physiology. 2 ed. Boca Raton: CRC. 359 p. MEADE, J. 1989. Aquaculture Management. AVI Book. New York. 175 pp. MORALES, J. 1986. Acuicultura Marina Animal. Ed. Mundi Prensa, Madrid, España. 670 p. SCHÄFER, A. 1985. Fundamentos de Ecologia e Biogeografia das Águas Continentais. Editora da Universidade UFRGS em convênio com a GTZ da República Federal de Alemanha. Porto Alegre. 532 p. SHEPHERD, J. 1988. Fish health and disease. In: Intensive Fish Farming. J. Shepherd & N. Bromage eds. BSP Professional Books. London. p.198-207. SIPAÚBA-TAVARES, L. 1995. Limnologia Aplicada à Aquicultura. Universidade Estadual de São Paulo, FUNEPE. Boletim Técnico Nº 1. São Paulo. 72 p. STRICKLAND, J. e PARSONS, T. 1972. A Practical Handbook of Sea Water Analysis. Fisheries research Board of Canada Bulletim 167. Otawa. 310 p. VINATEA, L. 1997. Princípios Químicos de Qualidade de Água em Aqüicultura: Uma Revisão para Peixes e Camarões. Editora da UFSC. Florianópolis. 166 p. VINATEA, L. 1999. Aqüicultura e Desenvolvimento Sustentável: subsídios para a formulação de políticas de desenvolvimento da aqüicultura brasileira. Editora da UFSC. Florianópolis. 310 p. 52 Dicionário de Termos Técnicos Abiótico: Conjunto de parâmetros físicos e químicos, tais como temperatura, intensidade de luz, disponibilidade de água, salinidade, etc., que interfere diretamente na vida dos organismos. Ácido: Substância cujas moléculas liberam prótons ou íons hidrogênio (H+) em solução aquosa (água). Os ácidos, ao se unirem com as bases, formam sais neutros. Alcalinidade: Quantidade de ácido requerido para neutralizar as bases que estão dissolvidas na água. Algas: Grupo de plantas que contêm clorofila, mas que não formam embriões durante o desenvolvimento, carecendo de tecidos vasculares. Aminoácidos: Moléculas orgânicas que contêm nitrogênio na forma de um grupo amina (NH 2 ) e um grupo carboxila (COOH), unidos ao mesmo átomo de carbono. São as unidades estruturais das proteínas. Amonificação (putrefação): produção de amönia pela atividade bacteriana a partir de todos os compostos que contém proteínas. Ânion: Íon ou grupo de íons com carga negativa. Autotrofia: Capacidade que um organismo vivente tem de nutrir-se por si mesmo. Elaboração de elementos nutritivos orgânicos a partir de matériasprimas inorgânicas. Bactérias (micróbios): animais microscópicos responsáveis pela decomposição (apodrecimento) da matéria orgânica (folhas, alimento, animais mortos) e por muitas das doenças que afetam plantas, animais e o homem. Base: Composto que libera íons hidroxila (OH-), quando dissolvido em água. As bases, quando se juntam com os ácidos, formam sais neutros. Bentos: O fundo de um ambiente aquático, especialmente marinho. Os organismos bentônicos (poliquetas, anfípodes, etc.) são aqueles que vivem neste ambiente. Flora e fauna do fundo de mares ou lagos. Biomassa: Volume ou massa total de todos os organismos viventes de uma zona particular (tanque de cultivo por exemplo). Bloom Algal: Proliferação exuberante de microalgas, durante um curto período de tempo (dias), provocada pela aplicação de fertilizantes orgânicos ou inorgânicos num tanque de cultivo. Os blooms algais também podem surgir a partir dos processos de eutrofização. Blower (Soprador): Artefato elétrico capaz de injetar borbulhas de ar dentro da água, através de um difusor (tubos de PVC, pedras de aeração, mangueiras de plástico etc.). 53 Buffer: Substância tampão constituída pela combinação de formas doadoras de H+ e receptoras de H+ de um ácido débil ou de uma base débil. O "buffer" evita que ocorram mudanças importantes do pH em soluções nas quais são adicionadas pequenas quantidades de ácidos ou bases. Cadeia Alimentar (Cadeia trófica): Seqüência de organismos desde produtores até consumidores, que se alimentam em distintos níveis tróficos (P.ex. as algas crescem no mar, certos peixes comem estas algas e o ser humano come os peixes). Calagem: técnica que consiste na adição de calcário (CaCO 3 ) no solo ou na água para corrigir o pH muito ácido. Carboidrato: Composto orgânico que contém os elementos carbono, hidrogênio e oxigênio. Os carboidratos são essenciais no metabolismo de todos os seres vivos. O açúcar, por exemplo, é um carboidrato. Carnívoro: aquele que se alimenta exclusivamente de carne. Catabolismo: Conjunto de reações químicas, que ocorre no interior de células vivas, destinadas a converter certas substâncias em outras mais simples, com liberação de energia. Cátion: Íon portador de carga positiva. Cianofitas: grupo de bactérias muito primitivas. Sua presença indica poluição da água. Composto Inorgânico: Substância que não contém carbono (sal, argila, água, etc.), exceto os óxidos e carbonatos. Composto Orgânico: Substância composta de carbono, exceto os óxidos e os carbonatos. Constituinte de todos os seres vivos (proteínas, gorduras, tecidos animais etc.). Consumidor primário: animal que se alimenta de plantas (produtores primários); estes também são conhecidos como herbívoros. Consumidor secundário: animal que se alimenta de herbívoros (consumidores primários); este, pelo geral, é omnívoro, ou seja, se alimentam tanto de plantas quanto de carne. Consumidor terciário: animal que se alimenta de consumidores secundários. Consumidor quaternário: animal que se alimenta de consumidores terciários. Desaminação: transformação do nitrogênio presente nas proteínas em amônia e uréia. Desnitrificação: transformação do nitrato (NO 3 ) em amônia (NH 3 ) na ausência de oxigênio. Disco de Secchi: Artefato confeccionado por um disco de plástico ou madeira e uma corda graduada em centímetros. O disco está dividido em quatro quadrantes, dois de cor preta e dois de cor branca, a fim de facilitar sua 54 observação debaixo da água. O disco de secchi é utilizado para medir a turbidez existente num tanque de cultivo. Dureza da Água: Concentração total de cálcio mais magnésio, expressa sob a forma de carbonato de cálcio. Ecossistema: Totalidade dos organismos de uma comunidade e dos fatores abióticos (que não têm vida). Unidade natural de partes vivas e inertes que se relacionam para produzir um sistema estável, no qual o intercâmbio entre matérias vivas e não vivas segue uma via circular. Equilíbrio de Saturação: termo empregado para expressar a solubilidade de um gás dentro de um líquido qualquer. No caso do oxigênio que está dissolvido na água, o equilíbrio de saturação significa que nem falta nem sobra oxigênio na água. Enzima: Proteína catalisadora produzida no interior de um organismo vivo, que acelera reações químicas específicas (P.ex. amilase, catalase, fosfatase etc.). Estratificação Térmica: fenômeno físico em que se formam duas camadas de água com temperaturas diferentes; uma camada geralmente quente na superfície e uma fria no fundo. Eutrofização: Situação que se apresenta quando é introduzido um excesso de nutrientes num habitat aquático, fato que provoca crescimento exagerado de certo tipo de algas. Quando os nutrientes se esgotam, as algas morrem e os decompositores bacterianos, que se alimentam das algas mortas (matéria orgânica), consomem o oxigênio dissolvido na água, o que dá origem a uma forte demanda de oxigênio, chegando a esgotá-lo completamente. Fertilização: aumento da fertilidade da água devido à adição de nutrientes essenciais às plantas (NPK). Fitoplâncton: Organismos vegetais microscópicos que flutuam na água (diatomáceas, clorofíceas etc.). Fotossíntese: Conversão de energia luminosa em energia química. Síntese de compostos orgânicos nas células vegetais a partir de dióxido de carbono e água, em presença de clorofila, empregando energia luminosa. Habitat: Lugar onde se encontram os indivíduos de uma determinada espécie. Hemoglobina: pigmento respiratório de cor vermelha responsável pelo transporte do oxigênio no sangue dos animais. Herbicida: Qualquer agente, geralmente químico, que é usado para controlar ou destruir ervas daninhas. Herbívoro: animal que se alimenta exclusivamente de plantas. 55 Heterótrofo: Organismo que se alimenta de materiais orgânicos formados por outros organismos, obtendo, assim, energia e moléculas essenciais (animais, protozoários, fungos etc.). Hidrosfera: Parte da Terra que compreende todos os ambientes formados por água (oceanos, lagos, rios etc.). Hipoxia: Estado que um organismo apresenta, quando submetido a um ambiente com pouco oxigênio. Hormônio: Molécula orgânica, produzida em quantidades ínfimas pelo organismo, capaz de regular a função de um tecido ou órgão. Indicador: Substância química capaz de mudar de cor quando reage com outras substâncias de diferente pH. Existem indicadores específicos para faixas ácidas e básicas. Insumo: qualquer material que é introduzido pelo homem nas unidades de cultivo (alimento, fertilizantes, calcário, etc.). Letal: Mortal, que mata. Litoral: Região de um meio de água doce, situada entre o bordo da água e uma profundidade de aproximadamente seis metros; ou região de um meio marinho situado entre os limites das marés alta e baixa. Uma espécie litoral é aquela que vive principalmente na zona litoral. Macrófita: Planta superior. Matéria Orgânica: Em aqüicultura, qualquer material procedente de organismos vivos, que possua o elemento carbono na sua constituição (folhas, tecidos de animais, ração não consumida, plantas mortas, etc.). Microalga: Alga microscópica constituinte do fitoplâncton. As microalgas são responsáveis pela produtividade primária dos ambientes de cultivo (Chaetoceros, Tetraselmis, Chlorella, etc.). Microscópio: instrumento que serve para observar coisas muito pequenas e pelo geral impossíveis de serem enxergadas a olho nu (um micróbio por exemplo). Microscópico: que só é visível através de um microscópio. Metabolismo: Soma de todos os processos físicos e químicos por virtude dos quais se produz e conserva a substância viva organizada. Metabolito: Qualquer substância inorgânica ou orgânica, que participa no metabolismo (aminoácidos, ácidos graxos, água, etc.). Metahemoglobina: Forma oxidada da molécula de hemoglobina devido à ação do nitrito. O átomo de ferro passa da forma ferrosa (Fe+2) para férrica (Fe+3). Muda: Denominação vulgar que é dada ao processo de ecdise. NPK: siglas usadas para a um conjunto de nutrientes composto por nitrogênio (N), fósforo (P) e potássio (K). 56 Off-flavor: em inglês, fora de sabor. Gosto de lama que adquirem alguns peixes quando expostos a certas algas e fungos aquáticos. Omnívoros: animais que se alimentam tanto de plantas quanto de outros animais. Organismos Aeróbios: Seres vivos que utilizam o oxigênio do meio ambiente para converter os compostos orgânicos em dióxido de carbono e água, com liberação de energia (calor). A respiração destes organismos só ocorre em presença de oxigênio. Organismos Anaeróbios: Seres vivos que realizam a respiração em ausência de oxigênio. Organismo que somente cresce, ou que metaboliza os compostos orgânicos, em ausência do oxigênio molecular. Osmorregulação: Processo mediante o qual um organismo mantém o potencial osmótico em seus fluídos corporais num nível constante. Oxidação: Reação na qual uma substância química perde elétrons, ou recebe oxigênio, ou, ainda, é privada de hidrogênio. Oxímetro: aparelho eletro-químico que serve para medir o oxigênio dissolvido na água. Paddle-Wheel (canaletes rotativas): Aerador de superfície, bastante utilizado em tanques de cultivo de grande extensão e pouca profundidade. Este tipo de artefato agita a superfície da água para incrementar a interface ar-água e, portanto, o intercâmbio gasoso. Pelágico: Região superior de um meio aquático, especialmente marinho, contrário ao fundo do oceano (Bentos). Pesticida: Qualquer agente, geralmente químico, que se usa para controlar e destruir pragas. Plâncton: Qualquer organismo, geralmente microscópico, que flutua livremente num meio aquático, que não tem meios de locomoção e, para sua distribuição, depende das correntes de água. Pecilotermo: Que tem uma temperatura variável com a do ambiente. Os organismos pecilotermos são conhecidos como animais de “sangue frio”. Policultivo: cultivo que é realizado com várias espécies de organismos aquáticos pertencentes a diferentes níveis tróficos. Poluição: Ação de introduzir no meio natural qualquer substância ou agente que pode prejudicar o meio, sendo adicionado numa velocidade maior do que o meio é capaz de transformar. Poluição das Águas: Poluição dos habitats marinhos e de água doce, mediante a introdução irracional de resíduos humanos, agrícolas e industriais nos rios, nos lagos e nos oceanos. Predação: Processo mediante o qual certos animais obtêm seu alimento matando e devorando outros animais. 57 Produtividade Primária: somatório dos processos fotossintéticos que são realizados tanto em ambientes terrestres quanto aquáticos. Produtores Primários: conjunto de organismos fotossintéticos (plantas, algas, microalgas e algumas bactérias). Proteína: Composto orgânico complexo, constituído por uma ou mais cadeias polipeptídicas, cada uma formada por muitos aminoácidos unidos entre si por enlaces peptídicos. Quimioautotrófico: Organismo autotrófico (bactéria), que utiliza a energia liberada nas reações inorgânicas específicas, para ativar seus processos vitais, inclusive a síntese de moléculas orgânicas. Redução: Reação na qual uma substância ganha elétrons, ou recebe hidrogênio ou, ainda, é privada de oxigênio. Salinómetro: aparelho ótico que serve para medir a salinidade da água. Sólidos em Suspensão: qualquer coisa, geralmente muito pequena, que flutua na água (partículas de lama, microalgas, etc.). Subletal: Que não mata, porém que provoca efeitos secundários, tais como perda de apetite, pouco crescimento, perda de peso etc. Subsaturação: Fenômeno no qual é registrado uma falta de oxigênio dissolvido na água. A falta de oxigênio provoca a morte dos organismos aquáticos por asfixia. Supersaturação: Fenômeno no qual é registrado um excesso de oxigênio dissolvido na água. A supersaturação dos gases provoca o quadro patológico conhecido como “doença das borbulhas”. Sustentável: que pode se manter indefinidamente ao longo do tempo. Tampão: Sinônimo de “buffer”. Zoobentos: animais, micro e macroscópicos, que vivem no fundo dos ambientes aquáticos naturais e/ou de cultivo (poliquetas, camarão, berbigão, etc.). Zooplanctófago: que se alimenta de zooplâncton. Zooplâncton: Organismos animais, geralmente microscópicos, que se mantêm flutuando ou nadando na coluna de água (microcrustáceos, larvas de peixes e camarões, etc.).