Carbono orgânico total e nitrogênio orgânico total

Ao longo do testemunho TA14 o COT variou entre 0,13% a 21%, mais uma vez comportando-se em cinco unidades como mostra a figura 30.

A unidade litológica V é a fase com maior concentração de COT, com média de 8,5%, variando entre 4,2% e 21,5%. Também é neste período que a granulometria é de origem mais fina, indicando um ambiente com menor hidrodinâmica, o que facilita uma maior sedimentação orgânica.

Os níveis de COT começam a diminuir gradualmente após este período. Na fase IV detectou-se um COT médio de 7,6%, que decresce para 0,9 na unidade seguinte e atinge valores mais inferiores na fase II. Nesta unidade, os valores médios estão em torno de 0,2%, variando entre 0,1% e 0,9%. Esta baixa concentração sugere um meio com maior energia, que não permitiu a sedimentação orgânica. Esta característica também é evidenciada pela granulometria mais siltosa destas unidades.

Os valores de nitrogênio total apresentou-se de forma semelhante ao COT, com valores mais altos na base do perfil, sofrendo uma diminuição até a profundidade de 28 cm. A partir deste ponto até o topo, os valores apresentam um ligeiro aumento.

Os valores da razão C/N são freqüentemente utilizados para distinguir entre matéria orgânica de origem algal ou originária de plantas vasculares (MEYERS, 1994,1997,2003).

A relação C/N das unidades V e IV apresentam os valores mais altos, com média aproximada de 22. Segundo Meyers (1994,2003) este valor é indicativo da presença de plantas vasculares.

A partir desta fase, os valores da relação C/N sofrem ligeiro decréscimo. Porém, é na unidade II que estes valores tornam-se mais baixos. Na fase atual (unidade I) ocorre um ligeiro aumento desta relação, com média de 5,4. Este valor indica a presença de algas lacustres no meio (MEYERS, 1994, 2003).

Figura 30: Valores de carbono orgânico, nitrogênio e relação C/N do testemunho TA14.

O testemunho TA12 apresentou valores muito baixos de COT e nitrogênio, assim como baixos valores da relação C/N, como indicado pela figura 31.

O COT médio do TA12 foi de apenas 1%, variando entre 0,3 e 2,5%.

Os valores de nitrogênio foram bem mais baixos, com média de 0,4%, variando entre 0,2% e 1,0%.

Idade (anos cal AP)

595 2310 4000 4900 5100 5700 76

A relação C/N foi ligeiramente mais variável, com média de 2,6%, variando entre 0,9 e 6,7.

As concentrações de carbono e nitrogênio, bem como os valores da razão C/N, estão em anexo (tabela 15 e 16).

Figura 31: Valores de carbono orgânico, nitrogênio e relação C/N do testemunho TA12.

5.6.2 Fluxo de carbono orgânico

O fluxo de carbono do testemunho TA14 apresentou média igual a 62 g/m2/ano, variando entre 0 e 454 g/m2/ano, representado pela figura 32 e pela tabela

17 (em anexo) . Os maiores valores encontram-se nas unidades IV e V, com médias de 135,2 e 168,3 g/m2/ano, respectivamente.

A partir destas fases o fluxo foi diminuindo progressivamente, até atingir os valores mais inferiores na unidade II, que apresentou média de 1,38g/m2/ano, oscilando entre 1,05 e 13,6 g/m2/ano. Na unidade I observa-se valores médios de 2,8 g/m2/ano.

Figura 32: Fluxos de carbono orgânico do testemunho TA14

5.6.3 Isótopos estáveis de Carbono (δδδδ13C) e nitrogênio (δδδδ15N)

A composição isotópica de carbono e nitrogênio possibilita a determinação das diferentes fontes da matéria orgânica presente no sedimento (δ13C), assim como

Idade (anos cal AP)

595 2310 4000 4900 5100 5700 78

permite reconstruir taxas de produtividade e identificar alterações na disponibilidade de nutrientes (δ15N) (MEYERS, 2003).

Como mostra a figura 33, o δ13C ao longo do testemunho TA14 não apresentou variação significativa, com valores entre –27 e -29. Porém, durante a unidade III (126-164 cm) é claramente observável que os valores tornam-se menos negativos, em torno de -22, sugerindo uma alteração na vegetação.

A composição isotópica de nitrogênio (δ15N) variou substancialmente ao longo de todo o perfil. Seus valores oscilaram entre 0,5 e 14%, com média de 4,6%. A unidade III apresentou os maiores percentuais, com valores médios entre 5,9%.

Figura 33: Composição isotópica do testemunho TA14.

Idade (anos cal AP)

595 2310 4000 4900 5100 5700

5.7 LÂMINAS DE MATERIAL SEDIMENTAR BRUTO

A análise de laminas de material sedimentar bruto permite avaliar o grau de decomposição da matéria orgânica, assim como a identificação de outros elementos, como espículas e diatomáceas.

Para cada unidade litológica foram analisadas três laminas de material sedimentar bruto. A tabela 7 apresenta as médias de cada elemento encontrado para as cinco fases de sedimentação e a tabela 18 (em anexo) e figura 34 apresentam os valores encontrados em cada profundidade analisada.

O percentual de carvões identificados foi extremamente baixo. Esta região recebe uma carga de sedimentos oriundo de uma bacia hidrográfica muito extensa, o que pode dificultar o depósito deste tipo de material.

Tabela 7: Médias para cada elemento identificado ao longo das cinco unidades litológicas do testemunho TA14

Fase I Fase II Fase III Fase IV Fase V

MOA acinzentada 3,04% 4,40% 9,31% 0,26% 0,00% MOA opaca 3,00% 1,50% 1,57% 0,97% 1,35% MOA avermelhada 55,23% 51,40% 8,89% 13,20% 21,67% Ligno-celulósico translúcido 16,76% 31,90% 58,66% 45,83% 39,88% Ligno-celulósico opaco 6,44% 7,37% 6,71% 10,07% 3,57% Cutícula 0,00 0,00 0,00 28,55% 28,89% Carvão 0,36% 0,27% 0,39% 0,00 0,00 Espícula 14,47% 3,27% 13,57% 1,11% 1,47% Diatomáceas 0,32% 0,00 0,90% 0,00 1,07%

Como é possível observar, a fração de matéria orgânica amorfa avermelhada é evidentemente maior nas unidades II e I (com média de 55 e 51%, respectivamente), sofrendo um decréscimo acentuado nas unidades seguintes. Nestas, a presença de material ligno-celulósico é muito mais marcante.

Os fragmentos de cutículas foram detectados apenas nas unidades IV e V, não sendo encontrado nenhum vestígio deste material em outras profundidades do testemunho TA14.

A matéria orgânica amorfa acinzentada esteve presente nas unidades I, II e III, com uma pequena porcentagem na unidade IV.

As espículas foram encontradas unidades III, II e II, com uma pequena fração nas frações seguintes. Este comportamento é semelhante ao observado na analise mineralógica deste testemunho, que revelou uma maior presença de sílica nestas mesmas unidades.

Figura 34: Elementos identificados em cada unidade litológica, através da análise microscópica de material sedimentar do testemunho TA14.

Ligno-celulósico opaco

Ligno-celulósico Translúcido

6 DISCUSSAO DOS RESULTADOS

6.1 HIDRODINÂMICA DO LAGO SANTA NINHA

Os dados referentes à dinâmica fluvial, obtidos segundo análises realizadas em ambos os testemunhos, refletem corretamente a posição na qual estes foram coletados. O testemunho TA14 foi coletado no centro do lago, em contraste com o TA12, que teve seu ponto de coleta próximo à margem e ao canal de ligação entre o Rio Amazonas e o Lago Santa Ninha.

Como representado pela figura 35, a presença de silte foi muito mais marcante no testemunho TA12, enquanto o TA14 é natureza mais fina. Existem duas causas possíveis para esta diferença. Uma delas está ligada à hidrodinâmica do próprio lago. O TA12 está localizado numa profundidade mais baixa, o que favorece a sedimentação de material mais grosso proveniente do fundo, que pode ser ressuspendido e sedimentado.

A segunda causa reflete a dinâmica do rio, que traz sedimentos mais grossos que se depositam nas margens do lago. Como a velocidade da corrente diminui em direção ao centro do lago, o material mais grosso dificilmente chega até este ponto, ficando depositado nas margens. Como os grãos mais finos são menos densos, sedimentam em regiões de menor hidrodinâmica, como o ponto de coleta do TA14.

O Rio Amazonas, na região próxima a várzea de Curuai, apresenta uma profundidade média de 60 metros, e o complexo de lagos possui, em média, 4 a 6 metros, dependendo do ciclo hidrológico anual. Devido a esta diferença de profundidade, a água do Rio Amazonas que entra no sistema seria superficial (AMORIN, 2006), que transporta sedimento mais fino, já que os mais grossos são transportados junto ao fundo (SUGUIO; BIGARELLA, 1999).

No entanto, a presença de areia não ocorre apenas no fundo do rio, mas também em suas margens. A dinâmica do rio pode transportar essa areia em direção ao lago, através do canal de ligação, cujo fundo também é arenoso. Porém, mais uma vez estas depositam-se preferencialmente na margem do lago, devido à perda de velocidade, como justificado anteriormente.

Figura 35: Diagrama silte/areia/argila das amostras dos testemunhos TA14(em preto) e TA12 (em vermelho).

A análise da composição mineralógica também pode fornecer indícios sobre a sua localização. A figura 29 indica que o testemunho TA12 apresenta uma maior fração de esmectita e um menor percentual de ilita em suas amostras quando comparado com o TA14. Como a esmectita é um argilomineral de maiores dimensões do que a ilita, sua deposição no centro do lago é mais dificultada devido a diminuição da velocidade da corrente.

6.2 PALEOHIDROLOGIA DO LAGO SANTA NINHA

A análise granulométrica do testemunho TA14 demonstra que este é de natureza silto-argilosa. A fase V é a de granulometria mais fina, com altos teores em água e baixa densidade. Todas estas características comprovam a presença mais marcante de argila e silte fino, o que sugere um ambiente de baixa hidrodinâmica. Estas características são típicas de ambientes lacustres (IRION et al., 2006; BEHLING; COSTA, 2000).

A fase IV apresentou uma mudança substancial nas frações de silte médio e grosso, assim como apresentou uma fração de areia fina, que pode ser interpretado como conseqüência de um aumento na hidrodinâmica. Esta alteração pode ser devido a um maior nível das enchentes, que estariam carreando mais material para ser depositado nesta região.

A tendência granulométrica se mantém na fase seguinte (fase III), onde há evidencias da presença de gramíneas, indicativas de períodos mais secos. Tendo em vista que a granulometria sugere um ambiente de elevada hidrodinâmica mesmo com evidencias de secas mais pronunciadas, podemos interpretar como uma maior variação do nível de água durante as fases de enchente e vazante. Então, estas gramíneas poderiam ser a vegetação dominante deste período, já que são mais resistentes às variações do nível de água.

Os valores mais elevados de sílica amorfa nesta fase, juntamente com os dados obtidos através da análise microscópica, identificaram a presença de espículas silicosas. Estas estruturas são típicas de poríferos, animais aquáticos, abundantes em determinados ambientes dulciaqüícolas e encontrados também nas várzeas amazônicas. As espículas silicosas são ligadas por uma substância denominada espongina, que se desintegra quando a esponja morre. Assim, estas estruturas ficam soltas e acabam por sedimentar (VOLKMER-RIBEIRO, 1999).

Trabalhos realizados em Carajás identificaram a espécie Corvomeyenia

thumi, cuja distribuição espacial apresenta afinidades ambientais evidentes, sendo

utilizadas como indicadoras de ambientes lacustres com níveis de água mais baixo ou intermitentes (CORDEIRO, 1995; CORDEIRO et al., 1997a,b, 2007 (in press); SIFEDDINE et al., 2001; TURCQ et al., 1998b). No entanto, em nosso trabalho não foi realizada a identificação da espécie encontrada, mas pode ser mais um indício de que nesta fase os níveis do lago seriam menores ou mais variáveis.

O percentual de sedimentos mais grossos apresentou declínio a partir desta fase, não ocorrendo mais a detecção de areia. Este comportamento é acompanhado pelo aumento do teor de água e pela diminuição gradual da densidade, verificados na fase I. A transição para essa fase foi interrompida por uma ausência dos processos de sedimentação em 34 cm, denominado como um hiato.

O hiato é definido como uma interrupção no registro de sedimentação, que pode ser devido a uma ausência de deposição de sedimentos ou à erosão do material anteriormente depositado. Como em sistemas lacustres a energia do meio é baixa, provavelmente os processos erosivos podem não estar relacionados à este evento. Neste caso, um hiato pode ser conseqüência de períodos secos (LEDRU et

al., 1998), onde a vazão do rio pode ter diminuído, não sendo possível transportar

material para a parte mais profunda do lago.

A análise do conteúdo polínico realizado na Amazônia Central revelou a existência de diferentes fases secas durante o Holoceno, ocorridas devido a uma diminuição da precipitação. Uma dessas fases ocorreu entre 2100 e 700 anos AP (ABSY, 1979 apud BEHLING; COSTA, 2000), o que coincide com o período em que o hiato em nosso testemunho foi detectado.

Estas características sugerem que o hiato pode ter ocorrido em decorrência de uma fase seca que, devido aos baixos níveis de precipitação, diminuíra o nível do Rio e, conseqüentemente, diminuiu a influência deste sobre o lago. Isto acarretou num decréscimo de material transportado até a região, refletido na ausência de sedimentação como observado em nossas análises.

A fase II foi caracterizada por uma forte incidência de secas, como evidenciado pelos baixos níveis de carbono, assim como algumas características da fase III (descritas ao longo deste capítulo) também revelaram indícios de um clima mais seco. O hiato, que ocorreu logo após estes períodos, pode ser interpretado como o auge de um período mais seco registrado na região, que já teria iniciado durante a fase III e II.

No entanto, trabalhos desenvolvidos por Behling e colaboradores (2001) sugerem a ocorrência de um clima mais úmido, com níveis de enchente maiores do que o atual registrado em 2010 cal AP. Esta data corresponde ao hiato detectado em nosso testemunho. Pesquisas realizadas no baixo Tapajós determinaram que ocorreu uma diminuição de pólen de Cecropia a partir de 4300 anos cal AP (IRION

et al., 2006). A presença destes vegetais é indicador da ocorrência de eventos de

seca sucessivas, que causam a morte de árvores e inicia-se o processo de sucessão por elementos pioneiros (TURCQ et al., 2007), dos quais a Cecropia faz parte. Se existem registros de uma queda na sua freqüência, então, a partir desta data o clima pode ter ser tornado mais úmido.

Se considerarmos que o período era mais úmido, o hiato registrado poderia refletir um intenso processo erosivo em decorrência de enchentes mais pronunciadas, que não permitiam o depósito de sedimentos neste local. Porém, a análise das fases anteriores não parece indicar que o clima estabelecido durante este período fosse tão úmido a ponto de provocar enchentes desta magnitude.

Após estes eventos mais drásticos, foram estabelecidas as condições que encontramos hoje, que começaram a ocorrer gradualmente a partir de 700 anos cal AP.

6.3 A MATÉRIA ORGÂNICA

A ausência de amostras datadas do testemunho TA12 compromete a correlação entre os dois testemunhos utilizados neste trabalho. No entanto, as análises realizadas permitem algumas observações.

As baixas concentrações de carbono orgânico registrados nestas amostras (com média de 1%), assim como a baixa relação C/N, são valores que apresentam semelhança com os encontrados na fase II e III do testemunho TA14, que ocorreu entre 5000 a 2300 anos cal AP.

Estes dados reforçam a hipótese de que durante estas fases ocorreram períodos com seca de maior durabilidade, onde a degradação da matéria orgânica foi mais intensificada. A relação C/N deste testemunho apresentou-se muito baixo, o que também é indicativo da presença de bactérias que estariam promovendo a decomposição durante as fases de seca.

6.3.1 Origem da matéria orgânica

A determinação da origem da matéria orgânica presente no sedimento permite inferir sobre suas diferentes fontes, que por sua vez, são decorrentes de alterações no ciclo hidrológico dos rios. Foi observada, ao longo do testemunho TA14, uma variação no que diz respeito à origem do material orgânico. A melhor forma de visualizar estas alterações é através do diagrama proposto por Meyers (1994, 1997 e 2003), onde os valores da relação CN são representados em simultâneo com os valores de 13_{C. A figura 36 mostra esta correlação.}

Com este diagrama é possível verificar que a vegetação da fase IV e V é predominantemente do tipo C3, que inclui principalmente árvores (STREET-PERROT

et al., 2004; PESSENDA et al., 2002; MEDINA et al., 2005). Esta vegetação é um

indício de clima mais úmido, em contraste com as fases anteriores (PESSENDA et

al., 2002). A grande concentração de cutículas encontradas exclusivamente nestas

fases constitui mais uma característica que indica a presença deste tipo de vegetação.

A análise microscópica também revelou uma presença mais marcante de material ligno-celulósico translúcido, Esta matéria orgânica mais preservada é um indicativo de que existia um corpo de água permanente no sedimento (MARTIN et

al., 1997). Desta forma, durante este período, esta região poderia ser inundada por

períodos mais extensos, o que torna o meio propício ao desenvolvimento de uma vegetação do tipo floresta inundável (PIEDADE et al., 2005).

Figura 36: Correlação entre os valores de δ13_{C e razão C/N para o testemunho}

TA14.

Este diagrama também sugere que a fase III, possui vegetação do tipo C4.

Entre as espécies que representam este tipo de vegetação estão as gramíneas tropicais (PESSENDA et al., 2002; MEDINA et al., 2005), mais resistentes à altas temperaturas e variações na precipitação do que as plantas C3 (STREET-PERROT

et al., 2004). Estes vegetais são característicos do processo de sucessão nas áreas

alagáveis, crescendo nas camadas superiores dos sedimentos quando expostos durante as fases de baixas águas (PIEDADE et al., 2005). Portanto, a presença deste tipo de vegetação pode ser um indício de que as fases de baixas águas do rio eram mais prolongadas, o que deixava o sedimento mais tempo exposto, proporcionando o desenvolvimento dessas espécies. Deve-se ressaltar que nesta fase, segundo o diagrama, também foi encontrado a presença de fitoplancton, sugerindo que o meio não estava totalmente seco.

Valores muitos baixos de carbono orgânico, como registrado na fase II, podem indicar um ambiente com elevada taxa de decomposição sugerindo a ocorrência de repetidas secas, que facilitam o desenvolvimento de bactérias. A análise microscopia das amostras pertencente a esta fase indica uma predominância de matéria orgânica amorfa avermelhada, que se caracteriza por um material em

estado avançado de decomposição, o que justifica a baixa relação CN deste período.

Os valores encontrados na fase I correspondem a um material originário de fitoplâncton, sendo esta relação C/N típica da matéria orgânica atual presente no Rio Amazonas.

6.3.2 Acumulação de carbono orgânico

Os poucos estudos realizados até o momento revelam que as várzeas amazônicas apresentam um grande potencial na acumulação de carbono orgânico. Na Várzea do Lago Grande de Curuai existem estimativas de que essa acumulação ocorra em uma taxa de 100g de carbono por m2/ano (MOREIRA-TURCQ et al., 2004).

Nossos resultados mostram que esta dinâmica sofreu algumas modificações ao longo dos últimos 5700 anos cal AP, já tendo registrado fluxos de carbono superiores à 400 g/m2/ano e taxas de sedimentação com picos de 1cm/ano. Estes valores mais elevados correspondem às fases V e VI, onde também se verificou uma maior concentração de carbono orgânico e maiores taxas de sedimentação. Estes dados refletem um ambiente úmido, com elevado aporte de matéria orgânica, em contraste com as fases III e II, onde a taxa de acumulação de carbono foi muito reduzida.

Altas taxas de sedimentação permitem uma maior conservação da matéria orgânica (HUC, 1988 apud TURCQ et al., 2002b), o que refletiu-se nas maiores proporções de material ligno-celulósico encontrado nestas fases. Esta matéria orgânica mais preservada é um indicativo de que existia um corpo de água permanente no sedimento (MARTIN et al., 1997).

As fases II e III apresentaram taxas de sedimentação mais baixas (com valores médios de 0,05 e 0,04 cm/ano). Esta característica pode indicar que as fases de enchente apresentavam um período mais reduzido, fazendo com que o sedimento ficasse exposto por mais tempo e, conseqüentemente, intensificando os processos de decomposição. A identificação de matéria orgânica avermelhada durante este período também contribui para esta interpretação.

6.4 RECONSTITUIÇÃO DAS CONDIÇÕES PALEOAMBIENTAIS DAS CINCO FASES DE SEDIMENTAÇÃO

6.4.1 Fase V: 5700 a 5100 anos cal AP (200-270 cm)

Fase marcada pelos valores mais altos de carbono orgânico de todo o perfil, o que sugere a existência de um ambiente extremamente produtivo. A relação C/N e o os valores de 13_{C são típicos de vegetação do tipo C3, podendo-se tratar de uma}

floresta inundável. Este fato é reforçado pela detecção de cutículas na analise microscópica do material sedimentar.

Levando em conta este tipo de vegetação, o nível do lago não poderia ser muito alto para poder servir como habitat para estes vegetais. Porém, a permanência de água no local é evidenciada pela conservação da matéria orgânica (identificada sob a forma de material ligno-celulósico), sem ficar exposto durante os períodos de baixas águas.

Estas características são distintas do que foi registrado na fase mais atual deste testemunho. Assim, o nível da água durante o período de cheias nesta fase poderia ser inferior ao que é observado atualmente, onde os valores mais baixos de COT e razão C/N indicam uma presença menos significativa de vegetais superiores, logo o nível da água pode ser mais acentuado do que anteriormente.

Segundo o trabalho desenvolvido por Bonnet e colaboradores (2007), o nível máximo da água durante a fase de cheia encontrado na Várzea de Curuai atualmente é de 5,5m e de 50 cm na fase seca, válido para o ponto de coleta do testemunho TA14. Como a fase V inicia-se na profundidade de 200 cm, esta encontra-se a 2,5 m do nível mínimo atual da fase de baixas águas e 7,5 m do nível de altas águas. Este ainda é um valor considerado elevado para o desenvolvimento de macrófitas ou de uma floresta inundável. Portanto, o nível da água deste período