A Radiação solar e efeitos no ecossistema (capítulo 9)

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Universidade Federal de Rondônia-UNIR Departamento de Engenharia Ambiental-DEA

Disciplina: Limnologia Carga horária: 80hs

Responsável: Profa_{. Elisabete L. Nascimento}

elisabetenascimento05@gmail.com

A Radiação solar e efeitos no ecossistema (capítulo 9)

A Radiação solar e seus efeitos em ecossistemas aquáticos continentais (capítulo 9)

Caracterização da Radiação solar

A radiação solar é constituída de ondas eletromagnéticas que se propagam a uma mesma velocidade (3x108_m.s-1_{), mas estas ondas apresentam}

comprimentos diferentes (distância entre 2 cristas e 2 vales)

Faixa do visível

Maior participação no processo fotossintético, por isso a luz visível é

chamada de radiação

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A Radiação na superfície dos corpos d’ água

Incide sobre a superfície terrestre uma radiação difusa (absorvida ou refletidas nas partículas de poeira, gases e vapor d´água) e uma radiação direta

Da radiação que atinge a superfície da água, parte penetra e parte é refletida, voltando à atmosfera

A quantidade de radiação refletida depende das condições da superfície da água (plana ou ondulada/consequência ação do vento), eprincipalmentedo ângulo de incidência da radiação sobre a superfície da água

O ângulo de incidência muda com a posição do sol e condições climáticas

1% Radiação incidente O ângulo muda com a latitude (trópicos

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A Radiação no meio aquático

Ao penetrar na coluna d’ água, a radiação é submetida a profundas alterações, tanto na intensidade como na qualidade espectral. Estas alterações dependem principalmente:

•Da concentração de material dissolvido (<0,45µµµµm) •Da concentração de material em suspensão (<0,45µµµm)µ

Lago Puruzinho (AM)

Água Preta (rico em material dissolvido)

1) A primeira alteração que a radiação sofre ao penetrar na água é a

mudança de direçãodevido ao fenômeno darefração(redução da velocidade

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2) Posteriormente, parte da radiação éabsorvidae transformada em outras formas de energia:

Energia química (fotossíntese)

Energia calorífica (aquecimento da água)

3) Outra parte da radiação é dispersa, que ocorre quando a radiação de choca com partículas dissolvidas ou suspensas

A radiação dispersa pode ser absorvida por organismos fotossintéticos

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A Radiação no meio aquático ZE SS 1m 2m 3m 4m 5m 6m Zona eufótica = 3 x a profundidade

de extinção do disco de Secchi Secchi = 2m ZE = 6m OD, CE pH, T° \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\ \\\\\\ \

Assim, principalmente aabsorçãoe adispersãosão os fatores responsáveis pela atenuação da radiação com o aumento da profundidade nos ecossistemas aquáticos

Fonte: Modificado Esteves (1998)

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O total de radiação absorvida por um corpo d’ água, ou coeficiente de

absorção total(a_t) é a somatório da:

Radiação absorvida pela molécula de água (a_a) + Radiação absorvida pelos compostos dissolvidos (a_d) + Radiação absorvida pelos organismos clorofilados (a_c) + Radiação absorvida pelos detritos particulados (a_p) +

Obs:Em águas com baixa concentração de compostos dissolvidos e particulados, a radiação é absorvida quase exclusivamente pelas molécula de H₂O, cujo o coeficiente de absorção é muito reduzido nas faixas do azul e verde, os compostos dissolvidos possuem maior absorção nestas faixas

Desta maneira a_té reduzido em lagos oligotróficos de regiões temperadas e em lagos de água clara de região tropica

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Adispersão(desvio da trajetória original da radiação) ocorre principalmente

devido as subst. dissolvidas e partículas suspensas. Quanto menor o tamanho do materialmaiorserá a dispersão

Consequência: redução da profundidade de penetração da energia fotossinteticamente devido a maior possibilidade de ser absorvida ou refletida para

Rio Madeira (água branca)

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A diminuição da radiação devido a absorção e dispersão ao longo da profundidade da coluna d’ água denomina-seatenuação da radiação

Ambientes com presença de macrófitas podem ter o crescimento fitoplanctônico comprometido, devido atenuação da radiação causada

Limita a produção primária (alguns casos quase nula)

Zona Eufótica e Transparência da Água

Zona Eufótica (Zeu): é a porção iluminada da coluna d’ água, pode variar

desde alguns centímetros até dezenas de metros. Sua extensão depende, principalmente da capacidade do meio atenuar a radiação subaquática

O limite inferior da Zeu é geralmente

assumido como aquela profundidade onde a intensidade da radiação corresponde a 1% da intensidade que atinge a superfície (normalmente

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Avaliação da Dispersão, da Atenuação e da Transparência da Água

1) Avaliação da Dispersão da Água

A turbidez da água é a medida de sua capacidade em dispersar radiação.

Quantitativamente geralmente é expressa como a unidade empírica turbidez nefolométrica (NTU)

Principais fatores responsáveis pela turbidez da água (dispersão da radiação), são: Partículas suspensas: bactérias, fitoplâncton, detritos orgânicos e inorgânicos (menor proporção compostos dissolvidos)

2) Avaliação da Atenuação da Água

Aatenuação é avaliada por meio da medida da redução da radiação com o

aumento da profundidade

A medida da radiação subaquática e consequentemente sua atenuação pode ser feita com o uso de medidores que avaliam a radiação incidente por unidade de tempo

Exemplo:Radiômetro (possui um sensor e um registrador)

Os resultados são expressos em micro Einstein (1 mE.s-1_.m-2 _{= 6,022 x 10}7

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2) Avaliação da Atenuação da Transparência da Água

Do ponto de vista ótico, a transparência pode ser considerada o oposto da turbidez: Maior turbidez Menor transparência Menor turbidez Maior transparência

3) Avaliação da Transparência da Água

A avaliação da transparência da água é feita com o uso de um disco branco (20-30cm de diâmetro), denominado disco de Secchi _{(Foi intriduzido nos}

estudos limnológicos pelo padre italiano (Angelo Secchi em 1886)

A transparência é obtida mergulhando-se o disco, por meio de uma corda

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Fonte: Modificado Esteves (1998)

ZE SS 1m 2m 3m 4m 5m 6m Zona eufótica = 3 x a profundidade

de extinção do disco de Secchi Secchi = 2m ZE = 6m

OD, CE pH, T°

A medida é realizada da seguinte forma:

Entre 10:00 e 14:00 horas, na região central do corpo d’ água, mergulha-se o disco até seu desaparecimento (registra-se a profundidade). O disco é afundado mais alguns centímetros e levantado vagarosamente até seu reaparecimento (registra-se a profundidade)

Transparência = valor médio das duas medidas

Implicações óticas da medida da transparência devido as características das água:

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Fonte: Nascimento (2006)

Vantagens do uso do disco de Secchi:

•Simplicidade de sua utilização •Custo reduzido

•Facilidade de transporte

•Número de informações que podem ser extraídas a partir das medidas de profundidade do disco (eutrofização)

•Universalmente utilizado (facilitando comparações)

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Efeitos térmicos da radiação sobre os corpos hídricos

A instabilidade e estabilidade térmica dos corpos d’ água

•A radiação absorvida pelas moléculas de água se transforma em energia

calorífica, acredita-se que já no primeiro metro de 50 a 60% da radiação que

chega a superfície de um lago é transformada em calor

•O calor (energia térmica) se propaga de molécula a molécula de forma muito lenta (processo denominado condução)

•Entretanto mesmo com elevada absorção de calor na superfície, fatores como o vento, produzem redistribuição do calor por toda massa d’ água (através da turbulência gerada)

Modelo de circulação da massa d’ água em um ecossistema lacustre tropical raso (Porto Alegre, RS)

O vento atuando na superfície da água numa certa direção provoca seu deslocamento, onde a massa d’ água superficial será substituída pela massa da camada inferior (tendência a circulação da água/instabilidade térmica)

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Relação temperatura e

densidade da água:

A medida que diminui a

temperatura de um ambiente

aquático (no decorrer do dia ou dos meses do ano) a

densidade aumenta

Quando ocorre a estabilidade térmica?

Quando as diferenças de temperatura geram camadas d’ água com diferentes densidades, ocorre a formação de uma barreira física ao calor, que passa a não se distribuir uniformemente (ação do vento, chuva insuficiente) – este fenômeno denomina-seEstratificação térmica

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Exemplo de estratificação térmica

Estrato 1

Estrato 2

Estrato 3

Denominações dos estratos formados:

1) Camada caracterizada por uma temperatura uniforme e quente

2) Camada com marcada descontinuidade de temperatura

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Temperatura na Zeu da estação M1 UHE-Samuel

Diferenças de temperatura de 2 graus já mudam a densidade da água (mais densa) de forma que as camadas não se misturam

Fonte: Nascimento (2012)

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Atividade 1: Qual a importância sanitária das medidas de radiação? (Qual a importância sanitária de uma medida de Secchi?)

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