CURSO DE OCEANOGRAFIA
AVALIAÇÃO DA INFLUÊNCIA DA MARICULTURA NO CICLO DO MATERIAL ORGÂNICO NA ENSEADA DA ARMAÇÃO DO ITAPOCOROY, PENHA – SC
GABRIEL KARAGIANNIS DE SOUZA
UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ – UNIVALI
CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DA TERRA E DO MAR – CTTMar CURSO DE OCEANOGRAFIA
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
AVALIAÇÃO DA INFLUÊNCIA DA MARICULTURA NO CICLO DO MATERIAL ORGÂNICO NA ENSEADA DA ARMAÇÃO DO ITAPOCOROY, PENHA - SC
GABRIEL KARAGIANNIS DE SOUZA
Monografia apresentada como parte dos requisitos para obtenção do grau de Bacharel em Oceanografia na Universidade do Vale do Itajaí.
Orientadora: Drª Kátia Naomi
Kuroshima
“A vida sem luta é um mar morto no centro do organismo universal” Machado de Assis.
AGRADECIMENTOS
A minha família, principalmente aos meus pais por todo apoio psicológico e financeiro, e assim, proporcionarem a realização de uma etapa importante da minha vida.
Aos meus amigos de longa data, Ernesto, Jean, Luma, Junior, tio Ronaldo, “Se Liga”, Fuin, Alemão e tantos outros que de alguma forma me ajudaram nesta conquista. Obrigado por fazerem parte da minha vida e propiciarem as melhores férias de todas.
Aos amigos que conquistei nestes anos de faculdade, André, Raphael, Aline, Higor, toda a turma 2009-1, entre outros, obrigado por todos os momentos vividos e a força de sempre continuar e nunca desistir. No início, vocês sabem que a ajuda de vocês foi muito importante. Talvez, hoje não estaria escrevendo estas palavras.
Um agradecimento especial ao meu amigo/irmão Fernando Poletto por todas as histórias vividas. Quase 5 anos juntos hein. Obrigado por dividir todo seu conhecimento e honestidade, e por com certeza, fazer-me uma pessoa melhor. Poucas pessoas são como você, não se esqueça disso. Assim, faz sempre com que aqueles que lhe tem apreço continuem perto de ti. Espero que sejamos amigos até o resto de nossas vidas.
Outro agradecimento especial a você Ana Paula. Obrigado por tudo que passamos juntos. Espero que, de qualquer forma, estaremos juntos para compartilharmos momentos que até o presente tornem-se memoráveis.
A minha grande orientadora, não só pelo conhecimento acadêmico, porém pelo sentimento de amizade. Obrigado por toda atenção durante tantos anos e espero que possamos sempre trocar figurinhas oceanográficas. Espelho-me muito em seu conhecimento.
A todos meus amigos do LOQ, prof.ª Patrícia, prof. Jurandir, Karol, Peixer, Maycon, Maria, Sara, Ana, Cátia e Rodolfo pelas análises compartilhadas, às coletas e processamento das saídas de campo. Enfim, obrigado por todo conhecimento prático a mim proporcionado. Obrigado à galera do mergulho, Camila, Pedro, Juliana e prof. Ewerton pela oportunidade da realização das coletas e todo apoio para esta pesquisa.
A todos os professores que me auxiliaram em todo conhecimento adquirido durante esses anos. Lembre-se que só pela profissão escolhida, para aqueles que realmente fazem o que gostam vocês tornam-se pessoas especiais.
RESUMO
As atividades de mitilicultura presentes no Estado de Santa Catarina causam um significativo aumento nas interações entre a coluna d’água e os sedimentos. Essas interações são determinantes no controle da produção primária, e consequentemente, na sustentação da produtividade da mitilicultura. Portanto, este estudo teve como principal objetivo, compreender a influência da maricultura nas interações entre os diferentes reservatórios do material orgânico na enseada da Armação do Itapocoroy, Penha – SC, sendo estes, o sedimento superficial; material particulado em suspensão e coluna d’água. Para este estudo, foram utilizadas amostras coletadas em dois pontos amostrais: 1) com e 2) sem influência das atividades de maricultura. Os nutrientes inorgânicos, juntamente com o NOT e POT, foram determinados através do método colorimétrico clássico, enquanto o COT por titulometria através da digestão ácida com dicromato de potássio (K2Cr2O7). A concentração dos
nutrientes em cada reservatório sofreu maiores flutuações em relação à sazonalidade quando comparados com os diferentes locais de estudo. A taxa de sedimentação do material particulado em suspensão na área de cultivo foi, em média, três vezes maior que fora da área de cultivo, além de ser maior no período de Primavera pela maior densidade de organismos suspensos no sistema de cultivo. Dessa forma, ocorrem maiores concentrações dos nutrientes que chegam ao sedimento nestes locais. As razões C:N:P demonstraram que o material orgânico presente no ambiente está enriquecido de fósforo ou empobrecido de carbono e nitrogênio, com razões que variam entre (83-42) : (3-5) : 1, enfatizando o poder de adsorção do fosfato ao MPS.
Sumário
LISTA DE FIGURAS VIII
LISTA DE TABELAS ... X LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ... XI
1 INTRODUÇÃO ... 1
2 OBJETIVOS ... 4
2.1 OBJETIVOGERAL ... 4
2.2 OBJETIVOSESPECÍFICOS ... 4
3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA... 4
3.1 A MITILICULTURA NO MUNICÍPIO DE PENHA - SC ... 4
3.2 INTERFACE SEDIMENTO – ÁGUA ... 7
3.3 A INFLUÊNCIA DA MITILICULTURA NA INTERFACE SEDIMENTO – ÁGUA ... 9
4 METODOLOGIA ... 10
4.1 ÁREADEESTUDO ... 10
4.2 METODOLOGIA DE COLETA E PROCESSAMENTO ... 11
4.2.1 Sedimento ... 11
4.2.2 Material particulado em suspensão ... 12
4.2.3 Coluna d’água ... 13
4.3 METODOLOGIA DE ANÁLISE ... 13
4.3.1 Parâmetros físico-químicos... 14
4.3.2 Nutrientes inorgânicos e clorofila-a... 14
4.3.3 Nutrientes orgânicos ... 15 4.4 ESTATÍSTICA ... 15 4.5 TAXA DE SEDIMENTAÇÃO ... 15 5 RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 16 5.1 COLUNA D’ÁGUA ... 16 5.1.1 Parâmetros físico-químicos... 16 5.1.2 Nutrientes inorgânicos... 19 5.1.3 Clorofila-a ... 24 5.2 SEDIMENTO ... 25
5.3 MATERIAL PARTICULADO EM SUSPENSÃO (MPS)... 29
5.3.1 Carbono Orgânico Particulado (COT)... 30
5.3.2 Nitrogênio Orgânico Total (NOT) ... 32
5.3.3 Fósforo Orgânico Total (POT) ... 34
5.3.4 Taxa de sedimentação ... 36
6 CONCLUSÕES ... 41
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Molusco Perna perna (Linnaeus, 1758) (Mollusca Mytilidae), vista frontal e lateral, evidenciando as linhas de crescimento. Fonte: Cinemar (2008). ... 6 Figura 2: Sistema de cultivo long-line suspenso por flutuadores. Fonte Marenzi (2003) ... 7 Figura 3: Ciclo dos nutrientes e formação de biodepósitos em um ambiente sob influência do cultivo de moluscos em baixa profundidade. Fonte: Adaptado de Suplicy (2005). ... 7 Figura 4: Representação da área amostral, ressaltando os dois locais de coleta, onde C = cultivo e F = Fora. ... 11 Figura 5: Esquema metodológico da coleta de MPS, evidenciando as diferentes profundidades a partir do fundo. ... 12 Figura 6: Distribuição espacial de Salinidade (ppm), Temperatura (ºC) e Oxigênio dissolvido (% sat) (média, desvio padrão, máximo e mínimo) para os diferentes períodos e locais de estudo, onde: CP (cultivo-primavera); CV (cultivo-verão); FP primavera); e FV (fora-verão). ... 17 Figura 7: Distribuição espacial e temporal de NH4+, NO2-, NO3- e PO43- (média, desvio
padrão, máximo e mínimo) para os diferentes períodos e locais de estudo, onde CP (cultivo-primavera); CV (cultivo-verão); FP (fora-(cultivo-primavera); e FV (fora-verão). ... 20 Figura 8: Distribuição espacial dos os compostos nitrogenados para cada campanha amostral. ... 23 Figura 9: Distribuição espacial e temporal de COT, NOT e POT no sedimento superficial (média, desvio padrão, máximo e mínimo) para os diferentes períodos e locais de estudo, onde CP (cultivo-primavera); CV (cultivo-verão); FP (fora-primavera); e FV (fora-verão). ... 26
Figura 10: Distribuição espacial de COT (µMol/gMPS) no MPS (média, desvio padrão, máximo e mínimo) para as diferentes profundidades, períodos e locais de estudo, onde: CP (cultivo-primavera); CV (cultivo-verão); FP (fora-primavera); e FV (fora-verão). ... 31 Figura 11: Distribuição espacial e temporal de NOT (µMol/gMPS) no MPS (média, desvio
padrão, máximo e mínimo) para as diferentes profundidades, períodos e locais de estudo, onde: CP (cultivo-primavera); CV (cultivo-verão); FP (fora-primavera); e FV (fora-verão). . 33
LISTA DE TABELAS
Quadro 1: Relação dos nutrientes determinados em cada reservatório e respectivas metodologias analíticas utilizadas. ... 14 Tabela 2: Valores médios, desvio padrão, mínimo e máximo dos parâmetros físico-químicos das amostras da água para cada campanha amostral. ... 16 Tabela 3: Valores médios, desvio padrão, mínimo e máximo dos nutrientes inorgânicos das amostras de água para cada campanha amostral. Todos os valores são expressos em µMol/L. ... 19 Tabela 4: Valores médios, desvio padrão, mínimo e máximo de COT, NOT e POT das amostras do sedimento superficial para cada campanha amostral (dados em µMol/gsed). ... 26
Tabela 5: Valores médios, desvio padrão, mínimo e máximo de COT, NOT e POT das amostras do MPS para cada campanha amostral a 1, 2 e 3 metros a partir do fundo (dados em µMol/gMPS). ... 30
Tabela 6: Dados referentes à taxa de sedimentação potencial para as diferentes profundidades, períodos e locais de estudo. Todos os valores são expressos em g.m-2.dia-1. ... 37 Tabela 7: Taxa de sedimentação de COT, NOT e POT nos diferentes períodos e locais de coleta, onde C = cultivo e F = Fora. Todos os valores são expressos em mmol.m-2.dia-1... 39
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
COT – Carbono orgânico totalNOT – Nitrogênio orgânico total POT – Fósforo orgânico total
MPS – Material Particulado em suspensão NH4+ - Amômio
NO2- - Nitrito
NO3- - Nitrato
PO43- - Fosfato
Clo-a – Clorifila-a
O.D. – Oxigênio dissolvido
MOP – Matéria orgânica particulada MOD – Matéria orgânica dissolvida CV – Cultivo-Verão
CP – Cultivo-Primavera FV – Fora-Verão FP – Fora-Primavera
1
1 INTRODUÇÃO
As zonas costeiras são ambientes de transição ecológica que desempenham importante função de ligação entre os ecossistemas terrestres e marinhos. São ambientes complexos e diversificados, incluindo os estuários, manguezais, praias, costões rochosos, entre outros, e apresenta grande relevância para a sustentação da vida no mar (CARVALHO & RIZZO, 1994).
O litoral do Estado de Santa Catarina, principalmente sua porção centro-norte, é caracterizado por apresentar inúmeras áreas protegidas, compostas por baías, enseadas e estuários (COSTA et al,. 1998). Estas condições morfológicas contribuem expressivamente nas atividades de maricultura do Estado, proporcionando-o o título de maior produtor nacional, com uma produção anual, na enseada da Armação do Itapocoroy, de aproximadamente 1800 toneladas em 2009 (SANTOS et al., 2009). Parte deste sucesso foi resultado da implantação do Centro Experimental de Mariculura (CEM), pela Universidade do Vale do Itajaí (UNIVALI), onde são desenvolvidas atividades nos âmbitos de pesquisa, ensino e extensão na área de malacocultura, além da produção e fornecimento de sementes para os cultivos (MANZONI et al., 1998).
A principal espécie cultivada em todo o Estado, é do mexilhão Perna perna (Mollusca, Bivalvia, Mytilidae), onde as condições oceanográficas do ambiente são favoráveis ao seu desenvolvimento, pois possui alta qualidade para o cultivo em escala comercial, grande resistências às variações ambientais de temperatura e salinidade, alta capacidade adaptativa e sobretudo, alta taxa de crescimento (FERREIRA & MAGALHÃES 2004).
A malacocultura (cultivo de moluscos, incluindo mexilhões, ostras, vieiras, entre outros) é uma modalidade da aquicultura bastante lucrativa, pois não há necessidade do fornecimento de alimentos aos organismos cultivados, justamente por sua capacidade filtradora; possui alto índice de conversão alimentar, resultando em alto crescimento para a espécie; baixo custo em relação às instalações de cultivo; facilidade de manejo; e alta produtividade (MARQUES, 1998). Todavia, por mais inócuos sejam os impactos ambientais causados por este tipo de atividade, quando da prática intensiva, o cultivo de moluscos
marinhos pode causar alguns impactos negativos ao ambiente, como distúrbios das comunidades naturais do fitoplâncton; deterioração da qualidade da água pela acumulação de dejetos; introdução de espécies competidoras; e principalmente, a significativa deposição de matéria orgânica ao ambiente (VINATEA, 2000). Além disso, desequilíbrios socioeconômicos podem ocorrer, uma vez que em densidades elevadas, a produção decai, principalmente pela redução na taxa de crescimento e, portanto, maior tempo de cultivo (SUPLICY, 2005).
A partir do relatório da Organização das Nações Unidas para Alimentação e Agricultura – FAO (1999),o Brasil é um país com uma das mais altas taxas de crescimento da biomassa de moluscos de todo o mundo. Porém, este trunfo pode ser perdido diante a implantação e operação mal planejadas dos cultivos. Os moluscos, suspensos no sistema de cultivo, chegam a filtrar aproximadamente 80 – 100 litros de água por dia, retendo, principalmente, microrganismos como o fitoplâncton, além de matéria orgânica particulada em suspensão (JORGENSEN, 1990). Entretanto, em densidades excessivas, os moluscos são submetidos a situações de estresse (SUPLICY, 2000), podendo influenciar fisiologicamente estes organismos comprometendo sua taxa de crescimento.
A Enseada da Armação do Itapocoroy, localizada no município de Penha – SC é um ambiente restrito, de deposição sedimentar marinha que, portanto, sofre influência de processos físicos (ondas, marés e correntes); biológicos (síntese de carapaças, pelotas fecais ou ainda sedimentação e deposição dos próprios organismos mortos); antrópicos; e fatores climáticos (FRIEDMAN et al., 1992). Por se tratar de uma enseada, as forçantes físicas que atuam na troca, renovação e circulação de suas águas e de seus componentes são de baixa relevância, aumentando os impactos causados pelos processos descritos acima no próprio ambiente (MANN, 1999). Sua fisiografia impõe pouca variação na concentração das substâncias presentes, apresentando fatores de diluição relativamente inferiores aos observados em regiões costeiras abertas (MANN, 1999).
Apesar disto, as atividades de mitilicultura (cultivo de mexilhões) têm sido determinantes para a área, pois afetam consideravelmente o ambiente (HATCHER et al. 1994), intensificando as interações entre a camada sedimentar e a coluna d’ água adjacente. O cultivo altera as características texturais dos sedimentos, além de promover a associação da
matéria orgânica aos mesmos e interferir na dinâmica dos nutrientes na interface sedimento-água.
Diante da grande deposição de matéria orgânica autóctone no ambiente, proveniente, sobretudo dos organismos cultivados, aliada a uma baixa dinâmica, pode ocorrer uma elevada bioacumulação. Quando o tempo de residência das pelotas fecais, por exemplo, é superior ao tempo necessário para sua desintegração, ressuspensão e remoção ocorrem o acúmulo destas no ambiente. Assim, a capacidade de suporte do local pode ser ultrapassada, dependendo, fundamentalmente, de fenômenos como ondas e correntes para a restauração da qualidade ambiental (D’AQUINO et al., 2006).
Ambientes de baixa profundidade intensificam as interações entre os processos da coluna d’água e o sedimento e, se nestes locais são inseridas atividades como a maricultura, os processos biogeoquímicos se tornam ainda mais significantes (KUROSHIMA et al., 2011). Os organismos filtradores aceleram a transformação do material vivo (microalgas) em material orgânico detrítico, como pellets fecais. Este material, depositado no sedimento, intensifica os processos de decomposição bacteriana na camada sedimentar, tendo como produto final os nutrientes inorgânicos (KUROSHIMA et al., 2011).
Conhecer previamente o estoque de matéria orgânica presente nos sedimentos permite uma avaliação das áreas de circulação mais efetivas ou, de maneira geral, as características dos compostos orgânicos depositados em sedimentos de fundo. Segundo Forstner (1989), os sedimentos são de vital importância na avaliação da intensidade e formas de impactos a que os ecossistemas marinhos estão ou estiveram submetidos. Além de apresentar-se como um compartimento importante na reciclagem de matéria orgânica proveniente da coluna d’água e fundamental na regeneração desses nutrientes que são absorvidos pelas microalgas, fechando o ciclo (KUROSHIMA et al., 2011; KUROSHIMA 1995; PEREIRA FILHO et al., 1998). Desta forma, o conhecimento da concentração e distribuição dos nutrientes na enseada da Armação do Itapocoroy, permitirá aprimorar a compreensão da biogeoquímica desses nutrientes nos distintos reservatórios, avaliando a influência da ação antrópica e da maricultura.
2 OBJETIVOS
2.1
OBJETIVO GERALCompreender a influência da maricultura nas interações entre os diferentes reservatórios do material orgânico, na enseada da Armação do Itapocoroy no município de Penha – SC, sendo estes: sedimento superficial; material particulado em suspensão (MPS) e coluna d’água.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Avaliar as concentrações dos nutrientes inorgânicos e orgânicos na coluna d’água nas formas dissolvida e particulada, em dois ambientes: 1) sob a influência das atividades de maricultura; 2) Sem influência das atividades de maricultura;
Avaliar as interações entre os diferentes reservatórios, incluindo água e sedimento nos dois ambientes.
3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
3.1 A MITILICULTURA NO MUNICÍPIO DE PENHA - SC
A aquicultura é definida como o cultivo de organismos aquáticos, incluindo peixes, moluscos, crustáceos e plantas aquáticas. Pode ser realizado em água doce (lagos, açudes e rios), ou no mar (maricultura), sendo esta última, representada principalmente pelo cultivo de moluscos (malacocultura) e camarões (carcinocultura) (PAULILO, 2002). No município da Penha, com a implementação do Centro Experimental de Maricultura (CEMar) em 1994, e o apoio do curso de oceanografia da UNIVALI, viabilizou-se o cultivo de moluscos marinhos na região, dando subsidio a outras comunidades (MARENZI et al., 1996).
Este tipo de atividade, e em especial o cultivo de moluscos bivalves, vem crescendo em todo o mundo, inclusive no Brasil (LOVATELLI, 2006). Ocorre em áreas costeiras protegidas, especialmente em baías e enseadas, pois estes locais fornecem facilidades de acesso, além de apresentarem altas taxas de produção primária, que sustenta tanto as altas densidades de moluscos, quanto às suas taxas de crescimento acelerado. As espécies mais
comumente cultivadas são as ostras, mexilhões e almejas (DUMBAULD et al., 2009; LOVATELLI, 2006).
O cultivo de moluscos, por apresentar-se como uma atividade recente no Brasil, é alvo de constantes discussões em relação aos aspectos sociais, econômicos e ambientais. Sua sustentabilidade depende do conhecimento ecológico dos ambientes marinhos onde serão inseridos os cultivos, fundamental para a avaliação dos potenciais de produção e viabilidade (VALENTI et al., 2000; VINATEA, 2000;). Assim, algumas variáveis ambientais, que sustentam a produção total de uma enseada dedicada ao cultivo, devem ser consideradas. Entre as principais, destacam-se: a morfologia do local; a produtividade primária; hidrodinâmica; as trocas com ambientes adjacentes ou interfaces; entre outros (GRANT et al., 1995; PROENÇA & SCHETTINI, 1998; PEREIRA FILHO et al., 1998; SCHETTINI et al., 1997).
O litoral do Estado de Santa Catarina possui uma costa de aproximadamente 562 quilômetros de extensão (GERCO/SC, 2004). Por apresentar condições propícias ao desenvolvimento da mitilicultura, no que diz respeito a sua morfologia costeira, caracterizada por enseadas e baías, o Estado já foi o maior produtor de mexilhões da América Latina (MARENZI & BRANCO, 2006.). O município de Penha, por sua vez, é atualmente um dos maiores parques de cultivo de moluscos, representando cerca de 18% da produção de mexilhões cultivados em todo o Estado (CARVALHO FILHO, 2001; OLIVEIRA NETO, 2007).
Os mexilhões são organismos filtradores que se alimentam, sobretudo, de micro-organismos presentes na água. Este tipo de alimentação é um processo contínuo, somente interrompido quando estes animais são expostos a condições ambientais desfavoráveis, como de baixa salinidade ou reduzidos teores de oxigênio dissolvido na água, e quando expostos ao ar (MARQUES, 1998). Estes animais se fixam ao substrato através de um conjunto de filamentos chamado bisso, após a fase larval planctônica. A partir daí, passam a ter hábitos bentônicos, vivendo aderidos a vários tipos de substratos consolidados, como rochas, cordas submersas, cascos de embarcações, entre outros. Porém, habitam, preferencialmente, costões rochosos nas regiões entremarés até a zona de infralitoral (RESGALLA Jr. et al., 2008).
A espécie de mexilhão cultivada na enseada da Armação do Itapocoroy, Penha – SC, é a do militídeo Perna perna (Linnaeus, 1758) (Mollusca, Bivalvia, Mytilidae) (FERREIRA & MAGALHÃES, 2004) (Figura 1). Sua concha é equivalve com três margens (dorsal, ventral e posterior), e lisa, apresentando apenas linhas concêntricas de crescimento. Uma das principais características da espécie é a ausência do músculo adutor posterior, que a distingue de outras.
É uma espécie dioica, sem dimorfismo sexual externo, onde sua diferenciação é possível pela diferença de coloração dos tecidos gonádicos dos animais maduros. O manto apresenta-se de cor alaranjada nas fêmeas, e esbranquiçado nos machos (RESGALLA Jr. et al., 2008; RIBEIRO-COSTA et al., 2002).
Figura 1: Molusco Perna perna (Linnaeus, 1758) (Mollusca Mytilidae), vista frontal e lateral, evidenciando as linhas de crescimento. Fonte: Cinemar (2008).
Em relação a sua distribuição, o mexilhão Perna perna é uma espécie subtropical, exibindo um crescimento mais rápido quando comparado à espécies oriundas de clima temperado (RESGALLA Jr. et al., 2008). No Brasil, inclusive na enseada da Armação do Itapocoroy, o sistema de cultivo mais utilizado para os mexilhões é do tipo suspenso flutuante (long-line ou espinhel) (Figura 2), formado por um cabo com cerca de 100 metros de comprimento, onde ficam amarradas as redes de cultivo. Estas estruturas são, então, suspensas por flutuadores, como “bombonas” ou galões de plástico (20-50 litros), aportadas nas extremidades por poitas de concreto (~1 tonelada) ou estacas de aço nas extremidades presas ao sedimento. As sementes (juvenis com cerca de 2 a 3 cm de comprimento) são comumente obtidas a partir de estoques naturais presentes nos costões rochosos, atingindo o valor comercial para a espécie com 8 a 9 cm de concha, alcançados, aproximadamente, em 8 meses de vida (MARENZI, 2003).
Figura 2: Sistema de cultivo long-line suspenso por flutuadores. Fonte Marenzi (2003)
3.2 INTERFACE SEDIMENTO – ÁGUA
A interface sedimento-água, o material particulado em suspensão e os sedimentos superficiais são reservatórios de vital importância dos ambientes costeiros, principalmente em relação a sua estruturação e funcionamento, pois constituem fronteiras da sedimentação do material orgânico, caracterizando ambientes de massiva mineralização da matéria orgânica e reciclagem de nutrientes (CARMOUZE, 1994). Quando esses locais apresentam as atividades de maricultura, caso da enseada da Armação do Itapocoroy, a quantidade de material orgânico sedimentar é ainda mais expressiva, conferindo altos índices de regeneração dos nutrientes nos sedimentos, devido à mineralização desse material orgânico (KLUMP & MARTENS, 1981) (Figura 3).
Figura 3: Ciclo dos nutrientes e formação de biodepósitos em um ambiente sob influência do cultivo de moluscos em baixa profundidade. Fonte: Adaptado de Suplicy (2005).
NUTRIENTES INORGÂNICOS DISSOLVIDOS ASSIMILAÇÃO
BIODEPÓSITOS
BIODEPOSIÇÃO
REMINERALIZAÇÃO (AÇÃO DAS BACTÉRIAS) FITOPLÂNCTON
A camada sedimentar desses ambientes, principalmente sua fração orgânica, realiza trocas de nutrientes com a coluna d’água sobrejacente, impondo aos sedimentos, um papel fundamental em relação ao armazenamento e reciclagem de compostos da coluna sedimentar (BAUMGARTEN et al., 2001). Alguns processos que provocam estas alterações nas trocas sedimento-água envolvem os processos biológicos, físico-químicos, químicos e os processos de transporte, representados respectivamente, pela a ação de bactérias oxidantes e redutoras; adsorção/dessorção; reações de precipitação e oxi-redução; e fluxos de difusão/advecção. (BAUMGARTEN et al., 2001).
O conhecimento dos teores de matéria orgânica depositada e as características dos compostos que é formada, nos sedimentos costeiros e marinhos, fornece alta correlação de diversos processos determinantes para o ambiente, como a produtividade de águas superficiais, aporte de materiais de origem continental para o oceano, potencial de oxidação/redução (redox), índices de sedimentação e distribuição sedimentar, além da biomassa microbiológica e os processos de decomposição bacteriana (SOMMARUGA & CONDE, 1990; MEYERS, 1997). Essas características, muitas vezes, são de vital importância para os estudos dos ambientes costeiros, pois estes estão entre os maiores reservatórios de matéria orgânica da superfície terrestre (HUTZINGER, 1980/1986).
Durante a decomposição da matéria orgânica nos sedimentos, quando este processo ocorre por completo, resulta-se na formação de nutrientes inorgânicos dissolvidos. Ou quando incompleto, a porção não decomposta é solubilizada para a formação de matéria orgânica dissolvida (OTSUKI & HANYA, 1972). Estes compostos, por sua vez, podem ser devolvidos à coluna d’água e reutilizados pelos organismos (FLODERUS & HAKANSON, 1989). Portanto, o material particulado em suspensão, principalmente o orgânico, atua no controle da reatividade, transporte e impacto biológico de compostos produzidos no ambiente, pois agem como ligantes fundamentais para as substâncias químicas presentes na coluna d’água e nos sedimentos de fundo, além de ser fonte dos fluxos de nutrientes (BERG et al., 2003; DITORO, 2001). As trocas contínuas de solutos e partículas entre sedimento e a coluna de água, então, são componentes importantes dos ciclos de materiais que determinam a atividade biológica e composição química dos ecossistemas marinhos (LERAT et al., 1989).
3.3 A INFLUÊNCIA DA MITILICULTURA NA INTERFACE SEDIMENTO – ÁGUA
Mesmo sendo consideradas atividades de baixo impacto ambiental quando comparadas a outros tipos de cultivos, o cultivo de mexilhões (mitilicultura) alteram diversos parâmetros ambientais. Segundo Kestemont (1995), alguns dos impactos negativos causados são: 1) modificações na hidrodinâmica local; 2) aumento da concentração de sólidos em suspensão; e 3) depleção de oxigênio e enriquecimento orgânico, tanto no sedimento, quanto na coluna d’água; entre outros.O cultivo de mexilhões, quando realizado de maneira fortemente intensiva, modifica os fluxos de massa e energia nos ecossistemas costeiros, aumentando o vínculo entre a coluna d’água, onde os organismos vivem em estruturas suspensas, com o ambiente bentônico. Os mexilhões se alimentam de fitoplâncton e partículas orgânicas na coluna d’água, produzindo fezes e pseudofezes através da biodeposição. Esta estimula o metabolismo bentônico e aumenta a regeneração de nutrientes (CHRISTENSEN et al., 2003), promovendo mudanças nas características dos sedimentos (DAHLBÄCK & GUNNARSSON, 1981) e na composição da comunidade bentônica (STENTON-DOZEY et al., 2001; TENORE et al., 1982).
A elevada acumulação de biodepósitos nas proximidades de um local de cultivo é determinada por cinco fatores: 1) taxa de produção de biodepósitos; 2) dispersão inicial (transporte de biodepósitos na coluna d’água até o seu primeiro contato com o fundo do mar); 3) resdistribuição de biodepósitos na superfície do sedimento por arrasto; 4) saltação e/ou ressuspensão, e 5) taxa de decaimento dos biodepósitos (CHAMBERLAIN et al., 2006; HARTSTEIN & STEVENS, 2005).
Através da elevada biodeposição, as áreas onde possuem cultivos de mexilhões, podem tornar-se locais caracterizados por possuírem sedimentos em condições anóxicas e subóxicas por conta do aumento da oferta de matéria orgânica (HANDERSON et al., 1997; MAZOLLA et al., 1999; MIRTO et al., 2000). Além disso, um significativo enriquecimento de carbono orgânico, nitrogênio e fósforo na coluna d’água, podem levar a eutrofização do ambiente (BAUDINET et al., 1990). Por conseguinte, a biodeposição estimula a produtividade e biomassa bentônica, desempenhando um papel fundamental no que diz respeito à matéria orgânica e os ciclos biogeoquímicos (GRENZ et al., 1990; MORIARTY, 1986).
Quando da alteração e intensificação do ciclo do material orgânico e dos nutrientes nos ambientes marinhos, como ocorre na enseada da Armação do Itapocoroy, Penha – SC e por se tratar de um ambiente pouco profundo, há a formação de um local bastante particular, podendo causar alterações no metabolismo natural do ambiente, influenciando sua atividade química e biológica (PEREIRA FILHO et al., 1998).
Assim, dependendo da intensidade de carga orgânica produzida pelos moluscos e das características do próprio ambiente, como sua hidrodinâmica, a massiva quantidade de material orgânico pode levar a uma degradação do ambiente, causando sérios problemas ao seu ecossistema, sobretudo em enseadas, onde a ação de ondas e correntes, agentes que atuam na circulação e renovação das águas não é altamente significativa (PEREIRA FILHO et al., 1998).
4 METODOLOGIA
4.1 ÁREA DE ESTUDO
A enseada da Armação do Itapocoroy (Figura 4) está localizada na latitude 26º46’10’’ Sul e longitude 48º38’45’’ Oeste, situa-se no município de Penha – SC e, é delimitada a norte pelo Morro da Penha e a sul pela Ponta do Vigia. Por apresentar um formato semicircular na direção Noroeste – Sudeste, a enseada constitui-se de uma área naturalmente abrigada da influência significativa de processos dinâmicos como ondas, correntes e ventos provenientes dos quadrantes Sul e Sudeste (MENEZES, 1999).
A amplitude de maré varia de 0,6 a 1,2 metros, caracterizando um regime de micro-maré e, embora não haja rios que desaguem diretamente na enseada interferindo na área de cultivo, a região sofre influência do Rio Itajaí-Açú, onde sua foz situa-se à cerca de 10 km do local de estudo. A influência deste rio é perceptível pela presença de uma pluma de sedimento que atinge em maior ou menor intensidade a zona de cultivo, dependendo da ação dos ventos (SCHETTINI et al., 1999).
Com uma área de aproximadamente 59.000 m2 (IBGE, 2009), profundidade média de 8 m e limite máximo de 15 m (SCHETTINI et al.,1999), além das outras características
citadas acima, o ambiente é definido como um local de condições favoráveis, no que diz respeito as técnicas da maricultura (SCHETTINI et al., 1999).
4.2 METODOLOGIA DE COLETA E PROCESSAMENTO
Para os distintos reservatórios: sedimento superficial; material particulado em suspensão (MPS) e coluna d’água, as amostragens foram obtidas em dois pontos de coleta. A) Sob uma área de maricultura e, B) sob uma área sem maricultura, dentro da enseada da Armação do Itapocoroy. Em cada ponto de coleta, foram realizadas duas amostragens: a primeira, realizada no período de Primavera, nos dias 16 e 17 de Outubro de 2012, enquanto a segunda, no Verão e nos dias 27 e 28 de Fevereiro de 2013.
4.2.1 Sedimento
As amostras de sedimento superficial foram coletadas através de mergulho autônomo e com o auxílio de tubos de PVC (30 x 0,8cm). Estas amostras foram guardadas nos próprios tubos, identificados e preservados no escuro sob refrigeração durante o todo o transporte até o laboratório de Oceanografia Química e Poluição Marinha – CTTMar/UNIVALI.
Para as determinações químicas, os sedimentos foram peneirados em malha de 0,063mm de diâmetro, sendo utilizado o material fino (silte e argila) por apresentar maior sítio de adsorção.
4.2.2 Material particulado em suspensão
Para as coletas de material particulado em suspensão (MPS), foram utilizadas “armadilhas para MPS”, com aproximadamente 50 cm de comprimento, 7 cm de área na abertura superior e 3,5 cm na abertura inferior, formando uma armadilha de formato cônico, confeccionadas com tubos e conexões de PVC (Figura 5). Nos dois pontos de coleta, estipularam-se três profundidades diferentes para alocação das armadilhas, sendo de 1, 2 e 3 metros do fundo.
Figura 5: Esquema metodológico da coleta de MPS, evidenciando as diferentes profundidades a partir do fundo.
Nas extremidades das armadilhas, foram amarradas cordas para instalação no local de estudo. Na parte inferior, uma poita com massa considerável (~5 Kg) foi atrelada, além de uma boia flutuadora, na parte superior, para sua sustentação submersa na água. As armadilhas foram, então, colocadas também com o auxílio de mergulho autônomo, sendo amarradas, na área de cultivo, nos próprios “long-lines” e, na área sem influência do cultivo, em galões de 5 litros, garantindo sua flutuação e posterior localização. Estas armadilhas foram deixadas no local durante 24 horas.
Em cada armadilha, foi adicionada, no fundo, aproximadamente 1000 ml de Na2SO4
(100g/L) para garantir, com esta solução de alta densidade, o aprisionamento e a estabilização do material particulado no fundo destas armadilhas. Toda a água armazenada nas armadilhas foi coletada em galões, identificados e preservados no escuro sob refrigeração durante o transporte ao laboratório. As amostras foram centrifugadas, o material sedimentado foi lavado inúmeras vezes com água destilada para retirada dos sais (verificado através de AgNO3), e
posteriormente secas em estufa a uma temperatura de 60° C. Em seguida, armazenadas até as respectivas análises químicas.
Para definir o tempo de coleta do material particulado, foi realizado previamente, testes com as armadilhas. Pretendia-se testar o tempo para obter uma quantidade razoável de material particulado para as determinações químicas. Foram colocadas diversas armadilhas em profundidades diferentes em tempos diversos. Estes testes permitiram definir que três armadilhas, em três profundidades, distantes 1 metro cada um do fundo, e permanecendo durante 24 horas, seria o suficiente para a coleta de material particulado em quantidade suficiente para as determinações químicas.
4.2.3 Coluna d’água
As amostragens da coluna d’água foram feitas através de mergulho autônomo, com o auxílio de garrafas plásticas (2L), próximo ao fundo, evitando ao máximo a ressuspensão do sedimento. Estas amostras, sobretudo, acondicionadas nas próprias garrafas, previamente limpas e imediatamente refrigeradas no escuro durante o transporte para posterior análise.
Em laboratório, as amostras foram filtradas (filtros de HA – Acetato de celulose, Ɵ=0,45 µm), o filtrado foi separado em alíquotas para determinação dos nutrientes inorgânicos dissolvidos e o filtro utilizado para a determinação da clorofila-a
4.3 METODOLOGIA DE ANÁLISE
Os parâmetros determinados foram categorizados em parâmetros físico-químicos, nutrientes inorgânicos, orgânicos e clorofila-a. A relação destes parâmetros, os reservatórios onde cada um foi determinado e suas respectivas metodologias analíticas estão sintetizados no quadro 1.
Quadro 1: Relação dos nutrientes determinados em cada reservatório e respectivas metodologias analíticas utilizadas.
PARÂMETROS Parâmetros Água Sedim. MPS Método
FISICO-QUÍMICOS
Temperatura X Sonda multiparâmetros
O2 X Sonda multiparâmetros
Salinidade X Sonda multiparâmetros
NUTRIENTES INORGÂNICOS
NH4 X
Colorimetria, através da formação do complexo do indofenol.
NO2- X Colorimetria, através da reação de Griess
NO3- X
Colorimetria, após redução a nitrito, usando coluna redutora de cádmio.
PO43- X Colorimetria, pelo processo do ácido ascórbico.
NUTRIENTES ORGÂNICOS
COT X X Digestão ácida com dicromato de potássio e
determinação por titulometria indireta.
NOT X X Digestão úmida com persulfato de potássio e
determinação de NO3- por colorimetria
POT X X Digestão úmida com persulfato e determinação de
PO43- por colorimetria
Clorofila-a X Extração com acetona (90%) e determinação por
colorimetria.
4.3.1 Parâmetros físico-químicos
Os parâmetros físico-químicos: salinidade, temperatura e oxigênio dissolvido foram analisados em campo com subsídio de uma sonda multiparâmetros Yellow Springs – modelo 6600. Todos os sensores foram calibrados no dia de campo, com soluções padrões específicas.
4.3.2 Nutrientes inorgânicos e clorofila-a
Os nutrientes inorgânicos (NH4+, NO2-, NO3- e PO43-) foram determinados a partir do
método colorimétrico de Strickland e Parsons (1972), seguindo recomendações descritas em APHA/AWWA/WEF (2005). As leituras das absorbâncias foram realizadas em espectrofotômetro Shimadzu UV-1800, e as concentrações calculadas a partir da curva de calibração, elaborada a cada dia de análise.
A clorofila-a foi, por fim, determinada a partir da extração em acetona (90%) por 24 horas, quantificada por colorimetria e calculada através da equação:
(( ( ) ( )) ( ) ( )) ( )
Sendo:
WL- comprimento de onda
VE – Volume do extrator – acetona (em ml)
TO- Trajeto ótico – comprimento da cubeta utilizada
4.3.3 Nutrientes orgânicos
Os nutrientes orgânicos determinados foram: Nitrogênio Orgânico Total (NOT); Fósforo Orgânico Total (POT); e Carbono Orgânico Total (COT).
Os dois primeiros nutrientes orgânicos foram determinados após digestão úmida com persulfato de potássio (K2S2O8) e posterior determinação colorimétrica de NO3- e PO43-,
respectivamente. Por último, o Carbono Orgânico Particulado, diferentemente dos parâmetros acima, foi analisado por titulometria indireta do excesso de dicromato de potássio (K2Cr2O7),
utilizado como oxidante da decomposição do carbono orgânico, quantificado a partir de solução padrão de Fe2+.
4.4 ESTATÍSTICA
Para as análises estatísticas, utilizou a análise de variância (ANOVA), aplicada para testar as hipóteses: 1) Variação sazonal dos dados de concentração dos nutrientes; e 2) variação entre os distintos ambientes de estudo (dentro e fora da área de cultivo). O teste post-hoc de Tukey HSD (Honestly Significantly Differences) foi executado para distinguir as diferenças existentes entre os valores médios dos tratamentos utilizados na ANOVA. Todos os testes foram determinados com índice de significância de 0,05.
4.5 TAXA DE SEDIMENTAÇÃO
A taxa de sedimentação foi calculada segundo a equação abaixo, utilizando como variáveis: a massa de material particulado em suspensão presente na armadilha, a área de abertura superior da “armadilha de MPS”, além do tempo de permanência desta na coluna d’água (SCHETTINI et al., 2004).
Onde:
Ps = massa de material particulado em suspensão, retido na armadilha(g);
A = área da abertura superior de cada armadilha (m2);
t = tempo de permanência das armadilhas na coluna d’água (dia).
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO
5.1 COLUNA D’ÁGUA
5.1.1 Parâmetros físico-químicos
Os parâmetros físico-químicos (oxigênio dissolvido, temperatura e salinidade), medidos em campo, estão apresentados na tabela 2.
Tabela 2: Valores médios, desvio padrão, mínimo e máximo dos parâmetros físico-químicos das amostras da água para cada campanha amostral.
Salinidade Temp. (°C) OD (% sat)
Campanha Cultivo Fora Cultivo Fora Cultivo Fora
VERÃO Média 33,95 34,0 25,9 26,0 89,94 93,6 Desv. Pad. 0,07 0,06 0,10 0,06 2,81 1,58 Mínimo 33,9 33,9 25,74 25,9 82,2 90,5 Máximo 34,14 34,0 25,99 26,1 91,7 95,4 Média 34,06 34,0 21,3 21,4 96,6 100,2
PRIMAVERA Desv. Pad. 0,72 0,71 0,36 0,51 3,23 5,51
Mínimo 33,1 33,0 20,9 21,0 91,1 92,8
Máximo 34,77 34,8 21,8 22,4 101 107,9
Figura 6: Distribuição espacial de Salinidade (ppm), Temperatura (ºC) e Oxigênio dissolvido (% sat) (média, desvio padrão, máximo e mínimo) para os diferentes períodos e locais de estudo, onde: CP (cultivo-primavera);
CV (cultivo-verão); FP (fora-primavera); e FV (fora-verão).
- Salinidade
A salinidade apresentou valores similares tanto na variação sazonal quanto nos dois ambientes de estudo (Figura 6). Seus valores médios foram de 34,06 ± 0,72 e 34,03 ± 0,71 na Primavera, dentro e fora do cultivo, respectivamente. Com valor máximo de 34,77 e mínimo de 33,1 no cultivo e, máximo de 34,76 e mínimo de 33,01 fora.
No verão, embora com níveis parecidos, seus valores médios foram de 33,95 ± 0,07 e 33,96 ± 0,06, dentro e fora da área de cultivo, respectivamente. E valor máximo de 34,14 com mínimo de 33,9 no cultivo e, máximo de 34,02 e mínimo de 33,89 fora. Comprovando a baixa diferença, tanto em relação aos ambientes de estudo quanto à variação sazonal, os valores de p para todas as comparações foram representativamente maiores que 0,05, evidenciando que não houve diferença significativa temporal ou espacial.
Segundo Marenzi (2006) altos valores de salinidade são características de ambientes costeiros com pouca influência hídrica continental no outono e no verão. Além de representar períodos com menores índices de precipitação, enquanto que valores baixos de salinidade estão relacionados com épocas de elevada precipitação.
CP CV FP FV 3 3 .0 3 3 .5 3 4 .0 3 4 .5 S a li n id a d e CP CV FP FV 21 22 23 24 25 26 Te m p e ra tu ra ( ºC ) CP CV FP FV 85 90 95 100 105 O x ig ê n io d is s o lv id o ( % )
- Temperatura
A temperatura apresentou perfil padrão em relação à sazonalidade com diferenças significativas (p<0,05), onde os valores mostraram-se maiores no Verão em relação à Primavera nas distintas áreas de estudo (Figura 6), havendo diferença significativa entre os períodos. No Verão, a temperatura apresentou valores de 25,88 ± 0,10° C e 26,00 ± 0,06° C dentro da área de cultivo e fora desta, respectivamente. Já na Primavera, os valores foram de 21,30 ± 0,36° C na área de cultivo e 21,41 ± 0,51° C fora desta. Dado os valores, não houve diferença significativa (p>0,05) entre os diferentes locais de estudo (dentro e fora da área de cultivo) tanto em suas médias, quanto em seus valores máximo e mínimo.
- Oxigênio dissolvido (O.D.)
Em ambas as áreas de estudo (cultivo e fora), os níveis de oxigênio dissolvido foram maiores na primavera quando comparados aos de verão, apresentando valor médio de 96,6 ± 3,23% dentro da área de cultivo, e 100,24 ± 5,51% fora. No Verão, os valores médios foram de 89,94 ± 2,81% e 93,61 ± 1,58%, dentro e fora da área de cultivo, respectivamente.
A partir das análises estatísticas, a comparação múltipla entre os dados forneceu um valor de p < 0,05 tanto na comparação entre cultivo, na Primavera e Verão, quanto para fora do cultivo, também para os dois períodos, enfatizando influência sazonal nos dados. Já em relação aos dois locais de estudo, os valores de p foram maiores que 0,05, mostrando que não há diferença significativa entre os teores de O.D. no cultivo e fora, em ambos os períodos. (Figura 6).
Os maiores níveis de O.D. observados na Primavera em relação ao de Verão podem estar relacionados com os maiores valores de temperatura nesta última estação. O aumento da temperatura neste período, além de diminuir a solubilidade dos gases, intensifica os processos microbiológicos de decomposição aeróbia e o aumento do metabolismo aquático (YUNG et al., 1999).
Entre os gases dissolvidos na água, o oxigênio é um dos mais importantes na dinâmica e caracterização de ecossistemas aquáticos (VICTORETTE & BRENTANO, 2011). Os principais fatores que controlam diretamente a concentração de oxigênio dissolvido na água é
a temperatura e a pressão (VICTORETTE & BRENTANO, 2011). E indiretamente, a concentração de matéria orgânica dissolvida e particulada na água, o que pode explicar a pequena diferença nos valores de O.D. nos dois locais de estudo, tanto para a Primavera, quanto para o Verão, onde os valores apresentaram-se maior fora da área de cultivo e menor dentro desta, justamente pela maior carga de matéria orgânica depositada pelos organismos suspensos no sistema de cultivo. Porém, como enfatizado pela análise estatística, este processo é de baixa relevância no ambiente.
5.1.2 Nutrientes inorgânicos
Os valores de nutrientes inorgânicos estão representados na tabela 3. Nesta são exibidos os níveis dos nutrientes inorgânicos dissolvidos na coluna d’água, sendo estes os compostos nitrogenados (NO3-, NO2-, NH4+) e fosfato (PO43-).
Tabela 3: Valores médios, desvio padrão, mínimo e máximo dos nutrientes inorgânicos das amostras de água para cada campanha amostral. Todos os valores são expressos em µMol/L.
Os compostos nitrogenados na coluna d’água estão divididos na forma inorgânica dissolvida (NID) em amônio (NH4+), nitrito (NO2-) e nitrato (NO3-) (Tabela 3). As
concentrações destes nutrientes estão sujeitas a várias transformações no ambiente aquático, principalmente por ações de microrganismos. O NH4+ é a primeira forma de nitrogênio
inorgânico liberado pela respiração, tendo como resultado da oxidação enzimática deste, a produção de NO3-, forma mais oxidada, e o NO2-, como elemento intermediário
(CARMOUZE, 1994).
Em condições aeróbias o nitrogênio presente na água sofre processos de nitrificação (NH4+ NO2- NO3-), com oxidação primeiramente do íon amônio, transformando-se em
NH4+ (µMol/L) NO2- ( µMol/L) NO3- ( µMol/L) PO43- ( µMol/L)
Campanha Cultivo Fora Cultivo Fora Cultivo Fora Cultivo Fora
PRIMAVERA Média 9,79 10,31 0,4 0,39 1,65 1,46 0,37 0,37 Desv. Pad. 2,21 0,41 0,01 0,01 0,42 0,06 0,03 0,03 Mínimo 8,22 10,31 0,39 0,38 1,24 1,40 0,36 0,36 Máximo 11,36 11,1 0,41 0,41 2,09 1,52 0,4 0,4 Média 6,68 6,4 0,08 0,07 0,52 0,46 0,30 0,29
VERÃO Desv. Pad. 0,8 0,55 0,004 0,002 0,07 0,006 0,00 0,03
Mínimo 5,89 5,98 0,08 0,07 0,45 0,45 0,30 0,26
Máximo 7,50 7,03 0,08 0,08 0,58 0,46 0,30 0,30
nitrito e, posteriormente, em nitrato. Já em condições anaeróbias, característica de ambientes eutrofizados, ocorre o processo de desnitrificação, por meio do consumo de NO3- e produção
de nitrogênio molecular (N2) durante a decomposição da matéria orgânica (FRACALOSSI,
2011).
Figura 7: Distribuição espacial e temporal de NH4+, NO2-, NO3- e PO43- (média, desvio padrão, máximo e
mínimo) para os diferentes períodos e locais de estudo, onde CP (cultivo-primavera); CV (cultivo-verão); FP (fora-primavera); e FV (fora-verão).
- Nitrato
O nitrato é a forma nitrogenada de maior estado de oxidação e a mais estável entre os compostos nitrogenados inorgânicos (CARMOUZE, 1994). As concentrações médias na Primavera (1,65 ± 0,42 µMol/L e 1,46 ± 0,06 µMol/L, dentro e fora do cultivo, respectivamente) foram maiores que os valores observados no Verão (0,52 ± 0,07 µMol/L no
CP CV FP FV 0 .5 1 .0 1 .5 2 .0 N it ra to ( u M o l/ L ) CP CV FP FV 0 .1 0 0 .2 0 0 .3 0 0 .4 0 N it ri to ( u M o l/ L ) CP CV FP FV 6 7 8 9 10 11 A m ô n io ( u M o l/L ) CP CV FP FV 0 .2 6 0 .3 0 0 .3 4 0 .3 8 Fo s fa to ( u M o l/ L )
cultivo, e 0,46 ± 0,006 µMol/L fora do cultivo), sendo diferentes significativamente (p<0,05) (Figura 8).
Segundo Galan et al. (2004), dependendo da estação do ano, tem-se diferentes intensidades de luz, temperatura e disponibilidade de nutrientes, fatores que influenciam diretamente na atividade biológica do ambiente. Contudo, são comumente encontrados valores mais altos de concentração de nitrato associados com épocas de inverno e outono, onde o efeito sinérgico dos fatores acima desfavorece a atividade biológica, causando um excedente de nitrato na coluna d’água. O oposto ocorre nos períodos de Primavera e Verão, devido a altas temperaturas, além de elevada luminosidade e disponibilidade de nutrientes (PEDROSA, 2011), justificando os maiores valores de NO3- observado neste estudo,
coincidindo com o período de menor temperatura.
Já em relação aos dados entre os locais de estudo, observa-se que em ambas as estações, os maiores valores de nitrato deram-se dentro da área de cultivo, todavia, apresentando valores de p>0,05, enfatizando que não há diferença significativa entre eles. Carmouze (1994) atenta ao fato de que em ambientes rasos, onde a camada fótica abrange toda a coluna d’água, o amônio produzido pela respiração aeróbica é rapidamente assimilado pelos organismos fotossintéticos, sem ocorrer o processo de oxidação a nitrito e, posteriormente, a nitrato. Segundo o mesmo autor, este processo, porém, é facilitado em condição afótica, onde não há elevada assimilação fotossintética do amônio.
Deste modo, a ocorrência de maiores níveis de nitrato dentro da área de maricultura, pode ter relação com os organismos suspensos no sistema de cultivo, uma vez que este pode estar limitando a intensidade luminosa na coluna d’água, além do grande aporte de material orgânico oriundo destes organismos através de fezes e pseudofezes, facilitando a oxidação do amônio em nitrito e nitrato. Vale destacar que estes processos são de menor relevância quando comparados com a diferença sazonal, uma vez que as amostragens foram feitas em apenas um ponto amostral em cada ambiente de estudo.
- Nitrito
O nitrito é comumente encontrado no ambiente aquático como um componente intermediário, que pode provir tanto da oxidação do amônio, processo mais comum, como da redução bacteriana do nitrato (CARMOUZE, 1994).
As concentrações médias de nitrito foram bastante parecidas para os dois locais de estudo, tanto para o período de Primavera, quanto para o Verão. No primeiro, a concentração média foi de 0,4 ± 0,01 µMol/L e 0,39 ± 0,01 µMol/L dentro e fora do cultivo, respectivamente. Enquanto no Verão, a concentração média de nitrito foi de 0,08 ± 0,004 µMol/L, no cultivo e 0,07 ± 0,002 µMol/L, fora (Figura 7). Tendo como base as comparações estatísticas, essa baixa diferença entre os ambientes de estudo é enfatizada pelos valores de p>0,05. Já em relação à sazonalidade, os valores de p<0,05 obtidos nas comparações entre cultivo-verão (CV) e cultivo-primavera (CP), fora-verão (FV) e fora-primavera (FP), ressaltam a diferença significativa entre os períodos abordados, da mesma forma que o nitrato, com os maiores valores observados durante a coleta de Primavera.
Como no caso do nitrato, o nitrito provém, principalmente, da oxidação do amônio presente no ambiente, e está relacionado com a sazonalidade. Como observado, os maiores valores de concentração de nitrito ocorreu no período da Primavera em relação ao Verão, quando a temperatura local estava mais baixa. Já em relação aos valores entre os diferentes ambientes de estudo apresentarem iguais concentrações em ambos os períodos de coleta, pode ser explicado pelo fato do nitrito ser utilizado por alguns organismos na ausência ou em concentrações baixas de nitrato, onde esses organismos o assimilam como nutriente (PEDROSA, 2011).
- Amônio
O amônio é a primeira forma de nitrogênio liberado pela respiração, portanto, a mais abundante, além de forma preferencial em relação à assimilação do nitrogênio para os microrganismos (MANN, 1982; CARMOUZE, 1994). Da mesma forma que as outras formas nitrogenadas, as maiores concentrações médias foram obtidas na Primavera 9,79 ± 2,21 µMol/L no cultivo e, 10,31 ± 0,41 µMol/L fora, em relação aos valores observados. Verão: 6,68 ± 0,8 µMol/L dentro da área de cultivo e 6,4 ± 0,55 µMol/L, fora (Figura 7).
Os teores de amônio são frequentemente associados à sazonalidade, onde maiores valores estão relacionados com os períodos de baixa temperatura, devido à diminuição da atividade biológica. O oposto ocorre nos períodos de altas temperaturas, épocas em que acontece a diminuição da concentração de amônio no ambiente marinho, justamente pelo aumento da atividade biológica associada ao consumo deste composto (PEDROSA, 2011).
A partir das comparações estatísticas, foram obtidos valores de p<0,05 em relação aos períodos (Primavera e Verão), comprovando a diferença sazonal para os teores de NH4+.
Enquanto que em relação aos locais de estudo, os valores de p>0,05 mostram que não há diferença significativa entre eles para ambos os períodos. Segundo Suplicy (2005), os animais filtradores são muito eficientes na remoção de matéria orgânica particulada em suspensão, removendo direta e indiretamente os teores de nitrogênio e outros nutrientes presentes. Esses organismos, além de removerem os níveis de nitrogênio do ambiente, também incorporam uma porção em seus tecidos, compostos por aproximadamente 1,4% de nitrogênio e 0,14% de fosfato, por exemplo.
Figura 8: Distribuição espacial dos os compostos nitrogenados para cada campanha amostral.
Observando os resultados obtidos, a proporção entre os três compostos nitrogenados (NH4+, NO2- e NO3-) na Primavera e dentro da área de cultivo foi de 82,78% referente ao
amônio, seguida de 13,9% do nitrato e 3,32% do nitrito, enquanto fora do cultivo a proporção entre os parâmetros foi de 85,17%, 11,68% e 3,15%, respectivamente. No Verão, as proporções foram de 95,57% para amônio, 3,32 para nitrato e 1,11% para nitrito, dentro da área de cultivo. E 95,84%, 3,09% e 1,06% para os mesmos parâmetros e fora da área de cultivo. (Figura 8). 0% 20% 40% 60% 80% 100% CP CV FP FV Pr o p o rç ão (% ) Pontos amostrais NO3 NO2 NH4
- Fosfato
Os compostos fosfatados abrangem tanto o fósforo orgânico particulado (POP) e dissolvido (POD), quanto o fósforo inorgânico dissolvido ou fosfato (PO43-), forma de maior
importância para a assimilação dos microrganismos (ESTEVES, 1998).
As concentrações médias de fosfato na Primavera foram idênticas para os diferentes locais de estudo, sendo de 0,37 ± 0,03 µMol/L. No Verão, apesar dos valores terem sido semelhantes, dentro da área de cultivo, o teor médio de fosfato foi de 0,30 ± 0,00 µMol/L, enquanto fora do cultivo sua concentração foi de 0,29 ± 0,03 µMol/L (Figura 8).
Com base nas comparações estatísticas, o fosfato apresentou diferença significativa nas suas concentrações apenas em relação aos períodos (p<0,05) e não aos distintos locais de estudo (p>0,05), bem como os outros nutrientes inorgânicos mencionados acima.
Assim como o nitrogênio inorgânico dissolvido (NID - NH4+, NO2- e NO3-), o fósforo é
um nutriente essencial para os organismos nos sistemas aquáticos, sendo utilizado, principalmente, na formação de biomassa (DOLAN, 1997), além de síntese proteica. Portanto, as maiores concentrações de fósforo na Primavera em relação ao Verão, justificam-se por, neste último período, haver um aumento da atividade biológica e consequentemente, maior consumo deste nutriente pelos organismos, acompanhando a distribuição do NID.
5.1.3 Clorofila-a
Na Primavera, a concentração média de clorofila-a foi de 1,79 µg/L e 1,92 µg/L dentro e fora da área de cultivo, respectivamente, enquanto no Verão, os valores médios foram de 3,52 µg/L e 3,61 µg/L para os mesmos locais. As análises estatísticas não foram realizadas por esse parâmetro apresentar apenas uma média pontual para cada local e período de estudo. Porém, é notável a diferença sazonal nos teores de clorofila-a tanto na área de cultivo quanto fora desta.
A clorofila-a é geralmente associada à produção primária local, com maiores valores nos períodos de elevadas temperaturas e maior incidência luminosa, o que pode explicar os maiores valores registrados na coleta de Verão, onde foi registrado um aumento da temperatura, acompanhando os menores valores dos nutrientes inorgânicos. Porém, outro
fator importante que influencia a concentração de clorofila em ambientes costeiros é o índice pluviométrico. Os maiores valores de clorofila-a são geralmente relacionados com períodos chuvosos (Verão), enquanto as menores concentrações, associadas a períodos secos (Outono/Inverno), o que pode explicar a diferença em suas concentrações nos dois períodos. Segundo Araújo et al. (2006), que realizou uma caracterização climatológica do município de Penha-SC, os meses de maior regime pluviométrico são Janeiro, Fevereiro e Março, período em que foi realizada a amostragem de Verão para o presente estudo.
Estudos pretéritos e na mesma área de estudo, realizados por Chevarria & Kuroshima (1998), encontraram valor médio de 2,8 µg/L de clorofila-a durante aproximadamente 2 anos e meio de amostragem ao longo da enseada. Estudo realizado por Pedrosa (2011) e no mesmo ambiente encontrou valor médio de clorofila-a de 2,3 ± 1,7 µg/L durante um período de 12 anos de amostragem, variando entre o máximo de 15,6 µg/L e um mínimo de 0,1 µg/L.
A baixa diferença entre os locais, sendo menor dentro da área de cultivo em relação a fora desta e em ambas as estações do ano, podem estar relacionadas com as estruturas de cultivo neste ambiente, que interferem na intensidade luminosa na coluna d’água, e consequentemente na produção primária, além do consumo do fitoplâncton pela ação filtradora dos moluscos.
5.2 SEDIMENTO
Os valores médios, desvio padrão, mínimo e máximo dos nutrientes orgânicos do sedimento estão exibidos na tabela 4. Entre esses nutrientes, foram analisados o Carbono Orgânico Total (COT); Nitrogênio Orgânico Total (NOT); e Fósforo Orgânico Total (POT).
O carbono orgânico particulado presente nos ecossistemas aquáticos é oriundo, principalmente, de plantas e animais, a partir da ressuspensão do sedimento, trocas com sistemas adjacentes, efluentes (doméstico e industrial), e do fitoplâncton (CARMOUZE, 1994).
Tabela 4: Valores médios, desvio padrão, mínimo e máximo de COT, NOT e POT das amostras do sedimento superficial para cada campanha amostral (dados em µMol/gsed).
COT NOT POT
Campanha Cultivo Fora Cultivo Fora Cultivo Fora
PRIMAVERA Média 1053,25 1181,74 84,84 75,01 12,38 15,38 Desv. Pad. 65,78 111,96 1,31 3,75 1,25 0,07 Mínimo 983,35 1062,46 83,91 71,07 11,49 15,33 Máximo 1113,95 1284,55 85,77 78,48 13,26 15,43 Média 169,36 171,05 57,12 77,09 18,42 17,11
VERÃO Desv. Pad. 12,88 15,05 0,93 13,2 1,45 1,18 Mínimo 154,63 153,73 56,47 64,24 16,94 16,06 Máximo 178,49 180,92 57,78 90,62 19,83 18,38
Figura 9: Distribuição espacial e temporal de COT, NOT e POT no sedimento superficial (média, desvio padrão, máximo e mínimo) para os diferentes períodos e locais de estudo, onde CP primavera); CV
(cultivo-verão); FP (fora-primavera); e FV (fora-verão).
A concentração média de COT, na Primavera, foi de 1053,25 ± 65,78 µMol/gsed na área
de cultivo, e 1181,74 ± 111,96 µMol/gsed fora desta. No Verão, os valores médios tanto na
área de cultivo quanto fora desta, foram em torno de 6 a 7 vezes inferiores aos apresentados na Primavera nos mesmos ambientes (169 ± 12,88 µMol/gsed e 171,05 ± 15,05 µMol/gsed,
dentro e fora do cultivo, respectivamente) (Figura 9). Esta grande diferença é também ressaltada através das análises comparativas, onde os valores de p<0,05 referentes aos dois ambientes de estudo, enfatizam a distinção nos teores de COT para as duas estações. Em
CP CV FP FV 200 400 600 800 1000 1200 C O P ( u M o l/ g ) CP CV FP FV 60 65 70 75 80 85 90 N O T (u M o l/ g ) CP CV FP FV 12 14 16 18 20 P O T (u M o l/ g )
contra partida, os valores de p>0,05 alusivos aos ambientes de estudo, indicam que não há diferença significativa nos teores de COT entre eles.
Observando os teores de COT encontrados, nota-se que a diferença entre os locais de estudo (cultivo e fora) foi expressivamente menor em relação à diferença entre os períodos. Félix (2009) em estudo semelhante e na mesma área de estudo, encontrou resultados onde os teores de carbono foram menores em pontos dentro da enseada se comparados àqueles de fora. Outros dois estudos, o primeiro realizado por Crawford et al. (2003), onde analisou três fazendas de cultivo de moluscos na Tasmânia, e o segundo feito por Hatcher et al., (1994), avaliando duas fazendas de cultivo no litoral canadense, encontraram resultados onde não houveram diferenças significativas nas concentrações de carbono entre uma área de referência e outra de cultivo.
Já a grande diferença das concentrações de COT sazonalmente pode estar relacionada com os organismos responsáveis pela transformação do carbono orgânico em CO2, onde no
verão, aliado a alta incidência de luz na coluna d’água e ao aumento do metabolismo destes organismos, causam diminuição de carbono orgânico nos sedimentos (FÉLIX, 2009).
A concentração média de nitrogênio orgânico total (NOT), na Primavera, foi de 84,84 ± 1,31 µMol/gsed, na área de cultivo, enquanto que fora desta, a concentração média de
nitrogênio foi de 75,01 ± 3,75 µMol/gsed. No Verão, os valores médios foram de 57,12 ± 0,93
µMol/gsed e 77,09 ± 13,2 µMol/gsed, dentro e fora do cultivo, respectivamente (Figura 9).
Através das análises estatísticas para este parâmetro, houve diferença significativa apenas em relação à sazonalidade na área de cultivo, com valor de p=0,04. Já para fora da área de cultivo e entre os locais de estudo, tanto para a Primavera quanto para o Verão, os valores de p>0,05, demonstrando que não há diferença nos teores de NOT, mesmo com uma grande diferença entre a área de cultivo e fora no Verão, explicado pelo alto valor de desvio padrão entre as réplicas neste último ambiente.
A diferença sazonal em relação à área de cultivo pode estar associada ao aumento do metabolismo dos organismos no período de Verão, associado ao aumento da produção de biodepósitos nesta região, na qual intensifica a sedimentação do material orgânico ao sedimento e, por conseguinte, a liberação do nitrogênio inorgânico (NH4+,NO2- e NO3-) para a
coluna d’água devido a ação das bactérias no sedimento (SUPLICY, 2005). Segundo o mesmo autor, quando da assimilação do fitoplâncton pelos organismos filtradores, ocorre a adesão de muco proteico às células fitoplanctônicas durante o processo de filtração e geração de biodepósitos, onde auxilia na ação das bactérias e consequentemente, na liberação do nitrogênio, o que pode justificar o aumento na taxa de decomposição na área de cultivo, observado pelos baixos valores de NOT nesta área, especificamente durante o período de Verão.
O fósforo é um nutriente utilizado na formação de biomassa nos ambientes marinhos e reciclado no próprio meio, passando parte dele pelo ciclo orgânico, sendo mobilizado nos sedimentos, principalmente como fosfato (DOLAN, 1997; PELLENS et al., 1998).
Na Primavera, a concentração média de POT no sedimento superficial dentro da área de cultivo foi de 12,38 ± 1,25 µMol/gsed, enquanto que fora, o valor médio foi de 15,38 ± 0,07
µMol/gsed. Já no Verão, os valores médios foram maiores, sendo de 18,42 ± 1,45 µMol/gsed e
17,11 ± 1,18 µMol/gsed dentro e fora da área de cultivo, respectivamente (Figura 9).
A partir das análises estatísticas, houve diferença significativa em relação à sazonalidade apenas na área de cultivo, com valor de p=0,005. Porém, para o ambiente de fora, a sazonalidade não ficou tão marcada, além de não haver diferença significativa também entre os locais, devido os valores das comparações estatísticas apresentarem valores de p>0,05.
Em relação à diferença sazonal para a área de cultivo, esta pode ser explicada pela presença dos organismos na área de maricultura que, aliado a elevação da temperatura no período de Verão, ocorre um aumento no metabolismo dos organismos suspensos no sistema de cultivo e, por conseguinte, ocorre um acréscimo de biodepósitos nos sedimentos superficiais. A pequena diferença entre cultivo e fora na Primavera pode estar relacionada com o regime hidrodinâmico local, que desempenha importante função na remobilização do material acumulado no fundo. As ondas, desta forma, atuam na ressuspensão deste material, enquanto que as correntes geradas pelo vento e marés, em seu transporte (SCHETTINI et al., 1999).
