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Lista de exercícios de limnologia – Nitrogênio e Fósforo
1) Por que o Nitrogênio é importante?
O Nitrogênio é essencial para o metabolismo e constituição celular (biomassa), por sua grande abundância em biomoléculas chave, como proteínas, peptídeos e aminoácidos. Dessa forma, o N é indispensável para os organismos podendo ser limitante á produção primária e secundária, crescimento de algas, microorganismos procarióticos e organismos eucarióticos.
2) Quais as formas de Nitrogênio encontradas dos ecossistemas aquáticos e quais as assimiláveis?
N 2 (não utilizado pelos produtores), compostos orgânicos dissolvidos (purinas, aminoácidos, peptídeos), compostos orgânicos particulado (detritos, fitoplâncton, zooplâncton, bacterioplâncton etc), compostos inorgânicos dissolvidos (nitrato, nitrito, amônia, íon amônio, óxido nitroso e nitrogênio molecular). O nitrato e o íon amônio são as principais formas de N assimiláveis pelos produtores primários. Em termos enérgicos, o nitrito é a segunda melhor forma assimilável de nitrogênio.
3) Quais as fontes de nitrogênio para os ecossistemas aquáticos?
Fixação biológica de nitrogênio, decomposição da matéria orgânica, chuvas, tempestades atmosféricas de raios, aporte orgânico e inorgânico a partir de ecossistemas adjacentes e pelo aporte de efluentes domésticos e industriais não tratados ou parcialmente tratados nos corpos d’água.
4) O que é fixação biológica e quais as condições ambientais necessárias para que ela ocorra?
Processo no qual alguns organismos procariontes, bactérias e cianobactérias, utilizam o N 2 como fonte de N para seu metabolismo, transformando-o em biomoléculas como proteínas. Ecossistemas com baixa disponibilidade das outras formas de N inorgânico, ambientes anóxicos (processo redutor).
5) Quais os organismos capazes de realizar fixação biológica nos ecossistemas aquáticos?
Bactérias e cianobactérias planctônicas, simbiontes ou semissimbiontes em associações com macrófitas aquáticas (plantas aquáticas superiores). Destacam-se gêneros Azotobacter e Clostridium, mas outros gêneros como Azospirillum, Nostoc, Anabaena, Aphanizomenom também são importantes representantes.
6) Como as cianobactérias fazem fixação biológica?
As células vegetativas próximas fornecem N 2 e energia, sob forma de ATP, para os heterocistos (células de paredes espessas, pobres em pigmentos fotossintetizantes e sem o fotossistema II, fatos que a tornam microssistemas anaeróbios, propícios á
realização do processo de fixação do Nitrogênio), nos quais N 2 é reduzido a amônio para síntese de glutamina.
7) No que consiste a nitrificação? Que organismos são responsáveis por este processo? Quais as condições ambientais necessárias para que ela ocorra?
Caracteriza-se pela utilização de compostos inorgânicos reduzidos (por exemplo, amônio) como doadores de hidrogênio, pelo qual, através da oxidação destes compostos, os microorganismos (bactérias quimioautróficas) obtêm energia para síntese de biomoléculas (por exemplo produção de biomassa). Diferentes gêneros de bactérias são responsáveis pelos processos de oxidação, na oxidação da amônia é o das Nitrossomonas , enquanto na oxidação do nitrito, é o das Nitrobacter. Esse processo só ocorre em ambientes que há oxigênio disponível.
8) No que consiste a amonificação? Quais os organismos responsáveis por este processo? Quais as condições ambientais necessárias para que ela ocorra?
A amônia é o produto final da mineralização, aeróbica ou anaeróbica, do nitrogênio orgânico e pode ser gerado pela atividade de organismos heterotróficos por meio de diversas reações bioquímicas. Esse conjunto de reações é conhecido como processo de amoificação. O sedimento é o principal sítio da amonificação e a hidrólise da uréia é uma das principais reações, já que esse composto é comumente excretado pelos organismos e pode ser gerado pela degradação de compostos heterocíclicos como ácidos nucléicos. Ocorre predominantemente em meio anaeróbico.
*9) Explique o que é e diferencie amonificação do nitrato e desnitrificação.
Desnitrificação – redução do nitrato a nitrogênio molecular NO 2 -^ -> NO -> N 2 O -> N 2
Amonificação do nitrato – redução do nitrato a amônio
NO 2 -^ -> NH 2 OH -> NH 4 +
*10) Como a desnitrificação pode ser usada para saneamento ambiental?
O processo de desnitrificação assume um papel interessante global nos dias atuais, uma vez que tem como um intermediário do processo o óxido nitroso. Esse gás é um importante gás ligado ao efeito estufa e é amplamente conhecido pela sua grande capacidade de aquecimento, que é mais de 200 vezes maior que a do CO 2.
11) Explique a figura:
Tem origem de fontes naturais e artificiais. Dentre as fontes naturais, as rochas da bacia de drenagem constituem a fonte básica de fosfato para os ecossistemas aquáticos continentais; precipitação atmosférica e deposição do material particulado, tais como: partículas de solo e rochas, e de organismos vivos e em decomposição e compostos voláteis liberados de plantas e de queimas naturais. Como exemplo de fontes artificiais tem o esgoto doméstico e industrial e material particulado de origem industrial contido na atmosfera.
16) De que formas o fósforo pode ser precipitado ou removido dos ecossistemas aquáticos?
Através de processos de ciclagem, sedimentação, ressuspensão, fontes alócotonas.
17) Que mecanismos podem ser utilizados pelos produtores primários para superar deficiências de fósforo?
Consumo em luxúria (luxury consuption), ; capacidade de utilizar o fósforo em baixas concentrações através de desenvolvimento de mecanismos evolutivos (aumento de relação superfície x área); produção de fosfatase alcalina.
18) Explique qual a relação entre concentração de fósforo e eutrofização.
Como o P é o principal limitante, com seu aumento no ambiente, há maior proliferação de algas, fazendo com que haja “água verde”, ou seja, a eutrofização. Segundo Peters (1995), há correlação entre as concentrações de P e clorofila (proporcionais), ou seja: quanto mais P no ambiente, mais clorofila, logo também aumenta a concentração de fitoplâncton e zooplâncton.
19) O que é ciclagem em curto circuito do fósforo e em que condições ambientais ela pode predominar?
A ciclagem em curto-circuito ocorre na coluna d'água através da rotatividade do P. Há alternância do P na biota para forma inorgânica, depois é assimilado por organismos na forma orgânica através de enzimas.
20) Quais os fatores que provocam a precipitação do fósforo nos ecossistemas aquáticos?
Através da presença de alguns metais, como Fe, Mn, Zn, Cu, Al; presença do carbonato de cálcio através da descalcificação biológica; adsorvido a silte, argila, areia.
21) Ao longo do eixo longitudinal de um reservatório, qual a tendência esperada quanto às concentrações de fósforo?
22) Que se poderia esperar quanto à concentração de fósforo nas regiões a jusante de um reservatório?
À jusante do reservatório a concentração de P é menor, uma vez que o P fica retido à montante.
23) Explique detalhadamente a precipitação e ressuspensão do fósforo ligado ao ferro.
24) De que se trata a fertilização interna dos ecossistemas?
25) O que é bioturvação?
No processo de ressuspensão do P, há animais que revolvem os sedimentos, trazendo à tona o P presente, denominado bioturvação.
26) O que esperar em relação às concentrações de fósforo durante a formação de um reservatório? Quais as consequências imediatas em relação aos produtores primários?
Como consequentes impactos ambientais proveniente das barragens e represamentos, à montante é retido o P (nutrientes), então à jusante há um empobrecimento da concentração de P, fazendo com que a biota presente (fitoplânctons, zooplânctons, etc) sejam dizimados pela falta de nutriente.
27) Qual a importância das macrófitas aquáticas da região litorânea em relação ao fósforo proveniente de fontes alóctones?
A presença de macrófitas aquáticas na região litorânea pode interferir na concentração de P, uma vez que a água presente nas imediações (que chega com determinada força) perde a sua velocidade ao entrar em contato com as macrófitas aquáticas, fazendo com que a mesma absorva os nutrientes. Dessa forma, a concentração de P devolvido ao ambiente será menor.
28) Como reservatórios atuam na captura de fósforo existentes na coluna de água?
