Laboratório de Gestão de Reservatórios Tropicais - Integrando Ensino, Pesquisa ao Desenvolvimento...
Transcript of Laboratório de Gestão de Reservatórios Tropicais - Integrando Ensino, Pesquisa ao Desenvolvimento...
Laboratório de Gestão de Reservatórios
Tropicais
_______________Integrando Ensino, Pesquisa ao Desenvolvimento
Sustentável
Apresentação junto ao
Programa de Posgrado em Biologia
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Universidad de Antioquia
Medellin, Colombia
Maio 2015
Ricardo Motta Pinto Coelho
Instituto de Ciências Biológicas – ICB
Universidade Federal de Minas Gerais
Ensino (Teaching)
Extensão (Extension)
Pesquisa (Research)
Orientação Pós-Graduação (MSc and Thesis supervision)
Interações com empresas(partnership with private business)
Colaborações Internacionais (International partnerships)
Atividades do
LGAR - UFMG
Nome Curso/Nivel Período
Ecologia de
Comunidades
Pós-Graduação em Ecologia/
Mestrado e Doutorado
1991-2008
Ecologia Energética Bacharelado em Biologia/
Graduação
1991-2008
Bases Ecológicas para
o Desenvolvimento
Sustentável
Todos os cursos da
UFMG/Graduação
2009-2015
Ecologia Geral Engenharia Ambiental/
C. Biológicas/
Graduação
2009-2011
Limnologia Aplicada à
aquicultura
Aquicultura/ Graduação 2010-2015
Fundamentos em
Ecologia
Gestão de Recursos
Hídricos/especialização
2011-2015
O livro “Fundamentos em
Ecologia” foi edié um resultado
direto das minhas atividades
didáticas nos cursos de
graduação e pós-graduação
em Ecologia. Esse livro é
adotado em muitas
universidades brasileiras tendo
já vendido mais de 40 mil
exemplares.
O Atlas da Qualidade de Água da Pampulha tem o objetivo central de vulgarizar o
conhecimento acadêmico para o grande público, atraindo os cidadãos brasileiros para a
causa da conservação e recuperação dos lagos urbanos no país.
O livro “Reciclagem e
Desenvolvimento
Sustentável” é um dos
primeiros livros que trata
desse assunto no Brasil.
Ele está voltado ao
público universitário,
gestores públicos e
estimula seus leitores ao
empreendedorismo na
área de reciclagem.
O livro foi lançado em
2009 e já vendeu 3.000
exemplares. O formato
e-book recebe grande
número de acessos
gratuitos na web.
O Brasil vive hoje uma grave críse hídrica que vai obrigar os grandes centros do país (São Paulo,
Rio e BH) a um grande racionamento de água potável ainda em 2015. O livro mostra que essa
crise foi, em parte, causada pela falta de planejamento do governo e pela incapacidade da
academia influenciar os nossos tomadores de decisão.
Extensão Universitária
1º Curso à distância em Ecologia do Brasil, com
sua primeira turma iniciada em 1998
Número de cursos já oferecidos: 21
Centenas de alunos já certificados.
Alunos de praticamente todos estados do Brasil
Alunos da América Latina e África
Muitos ex-alunos são hoje ecólogos, limnólogos e
gestores ambientais de sucesso.
Algumas das turmas de alunos matriculados nos cursos à distância (e-learning)
“Fundamentos em Ecologia e Tópicos em Gestão Ambiental”
Atividades de Pesquisa do LGAR
- Limnologia de Reservatórios- Limnlogia Física (morfometria e batimetria)
- Limnologia Geral
- Ecofisiologia de organismos zooplanctônicos
- Produção primária e secundária
- Ciclagem de nutrientes
- Desenvolvimento de equipamentos
- Poluição e eutrofização- Padrões espaço temporais de indicadores de eutrofização
e de organismos planctônicos
- Espécies exóticas
- Relaçoes fito-zoo-peixes
- Ictiologia e aquicultura- Monitoramento da ictiofauna
- Hidroacústica
- Poluição e seus impactos nas populações de peixes
- Gestão Ambiental de Reservatórios- Usos múltiplos e modelagens Computacionais
- Zoneamento ambiental
- Governança e gestão ambienta- Crise nas águas
- Cooperação com empresas- Icatu Meio Ambiente Ltda.
Ecobatímetro Sonarlite (Ohmex) e B – DGPS GTR-A (Techgeo). (C) Sistema em operação já em nossas
coletas. Para segurança e para melhor posicionamento, usamos sempre um aparelho convencional GPS
Garmin de 12 canais. Esse equipamento possibilitou uma navegação mais precisa dentro dos transectos
previamente demarcados.
O LGAR desenvolveu uma metodologia específica para
executar estudos morfométricos em reservatórios tropicais
605000 605500 606000 606500 607000 607500 608000
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Transectos para obtenção de dados batimétricos georeferenciados com precisão sub-
métrica na represa da Pampula. A vetorialização da orla da represa foi fieta com o uso do
programa Didger 3.1. Os overlays foram obtidos com a partir da geração de um mapa
básico (basemap) com o Programa Surfer 8.0.
Sondas multi-analisadoras Yellow Springs 556 MPS
(direita) e 6920 (esquerda). Sonda SCUFA, Turner
Instruments, USA. Essa sonda é um sensor
fluorimétrico submersível capaz de realizar
mensurações “in situ” de clorofila-a e de turbidez. A
sonda é submersível na água e coleta grande
quantidade de dados em seu sistema de data-log
que mais tarde podem ser transferidos diretamente
a um computador Essas sondas permitiram a coleta
in situ de uma série de variáveis limnológicas
permitindo uma aquisição, transferência e
processamento dos dados com grande rapidez.
Fotos: Ricardo P. Coelho.
Evidência de entrada de efluentes poluídos em outubro de 2014 na represa da Pampulha
O monitoramento diário
documentou um aumento
abrupto da condutividade em
outubro de 2014. O evento
ocorreu nos três pontos de
monitoramento. Acreditamos
que esse evento seja uma
evidência da entrada externa
de contaminação industrial
1
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CONDUTIVIDADE ELETRICA
605000 605500 606000 606500 607000 607500 608000
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OXIGENIO DISSOLVIDO
605000 605500 606000 606500 607000 607500 608000
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CLOROFILA
Cartas temáticas geradas a partir de dados de campo, georeferenciados com precisão sub-métrica (D-GPS), obtidos com as
sondas YSI 556 e SCUFA/Turner. Mapa gerados com auxílios de diversos aplicartivos (Didger 3.0, Surfer 8.0, PASCAL, etc).
Interpolação: Krigging.
MALHA AMOSTRAL
(ABRIL 2007)
µWatts/cm²/nm
0 10 20 30 40 50 60 70
Pro
f. (
m)
1
2
3
4
5
12Edz305nm
Edz320nm
Edz340nm
Perfil - Furnas
Ln µWatts/cm²/nm
1 2 3 4 5
Ln Edz305nm
Ln Edz320nm
Ln Edz340nm
µEinsteins/m²/s
400 800 1200 1600 2000 2400 2800P
rof.
(m
)
0
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EdzPAR
Ln µEinsteins/m²/s
2 3 4 5 6 7 8 9
Ln EdzPAR
Kd 305 nm = 3,066
Kd 320 nm = 2,179
Kd 340 nm = 1,600
Kd PAR = 0,299
Sonda multiparâmetros Hydro_Node (UFMG)
Prof. Luiz A. Vieira,
coordenador do projeto
“Sonda Hydro_Node/UFMG
Os dois novos flutuadores
desenvolvidos pela empresa Piraí
Ltda. ; Paraná irão diminuir muito o
peso final do conjunto, alojar mais
baterias e suportar melhor as
intempéries.
Um novo flutuador
para a Sonda Hydro
Node da UFMG
Equipe dp Laboratório de Ciências da Computação, Instituto de Ciências Exatas da UFMG.
Coordenador: Prof. Dr. Luiz A. Vieira.
Nova ocorrência de alga fitoplânctonica no reservatório de Furnas, Janeiro de 2007
(Projeto: Delimitação de Parques Aquícolas, SEAP/SECTES-MG/FUNDEP-UFMG).
Foto: Maíra Campos (Lab. Gestão de Reservatórios, agosto de 2007)
Introdução de Peixes Exóticos
Tucunaré + Piranha
Extinções locais
(ictiofauna nativa)
Forte pressão sobre o micro-zooplâncton herbívoro
(Bosmina e Ceriodaphnia), com predomínio de rotíferos
Aumento na densidade de algas e piora da
qualidade de água com estabelecimento de
condições eutróficas em plena oligotrofia
nutricional.
Aumento das densidades de
chaoboriade (keystone species)
UFMG – ICB – Depto. Biologia Geral, Lab. Gestão Ambiental de Reservatórios
Teorias das “cascatas
tróficas” (Carpenter & cols,
1988)
Essa teoria, fundamentada em
relações peixes-zooplâncton de
lagos temperados prevê um
decréscimo dos produtores
primários em função de um aumento
de peixes piscívoros. A aplicação
desse princípio deu origem a toda
uma série de trabalhos de
biomanipulação em lagos
temperados (Lynch, Shapiro, etc).
A Cascata trófica torna-se invertida
em ambientes tropicais, onde a
adição de peixes piscívorous causa
uma liberação ecológica junto aos
predadores invertebrados,
Chaoborus, o que resulta em efeito
oposto ao esperado no nível no
fitoplâncton.
Piranha + Tucunaré
(piscivorous fish)
Fitoplâncton
Zooplâncton
Chaoborus
Peixes Nativos
Cascata Trófica Invertida
(Pinto-Coelho et al. 2008)
Cascata Trófica
(Carpenter et al. 1988)
Níveis Tróficos
Gestão Ambiental de Reservatórios
(Res. de São Simão, MG/GO)
Usos do solo e a eutrofização no Reservatório de São
Simão, rio Paranaíba, Minas Gerais/Goiás
Equipe: Ricardo M Pinto-Coelho et cols.
Florescimento de cianobactérias no reservatório
logo em nossa primeira excursão em janeiro de
2002. As fotos ilustram o evento no braço do
Tijuco-Prata (C-09).
UFMG – ICB – Depto. Biologia Geral, Lab. Gestão Ambiental de Reservatórios
UFMG – ICB – Depto. Biologia Geral, Lab. Gestão Ambiental de Reservatórios
A area total do estado de Goiás é de
340.117,65 km2. A área dos municípios
presentes na bacia é de 76.134 km2 e,
portanto, o percentual da área total do
estado de Goiás que está na bacia de
captação do reservatório de São Simão
chega a 22% da superfície do estado. Do
total de 246 municípios do estado de Goiás,
76 (31% dos municípios) possui terras na
bacia de captação do reservatório de São
Simão
A represa de São Simãolocaliza-se na bacia do Rio Paranaíba um dos rios formadores do Rio Paraná. Trata-se de um reservatório de grande porte, construído para produção de energia elétrica.
O reservatório tem apresentado um quadro preocupante de degradação da qualidade de suas águas causado por uma multiplicidades de fatores de origem antrópica.
Variável Valor
1 Área do Reservatório 722,25 km2
2 Área de Drenagem 171.000 km2
(estimativa CEMIG)
3 Profundidade Máxima 127 m
4 Vazão Máxima 24.000 m3.s-1
5 Altitude 404 m
6 Localização Latitude S19 01´ 05´´
Longitude W 50 29´57´´
UFMG – ICB – Depto. Biologia Geral, Lab. Gestão Ambiental de Reservatórios
UFMG – ICB – Depto. Biologia Geral, Lab. Gestão Ambiental de Reservatórios
As principais sub-bacias do reservatório são: rio Meia Ponte, rio dos Bois, Rio São Francisco, Rio Preto, Rio Alegre (GO) e rio dos Patos, São Gerônimo, rio da Prata e Tijuco (MG).
Fig – localização dos núcleos urbanos presentes nos municípios na bacia de captação do reservatório de São Simão.
UFMG – ICB – Depto. Biologia Geral, Lab. Gestão Ambiental de Reservatórios
O primeiro passo foi a
identificação do “eixos” de
desenvolvimento urbano na bacia
do reservatório. Pudemos notar o
grande desenvolvimento urbano
em Goiás, ao norte-nordeste da
bacia, nas áreas de influência dos
rios dos Bois e Meia Ponte
(Goiânia). Existem ainda muitos
outros centros urbanos importantes
nas sub-bacias goianas. Do lado
mineiro, a maior expansão urbana
foi observada na região de
Ituiutaba, na sub-bacia do Rio
Tijuco.
Eccossonda científica digital Biosonic DT-X. Este equipamento realiza varreduras na coluna d’água nas
faixas de freqüência de 38, 70, 120, 200, 420 e 1000 kHz, possibilitando a determinação da estimativa
da abundância, biomassa e espectro de tamanho dos organismos-alvo (peixes, macrófitas submersas e
mesozooplâncton (Chaoborus).
Ecossonda científica digital Biosonics DT-X® para biomonitoramento sub-aquático de recursos biológicos presentes na
coluna de água (esquerda). Ecosonda DT-X da Biosonics, adquirida no convênio 10.195 Fapemig/Fundep já em testes de
bancada no laboratório de Gestão Ambiental de Reservatórios da UFMG (direita). Esfera de tungstênio usada para a
calibração da sonda (em baixo).
Entre os anos de 2004 e 2006, fizemos um amplo levantamento da ictiofauna no sistema lacustre do
médio rio Doce. Foram amostrados ao todo oito diferentes lagos tanto dentro quanto fora do Parque
Estadual do Rio Doce. Esse levantamento prévio indicou o lago D. Helvécio como um ambiente propício
para dar início aos estudos de hidroacústica dada a simplicidade estrutural da comunidade de peixes e a
grande dominância de piranhas tanto nas capturas por frequência quanto nas capturas por biomassa.
Diferentes aspectos do levantamento da ictiofauna dos lagos do médio rio Doce. Nesse estudo, observamos a grande
abundância de piranhas em muitas de nossas coletas.
Lista de espécies de peixes coletados nas lagoa D. Helvécio,
Parque Estadual do Rio Doce em 2005.
Lagoa D.Helvécio (PERD)
Espécie PT NT PM CPUEb CPUEn
P. adspersus 918,8 6 183,8 765,7 5,0
Lycengraulis sp. 2,5 1 2,5 2,1 0,8
P. nattereri 5696,9 26 219,1 4747,4 21,7
H. malabaricus 1202,2 5 240,4 1001,8 4,2
Totais 7820,4 38 6517,0 31,7
Legenda:
PT: peso fresco total da captura por espécie (gramas),
NT: número total de indivíduos capturados (número),
PM: peso fresco médio dos indivíduos capturados (gramas),
CPUb: captura por unidade de esforço em termos de biomassa (gramas)CPUFn:captura por unidade de esforço em termos de frequência (ind.)
Ecograma obtido pela sonda Biosonics DT-X no dia 30 de junho de 2007 no Lago D. Helvécio, Minas
Gerais
É possível desenvolver a aquicultura em um grande reservatório tropical?
Fatores positivos- Grandes áreas alagadas
- Modelos potencialmente viáveis (tilápia- tanques-redes)
- Existência de populações lindeiras aptas para desenvolver a aquicultura
- Interesse econômico
- Políticas públicas
- Forte demanda pelo pescado
Fatores negativos- Incremento da eutrofização
- Uso de espécies exóticas
- Crescimento desordenado (favelização da água)
- Resistência de certos setores da academia
- Falta de infra-estrutura
- Falta de mão de obra especializada
Etapas do Trabalho
Fatores restritivosConsolidação da base cartográfica
SIG
Limnologia
Usos do Solo
Batimetria
Hidrologia
e Hidrodinâmica
Pesca e Aquicultura
Toxicologia
Capacidade de Suporte
Polígonos
Parques Aquícolas
Ictiologia
Mod. Zootécnico
Reservatórios
Rios
ADCP
Hidrodinâmica Mod. Limnológico
Ecobatimetro
Modelagem
Acessibilidade
Modelagem Hidrodinâmica
Prof. Dr. Paulo Cesar Rosman
COPPETEC – UFRJ
Projeto: Delimitação dos Parques Aquícolas nos reservatórios
de Furnas e Três Marias, Minas Gerais.
SEAP/SECTES/UFMG
Batimetria do Res. de Furnas
(uma primeira aproximação)
Simulação feita com o programa
SISBAHIA
(COPPETEC, UFRJ)
Detalhe com a circulação hidrodinâmica na região do rio
Grande, próximo à cidade de Guapé. Escala de cores e
outros dados na Figura acima. Nessa região, foram
demarcados vários polígonos aquícolas.
Padrão de correntes
médias na vertical (2DH)
em situação de verão com
ventos de SW.
Detalhe das pistas de vento NE na região do rio Sapucaí próximo à sua foz com o
rio Grande (estampa da esquerda) e na altura da cidade de Carmo do Rio Claro
(estampa da direita).
Monitoramento
Limnológico de
Reservatórios
O estudo limnológico foi
feito em três diferentes
Campanhas:
1) Todo o reservatório
2) Áreas ¨alvo¨ (aquicultura)
3) Polígonos Aquícolas
380000 400000 420000 440000 460000
7620000
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0.4
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2
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3.2
3.6
4
4.4
4.8
5.2
5.6
6
N
15 Km
Res. Furnas
Secchi
380000 400000 420000 440000 460000
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N
15 Km
Res. Furnas
sólidos totais
380000 400000 420000 440000 460000
7620000
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7660000
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1.6
2
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2.8
3.2
3.6
4
4.4
N
15 Km
380000 400000 420000 440000 460000
7620000
7640000
7660000
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7720000
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140
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180
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220
N
15Km
Res. Furnas
Carta Temática
(nitrato)
Res. Furnas
Carta Temática
(fósforo total)
Dados Biológicos
Além dos inventários descritos acima foram realizadas pesquisas sobre
a composição do fitoplâncton (cianobactérias), produção primária e
secundária em áreas previamente selecionadas:
Cianobactérias: (cel.ml-1,Portaria Nº 519 do Ministério da Saúde)
Produção primária (produção primária fitoplanctônica foi determinada
utilizando-se metodologia descrita por Vollendweider (1969) e Teixeira
(1973). Os resultados foram expressos em mgC/m³.hora-1, segundo os
procedimentos de Steemann-Nielsen (1952).)
Produção secundária (estimativa da produtividade como um produto
da biomassa (B) da população, e da taxa de crescimento, ou seja, da
taxa finita de natalidade () (Hart, 1987) )
Cianobactérias
CYANOPHYTA P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 P18 P19 P20
Anabaena sp. 32 84 315 106 51
Aphanizomenon sp. 269 724 3.234 109 2.526 5.187 5.053
Aphanocapsa delicatissima 56 234 40 256 39 134
Aphanocapsa holsatica 178 19
Epigloeosphaera brasilica 150 76
Lynbya sp. 1.406 197 464 202 438 2.273 492 236
Merismopedia sp. 83 71 41 50 29 46
Microcystis aeruginosa 960 145 5.895 75.789 2518 2829
Microcystis novacekii 1.684
Microcystis panniformis 2.683 2113 144 269 134 6.189 126 505 68.421 108.632 246 4.211 1.768
Oscillatoria sp. 138 97 67 1.145 116 947 9.474 109 1.052 1.547
Pseudanabaena mucicola 101 6 92 4.211 55 24
Radiocystis fernandoii 1.061
Densidade Total (cel/ml-1
) 371 56 4.648 2.310 786 1.095 4.462 375 14.562 896 3.873 69.368 198.106 3.529 8.104 12.758 5.104
Estações de coleta de
Cianobactérias no
reservatório de Furnas. Os
pontos foram plotados em
carta imagem do reservatório
indicando, em vermelho, a
região de deplecionamento
do mesmo.
Cádmio (brânquias)
Pontos de amostragem
C00 C TR1 TR2 TR3 C' TR1'TR2'TR3' C'' TR1''TR2''TR3''C'''TR1'''TR2'''TR3''' L
mg C
d/K
g
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
AM05
AM04
AM03
AM02
AM01
AM00
VMP
Bioacumulação de metais traços (Pb, Cd,
Zn e As) em peixes cultivados em tanques
rede.
O estudo demonstrou que há bioacumulação de Cd na Represa
da Pampulha, Belo Horizone, MG.
Limnologia AplicadaO estudo da ictiofauna no rio Itabapoana, Rio de Janeiro, demonstrou que os
impactos ambientais causados pelo lançamento de esgotos domésticos de uma
cidade de médio porte são maiores do que aqueles causados pela construção de
uma pequena central hidroelétrica (PCH, Pirapetinga, RJ)
Tese/Dissertaçãoes/Monografias orientadas
( post-graduation supervisorship )
em andamento concluídas total
Pós-Doutorado
(PD)0 4 4
Doutorandos
(PhD)4 5 8
Mestrandos
(MSc)0 12 12
Co-orientações
de Mestrado
(MSc)
1 2 3
Iniciação
(undergraduate)7 31 38
Dr. Marcos Reis Araújo
CEO Empresa de Consultoria na área de
Gestão de Unidades de Conservação
Orientação: Mestrado e Doutorado
Dra. Mgda Karla Barcelos Greco
Diretora da área de Meio Ambiente
CEMIG Cia Energia de Minas Gerais
Orientação: Doutorado
Dra Isabela Claret Torres
Diretora de Empresa de Consultoria
Limnologia
Orientação: Mestrado
Profa. Dra Carla Fernandes
Macedo
Profa. Universidade Estadual da Bahia
Campus de Sta Cruz
Orientação: Mestrado
Prof. Dr. José Fernandes Neto
Depto. Biologia Geral – ICB – UFMG
Orientação: Mestrado, Doutorado e Pós-
Doutorado
Profa. Dra. Laura Rull
Univ. Alicante – Espanha
Orientação: Mestrado
Prof. Dr. Juan Carlos Jaramillo
Londoño
Univ. Antioquia – Medellin
Orientação: Estágio de Doutorado
Biol. MSc. Rafael Resck
CEO – Empresas
SIGA Ltda.
RIMA Meio Ambiente Ltda.
The schism between
water science and
water policy
__________________Richard Meganck, Karl Havens, Ricardo M. Pinto-
Coelho
Accepted to correspondence section/Nature/2015
Países Lusófonos (Portugal, Angola,
Moçambique, Guiné-Bissau, Timor-
Leste, etc.)
IHE, Delft, Holanda
Univ. Dundee, UK
UNESCO, Paris
UNESCO, Montevideu
PHI, St. Domingo
UNESCO, Centers, Washington, USA
UNESCO, ICHARM, Japão
UNESCO, Centro de Hidroinformática,
Brasil-Paraguai (Itaipu)
Limnologia
Ecologia
Zoologia
Botânica
Hidrologia
Geografia
Geologia
Microbiologia
Biologia Molecular
Economia
Sociologia
Engenharias
Química e Bioquímica
Física
Ciências da saúde
Direito ambiental
Computação
Matemática
Comunicação
Ciências Sociais
EducaçãoClimatologia
Gracias!
Ricardo Motta Pinto Coelho
Departamento de Biologia Geral
Universidade Federal de Minas Gerais
Av. Antônio Carlos, 6627, Bairro São Francisco
Telefax 031 3409 2605
E-mail: [email protected]
Gracias
Gracias