Modelagem ecológica como ferramenta auxiliar para restauração de lagos rasos tropicais e subtropicais

Abstract

A crescente produção de carga orgânica e de nutrientes em bacias hidrográficas tem levado, historicamente, lagos rasos a drásticas mudanças na qualidade da água, na diversidade e riqueza biológica e nos usos nobres de suas águas. Estes ecossistemas aquáticos podem ser caracterizados, de uma maneira bem simplificada, por dois estados alternativos de equilíbrio: (a) um estado de baixa turbidez com predominância de vegetação aquática submersa, baixos níveis de biomassa fitoplanctônica ou (b) um estado de alta turbidez sem a presença de vegetação aquática submersa e altos níveis de biomassa fitoplanctônica, para um elevado aporte de nutrientes. Se por algum motivo um ecossistema aquático muda para um estado de baixa transparência da água, medidas corretivas de restauração podem ser empregadas no sentido de promover uma nova troca para um estado de referência de águas claras. Com a vasta gama de alternativas que poderiam ser utilizadas, é comum a seguinte pergunta: quais medidas trariam maiores benefícios sócio-ambientais, econômicos- Pouco se sabe ainda sobre a verdadeira eficácia destas medidas em ambientes tropicais e subtropicais, bem como a reação do ecossistema aquático com respeito a qualidade da água e a estrutura trófica. Buscando entendimento dos caminhos de degradação e restauração em ambientes aquáticos subtropicais e tropicais, submetidos a mudanças de níveis de transparência da água, um modelo ecológico complexo, baseado em processos integrados (i.e. físicos, químicos e biológicos), foi aplicado na lagoa Mangueira, um lago raso subtropical. Foi mostrado que um progressivo aumento da turbidez pode promover profundas implicações para o ecossistema, tal como um súbito colapso da vegetação aquática submersa e dominância do fitoplâncton. Além disso, foi observada uma grande resistência para o retorno ao seu estado de referência. Para altos níveis de turbidez, a dinâmica é caracterizada por regimes caóticos organizados, uma característica peculiar de sistemas altamente não-lineares que trabalham afastados do equilíbrio estável. Por fim, foi proposto um conjunto de medidas corretivas de caráter interno aplicado nas bacias de contribuição e no ecossistema aquático visando promover a recuperação destes ecossistemas maximizando os benefícios sócio-ambientais, econômicos de uma maneira integradora utilizando a modelagem ecológica como uma ferramenta auxiliadora de teste de alternativas e tomada de decisão.

Increased nutrient loading has led to high levels of nutrients associated with phytoplankton dominance and turbid water in aquatic ecosystems, such as lakes, reservoirs and estuaries. Those nutrient levels are reflected in water quality and cascade through aquatic communities. Aiming to evaluate these alterations in the entire ecosystem simultaneously, we used a complex ecosystem model to describe regime shifts. Simulations showed that a stressed ecosystem can change its reference state and develop high resilience to return to initial condition. Well-defined chaotic patterns were identified for high values of turbidity, indicating a self-organization capacity of highly non-linear systems which work out of equilibrium. The omnivore community shown plays an important role in the ecosystem dynamic. Greater fitness was identified for changes in this community. The model not only proved to be a predictive tool, but also a tool to help gain insights and generate hypotheses, and a management platform to help decision makers in subtropical aquatic ecosystems. Finally, we suggest the use of the model before the implementation of corrective measures in the watersheds and in lakes in order to restore those ecosystems.