Análise de ecossistemas aquáticos através do método input-output : estudo de caso lagoa Itapeva (sistema lagunar costeiro do Rio Grande do Sul)

Abstract

A enorme complexidade dos sistemas ecológicos tem sido uma grande barreira para a compreensão e o gerenciamento da problemática ambiental. Neste sentido a modelagem matemática é uma valiosa ferramenta, devido a sua capacidade de organizar as informações disponíveis sobre estes sistemas e de fazer previsões a seu respeito para diferentes condições. Desta forma a análise de sistemas naturais vem sendo abordada de diferentes maneiras, sendo que nas últimas décadas a teoria de ecossistemas expandiu-se e ramos específicos, que permitem seguir e predizer a evolução de ecossistemas, foram formulados. Um destes enfoques, conhecido como análise do fluxo de insumo-produto, pode ser utilizado para explicar o funcionamento e estrutura dos subsistemas de um ecossistema através da descrição dos fluxos de matéria ou energia. A análise do fluxo de insumo-produto pode ser representada através de dois modelos: o modelo determinístico ou o modelo estocástico, tendo sua origem em estudos de caso com o objetivo de analisar a econômica norte-americana, sendo uma extensão prática da teoria clássica de interdependência geral. Este trabalho faz uma abordagem sintética da evolução desta análise, avaliando dados teóricos e principalmente dados referentes à Lagoa Itapeva. A análise de input-output (determinística e estocástica) com o propósito de obter informações no que diz respeito aos fluxos (matéria e energia), é bastante simples; sendo que os modelos determinísticos se prestam melhor para traçar um panorama global e para obter projeções para as variáveis já os modelos estocásticos são mais complexos, mas provêem uma descrição mais acurada. Na Lagoa Itapeva os processos determinísticos demonstraram um baixo índice de ciclagem do carbono entre os três compartimentos em estudo e o fluxo preferencial na normalização corresponde ao compartimento dos produtores primários, isto decorre de não existir loop nos compartimentos em estudo e também não existir fluxos em dois sentidos. Em relação à avaliação estocástica foram observadas uma baixa relação no sentido espacial superfície-meio-fundo da lagoa, e uma boa distribuição espacial norte-centro-sul. Quanto à distribuição temporal, foi constatada uma baixa concordância entre os dados analisados e os dados reais quanto das análises realizadas em intervalos de tempo pequeno (horas) e uma boa concordância nas medidas feitas quando o intervalo foi significativo (meses). Também em relação à Lagoa Itapeva, foi verificado nas análises estocásticas, utilizando-se operadores espaciais, que como a dinâmica biológica nem sempre é linear, os organismos não podem acompanhar imediatamente e perfeitamente as mudanças do ambiente, resultando em tempos de residência de matéria significativamente baixo. Além da análise dos fluxos ligados a este ecossistema lagunar, foram desenvolvidas técnicas de correção e adaptação de dados referentes à amostragem ocorrida na Lagoa durante um ano de campanha. Assim, propõe-se uma nova perspectiva no uso desta metodologia de forma simples e de fácil manipulação matemática.

Ecological systems complexity has been a stumbling block for the management of environmental problems. Mathematical modelling has proved to be a reliable tool due to its capacity to organise systems information, and to allow making. In this way ecological systems have been approached in different manners. Over the last decades the ecosystems theory has expanded, providing the development of specific areas, which are able to predict in a fair way certain ecosystems changes. One of these approaches known as input-output flux analysis is used to explain the structure and functioning of sub-systems in an ecosystem through the quantitative description of matter and energy fluxes. The input-output flux analysis is represented through two models: the deterministic and the stochastic models. This approach was originated from study cases delineated to analyse the USA economy, and is a practical extension of the classical theory of general interdependency. The current study presents a comprehensive review of this type of analysis, evaluates literature data, and develops an analysis of matter fluxes in the Shallow Lake Itapeva. The deterministic analysis has shown a low carbon cycling between primary producers, primary consumers and secondary consumers. The preferential matter's flux, of normalised fluxes, is the primary producer since there are no loop and fluxes in both ways in the studied compartment. The stochastic modelling has shown a low vertical relationship between lake surface, middle, and bottom. There was a low agreement between the estimated and the real data for short time steps (hours) and a good agreement when the time step was large (months). The stochastic analysis with spatial operators has also shown a very low residence time for matter in Lake Itapeva as the result of a lag time between environmental changes and biological responses. Adaptation and correction techniques were also developing for data produced in a year sampling of Lake Itapeva. Also it is presented a new way to use this methodology which includes a simple form and easy mathematical manipulation.