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Artigo científico ligado ao ensino de botânica/algas.

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Biovolume of Cyanobacteria and algae from Brazilian tropical reservoirs with different trophic status

Bárbara Medeiros FonsecaI, *; Carla FerragutII, Andréa TucciIII; Luciane Oliveira CrossettiIV; Fernanda FerrariV; Denise de Campos BicudoII; Célia Leite Sant'AnnaIII; Carlos Eduardo de Mattos BicudoII

IUniversidade Católica de Brasília, Curso de Ciências Biológicas (Sala E-10), QS 07, Lote 1, Águas Claras, 71966-700 Brasília, DF, Brasil
IIInstituto de Botânica, Núcleo de Pesquisa em Ecologia, Caixa Postal 68041, 04045-972 São Paulo, SP, Brasil
IIIInstituto de Botânica, Núcleo de Pesquisa em Ficologia, Caixa Postal 68041, 04045-972 São Paulo, SP, Brasil
IVUniversidade Federal do Rio Grande do Sul, Departamento de Ecologia, Caixa Postal 15007, 91501-970 Porto Alegre, RS, Brasil
V Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Câmpus Dois Vizinhos, Estrada para Boa Esperança, Km 04, 85660-000 Dois Vizinhos, PR, Brasil

O presente estudo visou apresentar o biovolume de cianobactérias e algas fitoplanctônicas e perifíticas de reservatórios com diferentes estados tróficos do Parque Estadual das Fontes do Ipiranga, São Paulo, SP, Brasil. O estudo inclui uma proposta para determinação do biovolume de formas coloniais de Cyanobacteria como, por exemplo, Microcystis e Sphaerocavum. A lista de biovolume auxiliará os estudos sobre ecologia de algas, permitindo a aplicação dessa informação em trabalhos nessa área de estudo, além de servir de modelo comparativo em outros ecossistemas de região tropical. A lista inclui o biovolume de 568 táxons, incluindo informações sobre suas respectivas classes taxonômicas, máxima dimensão linear e razão superfície/volume.

Palavras-chave: estudos quantitativos, ficoperifíton, fitoplâncton.

The present study aimed at presenting the biovolume of planktonic and periphytic cyanobacteria and algae from reservoirs with different trophic status at Parque Estadual das Fontes do Ipiranga, São Paulo, São Paulo State, Brazil. The study includes a proposal for determining the biovolume of colonial forms of Cyanobacteria such as Microcystis and Sphaerocavum. The list of biovolume will contribute to algal ecology studies, allowing the application of this information to research in this area of knowledge, besides serving as a comparative model for other tropical ecosystems. The list comprises the biovolume of 568 taxa, including information on their taxonomic classes, maximum linear dimension and surface/volume ratio.

Keywords: phycoperiphyton, phytoplankton, quantitative studies.

O biovolume é um atributo estrutural básico das comunidades algais, que pode ser potencialmente usado para acessar condições ambientais (Stevenson & Smol 2003). O tamanho das algas varia consideravelmente de uma espécie para outra e em uma mesma espécie e, ainda, ao longo do crescimento durante diferentes fases do ciclo de vida (Bellinger & Sigee 2010). O significado ecológico do tamanho das algas em relação à sua biomassa pode ser observado quando se compara a participação de espécies de dimensões máximas lineares muito distintas na estrutura de uma comunidade (Bellinger & Sigee 2010). Por exemplo, a contribuição de um único indivíduo de uma espécie microplanctônica pode ser equivalente à de vários indivíduos de uma espécie picoplanctônica. Do mesmo modo, espécies coloniais ou filamentosas consideradas como unidades na contagem acabam tendo sua abundância relativa subestimada (Figueredo & Giani 2001). Tal fato pode apresentar uma série de implicações ecológicas, pois tais diferenças de tamanho estão diretamente relacionadas à forma como as populações exploram os recursos ambientais disponíveis (Reynolds 1984). Por esses motivos, o biovolume tem sido o atributo estrutural mais utilizado para expressar quantitativamente as comunidades fitoplanctônicas e ficoperifíticas em estudos ecológicos (ex. Soares et al. 2007, Crossetti & Bicudo 2008, Kruk et al. 2009, Becker et al. 2010, Wyatt et al. 2010, Fonseca & Bicudo 2011, Borduqui & Ferragut 2012).

Conforme Bellinger & Sigee (2010), o biovolume do fitoplâncton pode ser considerado em relação aos seguintes aspectos: (1) biovolume médio da espécie, que consiste no volume médio de organismos individuais (células ou colônias), expresso em micrômetros cúbicos ( µ mµ mm ³); (2) biovolume populacional, ou seja, o volume ocupado por uma única população por unidade de volume da água do lago, expresso em micrômetros cúbicos por litro ( µ 3 L⁻¹); e (3) biovolume total do fitoplâncton, ou o volume acumulado ocupado por todas as espécies de fitoplâncton em uma amostra, expresso em micrômetros cúbicos por litro ( µ ³ L⁻¹). Para a comunidade ficoperifítica, o biovolume é comumente expresso por unidade de área de substrato (ex. micrômetros cúbicos por centímetro quadrado -

O cálculo do biovolume é normalmente feito tomando-se como base os sólidos geométricos que mais se aproximem, isolados ou combinados, da forma da célula. Trabalhos como os de Edler (1979), Rott (1981), Hillebrand et al. (1999) e Sun & Liu (2003) apresentaram fórmulas a serem utilizadas para vários táxons. Alguns trabalhos trazem, às vezes, propostas de novos modelos geométricos para o cálculo do biovolume de espécies em particular (ex. Konoplya & Soares 2011), evidenciando a necessidade de um constante aprimoramento dos cálculos. Outros ainda sugerem a necessidade de padronização dos cálculos devido à influência de fixadores na redução do biovolume algal (Hawkins et al. 2005).

Outra possibilidade para determinação do biovolume algal é a utilização de programas de computador desenvolvidos especificamente para os estudos quantitativos, os quais trazem opções de cálculo de biovolume. Nesses casos, é necessária apenas a seleção da forma mais apropriada para a espécie e a inserção de suas medidas. Alguns exemplos destes programas são o Algamica (Gosselain & Hamilton 2000) e o OptiCount (Hepperle & Schmidt-Halewicz 2000). O Algamica foi criado para quantificação de algas planctônicas, perifíticas e bentônicas e sua última versão dispõe de 20 formas geométricas para cálculo de biovolume. O OptiCount foi desenvolvido para enumeração de plâncton e partículas em geral e dispõe de 23 formas geométricas, sendo uma delas livre para a inserção de um valor de biovolume fixo, previamente calculado. Contudo, nem sempre as formas geométricas mais apropriadas para algumas espécies são fornecidas nos programas de quantificação, o que leva a estimativas muitas vezes grosseiras de biovolume.

Dados de biovolume para fins comparativos em ecossistemas subtropicais brasileiros são escassos (ex. Torgan et al. 1998). Por sua vez, aqueles referentes a ambientes tropicais estão distribuídos, de modo geral, em trabalhos de dissertações e teses, jamais publicados. Frequentemente os dados brutos dos biovolumes de cada espécie ficam restritos aos apêndices de tais trabalhos acadêmicos. Nesse contexto, este estudo teve como objetivo apresentar o biovolume de algas planctônicas e perifíticas de reservatórios com diferentes estados tróficos localizados no Parque Estadual das Fontes do Ipiranga, São Paulo, SP, Brasil.

Área de estudo - Os reservatórios estudados são três sistemas aquáticos localmente chamados Lago das Ninféias (23º38'18,95"S, 46º37'16,3"W), Lago das Garças (23º38'40,6"S, 46º37'28,0"W) e Lago do IAG (23°39'03,4"S, 46°37'26,7"W), localizados no Parque Estadual das Fontes do Ipiranga (PEFI), região sul do Município de São Paulo, em área sob jurisdição do Instituto de Botânica da Secretaria do Meio Ambiente do Estado de São Paulo. O Lago das Ninfeias (Z máx = 3,6 m; Z med = 1,32 m; área = 5.433 m²) é um reservatório com características oligo-mesotróficas, que apresenta região litorânea com grande abundância de macrófitas aquáticas (Fonseca & Bicudo 2010, 2011). O Lago das Garças (Z máx = 4,7 m; Z med = 2,14 m; área = 88.156 m²) é um reservatório com características eutróficas, elevado aporte de matéria orgânica e floração periódica de cianobactérias (Crossetti & Bicudo 2008, Fonseca & Bicudo 2008). O Lago do IAG (Instituto de Ciências Atmosféricas e Geofísicas) (Z máx = 4,7 m; Z med = 1,51 m; área = 11.270 m²) é, por sua vez, o único oligotrófico dentro da unidade de conservação (Lopes et al. 2005).

Amostragem - Amostras da comunidade de algas planctônicas e perifíticas foram coletadas nos reservatórios do PEFI para os estudos de Tucci (2002), Ferragut (2004), Fonseca (2005), Crossetti (2006) e Ferrari (2010).

Inicialmente, calculou-se o biovolume individual de cada táxon a partir dos valores médios das medidas de um até 83 indivíduos, dependendo do tamanho da população analisada. O material analisado encontrava-se já fixado em solução de formalina a 4% ou em lugol acético. Para o presente estudo, fez-se uma média dos dados encontrados nos trabalhos citados acima, para cada táxon. Os cálculos de biovolume basearam-se nas fórmulas sugeridas por Hillebrand et al. (1999) e Sun & Liu (2003), às vezes com algumas adaptações.

A tabela 1 apresenta as formas utilizadas, com suas respectivas legendas. No caso de espécies de cianobactérias com colônias densas, tais como as de Microcystis (exceto M. protocystis) e Sphaerocavum, os biovolumes foram calculados em três ou quatro categorias diferentes, considerando colônias pequenas (P), médias (M), grandes (G) ou muito grandes (GG) ( tabela 2).

Para estas cianobactérias, o biovolume foi calculado para cada categoria segundo os passos a seguir:

1) Calculou-se o biovolume total da colônia, excetuada a mucilagem, como se a colônia fosse um sólido compacto. Em geral, foram usadas formas geométricas como esfera, esferoide, elipsoide ou a combinação dos mesmos ( figura 1).

2) Multiplicou-se o biovolume total da colônia por um fator (f) definido arbitrariamente, o qual dependeu da espécie considerada. Tal fator considerou o espaço livre entre as células, que é uma característica taxonômica de cada espécie. Exemplo:

3) Calculou-se o biovolume celular individual (esfera):

4) O número de células da colônia foi estimado dividindo-se o biovolume da colônia (passo 2 pelo biovolume da célula (passo 3).

5) Para espécies como Sphaerocavum brasiliense, que apresenta colônias ocas, o biovolume relacionado ao espaço central vazio deve ser subtraído do valor total da colônia durante o passo 1 ( figura 2). Os espaços entre as células foram compensados multiplicando-se o biovolume total pelo fator 0,7 (passo 2):

Resultados e discussão

São apresentados, ao todo, os biovolumes de 568 táxons (espécies, variedades e formas taxonômicas) de cianobactérias e algas, além de suas respectivas classes taxonômicas, máxima dimensão linear e razão superfície/volume ( tabela 3). Destaca-se o número relativamente alto de táxons mencionados no presente estudo. A título de comparação, o trabalho de Torgan et al. (1998), um dos poucos publicados no Brasil sobre o biovolume de espécies fitoplanctônicas, apresentou os dados de 37 táxons.

O presente estudo propõe uma nova forma de cálculo do biovolume de cianobactérias coloniais. Várias destas espécies frequentemente formam florações e são muito citadas por sua toxicidade (ex. Giani et al. 2005, Sant'Anna et al. 2008), razão pela qual a contagem de células de cianobactérias passou a ser um procedimento requerido pela legislação brasileira (Brasil 2011). As empresas de tratamento de água quantificam, em geral, as células de cianobactérias usando o retículo de Whipple, conforme proposto por Jardim et al. (2002), como segue: (1) contar o número médio de células em cada quadrado; (2) contar o número de quadrados sobrepostos pelas colônias; e (3) multiplicar o número de quadrados contados pelo número médio de células em cada quadrado. Em alguns casos, o número de células em um plano é multiplicado pelo fator 2 ou 3, considerando o plano de divisão da espécie (ex. fator 3 para espécies da família Microcystaceae e fator 2 para espécies da família Merismopediaceae). Entretanto, o presente estudo questiona tais procedimentos por considerar que subestimam o número de células numa dada colônia, em especial as maiores, formadoras de florações. Estas espécies apresentam colônias tridimensionais, o que torna muito difícil a quantificação precisa do número de células num único plano, especialmente em colônias mais densas como as de Microcystis panniformis.

Para Hillebrand et al. (1999), a estimativa do biovolume apresenta vários aspectos positivos, que o tornam uma medida recomendada de biomassa, tais como: alta resolução taxonômica, método relativamente barato e simples de aplicar e restrito a poucas fontes de erros que, muitas vezes, estão sob controle do pesquisador. Contudo, a grande desvantagem é a inconsistência do cálculo do biovolume, o que pode ser contornado utilizando os modelos geométricos sugeridos pelos autores. Posteriormente, Sun & Liu (2003) melhoraram a aplicabilidade dos modelos geométricos de Hillebrand e colaboradores reduzindo o número de parâmetros de linhas microscopicamente medidas, aperfeiçoando as formas e atualizando os modelos. Atualmente, a maioria dos estudos (ex. Soares et al. 2007, Crossetti & Bicudo 2008, Kruk et al. 2009, Becker et al. 2010, Wyatt et al. 2010, Fonseca & Bicudo 2011, Borduqui & Ferragut 2012) que aplicaram o cálculo do biovolume para algas planctônicas e perifíticas utilizaram, basicamente, Hillebrand et al. (1999) e/ou Sun & Liu (2003), tornando a aplicação do biovolume mais consistente e padronizada.

Vale a pena dizer, porém, que diferenças aparentemente pequenas nas medidas de uma mesma espécie apresentadas por pesquisadores distintos podem gerar grandes discrepâncias no valor final do biovolume, ainda que sejam utilizadas as mesmas formas geométricas. Tais variações são causadas, por exemplo, por diferenças de alguns poucos micrômetros para mais ou para menos resultantes do efeito de halos de luz ou da resolução do equipamento óptico utilizado. Nesse sentido, acredita-se que o uso de listas contendo biovolume das espécies de algas de ecossistemas aquáticos em nível regional possa facilitar os estudos comparativos.

A princípio, recomenda-se que o cálculo do biovolume seja feito, preferencialmente, a partir das medidas dos espécimes locais, para evitar erros decorrentes de diferenças nas dimensões de indivíduos de populações distintas ou mesmo de variações sazonais no tamanho dos representantes das espécies. De fato, alguns táxons são particularmente sensíveis a isto. Fonseca & Bicudo (2008) registraram, por exemplo, variação sazonal de até duas ordens de magnitude no biovolume de cianobactérias coloniais dos gêneros Microcystis ou Sphaerocavum em represa hipertrófica (Lago das Garças). Desta forma, casos específicos como este devem ser tratados com a maior atenção, a fim de evitar os problemas mencionados anteriormente.

A lista de biovolumes apresentada auxiliará estudos sobre ecologia de algas, pois permitirá a aplicação dessa informação nos trabalhos em andamento na área de estudo, além de servir de modelo comparativo para outros ecossistemas de região tropical. Acredita-se, por fim, que os dados de biovolume apresentados possam ser utilizados em outros locais, desde que as espécies registradas tenham dimensões próximas às citadas no presente trabalho, o que pode ser verificado pelos valores de MDL. Representam um passo para a padronização do cálculo do biovolume no Brasil, permitindo, assim, avançar nos estudos comparativos de ecossistemas.

Ao projeto "Tipologia, monitoramento e recuperação de corpos d'água da Reserva Biológica do Parque Estadual das Fontes do Ipiranga, São Paulo", financiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP, processos 1999/10695-7 e 2002/00817-2), no qual as teses citadas aqui estiveram inseridas; à Dra Vera L.M. Huszar (MNRJ), pela planilha que serviu de base para cálculo dos biovolumes.

Hepperle, D., Schmidt-Halewicz, S.E., 2000. Opticount ©. A software tool for the enumeration and biomass determination of plankton organisms and other particles. Win32-Version. http://science.do-mix.de/software_opticount.php (acesso em 10.05.2012). [ Links ]

Stevenson, R.J. 1996. An introduction to algal ecology in freshwater benthic habits. In: R.J. Stevenson, M.L. Bothwell & R.L. Lowe (eds.). Algal Ecology: freshwater benthic ecosystems. Academic Press, San Diego, pp. 3-30. [ Links ]

Stevenson, R.J. & Smol, J.P. 2003. Use of Algae in Environmental Assessments. In: J.D. Wehr, & R.G. Sheath (eds.). Freshwater Algae of North America. Academic Press, California, pp. 775-804. [ Links ]

Recebido: 5.12.2012
Aceito: 16.08.2013

* Autor para correspondência: barbara.fonseca0603@gmail.com

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Biovolume de cianobactérias e algas de reservatórios tropicais do Brasil com diferentes estados tróficos

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Biovolume of Cyanobacteria and algae from Brazilian tropical reservoirs with different trophic status Bárbara Medeiros FonsecaI, * ; Carla FerragutII, Andréa TucciIII; Luciane Oliveira CrossettiIV; Fernanda FerrariV; Denise de Campos BicudoII; Célia Leite Sant'AnnaIII; Carlos Eduardo de Mattos BicudoII IUniversidade Católica de Brasília, Curso de Ciências Biológicas (Sala E-10), QS

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Link para o tema algas

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Granulados bioclásticos – Algas calcárias

Gilberto T. M. Dias

Universidade Federal Fluminense
Departamento de Geologia – Lagemar
Av. Litorânea s/n Gragoatá, Niterói, RJ, 24210-340, Brasil
Tel/Fax: (021) 2719.4241
gilberto@igeo.uff.br

Os granulados bioclásticos marinhos, no Brasil, são formados principalmente por algas calcárias ( Maerl e Lithothamnium, na França). Apenas as formas livres ( free-living) das algas calcárias, tais como rodolitos, nódulos, eseus fragmentos, são viáveis para a exploração econômica, pois constituem depósitos sedimentares inconsolidados, facilmente coletados através de dragagens. As algas calcárias são compostas basicamente por carbonato de cálcio e carbonato de magnésio e mais de 20 oligoelementos, presentes em quantidades variáveis, principalmente Fe, Mn, B, Ni, Cu, Zn, Mo, Se e Sr. São utilizadas para diversas aplicações: agricultura (maior volume), potabilização de águas para consumo, indústria de cosméticos, dietética, implantes em cirurgia óssea, nutrição animal e tratamento da água em lagos. A existência de amplas ocorrências de algas calcárias na plataforma continental N-NE foi relatada desde a década de 60 por pesquisadores do Instituto Oceanográfico da UFPe. O potencial de explotação econômica dos depósitos destas algas é maior do que os depósitosfranceses. A plataforma continental brasileira representa, a nível global, a maior extensão coberta por sedimentos carbonáticos. De modo geral as ocorrências mais contínuas encontram-se na da plataforma média a externa. Estes depósitos, no entanto, ainda não foram explotados industrialmente. A França apesar da pequena extensão relativa de sua plataforma continental é o principal produtor de granulados litoclásticos e bioclásticos marinhos.

Palavras-Chave: Granulados bioclásticos; Algas calcárias; Plataforma continental brasileira; Recursos minerais.

Marine mioclasts - Calcareous algae - Marine bioclasts in Brazil are mainly formed by calcareous algae (coralline algae). Maerl and Lithothamnium are industrial terms used in France. Only the free-living forms of calcareous algae, such as rodoliths, nodules and its erosional debris are exploited economically. They occur as unconsolidated sedimentary deposits, which are easily collected through dredging operations. The calcareous algae are formed by calcium carbonate and magnesium contenting more than 20 oligoelements, mainly Fe, Mn, B, Ni, Cu, Zn, Mo, Se and Sr. This material has several applications in industry: soil conditioner for agriculture, potabilization of water, cosmetics, food diets, bone implants, animal nutrition and treatment of water in lakes. Since the 60's researchers from the Universidade Federal de Pernambuco have reported the wide occurrence of coralline algae in the north-northeast continental shelf of Brazil. The economic potential of these occurrences is greater than in France. In fact, the extension of carbonatic sediments on the Brazilian continental shelf is the largest worldwide. They continuously cover large areas of the medium and outer continental shelf. Nevertheless, these deposits remain unexploited for industrial use. On the other hand, France with a relatively small continental shelf is the largest producer around the world in marine lithoclasts and bioclasts.

Key words: Marine bioclasts; Coralline algae; Brazilian continental shelf; Mineral resources.

Este trabalho apresenta os principais termos usados para designar os depósitos de algas calcárias, caracterizando os métodos de investigação, seus tipos morfológicos e suas aplicações. Aproveita ainda para referenciar os primeiros trabalhos que mostram o potencial destes depósitos na plataforma continental brasileira.

Os termos granulados ( granulats) ou agregados ( aggregates) são usados para designar materiais minerais tais como areias, cascalhos e materiais fragmentados provenientes rejeitos de minas. Os granulados marinhos podem ser compostos por areias e cascalho litoclásticos (siliciclásticos), areias calcárias ( sables calcaires) e algas calcárias ( maerl e Lithothamnium).

Os granulados bioclásticos marinhos são aqueles de composição carbonática, constituídos por algas calcárias ( maerl e Lithothamnium) ou por fragmentos de conchas (coquinas e areias carbonáticas). Na França, as areias carbonáticas ( sables calcaires) são provenientes da destruição de organismos bentônicos com esqueleto calcário, que sob o efeito das fortes correntes, são fragmentados e depositados em ambientes específicos, na forma de dunas subaquosas ( dunes hidrauliques). Estas areias calcárias constituem reservas de 1 bilhão de m ³ e são empregadas na fabricação de cimento, ou experimentalmente, como material substitutivo das algas calcárias . Os granulados litoclásticos são usados, sobretudo na fabricação de concreto e na construção de estradas (areia quartzosa e cascalho aluvionar).

AS ALGAS CALCÁRIAS FORMAÇÃO DOS DEPÓSITOS

O grupo das algas calcárias possui 31 a 34 gêneros e cerca de 300 a 500 espécies.

Nenhum outro tipo de alga marinha ocupa tão ampla diversidade de habitats, desde a zona intermarés até profundidades em torno de 200 m, as maiores registradas para as algas. Existe grande similaridade de aparência entre tipos filogeneticamente distintos das algas coralinas, tornando difícil sua classificação.

De acordo com Cabioch (1969), maerl é o nome dado na Bretanha, para um sedimento marinho constituído por algas vermelhas calcárias (Coralinales, Coralinacées). O nome vem de marle ou marne e designa geralmente formações sedimentares calcárias ou argilo-calcárias. Contrariamente a certas idéias admitidas, o nome não seria de origem bretã, mas provavelmente latina, de margella (coral). Estas algas foram durante muito tempo consideradas como sendo de natureza animal e classificadas como corais nulipores.

Estas algas podem se desenvolver inicialmente a partir de fragmentos de crostas oriundas da fragmentação de outras algas calcárias e constituir ramificações (talos), que se destacam e continuam seu desenvolvimento no estado livre, não fixos, formando depósitos sedimentares. Estes depósitos podem conter mistura de elementos abióticos (areia litoclástica). Considerado como sedimento, estes depósitos constituem interesse tanto para os geólogos como para os biólogos.

As coralináceas são por natureza, vegetais fotossintéticos e precisam da luz para sua sobrevivência e desenvolvimento. Esta necessidade tem duas conseqüências essenciais: somente podem permanecer vivas, na superfície do fundo marinho e na crosta mais externa. A película viva, superficial, da crosta algálica, é reconhecida pela cor rosa avermelhada dos talos. A parte interna morre e perde a coloração. Outra conseqüência desta necessidade de luz se traduz pela faixa batimétrica de ocorrência dos fundos de certas áreas do Mediterrâneo). Isto resulta que os bancos de maerl, relacionados com a transparência das águas. Os bancos apresentam sempre uma profundidade ideal de desenvolvimento, ou seja, a profundidade na qual os talos de alga aproveitam melhor a intensidade e a qualidade da luz é muito variável (8 m na baía de Morlaix e 60 m em maerl naturais só apresentam o mesmo aspecto nas condições ideais de seu ambiente. Isto se traduz para o geólogo pela importância relativa das frações algais e não algais do sedimento. Assim, certos fundos situados nos limites de suas condições ideais de vida (profundidade maior do que a ideal, excesso de turbidez) encontram-se em estado de equilíbrio precário. Isto se detecta pelo fato de os talos apresentarem uma despigmentação parcial e possuírem mais estágios de regeneração do que de crescimento normal.

Apenas as denominadas formas livres ( às incrustações ( free-living), tais como rodolitos, nódulos e seus fragmentos (bioclastos), são viáveis para a exploração econômica, pois constituem depósitos sedimentares inconsolidados, facilmente coletados através de dragagens. Estas formas livres ( fouling) de algas foliares ( foliose algae, algas moles) e dos invertebrados (Steneck, 1986). Fig.1), crescem sobre os substratos inconsolidados e são abundantes em regiões com fortes correntes de fundo ou então com períodos de intensa atividade de ondas e correntes, podendo ser periodicamente reviradas. São freqüentes em zonas de baixa herbivoria e susceptíveis

Bosence (1976) descreve as características dos bancos de algas livres da Irlanda (Mannin Bay), que são restritos em função da luminosidade local, entre profundidades de 1 a 16 metros. O desenvolvimento dos bancos é controlado por correntes induzidas pelas ondas. As formas de crescimento variam de esferoidais, elipsoidais à discoidais. Dentre estas classes, a densidade dos talos arborescentes também é variável: As formas mais densas, pouco ramificadas, ( densely branched) são encontradas nas áreas mais expostas às correntes. Estes tipos se desenvolvem em função do rolamento sobre o fundo, propiciando a destruição dos talos ( growing apex). As formas mais arborescentes ( open-branched) desenvolvem-se em áreas de menor energia.

No Brasil, comumente as algas foliares (Sargassum spp e outras), se fixam sobre os rodolitos ( Fig. 2) e podem, sob ação de correntes, atuar como "vela", permitindo o deslocamento de ambas sobre o fundo. Em épocas de maior intensidade de correntes estas algas podem ser transportadas até as praias, produzindo o fenômeno denominado de arribada, muito comuns nas praias adjacentes aos bancos de algas. É desta maneira que os rodolitos chegam às praias distantes de suas áreas de ocorrências naturais.

OCORRÊNCIAS NO BRASIL

As áreas explotáveis de algas calcárias na plataforma continental são limitadas em função da profundidade e dos teores de mistura com areias quartzosas. De modo geral, no Brasil, as ocorrências mais contínuas encontram-se numa região compreendida entre a plataforma média e a externa, muitas vezes em profundidades maiores que 50 m, impedindo a explotação por métodos tradicionais de dragagem que atingem geralmente a profundidade máxima de 30 m. Ao nível de detalhe observa-se grande variação dos tipos morfológicos das algas calcárias em função da profundidade de ocorrência e dos setores geográficos ao longo da plataforma continental brasileira. Um exemplo disto é a existência de grandes depósitos de algas do gênero halimeda no Nordeste e a inexistência destes depósitos na região SE, a presença de rodolitos maciços em certas áreas contrastando com outras onde ocorrem apenas rodolitos ramificados do tipo maerl ou a participação de briozoários que podem ser predominantes em certas áreas como na plataforma continental norte do ES. Foi constatada na região N-NE a existência de bancos localizados de algas coralinas, com variadas espessuras, desenvolvendo-se diretamente sobre fundo areno-quartzoso. Na Expedição Central II (bentos/geologia) do Programa REVIZEE, as dragagens biológicas revelaram, próximo à borda da plataforma na região SE, amplas áreas constituídas por algas coralinas em crostas superpostas, de espessuras variadas (milimétricas a centimétricas) dependendo da área de ocorrência. Robert Steneck (comunicação verbal) identificou as crostas globulosas encontradas na borda da plataforma, ao largo de Itapemirim/ES, como sendo do gênero titanoderma. Ao largo do cabo de São Tomé (RJ) estas crostas podem estar intercaladas com lamas terrígenas litoclásticas.

PROSPECÇÃO GEOLÓGICA E GEOFÍSICA

Devido à grande variedade de fácies sedimentares dos depósitos carbonáticos biodetríticos e, muitas vezes, o contato brusco entre os diferentes tipos, torna-se fundamental a realização de um imageamento do fundo submarino utilizando-se o sonar de varredura lateral durante a prospecção e mapeamento destes depósitos.

Os levantamentos já realizados comprovaram a grande utilidade do sonar de varredura lateral para o mapeamento de fundo ( Fig.3), evidenciando feições totalmente desconhecidas e impossíveis de serem detectadas pelo método tradicional de mapeamento, baseado apenas em amostragens superficiais localizadas.

De acordo com Augris & Cressard (1991) as técnicas de reconhecimento utilizadas na prospecção das jazidas de granulados, se baseiam em métodos indiretos e diretos, resumidos a seguir.

Métodos indiretos:

O emprego de métodos indiretos consiste na realização de levantamentos geofísicos visando o mapeamento sistemático da cobertura sedimentar.

Basicamente utiliza-se:

A sísmica de reflexão rasa, de alta resolução (sistema Boomer) permitindo determinar, através de perfis verticais, a espessura dos depósitos e a morfologia do substrato rochoso subjacente.

O sonar de varredura lateral que permite mapear no plano horizontal as características morfológicas e os padrões de reflexão acústica, relacionados aos diversos tipos do fundo submarino. O sonar de varredura fornece uma "imagem acústica" do fundo, comparável a uma fotografia aérea no continente.

As imagens não dão informações diretas sobre a natureza do fundo. A "calibragem" dos diversos padrões de reflexão do sonar deve ser feita posteriormente, através de amostragens pontuais do fundo.

O interesse das informações obtidas pelo sonar de varredura consiste em:

Delimitação precisa dos setores explotáveis, individualizando-se os domínios arenosos de outros facies sedimentares.

Definição de um nível de base ( état de référence) do fundo marinho diretamente relacionado ao projeto de explotação e também dos fundos adjacentes.

Conhecimento indireto das condições hidrodinâmicas (correntes e ondas) e direção predominante do transporte sedimentar, permitindo avaliar o risco da extração sobre a estabilidade do litoral ou áreas localizadas de preservação ambiental.

Informações para o planejamento das operações de dragagem ao indicar a morfologia do fundo e direção de correntes.

Métodos Diretos:

Os métodos diretos de observação consistem em amostragens pontuais da superfície de fundo, sondagens por jet probe e filmagens submarinas. Estes métodos permitem constatar as interpretações propostas a partir do estudo geofísico (sísmica e sonar de varredura) além de realizar a cubagem final dos depósitos existentes.

PAÍSES PRODUTORES - VOLUMES EXTRAÍDOS

A França é de longe o maior produtor de granulados bioclásticos e litoclásticos para uso industrial. A fim de preservar seus recursos no continente, principalmente a proteção dos lençóis aqüíferos, realizou-se neste país (década de 70), levantamentos sistemáticos da plataforma continental, para localizar jazidas de granulados. Uma superfície total de 5000 km ² foi prospectada, totalizando 6800 km de sísmica, 850 dragagens, 650 testemunhos (2500 m descritos). Paralelamente a estes levantamentos, desenvolveu-se na época, um programa de estudos sobre o impacto da explotação industrial de areias e cascalho no ambiente marinho. Os resultados destes estudos constituem importantes subsídios que podem ser aplicados em casos semelhantes no Brasil.

Os levantamentos realizados na França permitiram cubar 33 bilhões de m ³ de granulados disponíveis sobre a plataforma continental. As reservas explotáveis foram, no entanto, limitadas a 600 milhões de m3, em função dos seguintes fatores:

Profundidade acessível às dragas francesas atuais (até 30 m).

Presença de atividade humana conflitante com as atividades de explotação. (Pesca, maricultura, cabos submarinos, rotas marítimas e defesa nacional).

Existência de áreas de reserva ambiental, reconhecidamente essenciais ao equilíbrio ecológico do meio marinho. Áreas de desova, flora e fauna bentônica que sustentam o alimento das espécies comerciais.

Natureza dos sedimentos, os quais devem ser utilizados no estado bruto. Os rejeitos de um eventual beneficiamento no mar põem em risco a poluição da própria jazida.

Segundo Augris & Cressard (1991) existem em operação 32 portos (19 em Bretanha) que recebem 3 milhões de toneladas por ano de areias e cascalho siliciclástico (~ 1 milhão de toneladas por ano importados da Inglaterra). Dentre os portos da Bretanha 16 recebem ainda 600 mil toneladas por ano de substancias calcárias ( maerl principalmente e areias calcárias). A produção total de granulados marinhos na França representa cerca de 1% da produção total de granulados no país.

A " Union Nationale des Producteurs de Granulats" (UNPG) criada na França em 1966, congrega mais de 1000 empresas (15000 empregos) e movimentou 14 bilhões de Francos em 1998 (346 milhões de toneladas).

Segundo De Groot (1983) o volume anual médio de material dragado no Atlântico Norte, Mar do Norte e Mar Báltico entre 1979 e 1985 pode ser resumido a seguir:

APLICAÇÕES DAS ALGAS CALCÁRIAS

As algas calcárias são compostas basicamente por carbonato de cálcio e magnésio contendo ainda mais de 20 oligoelementos, presentes em quantidades variáveis, tais como Fe, Mn, B, Ni, Cu, Zn, Mo, Se e Sr.

O produto pode ser aplicado no estado natural ou após secagem e moagem. As principais características que potencializam a atuação deste produto são atribuídas ao seguinte:

Disponibilidade dos micronutrientes que se encontram adsorvidos nas paredes celulares, sendo assim facilmente assimiláveis pelas plantas e animais. Estes oligoelementos, necessários às plantas em pequenas quantidades, são essenciais ao nível fisiológico (reações bioquímicas de base).

Elevada porosidade das algas (> 40%) que propicia maior superfície específica de atuação ( Fig.4).

De acordo com Briand, (1976), as diversas aplicações dos bioclásticos podem ser:

Agricultura

O cálcio e o magnésio são essenciais para as plantas. O Ca intervém na constituição das paredes celulares, na neutralização dos ácidos orgânicos, na resistência dos tecidos e no desenvolvimento do sistema radicular além de melhorar a resistência de frutos e grãos. As algas calcárias contribuem para o melhoramento físico, químico e biológico do solo, deixando-o mais permeável e condicionando a eficácia do complexo argilo húmico. Corrige o pH melhorando a assimilação dos elementos fertilizantes e a atividade biológica. Melhora a disponibilidade do fósforo e ativa o desenvolvimento das bactérias autotróficas responsáveis pelo processo de nitrificação. Excelentes performances foram obtidas utilizando-se uma mistura de fertilizantes (NPK) com as algas calcárias moídas, aumentando a produtividade e a qualidade dos produtos e ao mesmo tempo a rentabilidade dos fertilizantes.

Potabilização de águas

Neutralização: A agressividade da água se caracteriza por um excesso de ácido carbônico livre dissolvido que provoca corrosão das tubulações e a contaminação em elementos tóxicos. A neutralização permite controlar esta agressividade. A filtração da água sobre uma camada de algas calcárias granuladas neutraliza sem provocar incrustações, além de incorporar o Ca e o Mg. Sua superioridade em relação aos alcalinos terrosos clássicos se explica ainda em função da alta porosidade (40 a 50%) que aumenta consideravelmente a superfície de contato e conseqüentemente as trocas entre a água e seus elementos.

Indústria de Cosméticos

Na fabricação de dentifrícios e sais de banho. Cataplasmas e enveloppments nos Centros de Estética ou de Talassoterapia.

Dietética

Utilizado como complemento alimentar. O consumo de 3g/dia de Lithothamnium, cobre totalmente as necessidades de um adulto em Ca e Iodo, 80% do Fe e mais 20% de Mg. Atua ainda como agente antiácido.

Cirurgia

Como implantes em cirurgia óssea. A biocerâmica (Hidroxiapatita-Ca10 (PO4)6 (OH)2) fabricada pela substituição do carbonato do material algálico por fosfatos, oferece uma compatibilidade estrutural, química e biológica quase perfeita com os tecidos ósseos.

Nutrição Animal

Cálcio, Magnésio e Fósforo constituem ¾ dos minerais essenciais às vacas leiteiras. A utilização da alga no alimento (2 a 3%) e nos complementos minerais vitaminados (40%) otimiza o rendimento econômico da produção. A utilização de 200g/dia de alga cobre 60% do déficit causado pela produção do leite e 100% das necessidades de Iodo. Regulador do pH - controle da acidez.

Graças à forte capacidade de adsorção da amônia as algas calcárias são utilizadas nas "camas" dos galpões de criação intensiva de aves, porcos e ovinos. Após uma exposição de 75 ppm de amônia durante 28 dias a perda de peso dos porcos pode atingir 30%. Catalisador das reações enzimáticas, ativador da flora microbiana, reduz os riscos de anoxia e de acumulações de ácidos orgânicos provenientes da fermentação.

Tratamento de Água

Lagos - influencia as características físicas, químicas e biológicas da água (neutralização, controle de assoreamento e oligoeutrolização). Regula a acidez da água e provoca a precipitação da matéria orgânica em putrefação. A vasa orgânica adquire uma estrutura grumosa, com porosidade suficiente para restabelecer as condições aeróbicas propíciis à atividade biológica. A flora bacteriana que se estabelece, estimulada também pelo aporte de oligoelementos, acelera a mineralização da matéria orgânica e a redução do volume de vasa.

Desnitrificação de Águas

Heterotrófica - As bactérias oxidam um substrato em condições anóxicas por "respiração de Nitratos". Neste caso utiliza-se uma mistura formada por palha finamente moída (fonte de carbono) e Lithothamnium que serve de suporte à fixação e ao desenvolvimento das bactérias desnitrificantes.

IMPACTOS AMBIENTAIS

A explotação do fundo marinho quaisquer que sejam os objetivos e precauções tomadas, produz modificações temporárias ou permanentes.

Uma das principais preocupações na França é em relação às modificações da morfologia do fundo que podem impedir temporariamente a pesca por redes de arrasto ou agravar a erosão costeira se a explotação for feita em áreas rasas, próximas à costa.

As marcas de extração podem permanecem visíveis durante vários anos em áreas de baixa mobilidade do fundo tais como nas áreas de sedimentos finos que capeiam os depósitos de cascalho extraídos no fundo dos paleocanais. Contrariamente em áreas arenosas, os vestígios da extração desaparecem mais facilmente.

A pesca por redes de arrasto ou dragagens (conchas) pode ser impactante se afetar a camada superficial do fundo submarino em grandes extensões. A liberação da pesca da lagosta através de redes de fundo provocou polêmica ao ser constatado que estes artefatos trazem grandes quantidades de rodolitos vivos, fixos as algas foliares e são destruídos pelos pescadores para se desprenderem da rede.

Segundo Debyser (1975) dentre todos os fatores suscetíveis de alterar o meio marinho existe um fundamental no plano biológico: "o fundo marinho, sobretudo a plataforma continental, é análogo a um solo; de modo geral nos primeiros decímetros do sedimento ocorre uma atividade biológica intensa, não atuando apenas como suporte físico para os organismos microscópios, mas como uma interface, onde proliferam inúmeros organismos unicelulares, pelo fato de aí existirem concentrações de elementos nutritivos". Estes organismos servem de alimento aos invertebrados e vertebrados bentônicos. Como regra geral a explotação dos granulados marinhos da plataforma deve ser localizada e não extensiva, concentrando-se preferencialmente nas camadas sub-superficiais (sub-fundo raso) de maneira a preservar as áreas de ocorrência das algas vivas em superfície e os demais organismos bentônicos associados. Os levantamentos do fundo submarino que serão desenvolvidos no âmbito do Programa REMPLAC deveriam em parte propiciar subsídios ao estabelecimento dos limites de áreas de extração e preservação de granulados ao longo da plataforma continental brasileira.

Os estudos de impacto ambiental devem preceder as atividades de explotação de granulados e ser direcionados para:

Reconhecimento geológico preciso da área e da natureza dos depósitos

Avaliação das condições hidrodinâmicas

Enquete sobre atividades de pesca.

Determinação da riqueza das espécies bentônicas.

CONCLUSÕES

Os granulados bioclásticos marinhos no Brasil são formados principalmente por algas calcárias ( e lithothamnium, na França). Apenas as formas livres dasalgas calcárias (free-living), tais como rodolitos, nódulos e seus fragmentos, são viáveis para a exploração econômica, pois constituem depósitos sedimentares inconsolidados, facilmente coletados através de dragagens. As algas calcárias são compostas basicamente por carbonato de cálcio e carbonato de magnésio contendo ainda mais de 20 oligoelementos, presentes em quantidades variáveis, tais como Fe, Mn, B, Ni, Cu, Zn, Mo, Se e Sr. São utilizadas para diversas aplicações: agricultura (maior volume), potabilização de águas para consumo, industria de cosméticos, dietética, implantes em cirurgia óssea, nutrição animal e tratamento da água em lagos.

Os resultados dos levantamentos de prospecção geológica e os estudos ambientais, realizados na plataforma continental francesa, na década de 70, podem ser aplicados para os depósitos similares de granulados no Brasil. Do ponto de vista ambiental dentre todos os fatores suscetíveis de alterar o meio marinho, existe um, fundamental no plano biológico: "o fundo marinho, sobretudo a plataforma continental, é análogo a um solo no sentido pedológico". Como regra geral a explotação dos granulados marinhos da plataforma não deve ser extensiva nos primeiros decímetros de sedimento do fundo marinho, e sim se concentrar nas camadas sub-superficiais. A pesca por rede de arrasto ou dragagem para extração de conchas pode ser impactante se afetarem a camada superficial do fundo marinho em grandes extensões. A liberação da pesca da lagosta no Brasil, através de redes de fundo, provocou polemica ao ser constatado que estes artefatos trazem grandes quantidades de rodolitos vivos, fixos às algas foliares e são destruídos para se desprenderem das redes. Os levantamentos do Programa REMPLAC deveriam em parte, ser direcionados para dar subsídios ao estabelecimento dos limites de áreas de extração e preservação ao longo da plataforma continental brasileira.

REFERÊNCIAS

AUGRISs, C. & CRESSARD A. P., 1991. Les materiaux Marins. Revue Mines e CarrièrsVol. 73 Dec. 1991 [ Links ]

Received August 23, 2000
Accepted August 07, 2001

NOTE ABOUT THE AUTHOR

Gilberto T. de M. Dias

Geólogo formado pela Universidade Federal do Rio de Janeiro em 1972. Pela Universidade de Bordeaux I na França, obteve em 1974 e 1976, respectivamente, o grau de mestre e doutor em Ciências de Terra. Atualmente é professor adjunto do Depto. de Geologia/LAGEMAR-UFF ministrando na pós-graduação as disciplinas de Metodologia de Pesquisa no Mar e Geologia e Geomorfologia Costeira. Participou e coordenou diversas expedições oceanográficas no Brasil e no exterior voltadas ao estudo sobre sedimentação e estrutura da plataforma continental. Seu interesse de pesquisa envolve processos geológicos costeiros, recursos minerais marinhos e meio ambiente.

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Granulados bioclásticos - Algas calcárias Gilberto T. M. Dias Universidade Federal Fluminense Departamento de Geologia - Lagemar Av. Litorânea s/n Gragoatá, Niterói, RJ, 24210-340, Brasil Tel/Fax: (021) 2719.4241 gilberto@igeo.uff.br Os granulados bioclásticos marinhos, no Brasil, são formados principalmente por algas calcárias ( Maerl e Lithothamnium, na França).

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