JBCS

INTRODUÇAO

Nos últimos anos as políticas públicas brasileiras estimularam o uso de reservatórios de água para produçao de peixes em tanques-rede através de programas governamentais.¹ Em nível nacional a atividade vem crescendo continuamente, principalmente devido aos incentivos para desenvolvimento do setor aquícola nacional. Destaque especial vem sendo dado à criaçao de tilápias em tanque-rede em reservatórios, principalmente na regiao nordeste do Brasil.²

As atividades antrópicas nos reservatórios podem provocar alteraçoes físicas, químicas e biológicas em toda a coluna d'água. Dentre estas atividades, a instalaçao de tanques-rede pode interferir na dinâmica destes ecossistemas aquáticos.³ A principal problemática para os cultivos em tanque-rede é que grandes quantidades de dejetos orgânicos sao lançados diretamente no ambiente na forma de excretas e raçao nao consumida.^4-7 Estes resíduos chegam ao ambiente aquático principalmente na forma de nitrogênio, fósforo e material particulado que pode contribuir para o processo de eutrofizaçao artificial.^8-10

A eutrofizaçao em lagos e reservatórios é um dos principais problemas na gestao de águas ao redor do mundo, sendo que a aquicultura pode ser mais um fator de aceleraçao deste processo.^11,12 A eutrofizaçao causada pelas atividades de aquicultura pode ser ainda mais impactante em reservatórios do semiárido, uma vez que estes ambientes estao localizados em regioes com escassez de água e com um elevado tempo de retençao hídrica, fatores estes que favorecem o acúmulo de nutrientes.^13,14

Em virtude das emissoes de compostos orgânicos e inorgânicos oriundos dos tanques-rede para o ambiente aquático nao serem passíveis de tratamento, os estudos que avaliam os impactos causados por esta atividade aquícola sao importantes para se identificar alteraçoes na estrutura e no funcionamento dos reservatórios, além de fornecer informaçoes relevantes para minimizar possíveis conflitos pelo uso do recurso hídrico. Neste contexto o objetivo do presente estudo foi avaliar a influência da produçao de peixes em tanques-rede nas taxas de sedimentaçao de nutrientes e material particulado no reservatório de Santa Cruz, semiárido do Rio Grande do Norte.

PARTE EXPERIMENTAL

Area de estudo

O reservatório de Santa Cruz está localizado na bacia hidrográfica do rio Apodi/Mossoró e encontra-se no município de Apodi, semiárido do Rio Grande do Norte (Figura 1). A sua área é de 3413,36 ha, com capacidade máxima de 599.712.000,00 m³. A altura máxima corresponde a 57,5 m e a área de sua bacia engloba 4.264,00 km².¹⁵ O clima local é do tipo BSw'h', da classificaçao climática de Köppen, caracterizado por um clima muito quente e semiárido, com a estaçao chuvosa se atrasando para o outono.

Figura 1. Localizaçao do reservatório de Santa Cruz, com ênfase para a regiao de cultivo de tilápia do Nilo em tanques-rede

Delineamento amostral

No reservatório está instalada uma estaçao de piscicultura, com cultivo intensivo de tilápia-do-Nilo em tanques rede. A fim de avaliar sua influência sobre o reservatório, foi feito o acompanhamento da produçao de 22 tanques-rede, do povoamento até a despesca, totalizando 150 dias de cultivo. A produçao durante um ciclo (150 dias) foi de 6258 kg de peixe. Como principal aporte de nutrientes para o sistema, a piscicultura utiliza quatro raçoes comerciais com diferentes composiçoes, a saber: Inicial até 21 dias, Alevino até 42 dias, Crescimento até 87 dias e Engorda até 150 dias (Tabela 1).

Durante o período de cultivo, com frequência mensal, foram instalados seis conjuntos de câmaras de sedimentaçao no reservatório, sendo três conjuntos colocados diretamente sob três tanques-rede sorteados aleatoriamente, e outros três conjuntos alocados em regiao afastada 400 m do cultivo (controle), durante um período de incubaçao de 72 horas, a 2,5 metros de profundidade. As câmaras na regiao dos tanques-rede tiveram por objetivo refletir o impacto do cultivo sobre as condiçoes do reservatório, enquanto as da regiao afastada tiveram a finalidade de representar as condiçoes naturais do reservatório, agindo como um controle.

Antes de serem dispostas no ambiente as câmaras foram preenchidas completamente com água destilada, a fim de evitar a deposiçao de material antes do início do período de incubaçao. A construçao das câmaras e o cálculo das taxas de sedimentaçao de material particulado foram feitos segundo descrito por Bufon et al.¹⁶ Amostras de água foram coletadas no interior das câmaras de sedimentaçao e foram entao determinadas as concentraçoes de amônia, nitrato e nitrito;¹⁷ nitrogênio total (N-Total);¹⁸ ortofosfato e fósforo total (P-Total);¹⁹ carbono orgânico total (COT) e carbono inorgânico total (CIT) (oxidaçao em combustao catalítica usando um Analisador de Carbono VARIO-TOC).

Análise dos dados

A fim de se identificar diferenças significativas nas taxas de sedimentaçao de material particulado, amônia, nitrato, nitrito, ortofosfato, nitrogênio total, fósforo total, carbono inorgânico total e carbono orgânico total, entre os tanques-rede e o controle, foi aplicado um teste t de student para os dados paramétricos e o teste de Mann-Whitney com correçao de p-value segundo Bonferroni para os dados nao paramétricos, ambos a 5% de probabilidade. Os pressupostos estatísticos de normalidade e homocedasticidade foram avaliados com os testes de Shapiro-Wilk e Bartlett, respectivamente, ambos 5% de probabilidade. Todas as análises estatísticas foram realizadas no Software R v3.0.1.²⁰

RESULTADOS

A taxa de sedimentaçao de material particulado e dos nutrientes apresentou diferença significativa entre os tanques-rede e o controle, ao longo de todo o período de cultivo, mostrando uma influência da piscicultura no aporte de material particulado para o reservatório.

As taxas naturais (controle) de sedimentaçao de material particulado apresentaram dois períodos distintos, com menores taxas até o 67º dia, e taxas mais elevadas até o final do período de cultivo. Já para a taxa na regiao dos tanques-rede, foi observado um pico de sedimentaçao aos 42 dias de cultivo, com uma queda após este período e posterior elevaçao até o fim do período considerado (Figura 2).

Figura 2. Taxas de sedimentaçao de material particulado. Valores médios, onde barras verticais representam os respectivos desvios-padrao; médias entre parênteses

A sedimentaçao de N-Total foi significativamente maior para a regiao dos tanques-rede (Figura 3). Foi percebida uma elevaçao nas concentraçoes de N-Total até o 42º dia, com um decréscimo acentuado logo após este período, e posterior elevaçao das concentraçoes até o fim do cultivo. Para a sedimentaçao na regiao controle, foi observado um comportamento semelhante, com maiores concentraçoes na segunda metade do período de tempo considerado, particularmente após o 67º dia de cultivo. A sedimentaçao de amônia mostrou uma tendência decrescente ao longo do período de cultivo, sendo significativamente maior que na regiao de controle. As sedimentaçoes de nitrito e nitrato também foram significativamente superiores, apresentando, porém, uma tendência crescente do início ao fim do período de cultivo (Figura 3).

Figura 3. Taxas de sedimentaçao de a) amônia; b) nitrato; c) nitrito; d) nitrogênio total. Valores médios, onde barras verticais representam os respectivos desvios-padrao; médias entre parênteses

A sedimentaçao de P-Total fora significativamente superior para a regiao dos tanques-rede durante todo o período de tempo considerado (Figura 4), sendo observado um decréscimo nas taxas durante a primeira metade do cultivo, com um subsequente aumento até o final do período considerado. Para o controle o comportamento foi semelhante, com um pico de elevaçao de P-Total aos 42 dias de cultivo, com subsequente decréscimo até os 67 dias e posterior elevaçao nas taxas até o final do período considerado. A sedimentaçao do ortofosfato foi significativamente superior para os tanques-rede, e crescente ao longo do tempo de cultivo, enquanto na regiao controle nao houve uma tendência nem de acréscimo nem de decréscimo desta taxa ao longo do tempo, permanecendo durante todo o cultivo com valores próximos a zero (Figura 4).

Figura 4. Taxas de sedimentaçao de a) ortofosfato; e b) fósforo total. Valores médios, onde barras verticais representam os respectivos desvios-padrao; médias entre parênteses

As taxas de sedimentaçao de COT e CIT apresentaram comportamentos opostos, com uma tendência crescente do carbono orgânico (e decrescente do inorgânico) até os 87 dias de cultivo, com subsequente diminuiçao dos valores de carbono orgânico (e elevaçao do carbono inorgânico) até o final do cultivo (Figura 5). De forma geral, a tendência foi que a porçao orgânica do carbono aumentasse enquanto a porçao inorgânica diminuísse ao longo do período de cultivo. Para a regiao controle o comportamento foi semelhante tanto para COT quanto para CIT, com valores maiores após o 87º dia de cultivo.

Figura 5. Taxas de sedimentaçao de a) carbono orgânico total; e b) carbono inorgânico total. Valores médios, onde barras verticais representam os respectivos desvios-padrao; médias entre parênteses

DISCUSSAO

Foi verificado que as taxas de sedimentaçao de material particulado, bem como a sedimentaçao dos nutrientes, foram influenciadas pela presença da piscicultura, mostrando taxas mais elevadas quando comparadas com o ambiente natural. Estas maiores concentraçoes estao relacionadas principalmente com o aporte de sólidos suspensos e, consequentemente, matéria orgânica, oriundos dos tanques-rede, para o reservatório.

A sedimentaçao de material particulado do reservatório na regiao dos tanques-rede foi marcadamente influenciada pela piscicultura, exibindo taxas de sedimentaçao crescentes ao longo do tempo, com um pico pronunciado aos 42 dias de cultivo. É provável que este pico de sedimentaçao esteja relacionado ao tipo de raçao ofertada ao sistema até o 42º dia, sendo composta basicamente de raçao em pó parcialmente extrusada e em pellets com 2 mm de granulometria, o que pode ocasionar uma maior perda de raçao nao consumida para o ambiente.

A influência da piscicultura na sedimentaçao de sólidos suspensos no reservatório possivelmente esteve relacionada com o aporte de raçao no sistema produtivo, uma vez que ao longo do tempo a quantidade de raçao ofertada ao sistema é crescente e a biomassa animal cultivada também cresce. Pillay²¹ aponta que até 30% da raçao ofertada ao sistema de cultivo vai para o ambiente, na forma de raçao nao consumida ou de excretas. Assim, a quantidade de material fecal e de raçao nao consumida parece ser a principal causa no aumento da sedimentaçao próximo a pisciculturas. Almeida²² encontrou valores de sedimentaçao de material particulado da ordem de 8,0 mg cm^-2 dia^-1 logo abaixo de tanques-rede, e taxas da ordem de 0,4 mg cm^-2 dia^-1 de material particulado sedimentado em regioes afastadas da área de cultivo. Estes resultados corroboram o presente trabalho, onde a sedimentaçao na regiao de cultivo foi em geral 20 vezes maior do que na regiao afastada.

Vale salientar que a dinâmica do próprio sistema deve ser levada em consideraçao, o qual apresentou taxas de sedimentaçao maiores durante a segunda metade do cultivo, possivelmente devido a correntes de água interna e açao dos ventos. Como observado por Alves,²³ o aumento das taxas de sedimentaçao em locais afastados da área de influência dos tanques-rede está principalmente relacionado com a dinâmica das massas de água no ambiente, estando menos relacionadas com fatores externos como chuvas. Assim, durante a segunda metade do período de cultivo a dinâmica do ambiente parece contribuir para um maior carreamento e maior distribuiçao do material particulado no reservatório. Este cenário é particularmente impactante uma vez que os efluentes dos tanques-rede para o ambiente sao principalmente na forma sólida, sendo que até 60% do fósforo e 65% do nitrogênio emitidos pelas unidades de cultivo estao na forma particulada.^24,25

O conteúdo em N-Total no reservatório foi influenciado pela presença de tanques-rede, uma vez que nesta regiao se observam os maiores valores, com concentraçoes médias oscilando ao longo do tempo, com uma tendência crescente do início ao fim do período de cultivo. A quantidade de nitrogênio liberada para o ambiente é proporcional à quantidade de raçao ofertada e ao conteúdo de proteína desta raçao, assim, a crescente quantidade de raçao ofertada juntamente com a decrescente proporçao de proteína nas raçoes utilizadas pode ter favorecido as variaçoes ao longo do tempo nos níveis de N-Total encontrados. Azevedo et al.²⁶ estimou matematicamente um aumento de até 10% na emissao de N-Total total e dissolvido quando a porçao de raçao perdida para o ambiente (nao consumida e excretada) aumenta em 4%. Guo e Li⁵ apontam ainda que as temperaturas das águas tropicais (entre 28 e 31 ºC) promovem uma maior ineficiência no aproveitamento dos nutrientes da raçao, uma vez que a aceleraçao do metabolismo dos animais faz com que menos compostos sejam metabolizados, sendo entao perdidos para o ambiente. Dessa forma, é evidenciado que a emissao de N-Total para o ambiente está nao somente relacionada com a quantidade de raçao e proteína ofertada, mas principalmente com a eficiência de uso da proteína, ou seja, quanto da proteína contida na raçao ofertada se transforma em biomassa animal.²⁷

As taxas de sedimentaçao de amônia, nitrato e nitrito revelam que o ambiente está em condiçoes aeróbicas, onde provavelmente nao há déficit de oxigênio, uma vez que a sedimentaçao do nitrato é superior às taxas de sedimentaçao de nitrito e amônia, revelando uma completa nitrificaçao do nitrogênio. Lopes,²⁸ estudando o comportamento nictimeral do reservatório de Santa Cruz, nao constatou concentraçoes deficitárias de oxigênio ao longo da coluna de água, tanto na regiao da piscicultura quando em regioes afastadas. Alves²³ encontrou um efeito significativo da influência de uma piscicultura na sedimentaçao de compostos nitrogenados em um reservatório, com valores de sedimentaçao de nitrato (até 7,6 ug cm^-2 dia^-1) superiores aos de nitrito (até 0,3 ug cm^-2 dia^-1) e amônia (até 0,7 ug cm^-2 dia^-1). Estes valores corroboram o observado no presente estudo, com taxas de sedimentaçao menores para o nitrito (até 0,07 ug cm^-2 dia^-1), mais elevadas para o nitrato (até 8,8 ug cm^-2 dia^-1) e intermediárias para a amônia (até 3,6 ug cm^-2 dia^-1).

A sedimentaçao de P-Total foi significativamente maior na área dos tanques-rede do que no controle, mostrando o efeito do cultivo sobre o ambiente. Na regiao do controle os valores encontrados foram até 100 vezes menores do que os encontrados na regiao de cultivo. David et al.²⁹ observou efeito semelhante, constatando que as emissoes de tanques-rede elevam os níveis de sedimentaçao de P-Total na área de cultivo, encontrando valores superiores aos encontrados em regioes afastadas. De uma maneira geral, tem sido consenso entre os estudos que, tanto em ambientes temperados quanto tropicais, a presença de pisciculturas eleva sensivelmente a sedimentaçao, em especial de compostos fosfatados, na regiao do cultivo e em seu entorno.^4,5,26,30 Alves²³ encontrou uma sedimentaçao de até 8,0 ug cm^-2 dia^-1 de P-Total para regioes abaixo dos tanques-rede, e taxas de até 3,0 ug cm^-2 dia^-1 para regioes afastadas do cultivo. Da mesma forma, no presente estudo foram observados valores significativamente superiores de sedimentaçao de P-Total no interior da piscicultura (até 129,9 ug cm^-2 dia^-1) e valores menores na regiao afastada (até 1,1 ug cm^-2 dia^-1).

A sedimentaçao do ortofosfato se comportou de maneira semelhante às taxas de sedimentaçao de P-Total, fato que corrobora a pressao da piscicultura sobre a sedimentaçao do fósforo no reservatório, evidenciando que o aporte de raçao e fezes da piscicultura eleva a sedimentaçao de compostos fosfatados da mesma maneira. Esta contribuiçao da piscicultura fica ainda mais evidente quando levamos em consideraçao que na regiao de controle a sedimentaçao de ortofosfato é próxima a zero, o que é esperado para este composto, dada a sua alta solubilidade e sua fácil assimilaçao pelos organismos.²³ Desse modo, provavelmente o ambiente próximo à piscicultura nao tem uma comunidade desenvolvida ao ponto de assimilar todo este fosfato que está sendo lançado dos tanques-rede, o que provoca o aumento de sua sedimentaçao juntamente com o aumento do fornecimento de raçao.

A sedimentaçao do COT revela que uma das principais fontes de carbono é oriunda da piscicultura, elevando a taxa de sedimentaçao a valores bem acima das taxas naturais. Já para a sedimentaçao do CIT, ainda que a influência da piscicultura seja determinante nas taxas encontradas, a sedimentaçao natural apresentou valores mais próximos das taxas encontradas na regiao dos tanques-rede. Desta forma percebemos que provavelmente a principal fonte de carbono orgânico para o reservatório sejam os resíduos oriundos dos tanques-rede, elevando o conteúdo de matéria orgânica do sistema e consequentemente contribuindo com elevadas taxas de sedimentaçao de COT. A fraçao inorgânica, por outro lado, recebe menor influência dos tanques-rede, uma vez que o conteúdo de carbono inorgânico nas emissoes da piscicultura é menor.

A principal problemática com relaçao a cultivos em sistemas de tanque-rede é que sao modelos de produçao abertos e nao permitem um tratamento dos efluentes, uma vez que as emissoes sao feitas diretamente no ambiente. A emissao de fósforo é um dos pontos mais críticos no avanço da piscicultura em águas continentais, uma vez que sua liberaçao excessiva para o meio aquático pode acarretar problemas com eutrofizaçao e conflitos nos múltiplos usos desses ecossistemas.

O uso de raçoes nao balanceadas e com baixa digestibilidade, aliado a práticas de manejo nao eficientes, parecem ser os principais fatores que levam ao aumento da sedimentaçao dos nutrientes em regioes de cultivo.³¹ Estes fatores, aliados a um sistema com alta densidade de estocagem e que produz durante o ano inteiro, pode levar a um aumento nas sedimentaçoes de fósforo e nitrogênio nas proximidades do cultivo e contribuir para a eutrofizaçao desta área.³² Este efeito fica ainda mais evidente quando tratamos de ambientes tropicais, com temperatura elevada durante todo o ano. Estudos mostram que com maiores temperaturas da água, o maior metabolismo dos animais e a ciclagem de nutrientes mais eficiente do ambiente promovem uma sedimentaçao de fósforo e nitrogênio potencialmente mais elevada na área de cultivo.^33,34

Embora a sedimentaçao tenha sido claramente influenciada pela produçao de peixes em tanques-rede, esta influência parece estar restringida à área logo abaixo dos tanques-rede e à área adjacente ao sistema produtivo. Estudos como o de Guo e Li⁵ mostram que as influências da piscicultura na sedimentaçao de nutrientes e material particulado nao sao percebidas a mais de 20 metros de distância da área de cultivo. Nao somente a distância do cultivo é um fator que determina a grandeza da influência da piscicultura sobre o meio aquático, mas possivelmente a profundidade onde os tanques-rede estao instalados é também um fator a se considerar. Pisciculturas instaladas em ambientes de menor profundidade podem exercer uma influência maior na sedimentaçao do reservatório, dada a maior facilidade na circulaçao de água, maior distribuiçao do material particulado e maior facilidade na ocorrência de resuspensao do sedimento.³⁵ Por outro lado, em regioes mais profundas (mais de 15 metros), as influências da produçao sobre o ambiente natural podem ser menores.³⁶

As contribuiçoes em termos de compostos fosfatados, nitrogenados e carbonados dos tanques-rede para o ambiente natural sao evidentes para a sedimentaçao destes compostos, entretanto esta influência nao é observada na coluna de água. Ainda que as taxas de sedimentaçao destes nutrientes sejam maiores na regiao de cultivo do que em regioes afastadas, esta elevaçao na sedimentaçao parece nao ser refletida nas concentraçoes destes mesmos compostos na coluna de água do reservatório. Lopes,²⁸ estudando o comportamento nictimeral do reservatório de Santa Cruz, e avaliando as diferenças entre uma regiao próxima à piscicultura e uma regiao afastada, nao encontrou diferenças significativas para os níveis de nutrientes, mostrando que na água de superfície as concentraçoes sao semelhantes. Trabalhos como o de Paes³⁷ mostram que nao sao detectadas diferenças para os parâmetros limnológicos da coluna de água entre a regiao de cultivo e regiao controle. Resultados semelhantes sao encontrados em sistemas produtivos com diferentes densidades de estocagem e diferentes quantidades de unidades produtivas.^36,38 Este padrao pode ser explicado pelo comportamento nao conservativo dos nutrientes⁷ que tendem a sofrerem transformaçoes ou serem assimilados da coluna de água.

Em geral as pisciculturas em tanques-rede estao inseridas em ambientes de água aberta com grande complexidade estrutural e que dao suporte a múltiplos usos, tornando difícil a detecçao da contribuiçao real, em termos de nutrientes, que é oriunda da criaçao de peixes.³⁹ Assim, compreender as alteraçoes nas concentraçoes de nutrientes sao de importância para se garantir os múltiplos usos do recurso hídrico, principalmente os níveis de P-Total na coluna de água. Azevedo et al.⁷ destaca que os processos de decaimento e consumo pelos produtores primários removem rapidamente os compostos fosfatados da coluna de água, mesmo em regioes próximas ao cultivo. Este efeito pode ser explicado pela modificaçao e adaptaçao das comunidades no entorno das pisciculturas que pode absorver o fósforo e retirá-lo da coluna de água, bem como pela ciclagem do fósforo, que pode ser acelerada através das enzimas contidas nas fezes dos peixes cultivados.⁴

CONCLUSAO

Podemos concluir que a atividade de piscicultura influenciou as taxas de sedimentaçao no reservatório, de maneira que na regiao dos tanques-rede a sedimentaçao de nutrientes e matéria orgânica é maior do que em regiao afastada do cultivo. Dessa forma, a criaçao de Tilápia-do-Nilo gera um aporte de material para o reservatório que altera as condiçoes naturais de sedimentaçao do ambiente. É importante perceber que somente amostragens realizadas na coluna d'água do corpo hídrico nao sao suficientes para representar o real impacto destas atividades sobre o ambiente aquático, sendo necessárias amostragens mais completas a fim de representar mais adequadamente os aportes da piscicultura para o ambiente.

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