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Previous issue date: 2017-07-19 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / As mudanças climáticas e a fragmentação de rios para construção de usinas hidrelétricas são
dois dos principais estressores que vem pressionando o bioma amazônico. Entender as respostas
dos ecossistemas amazônicos à pressão desses estressores é fundamental para subsidiar
estratégias futuras de desenvolvimento socioeconômico, e controle e mitigação de impactos
socioambientais. Nesse contexto, essa tese aborda os efeitos hidrobiogeoquímicos de mudanças
ambientais no rio Madeira – o maior tributário do rio Amazonas em termos de descarga de água
e sedimentos. O primeiro capítulo investiga a relação entre cheias extremas e a emissão de gás
carbônico (CO2) no rio Madeira. São apresentados resultados de nove campanhas executadas
entre 2009 e 2011, complementados com resultados de uma campanha adicional executada em
abril de 2014, representativa da maior cheia já registrada no rio Madeira. A emissão de CO2 no
rio Madeira aumenta exponencialmente com o nível da água. Em 2014, a emissão de CO2 por
unidade de área foi 50% maior do que a segunda maior taxa de emissão registrada no estudo.
A reconstrução de fluxos de CO2 desde 1968 indicou que anos de cheia extrema emitem 20%
mais CO2 por unidade de área do que em anos normais. O segundo e o terceiro capítulo abordam
os efeitos hidrobiogeoquímicos a montante e a jusante ocasionados pela construção da Usina
Hidrelétrica de Santo Antônio, uma usina a fio d’água recém-construída no rio Madeira.
Grandes reservatórios de armazenamento geralmente retém a maior parte dos sedimentos
aportados, mas o aprisionamento de sedimentos em reservatórios a fio d’água é pouco
conhecido. Ao contrário das expectativas, as usinas do Madeira não afetaram o transporte a
jusante de sedimentos em suspensão, carbono orgânico total, e nutrientes associados (fósforo,
potássio, cálcio e magnésio) que são importantes para a produtividade do rio e de suas planícies
inundáveis. Isso se deve provavelmente ao fato de que o baixo tempo de residência (média: 2,4
dias) e a elevada velocidade da água (média: 1,2 m/s) limitam a sedimentação de partículas,
que são predominantemente finas e leves. Perfis verticais de temperatura demonstram que, ao
contrário do canal central do rio Madeira, alguns tributários remansados desenvolveram
estratificações térmicas ocasionais. As características da água dos tributários ficaram mais
semelhantes às do rio Madeira. Por outro lado, as características gerais da água do rio Madeira
na região do reservatório não foram alteradas. Os efeitos da Hidrelétrica de Santo Antônio no
rio principal são pouco expressivos, mas os braços do reservatório formados na área remansada
dos tributários são locais bastante suscetíveis a mudanças na qualidade da água. Os resultados
encontrados nessa tese convergem para o fato de que alterações no nível da água – causadas
por fenômenos naturais ou regulação artificial – afetam processos ecossistêmicos por meio de
mudanças na conectividade com ecossistemas terrestres e de transição água-terra adjacentes.
Os resultados desse trabalho têm implicações para a tomada de decisão e a gestão de
reservatórios, particularmente considerando o grande número de hidrelétricas planejadas na
Amazônia. / Climate change and river regulation for hydropower generation are two of the main stressors
pressuring the Amazon biome. Understanding the responses of Amazonian ecosystems to these
stressors is key to support future strategies of socioeconomic development, and control and
mitigation of associated socioenvironmental impacts. This thesis investigates the
hydrobiogeochemical effects of environmental changes on the Madeira River, the largest
tributary to the Amazon in terms of water and sediment discharge. The first chapter investigates
the relationship between extreme floods and carbon dioxide (CO2) outgassing from the Madeira
River. We show data from 9 field campaigns performed between 2009 and 2011, complemented
with data from one additional campaign in April 2014 that is representative of the largest flood
on record. CO2 outgassing fit an exponential relationship with water level. CO2 outgassing per
unit area in 2014 was 50% higher than the other highest rate in our dataset. Reconstruction of
CO2 fluxes since 1968 indicates that extreme-flood years outgas 20% more CO2 per unit area
than years without reported occurrence of extreme floods. The second and third chapters
examine the upstream and downstream hydrobiogeochemical effects of the Santo Antônio dam,
a run-of-river hydropower dam newly built on the Madeira River. Whereas storage dams
typically retain most sediments, the extent to which modern run-of-river dams do so is
uncertain. Contrary to expectations, the Madeira dams have not detectably affected downstream
transport of total suspended sediments, total organic carbon, and associated nutrients
(phosphorus, potassium, calcium, and magnesium) critical for downstream river and floodplain
productivity. This is likely because the reservoir’s short residence time and rapid water velocity
prevent substantial sedimentation of the predominantly fine-grained sediments. Temperature
depth profiles demonstrate that unlike the mainstem, some backflooded tributaries periodically
developed thermal stratification. The water chemistry in backflooded tributaries became more
similar to that of the mainstem after damming. In contrast, the overall water chemistry in the
mainstem did not significantly change. While the effects of this run-of-river dam design on the
main river are minimal, lateral bays created by backflooded tributaries are more susceptible to
changes in water chemistry. The results of the chapters of this thesis suggest that alterations in
the water level and flow – caused either by natural phenomena or anthropogenic regulation –
affect ecosystem processes through changes in the connectivity of aquatic systems with
adjoining terrestrial and aquatic-terrestrial transition zone habitats. The findings of this thesis
have implications for decision making and management, especially considering the large
number of hydropower dams planned in the Amazon basin.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:hermes.cpd.ufjf.br:ufjf/6087 |
| Date | 19 July 2017 |
| Creators | Almeida, Rafael Marques |
| Contributors | Roland, Fábio, Rosi, Emma, Martinelli, Luiz Antônio, Ometto, Jean Pierre Henry Balbaud, Huszar, Vera, Amado, André Megali |
| Publisher | Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF), Programa de Pós-graduação em Ecologia, UFJF, Brasil, ICB – Instituto de Ciências Biológicas |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFJF, instname:Universidade Federal de Juiz de Fora, instacron:UFJF |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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