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CENTRO DE ESTUDOS GERAIS
INSTITUTO DE QUÍMICA
PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOQUÍMICA AMBIENTAL
FERNANDA FRANÇA CECANHO
COMPOSIÇÃO DA MATÉRIA ORGÂNICA NOS SEDIMENTOS
SUPERFICIAIS DA VÁRZEA DO LAGO GRANDE DE CURUAI, PARÁ,
BRASIL.
Niterói
2007
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FERNANDA FRANÇA CECANHO
COMPOSIÇÃO DA MATÉRIA ORGÂNICA NOS SEDIMENTOS
SUPERFICIAIS DA VÁRZEA DO LAGO GRANDE DE CURUAI, PARÁ,
BRASIL.
Dissertação apresentada ao curso de Pós-
Graduação em Geoquimica Ambiental da
Universidade Federal Fluminense, como requisito
parcial para a obtenção do Grau de Mestre.
Área de Concentração Geoquímica Ambiental.
Orientador: PROF. DR. MARCELO CORRÊA BERNARDES
Niterói
2007
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AGRADECIMENTOS
Ao professor Marcelo C. Bernardes pela dedicação, confiança e companheirismo durante
toda esta jornada.
A professora Patrícia Turcq pela colaboração no desenvolvimento de todo este trabalho.
Obrigado pela coleta de campo, conversas, sugestões e por toda confiança depositada.
Ao apoio do Institut de Recherche pour le Developpement – França, que financiou os
trabalhos de campo, e colaborou com recursos para o desenvolvimento das atividades de laboratório.
Ao amigo Marcelo A. Amorim pelos dados cedidos, por toda colaboração no desenvolvimento
deste trabalho, e pelo amigo presente que tens sido desde que cheguei ao Rio de Janeiro.
A companheira Renata O. Zocatelli, obrigado por ter ensinado a técnica analítica utilizada
neste trabalho, pela ajuda com o cromatógrafo, por todos os textos discutidos, por todas as dicas e
opiniões durante o desenvolvimento e construção deste trabalho. Obrigado também pela acolhida e
incentivo nos momentos das dificuldades profissionais e pessoais.
A todos os professores e funcionários da Pós Graduação de Geoquímica Ambiental, em
especial ao Laboratório de Sedimentologia e ao de Mudanças Paleoambientais, por toda colaboração
e infra-estrutura disponibilizados.
A todos os colegas do Departamento de Geoquímica, obrigado pelos momentos de
descontração e por toda paciência com minhas implicâncias e falta de paciência.
Querida amiga Elisamara Sabadini obrigado por toda acolhida desde a minha vinda para o
Rio de Janeiro, pela amizade, paciência, incentivo e pelas idéias para o desenvolvimento deste
trabalho.
Aos amigos Paula L. Nunes e Wander Gallotti obrigado por todas as noites e praias cariocas
e “niteroinhenses”.
Papai, mamãe e irmão, obrigado pela paciência, por acreditarem em mim e pela acolhida.
Á Deus, obrigado pelo vento, pela água, pelas marés, pelo sol e por toda vida!
DEDICATÓRIA
“O futuro não precisará de política e religião, mas de ciência e espiritualidade.”
Jawaharlal Nehru (1889 – 1964)
Primeiro ministro da Índia de 1947 a 1964.
RESUMO
A abordagem utilizada neste estudo visou caracterizar a composição da matéria orgânica no
sedimento superficial dos diferentes lagos (águas brancas e pretas) que compõe a Várzea do Lago
Grande de Curuai, através dos fenóis oriundos da lignina como traçador de plantas vascularizadas, e
dados secundários de análises isotópicas (δ
13
C) e elementares (C/N), em amostras de sedimento
superficial e de possíveis fontes de matéria orgânica. A caracterização dos fenóis de lignina nas
amostras de sedimento para as possíveis fontes de matéria orgânica (plantas terrestres, macrófitas e
perifiton) e para o sedimento foram feitas através da degradação oxidativa em meio básico com óxido
de cobre (CuO).
Das amostras de fontes de MO analisadas, Echinocloa polystachia (Capim Canarana) com
maior razão S/V e Capim (nd) com maior razão C/V foram as que mais mostraram contribuição na
composição da MO para os sedimentos superficiais, mostrando a grande contribuição de MO
autóctone macrofítica e fitoplanctônica para a várzea do Lago Grande de Curuai. Os resultados
obtidos com os fenóis oriundos da lignina apontam característica de vegetação terrestre, com elevada
razão S/V para a amostra de fonte de MO Echinocloa spectabilis (Mutim), caracterizada como fonte
alóctone de matéria orgânica para o sedimento da várzea, correspondendo á vegetação C4 terrestre.
Gramínea (nd), Pistia stratiotes (Alface d’Água), Eichornia azurea (Mureru) e Eichornia crassipes
correspondem a fonte autóctone de matéria orgânica para o sedimento da várzea apresentando
elevados valores de razão C/V; e a amostra de Epifiton caracterizou-se como uma mistura de fontes
fitoplanctônica, macrofítica e de vegetação terrestre para os sedimentos da várzea.
Os resultados obtidos para as amostras de sedimento superficial mostram que a proximidade
com terras florestadas, o grau de interferência do Rio Amazonas, e de interconexão entre os lagos
que compõe a várzea do Lago Grande de Curuai, interferem na composição (alóctone ou autótone), e
no grau de decomposição da MO depositada no sedimento. Os lagos de águas pretas Curumucuri e
Açaí apresentaram grande contribuição de MO alóctone da drenagem do solo da floresta adjacente,
mas com diferenças no grau de decomposição; sendo que para o Açaí com pouca interferência do
Amazonas e isolado dos demais lagos da várzea a MO encontrada no sedimento apresenta maior
degradação, enquanto que para o Lago Curumucuri, mais interligado ao sistema, a MO depositada no
sedimento é menos degradada. A composição da matéria orgânica para o sedimento dos lagos de
águas brancas apresenta maior influência de MO autóctone (vegetação aquática), com exceção do
Lago Salé que apresenta grande influência de MO alóctone proveniente da floresta adjacente e do
Rio Amazonas. Existem diferenças no grau de decomposição da MO nos lagos de águas brancas,
sendo que para os pontos em maior contato com o rio Amazonas a MO no sedimento encontra-se
menos degradada.
Palavras Chave: lignina, carbono, plantas vascularizadas, várzeas.
ABSTRACT
The approach applied in this study focused in characterizes the organic matter composition in
plants and sediments of Várzea do Lago Grande do Curuai floodplain among white water and black
water lakes. As a vascular plant tracer it was used lignin phenol composition through cupric oxide
degradation under basic conditions analysis. To a better interpretation it was used a secondary data
from elemental (C/N) and isotopic (δ
13
C) analysis.
The results from possible organic matter sources to lake sediments, showed higher amount of
a non-leaf origin indicated by syringyl phenol ratio normalized to vanillin (S/V) to Echinocloa
spectabilis (Mutim); Echinocloa polystachia (Capim Canarana) and Capim (non-identified). However,
higher value of C/V ratio coupled to the high S/V values found to Echinocloa polystachia (Capim
Canarana) was related to its aquatic behavior allowing a more leaf growth against a terrestrial type as
Echinocloa spectabilis (Mutim) with a more structure phenol necessity typical of a terrestrial grass.
The Gramínea (ni), Pistia stratiotes (Alface d’Água) and Eichornia crassipes samlpes
presented higher C/V ratios values, characterizing a more leaf material typical of aquatic plants. The
epiphyton sample indicated a mixture composed by both aquatic and terrestrial plants.
Those alochthone versus autochthones sources added to the degradation conditions
determined the composition of organic matter deposited. The superficial sediments samples results
appeared to be influenced by the forest low land proximity, the Amazon River influence and by the
interconnection among the productivity of the floodplain lakes.
The black water lakes Curumucuri e Açaí presented a high alochthone organic matter
contribution from the drainage of the neighborhood forest. Differences found in degradation rates were
related to the hydrological function of those black water lakes. Açai lake showed a higher degradation
rate in relation to Cumurucuri Lake that presented a less degraded organic matter due to a higher
influence from floodplain system.
The organic matter from white water lakes sediments presented a high autochthones
proximate sources (aquatic plants) and less alochthone ultimate source (terrestrial plants). Exception
were found to Sale Lake with the influence of the neighborhood forest drainage and also from the
contact of Amazon River.
Among white water lakes, Lago Grande de Curuai, Poção, Santa Ninhã, Salé e Lago Grande
do Poção, it was found differences in degradation rates, related with water circulation, where a more
Amazon River influence showed a less degraded rate.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Mapa da Várzea do Lago Grande de Curuai com os Pontos de Coleta
de Sedimento Superficial............................................................................26
Figura 2 - Cromatograma Eichornia Crassipes.........................................................38
Figura 3 - Cromatograma Sedimento Superficial A09-5............................................39
Figura 4 - Cromatograma da Solução Padrão de Trabalho.......................................40
Figura 5 - Razão entre os grupos de fenóis da lignina, Cinamil/ Vanilil (C/V) e
Siringil/ Vanilil (S/V), para as possíveis fontes de matéria orgânica
para o sedimento Superficial da Várzea do Lago Grande de Curuai........45
Figura 6 - Razão entre os grupos de fenóis da lignina, Cinamil/ Vanilil (C/V) e
Siringil/ Vanilil (S/V), razão Ácido/ Aldeído do grupo da Vanilina
((Ad/Al)v) e grupos Não-Metoxilados/ Metoxilados (P/(V+S)), no
sedimento superficial da Várzea do Lago Grande de Curuai....................47
Figura 7 - Relação entre as Razões S/V (Siringil/ Vanilil) e C/V (Cinamil/ Vanilil)
de Fenóis da Lignina para as Possíveis Fontes de Matéria Orgânica......52
Figura 8 - Relação entre δ
13
C e o Total de Lignina (λ) para as Possíveis Fontes
de Matéria Orgânica..................................................................................54
Figura 9 - Relação entre C/N e o Total de Lignina (λ) no Sedimento Superficial......56
Figura 10 - Relação entre δ
13
C e o Total de Lignina (λ) no Sedimento Superficial...59
Figura 11 - Relação entre as Razões S/V (Siringil/ Vanilil) e C/V (Cinamil/ Vanilil)
de Fenóis da Lignina para os Sedimentos da Várzea do Lago Grande
de Curuai.................................................................................................61
Figura 12 - Relação entre a Razão Ácido/ Aldeído do Grupo Vanilina ((Ad/Al)v) e
o Total de Lignina (λ) no Sedimento Superficial.......................................65
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Localização das Estações de Coleta de Sedimento.................................29
Tabela 2 - Descrição dos Padrões de Recuperação e Concentração, e seus
principais grupos.......................................................................................35
Tabela 3 - Concentrações dos 11 fenóis da lignina, das razões entre os grupos,
λ, %C, C/N, e δ
13
C das possíveis fontes de MO para o sedimento
superficial da Várzea do Lago Grande de Curuai. Símbolos e
abreviaturas conforme descritos na Tabela 1, em Materiais e Métodos...43
Tabela 4 - Concentrações dos 11 fenóis da lignina, dos 3 grupos p-hidroxi, as
razões entre os grupos (C/V, S/V, (Ad/Al)v, P/(V+S), λ, %C, C/N, e
δ
13
C do sedimento superficial da Várzea do Lago Grande de Curuai
Símbolos e abreviaturas conforme descrito na Tabela 1, em Materiais e
Métodos.....................................................................................................46
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO........................................................................................................10
1.1 OBJETIVOS.........................................................................................................12
1.2 HIPÓTESES.........................................................................................................13
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA...................................................................................14
2.1 AMAZÔNIA...........................................................................................................14
2.2 GEOQUÍMICA ORGÂNICA..................................................................................19
3 MATERIAIS E MÉTODOS......................................................................................24
3.1 ÁREA DE ESTUDO..............................................................................................24
3.2 COLETA E PREPARO DAS AMOSTRAS............................................................29
3.3 DETERMINAÇÃO DOS FENÓIS ORIUNDOS DA LIGNINA................................31
3.3.1 EXTRAÇÃO......................................................................................................32
3.3.2 QUANTIFICAÇÃO E IDENTIFICAÇÃO............................................................34
4 RESULTADOS........................................................................................................42
4.1 CARACTERIZAÇÃO DAS FONTES DE MATÉRIA ORGÂNICA.........................43
4.2 COMPOSIÇÃO DA MATÉRIA ORGÂNICA NO SEDIMENTO SUPERFICIAL....46
5 DISCUSSÃO...........................................................................................................50
5.1FONTES DE MATÉRIA ORGÂNICA PARA OS SEDIMENTOS SUPERFICIAIS
DA VÁRZEA DO LAGO GRANDE DE CURUAI...................................................52
5.2 DISTRIBUIÇÃO ESPACIAL DA LIGNINA NOS SEDIMENTOS SUPERFICIAIS
DA VÁRZEA DO LAGO GRANDE DE CURUAI...................................................56
5.3 DEGRADAÇÃO DA MATÉRIA ORGÂNICA NOS SEDIMENTOS
SUPERFICIAIS DA VÁRZEA DO LAGO GRANDE DE CURUAI.........................64
6 CONCLUSÃO.........................................................................................................69
7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.......................................................................71
8 ANEXOS.................................................................................................................78
10
1 INTRODUÇÃO
A Amazônia engloba uma vasta região, coberta principalmente por florestas
pluviais, sendo o rio Amazonas o canal central de uma complexa rede de rios, e
extensas zonas de inundação, que juntos formam a maior bacia hidrográfica do
mundo, com 6.000.000 Km
2
(MOLINIER et al., 1997). Neste complexo ecossistema
existem rios de diferentes cores, devido aos diversos tipos de solo encontrados na
bacia de drenagem, interferindo nas florestas das várzeas, onde estão inter-
relacionados.
As várzeas, também chamadas planícies de inundação, são áreas úmidas,
florestas, campos e lagos que são periodicamente inundados. A várzea é um
ecossistema rico e único na Amazônia em termos de biodiversidade e produtividade,
devido aos pulsos de inundação, que fornecem ao sedimento dos lagos deste
sistema partículas orgânicas e minerais, transportadas principalmente pelos rios de
águas brancas (JUNK, 1997). Assim estas planícies de inundação constituem um
importante sítio para a produção, estoque e exportação de carbono.
Estudos em várzeas têm mostrado a importância destes ambientes na
biogeoquímica local do carbono (FORSBERG et al., 1998). Nas áreas de várzeas os
processos erosivos e de transporte, assim como as taxas de sedimentação, são de
grande importância para o ciclo do carbono, devido principalmente a sua alta
produtividade (JUNK, 1997; MOREIRA-TURCQ et al., 2004).
A matéria orgânica depositada no sedimento é classificada, de acordo com
sua origem, como autóctone, se forem produzidas no próprio local de deposição,
como por exemplo, fitoplâncton, ou alóctone, se vieram transportadas de outro lugar,
como restos de vegetais superiores transportados pelos rios das áreas adjacentes.
Investigações sobre o ciclo do carbono, incluindo a identificação de fontes e
sumidouros requerem informações acopladas sobre as composições atômicas
(elementar e isotópica) e moleculares (lignina e lipídios). Para isso são utilizados
11
biomarcadores capazes de traçar a composição e origem do material orgânico no
meio (TAREQ et al., 2005).
A matéria orgânica depositada nos sedimentos depende diretamente dos
tipos de organismos que compõe este ecossistema, sendo a composição química
preservada neste sedimento traçadora de formas moleculares biológicas. As plantas
vasculares têm 75% de sua matéria orgânica composta de celulose e lignina, e são
as maiores fontes de compostos aromáticos para o sedimento, enquanto que o
fitoplâncton contribui com material alifático (ERTEL et al., 1984; GOÑI & HEDGES,
1995).
Neste estudo buscamos caracterizar a matéria orgânica que compõe o
sedimento superficial da Várzea do Lago Grande do Curuai, situada próxima á
cidade de Óbidos, no estado do Pará, 850 km á montante da desembocadura do rio
Amazonas no Oceano Atlântico. Devido a sua complexa estrutura (rede de lagos
com diferentes graus de conexão ao rio), por suas dimensões (40 km x 100 km),
representativa das várzeas Amazônicas e pelo fato deste sistema ser composto por
lagos de águas brancas e negras, a Várzea do Lago Grande de Curuai permite
caracterizarmos as diferentes fontes de matéria orgânica para o sedimento nos
diferentes lagos que a compõe.
A caracterização da matéria orgânica foi realizada através de análises
bioquímicas dos fenóis oriundos da lignina e das variações nos valores destes
parâmetros, juntamente com dados secundários de análises isotópicas (δ
13
C) e
elementares (C/N) nos sedimentos dos diferentes lagos da várzea, relacionadas aos
pulsos de inundações, que depositam nos sedimentos dos lagos partículas
orgânicas transportadas pelos rios, e também aquela produzida dentro dos lagos,
considerando suas características físicas e hidrológicas.
Desta forma, este estudo vai permitir uma melhor compreensão da qualidade
da matéria orgânica que é depositada na várzea, fornecendo dados para avaliar os
efeitos decorrentes de problemas como transformação de áreas florestais em pastos
e cultura de soja, desmatamentos e queimadas, que possam interferir na qualidade
do carbono neste ecossistema.
12
1.1 OBJETVOS
Este estudo tem como objetivos:
- caracterizar a matéria orgânica (MO) dos principais lagos que compõe a
Várzea do Lago Grande de Curuai, e as possíveis fontes, através dos fenóis
oriundos da lignina, em função de variações espaciais (águas interiores e as mais
próximas aos rios);
- pretende-se, através da quantidade e da qualidade da lignina depositada
recentemente nesses ambientes caracterizar e diferenciar as fontes de MO que
chega, ou é produzida nos lagos.
13
1.2 HIPÓTESES
As hipóteses formuladas são: (1) nos pontos localizados próximos a terras
altas florestadas a matéria orgânica sedimentada na várzea apresenta
características de origem alóctone, compostas principalmente de restos de plantas
vasculares terrestres; (2) nos pontos mais interiores, localizados distante de terras
altas florestadas, a matéria orgânica sedimentada na várzea apresenta
características de origem autóctone, compostas principalmente por fitoplâncton e
restos de plantas vasculares aquáticas; (3) o grau de ligação entre os lagos que
compõe a várzea, e destes com o rio Amazonas, interferem nas características da
MO depositada no sedimento.
14
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 AMAZÔNIA
A Bacia Amazônica, com aproximadamente 6.000.000 Km
2
, é a maior bacia
hidrográfica do planeta. De dimensões continentais esta bacia está situada na zona
intertropical, recebendo precipitações médias anuais de 2.460 mm. A descarga
líquida média do Rio Amazonas é estimada em 209.000 m
3
.s
-1
(MOLINIER et al.,
1997). O aporte médio de sólidos em suspensão do Rio Amazonas para o Oceano
Atlântico é estimado em cerca de 600 milhões de toneladas por ano (FILIZOLA,
1999).
Devido a enorme vazão, com média de 163.000 m
3
s
-1
em Óbidos (CALLÈDE
et al., 2002), o Rio Amazonas é considerado o maior rio do mundo, tanto em
extensão, com 6.885 km, como em volume de água, pois despeja no mar cerca de
200.000 m³ s
-1
de água, o equivalente a um quinto de todos os rios do planeta. Em
épocas de cheia chega a atingir cerca de 10 Km ou mais de largura em alguns
pontos, não sendo possível em determinados lugares avistar as margens. Próximo à
cidade de Óbidos, onde o rio sofre um estreitamento, no chamado Estreito de
Óbidos, a largura diminui para 1,5 km e a profundidade pode chegar a 100 m nas
épocas de cheia (RICHEY et al., 1986).
A distribuição da chuva na região da Bacia Amazônica é responsável pelas
grandes flutuações no nível de água dos rios e nos fluxos de material nestes
ambientes. A vazão do Rio Amazonas e seus tributários é determinada pela
precipitação em suas grandes áreas de represamentos, com variação regular entre
estações secas e chuvosas (IRION et al, 1997).
As temperaturas anuais médias são altas e variam pouco ao longo do ano, as
chuvas são abundantes e na Amazônia central e leste existe um período de
estiagem bem definido, que ocorre do mês de junho a novembro. Os elevados
índices pluviométricos encontrados na região Amazônica geram uma grande
15
quantidade de corpos aquáticos com grandes dimensões, que propiciam a formação
de ambientes aquáticos de diversos tipos e tamanhos (SALATI & MARQUES, 1984).
O Rio Amazonas e seus largos tributários são acompanhados ao longo de
seu médio e baixo curso por grandes planícies de inundação (várzeas) que cobrem
uma área de cerca de 300.000 km
2
(JUNK, 1997). A formação destas várzeas está
estritamente relacionada com a flutuação do nível do mar durante o período
Pleistoceno, e é, portanto, um resultado direto de mudanças climáticas globais
(IRION, 1989).
Estima-se que 300.000 km² dessas zonas de inundação são representadas
por 200.000 km
2
de várzea e 100.000 km
2
de igapó (JUNK, 1993; JUNK, op. cit),
correspondendo a 5% da superfície da bacia Amazônica. No balanço hídrico,
estima-se que 30% da vazão média do rio Amazonas transita pelas várzeas
(RICHEY op. cit). Moreira-Turcq et al., (2003) estimando o balanço de massa do
carbono no rio Amazonas verificou uma diminuição do material particulado em
suspensão entre as cidades de Manaus e Itacoatiara (200 Km á jusante), indicando
um resgate do carbono, provavelmente ocorrendo nos sistemas de várzea. Podemos
assim, verificar a grande importância destes sistemas para o ciclo do carbono na
Amazônia, tanto pela quantidade de material que recebe do rio Amazonas e seus
tributários nas épocas de altas águas, quanto pelo retrabalhamento, produção
autóctone nas várzeas, no período de baixas águas e exportação deste carbono
para os oceanos.
A flutuação no nível da água é o fator fundamental para o funcionamento
ecológico do sistema de várzeas. Durante o período de altas águas dos rios, todo o
sistema sofre inundação, fazendo dos rios e das várzeas do Amazonas um
complexo de canais, rios, lagos, ilhas, depressões, permanentemente modificadas
pela sedimentação e transporte do material em suspensão que vem dos principais
rios de águas brancas. Esse aporte é responsável pela sucessão da vegetação
terrestre, pela constante modificação, remoção e deposição de material nos solos
(MERTES et al., 1996).
16
A dinâmica hidrológica que ocorre no sistema de várzeas faz com que elas se
tornem zonas de acúmulo do material particulado e de permanência do material
dissolvido e nutrientes, advindos das águas dos rios, dos lençóis e das chuvas entre
4 a 5 meses (BONNET et al, 2005). Assim, as várzeas se apresentam como um
ambiente de importantes características geoquímicas para o sistema, com uma
produção autotrófica considerável, influenciadas diretamente pelo regime de águas
dos rios da região.
No complexo sistema de várzeas as inundações sazonais têm um papel
chave na produtividade dos rios e das áreas alagadas associadas. As várzeas
constituem zonas preferenciais de deposição de matéria orgânica (OHLY & JUNK,
1999; MOREIRA-TURCQ et al., 2004) e metais associados.
As várzeas são ecossistemas extremamente ricos, em termos de
biodiversidade e de produtividade na Amazônia, sendo entrecortada por riachos e
pequenos rios, chamados de igarapés, com sedimentos ricos em matéria orgânica,
geralmente trazida pelos rios de águas brancas durante as inundações, formando
terrenos aluviais onde crescem florestas e os chamados campos de várzea (JUNK,
op. cit).
Essas planícies de inundação, assim como os rios da bacia Amazônica, são
caracterizadas pela coloração de suas águas (SIOLI, 1984). Os chamados rios de
águas brancas transportam grandes quantidades de material particulado, oriundos
do solo e dos barrancos, mesmo em época de chuvas mais escassas, sendo os rios
Amazonas, Solimões, Madeira, Purus e Juruá, exemplos destes. Os rios Xingu e
Tapajós são os melhores exemplos de rios amazônicos de águas claras ou verdes,
pois apresentam baixa carga de material em suspensão permitindo a fácil
penetração da luz na coluna de água, possibilitando alta produção primária, dando o
tom esverdeado à água. Rios negros possuem águas escuras devido à alta
concentração de ácidos húmicos e fúlvicos oriundos da decomposição da matéria
orgânica das margens e lixiviação das terras de floresta situadas no entorno, tendo
como principal exemplo o rio Negro (SIOLI, op. cit).
17
A chamada “mata amazônica” refere-se a todo o conjunto de florestas que
existem na bacia amazônica e nos seus arredores, sendo as principais, as florestas
de terra firme e as florestas inundáveis, que correspondem á mata de várzea e a
mata de igapó. As florestas de terra firme crescem fora dos limites de influência dos
rios, ou seja, não estão sujeitas á inundações fluviais.
A maioria dos 6.000.000 Km
2
da bacia Amazônica é constituída por floresta de
terra firme, que nunca é alagada exceto aquelas situadas na planície de enchente,
ao longo dos rios, e se espalha sobre uma grande planície com 130 - 200 m de
altitude, até os sopés das montanhas (ARAÚJO, 1984).
Na Amazônia as florestas inundáveis recebem duas denominações distintas
de acordo com o tipo de água ou sedimento carregado pelo rio: as matas de várzea
que encontram - se em terras baixas, sujeitas a inundações periódicas durante o
período mais chuvoso; e as matas de igapós, que permanecem alagados durante
cerca de 6 meses, em regiões banhadas por rios de água negra. Suas árvores
raramente perdem as folhas - geralmente largas para captar a maior quantidade
possível de luz solar (PADOCH et al., 1999).
Um aspecto importante da vegetação das várzeas é a presença de espécies
adaptadas à submersão parcial ou total durante período prolongado, apresentando
várias adaptações morfológicas e fisiológicas, como raízes respiratórias. As árvores
são pobres em plantas epífitas e o sub-bosque praticamente inexiste. Em seu lugar
existe uma rica flora herbácea. Apesar das limitações ambientais, as várzeas
englobam diversas formas de vida. A riqueza de espécies não é elevada como a de
terra firme, a variedade de espécies madeireiras da várzea tem valor comercial
atrativo. A bioprodutividade anual nas várzeas é muito elevada, proveniente das
macrófitas, das árvores, ervas, e do plâncton. Uma parte importante dessa produção
é degradada in situ (ARAÚJO, op. cit).
As águas das várzeas apresentam grande produtividade fitoplanctônica e
macrofítica. A produção primária nas várzeas é estimada em 110 toneladas de peso
seco por ha.ano
-1
, onde 73% são atribuídos ao fitoplâncton e as macrófitas, e 27% a
floresta alagada (JUNK, 1985). Esta importante produtividade é devida
18
principalmente ao aporte de elementos nutritivos transportados pelos rios durante as
altas águas.
Regiões de várzeas são ambientes frágeis e de difícil recuperação após
alteração pela intervenção humana. A remoção da cobertura vegetal pode
simplesmente levar a perda do habitat, devido á importância ecológica e estrutural
que certas plantas desempenham para a manutenção desse ecossistema (JUNK,
op. cit).
19
2.2 GEOQUÍMICA ORGÂNICA
A composição elementar da matéria orgânica é um indicador de sua origem, e
os diferentes mecanismos de assimilação de carbono permitem a distinção das
fontes de matéria orgânica através da composição isotópica do carbono. O uso de
isótopos estáveis em estudos ambientais baseia-se no fato de que a relação
isotópica varia entre as plantas C3 ou C4.
É de extremo valor para a caracterização da matéria orgânica, descrever os
teores dos elementos carbono (C) e nitrogênio (N), assim como sua variação
isotópica. A presença ou ausência da lignina nas plantas-fonte de matéria orgânica
para os lagos influencia a razão C/N dos sedimentos. Plantas vasculares,
possuidoras de lignina apresentam razão C/N superior a 20 enquanto as plantas não
vasculares, que não possuem lignina, como as algas, apresentam razão C/N entre 4
e 10. Razões C/N com valores entre 10 e 20 sugerem a presença de uma mistura de
plantas vasculares e não vasculares ou de degradação biológica (MEYERS, 1994).
Em termos isotópicos, quando as plantas fazem fotossíntese, por razões de
diferença de massa entre os isótopos, discriminam o isótopo mais pesado (
13
C) em
favor do isótopo mais leve (
12
C). Portanto, as plantas tendem a ficar isotopicamente
mais leve em relação à atmosfera. Este fracionamento é relativamente constante
para as plantas de um mesmo ciclo fotossintético. A maioria das plantas incorpora
carbono utilizando o ciclo C3 Calvin-Benson que preferencialmente absorvem
12
C
produzindo então um sinal isotópico em torno de -28‰. A este grupo pertencem as
vegetações arbóreas e arbustivas. Existem mais dois outros ciclos, um deles é o
ciclo C4 Hatch-Slack que apresentam valores próximos de -14‰ e são
representados pelas gramíneas. Também existe um outro grupo de plantas, menos
abundante, que utilizam o metabolismo do ácido crassuláceo (CAM) como forma de
incorporação de carbono por plantas mais suculentas como os cactus. Este ciclo
apresenta valores entre -10 e-20‰ (MEYERS & ISHIWATARI, 1993).
A grande heterogeneidade de vegetais com pequena escala de variações de
uma única ferramenta geoquímica, como os valores isotópicos, dificulta a eficiência
20
de abordagem na identificação da vegetação em regiões tropicais (TAREQ et al.,
2004), torna-se necessária á utilização de um traçador orgânico capaz de diferenciar
tipos vegetais. Compostos específicos de determinados tipos vegetais e de difícil
degradação no ambiente, cuja presença no sedimento possa fornecer evidências
conclusivas da sua fonte, recebem o nome de marcadores biológicos, também
conhecidos como biomarcadores. Estes são considerados compostos de baixo ou
médio peso molecular (PETERS & MALDOWAN, 1993), e devem refletir tanto
indicações da origem quanto dos processos biogeoquímicos envolvidos na
deposição deste material.
Detritos particulados oriundos de vegetais aquáticos e terrestres presentes na
bacia de drenagem representam fontes primárias de matéria orgânica depositada
nos sedimentos de fundo, e que passam a ser potenciais relatores das principais
fontes depositadas (MEYERS & ISHIWATARI, 1993). Devido á mistura de fontes,
para a caracterização da matéria orgânica depositada, têm sido aplicadas múltiplas
ferramentas geoquímicas, identificadoras de grupos de plantas distintas: (1) plantas
não vasculares, como as algas e (2) plantas vasculares, que apresentam os tecidos
com celulose, como as gramíneas, arbustos e árvores. Este último tipo de plantas
existe na terra e em partes rasas dos lagos (macrófitas aquáticas flutuantes,
submersas e enraizadas).
Dentre os compostos moleculares utilizados como biomarcadores em
ambientes aquáticos, os fenóis oriundos da lignina são utilizados como traçador
específico de vegetais superiores vasculares (HEDGES & ERTEL, 1982). A lignina é
um polímero e como tal, é um material notadamente resistente. Os tecidos
lignificados resistem melhor ao ataque de microorganismos que os tecidos não
lignificados. Sua presença e abundância no sedimento estão relacionadas, segundo
Hedges et al., (1988) ás diferentes fontes alóctones vegetais transportadas e
depositadas em sedimentos de ecossistemas lacustres, mas também as macrófitas,
como importante fonte autóctone nos sistemas de várzea.
A lignina é formada por reações de condensação entre três grupos principais:
cinamil, vanilina, e siringil álcoois, sendo que para cada tipo de planta, a proporção
entre estes grupos varia. Por exemplo, o cinamil domina na lignina de coníferas,
21
enquanto siringil é mais abundante na lignina de espécies decíduas. A lignina realiza
múltiplas funções que são essenciais para a vida dos vegetais. Ela se enquadra
entre as substâncias naturais mais abundantes da face da terra, ocupando cerca de
30% do carbono da biosfera (FENGEL & WEGNER, 1984).
Os fenóis da lignina serão analisados de duas maneiras: a partir das
concentrações individuais dos grupos vanilil (V), siringil (S), cinamil (C) e p-Hidroxi
(P), utilizando o somatório dos grupos V + S + C identificados pela letra λ (lambda,)
ambos expressos em unidades de mg /100 mg de carbono orgânico (CO); e através
das razões entre as concentrações destes grupos de fenóis da lignina (S/V, C/V e
(Ad/Al)v). Cada grupo individual dos fenóis consiste em dois ou três compostos,
sendo formas cetônica, aldeídica, e ácida dos grupos V, S e P. Os fenóis dos grupos
V, S e P estão presentes na forma ácida (Ad), aldeídica (Al) e cetônica. O grupo C
apresenta somente duas formas ácidas (ácido p-coumárico e o ácido felúrico).
Sendo que o grupo P não está incluído em λ pelo fato de dois de seus três fenóis
serem tanto de origem de tecidos lignificados como produzidos por organismos
fitoplanctônicos, por exemplo, as diatomáceas (HEDGES & MANN, 1979; TAREQ et
al., 2004; DITTMAR et al., 2001).
Quando degradada, a lignina é oxidada em moléculas aromáticas
(monômeros) de menor peso molecular, bifuncionais que posteriormente são
remineralizadas por fungos e bactérias. Sendo que os principais produtos de
degradação da lignina são os quatro grupos de fenóis: Vanilil (V), Siringil (S), Cinamil
(C) e p-Hidroxi (P). A estrutura final da macromolécula de lignina é diferente para
cada grupo de plantas. Os fenóis do grupo V estão presentes nos tecidos de todos
os tipos de plantas vasculares. Já os fenóis do grupo S podem ser observados em
tecidos de plantas angiospermas lenhosas, sendo indicados por altos valores da
razão S/V; e os fenóis do grupo C estão presentes em quantidades consideráveis
somente em plantas angiospermas não lenhosas, indicados por maiores valores da
razão C/V (HEDGES & MANN, op. cit; GOÑI & HEDGES, 1992; FARELLA et al.,
2001).
A razão entre as formas ácidas e aldeídicas dos fenóis do grupo vanilil
(Ad/Al)v é utilizada para fornecer importantes informações sobre o grau de oxidação
22
microbiana ao qual a lignina foi submetida antes e depois de sua deposição.
Geralmente quanto maior for á razão (Ad/Al)v maior será o grau de oxidação
microbiana da lignina (HEDGES et al., 1988; FARELLA op. cit). Já a razão P/(V+S)
ou razão entre os fenóis não metoxilados e os metoxilados pode ser utilizada
também como um indicador diagenético. Isto porque a demetilação ocorrida durante
a oxidação da MO favorece a perda seletiva dos grupos fenolíticos metoxilados (V e
S) em relação aos não metoxilados (P) que não são oxidados (DITTMAR op. cit).
Desta forma, torna-se possível através da identificação e da abundância
destes quatro grupos de fenóis, para cada amostra de fonte analisada, caracterizar
um determinado grupo (angiospermas ou gimnospermas) e tipos de tecidos (tecidos
lenhosos ou não lenhosos) que contribuíram para a matéria orgânica encontrada no
sedimento da Várzea do lago Grande de Curuai.
Hedges (1986) utilizou análises elementares C/N e isotópicas δ
13
C para
caracterizar o tecido de plantas que compõe a matéria orgânica no material
particulado em suspensão do rio Amazonas. Para bacia amazônica Hedges et al.,
(2000) utilizou além dos isótopos do carbono, o total de fenóis da lignina para
identificar as principais fontes de MO lançada nos principais tributário do rio
Amazonas.
Os fenóis da lignina têm sido utilizados com sucesso em estudos quantitativos
sobre a entrada e transporte lateral do carbono de plantas terrestres. Goni et al.,
(1997) aplicou esta abordagem em ambientes transicionais (terra-mar) durante as
três últimas décadas, enquanto Dittmar et al., (2001) discriminou as fontes entre
terrígena e marinha. Baseado nos fenóis oriundos da lignina e da análise isotópica e
elementar do carbono orgânico foi determinada a assinatura para fontes de mangue,
terrestre e marinha na matéria orgânica dissolvida e particulada do estuário do rio
Caeté (150 km a sudeste do estuário do rio Amazonas), identificando a maior
contribuição da matéria orgânica vinda do mangue para este sistema costeiro, do
que a terrestre, vinda do rio.
Alterações do uso do solo e suas conseqüências para a bacia de drenagem,
têm sido investigadas utilizando os fenóis da lignina em conjunto com análises
23
elementares e isotópicas da matéria orgânica. Alterações da composição da matéria
orgânica nas diferentes frações do material dissolvido e particulado foram
determinadas para rios da planície Ji-Paraná, situada no limite sudeste das terras
baixas da Amazônia, devido á substituição da vegetação de floretas por pastagens
(BERNARDES et al. 2004).
Farella et al., (2001) caracterizou a composição da matéria orgânica de
origem terrestre, nas frações fina (<63µm) e grosseira (>63µm) do material em
suspensão, utilizando a lignina como biomarcador, acoplado a análises elementares
(C/N) e isotópicas, identificando as mudanças de uso do solo na bacia de drenagem
do rio Tapajós e suas influências no material em suspensão, ocorrido nas ultimas
décadas devido ao intenso desmatamento ocorrido na bacia de drenagem.
Numa escala temporal maior, em estudos paleoambientais na Lagoa do Caçó
(ZOCATELLI, 2004), a variação dos valores da concentração total dos fenóis de
lignina e a razão entre os grupos de fenóis, em conjunto com outros indicadores
paleoclimáticos identificou a oscilação do nível da água na lagoa. A ocorrência
destes fenóis em diferentes concentrações pode caracterizar alternâncias na
composição e quantidade das comunidades aquáticas e relacioná-las a eventos
climáticos.
24
3 MATERIAIS E MÉTODOS
3.1 ÁREA DE ESTUDO
As Florestas de Várzea correspondem a segunda maior formação vegetal da
bacia amazônica, ocupando uma superfície de cerca de 80.000 km
2
. As matas
banhadas pelas águas brancas costumam ser chamadas por este nome. As
florestas inundáveis de várzea estão ao alcance das enchentes anuais do rio
Amazonas e de seus tributários mais próximos, as flutuações do nível da água
podem chegar a 10 m ou mais nos períodos de março a setembro e grandes trechos
de floresta ribeirinha são alagados (ARAÚJO et al., 1984).
A flutuação no nível da água é o fator fundamental para o funcionamento
ecológico do sistema de várzeas. Durante o período de altas águas dos rios, todo o
sistema sofre inundação. Dessa forma, as várzeas agem como bacias naturais que
afetam a quantidade e qualidade da matéria orgânica durante o ciclo hidrológico no
rio Amazonas e seus principais afluentes. A deposição de sedimentos, formação de
bancos e colonização pioneira são processos muito dinâmicos nas várzeas
amazônicas (JUNK, 1997).
A Várzea do Lago Grande do Curuai está localizada na margem sul do Rio
Amazonas, próximo à cidade de Óbidos, estado brasileiro do Pará, e está a 850 km
a montante da desembocadura deste no Oceano Atlântico. Está localizada entre as
latitudes Sul 01°50′S e 02°15’S e longitude Oeste de 55°00′W- 56°05’W. A Várzea
do Lago Grande do Curuai está localizada nos municípios de Óbidos, Juruti e
Santarém.
A Várzea do Lago Grande do Curuai apresenta em sua extensão de
aproximadamente 130 km ao longo do curso principal do rio Amazonas, e é formada
por um conjunto de mais de 30 lagos interconectados. Esta várzea é representativa
das várzeas do rio Amazonas, possui regiões de lagos e igarapés com diferentes
características geoquímicas, que configuram lagos de águas brancas e pretas. Estes
25
lagos possuem uma dinâmica de interconexão com o rio Amazonas, realizadas
através de vários canais e igarapés que propiciam a entrada e saída de água e
material em suspensão influenciando assim, a variação do nível da água na várzea.
O sistema da Várzea do Lago Grande do Curuai é delimitado na margem Sul
por terra firme, onde se localiza a maior parte das comunidades, e na porção Norte
uma série de ilhas, restingas e terras baixas separa a várzea do rio Amazonas. Os
lagos de águas brancas que compõe a Várzea do Lago Grande do Curuai são: Lago
Grande, o Lago do Poção, o Lago Santa Ninhã, e o Lago Salé. E os lagos de águas
pretas são: Lago Curumucuri e Lago Açaí. Na porção Noroeste da várzea, encontra-
se uma grande área dividida de forma pouco precisa entre o Lago Grande de Curuai
á sudeste, e o Lago do Poção, Figura 1.
26
Figura 1 - Mapa da Várzea do Lago Grande de Curuai com os Pontos de Coleta de Sedimento Superficial.
A02
A11-8
A20-centro
A33-18
A26-1
A36-1
FozSul-1A03-1
A05
A11-9
A20-4
A25-4
A25-7
A25-9
A09-5
Lago Curumucuri
Lago Salé
Lago Poção
Lago Açaí
Lago Santa Ninha
Lago Grande
do Poção
Lago Grande
de Curuai
RIO AMAZONAS
A11-6
A02
A11-8
A20-centro
A33-18
A26-1
A36-1
FozSul-1A03-1
A05
A11-9
A20-4
A25-4
A25-7
A25-9
A09-5
Lago Curumucuri
Lago Salé
Lago Poção
Lago Açaí
Lago Santa Ninha
Lago Grande
do Poção
Lago Grande
de Curuai
RIO AMAZONAS
A11-6
27
As águas do rio Amazonas entram na várzea, durante o período de cheia,
principalmente, pelos nove canais maiores entre esta e o Rio Amazonas, alimentando
os Lagos Grande de Curuai, Salé, Poção e Santa Ninha. O fluxo de água entra na
várzea por Oeste fluindo para Leste com uma saída principal pela Foz Norte e Foz Sul
localizadas, na extremidade sudeste do lago Grande.
Dados obtidos á partir de réguas limnimétricas instaladas em Curuai demonstram
que a variação de nível das cotas de água nesta várzea e no rio Amazonas é
praticamente sincronizada, acompanhando temporalmente o fluxo de água do rio
Amazonas. O período de cheia inicia entre dezembro e janeiro com o pico das altas
águas nos meses de maio a junho, que correspondem aos máximos anuais de vazão
no rio Amazonas. De agosto a novembro ocorre o período de baixas águas na várzea,
coincidindo com o período de menores vazões no rio Amazonas (MOREIRA-TURCQ et
al., 2005).
No período de cheia, a várzea armazena não só a água superficial do Rio
Amazonas que entra nos lagos, como também a água acumulada pelas chuvas da
região. Assim, a profundidade média da região pode variar de 0,5 m em baixas águas a
10 m de coluna d’água no período de águas altas. Estudos de Martinez et al. (2003),
com o uso de imagens Radar e de Sistema de Informação Geográfica apresentaram
uma estimativa da variação da superfície inundada de três vezes a área alagada, entre
700 km² nas águas baixas, até 2.300 km² em águas altas, chegando a uma média de
9,5 km
3
de quantidade de água retida pelo sistema da várzea.
Assim como as demais várzeas ao longo do rio Amazonas, a Várzea do Lago
Grande de Curuai atua como uma região armazenadora de sedimentos, apresentando
uma taxa de deposição de sedimentos muito alta chegando até 1 cm.ano
-1
no Lago
Santa Ninha (MOREIRA-TURCQ et al., 2004). Segundo Maurice-Bourgoin et al. (2005)
cerca de 50% do fluxo do material em suspensão que entra na várzea de Curuai pelo
rio Amazonas, são depositados neste sistema, na escala do ano hidrológico.
28
Dentro da Várzea do Lago Grande do Curuai, há vários tipos de paisagens
presentes, e que seguem o ciclo sazonal hidrológico do nível da água. Em águas
baixas, podem-se encontrar pastagens naturais que inundam gradualmente até
desaparecerem nas altas águas, as espécies vegetais se adaptam a essa
sazonalidade. Em períodos de seca, essas áreas de pastagem são usadas para criação
de animais, principalmente de gado, onde em épocas de subida do nível das águas, é
facilmente possível ver embarcações de médio porte fazendo o transporte do gado para
regiões mais elevadas. O restante da região estudada é ocupado de acordo com um
gradiente de vegetação, que vão de áreas de pastagens naturais à formação de
florestas com altura das árvores de aproximadamente dez metros. São classificados em
4 tipos de ocupações vegetais: pastos naturais; zonas compostas por pouca vegetação
arbustiva dispersada entre as gramináceas; florestas que são parcialmente inundadas;
e florestas que não sofrem influência das inundações (MARTINEZ et al., 2003,
RADAMBRASIL, 1976).
A economia da região é baseada na agricultura de subsistência e na pecuária de
gado. Sua principal forma de alimentação da população local baseia-se na pesca. As
comunidades mais populosas da região da várzea são as Vilas de Curuaí, Uruari,
Piraquara e Vila Socorro, representando um típico exemplo das comunidades
ribeirinhas. As principais atividades econômicas são: extrativismo vegetal,
principalmente do palmito e dos frutos de açaí, exploração madeireira, pesca, captura
de camarão e agricultura familiar (ANDERSON, 1991).
29
3.2 COLETA E PREPARO DAS AMOSTRAS
Foram realizadas duas campanhas de amostragem para coleta de sedimento
superficial (novembro de 2003 e agosto de 2004) englobando todos os lagos presentes
na várzea (Tabela 1) buscando a melhor distribuição espacial possível para a melhor
caracterizar as fontes de matéria orgânica para a várzea Figura 3. Estas amostras
foram coletadas com draga tipo Eckman, e armazenadas em pequenos frascos pré-
lavados em laboratório com solução de ácido clorídrico e água destilada, e foram
mantidas refrigeradas até o laboratório na Universidade Federal Fluminense.
Tabela 1 - Localização das estações de coleta de sedimento.
Latitude (Y)
Longitude(X)
A02 -2,20080 -55,21780
A03-1 -2,19049 -55,32550
A05 -2,25050 -55,35120
A09-5 Lago Grande do Poção -2,11450 -55,43272
A11-6 -2,07438 -55,48081
A11-8 -2,05240 -55,48069
A11-9 -2,06440 -55,48731
A20-centro -2,16614 -55,82438 próximo á terras altas
A20-4 -2,16900 -55,85667 ligação com o Rio Amazonas
A25-4 -2,12896 -55,62146
A25-7 -2,12148 -55,67671
A25-9 -2,08837 -55,63818
A26-1 -2,07390 -55,65638
A33-18 Lago Curumucuri -2,12951 -56,02098 próximo á terras altas
A36-1 Lago Açaí -1,95429 -55,57908 isolado do sitema
ligação com o Rio Amazonas
mais distante das terras altas
Local de coleta
Classificação (cor
da água)
Lago Salé
Canal -2,25841 -55,11651
Ligação direta com o Rio
Amazonas
Lago Poção
Brancas
Pretas
Estações
Coordenadas
Lago Santa Ninha
Espacialidade
Lago Grande de Curuai
FozSul-1
mais distante das terras altas
No laboratório as amostras de sedimento superficial foram separadas em duas
frações, inferior a 63 µm (argila e silte) e superior a 63 µm (areia e restos orgânicos),
com uma peneira, e logo em seguida foram secas em estufa a 40º C. Após a secagem
30
as amostras foram pesadas e foi calculada a percentagem das duas frações (AMORIM,
2006).
A composição elementar δ
13
C foi obtida em um analisador elementar CHN com
espectrômetro de massa acoplado. Para as análises de carbono e nitrogênio orgânico
total destes sedimentos superficiais, 10 mg de amostra foram pesadas, secas, e
maceradas, acondicionadas em cápsulas de estanho e analisadas na Universidade da
California (UC Davies Stable Isotope Facility), Departamento de Agronomia nos Estados
Unidos.
As amostras das possíveis fontes de matéria orgânica para a várzea foram
coletadas durante três campanhas (dezembro de 2003, março de 2004 e novembro de
2005). Foram coletadas amostras de Echinocloa polystachia (Capim Canarana) e
Echinocloa spectabilis (Mutim), vegetação representativa das margens dos lagos; Pistia
stratiotes (alface d’água), e Eichornia crassipes (Mureru), vegetação mais abundantes
nos lagos; uma espécie de gramínea e uma de capim não foram identificadas; e uma
amostra de epifiton, que corresponde a matéria orgânica composta por restos de
vegetais superiores, macrofítico, fitoplanctônico em decomposição e argilo- minerais,
proveniente do material particulado em suspensão, e que ficam aderidos nas raízes da
vegetação macrofítica dos lagos.
Estas amostras foram secas ao sol no campo e armazenadas em sacos
plásticos. No laboratório na Universidade Federal Fluminense foram secas em estufa,
maceradas, e armazenadas em recipientes de papel alumínio.
31
3.3 DETERMINAÇÃO DOS FENÓIS ORIUNDOS DA LIGNINA
A fração inferior a 63 µm (argila e silte) foi utilizada para análise dos parâmetros
teores de carbono orgânico e dos fenóis de lignina para a caracterização da matéria
orgânica no sedimento superficial da várzea. Para as análises de lignina, a pesagem foi
feita em balança analítica de cinco casas decimais, sendo que a quantidade de amostra
pesada para a extração dos fenóis da lignina, depende do percentual de carbono
orgânico contido nesta amostra. Para uma boa detecção do método a quantidade de
carbono orgânico na amostra deve variar entre 3,1 e 5,8 mg.
A caracterização dos fenóis de lignina nas amostras de sedimento e das
possíveis fontes (plantas terrestres, macrófitas e perifiton) e no sedimento foram feitas
através da degradação oxidativa em meio básico com óxido de cobre (CuO) (HEDGES
& ERTEL, 1982).
Toda a vidraria e objetos utilizados foram deixados em banho detertec 10%
(Merk) durante pelo menos 8 horas a fim de eliminar qualquer resíduo orgânico. O
material foi então enxaguado em água destilada, rinsado com acetona e seco em
estufa. Todo o material com exceção do material volumétrico e das mini-bombas foram
muflados a 450
o
C por 2 horas. A vidraria foi então armazenada protegida com papel
alumínio.
32
3.3.1 Extração
A degradação oxidativa em meio básico com óxido de cobre (CuO)
implementada pela primeira vez por Hedges e Ertel (1982), é capaz de quebrar a lignina
em moléculas menores de menor peso molecular. O óxido de cobre além de ser um
agente oxidante mais adequado na caracterização de amostras com pequenas
quantidades de lignina, também não forma ou forma poucos produtos, comparáveis
com os produtos formados pelo nitrobenzeno que também forma cetonas fenólicas. O
óxido de cobre é um moderado oxidante que seletivamente, em meio básico, quebra
ligações da macromolécula da lignina em moléculas menores, formando fenóis que
podem ser analisados por cromatografia gasosa.
Esta técnica adaptada de Hedges & Ertel (1982) otimiza a análise diminuindo o
seu tempo e permitindo que cada bateria seja composta de 12 amostras e não 4 como
descrito no método original, reduzindo seu tempo para 25% do tempo utilizado, caso o
mesmo número de amostras tivessem sido feitas através do método original.
Em cada mini-bomba foram pesados: 31,2 mg de Fe(NH
4
)
2
(SO
4
)
2
* 6H
2
O + 300
mg de CuO + Amostra. Para que a digestão ocorresse de forma homogênea em toda a
amostra pesada, duas bolinhas de alumínio foram colocadas cuidadosamente dentro de
cada mini-bomba, para não haver perda da amostra. Adicionou-se 2,5 ml de NaOH 8%
(2N) previamente borbulhado com N
2
durante 45 minutos, de forma lenta para haver
formação de bolhas. As mini-bombas foram colocadas dentro do purgador com fluxo de
N
2
mantido entre 300 e 500 ml/min por 45 minutos. As mini-bombas foram fechadas
dentro do purgador com o fluxo de N
2
aberto para que fosse conservada uma atmosfera
livre de oxigênio dentro de cada mini-bomba.
As mini-bombas foram presas no carrossel acoplado ao forno, com temperatura
de 160
o
C e mantidas durante 2:30 h. Após 2:30 h o forno foi desligado, as mini-bombas
foram retiradas do forno, resfriadas em água corrente e secas para serem abertas.
33
À temperatura ambiente foram adicionados 25 µl da solução padrão de 9
compostos de recuperação. A concentração destes padrões de recuperação é
conhecida e uma vez adicionada à amostra, e a partir do valor detectado pelo
cromatógrafo a gás pode-se determinar a percentual de recuperação das amostras.
As mini-bombas foram fechadas e homogeneizadas, todo o seu conteúdo foi
transferido para tubos de centrífuga. Foram adicionados mais 2,0 ml de NaOH 4% (1N)
em cada mini-bomba para que todo o produto da digestão fosse recuperado.
Para que todos os ácidos húmicos e fúlvicos presentes nas amostras precipitem
foi adicionado 1,0 ml de HCl concentrado, até obter pH 1,0.
Posteriormente é feita a extração dos fenóis da lignina da fase aquosa para uma
fase orgânica, adicionando 3,0 ml de éter bidestilado em cada tubo de centrífuga, e
homogenizando a solução. A seguir as amostras foram centrifugadas a 2000 rpm por 5
minutos para decantar a fase sólida, composta pelos ácidos húmicos e fúlvicos
precipitados, e obter boa separação entre as fases aquosa e éter (fase orgânica), que
corresponde ao extrato recuperado com os fenóis da lignina. Com o auxílio de uma
pipeta pasteur foi retirada a fase éter (fase orgânica), na qual encontram-se os fenóis
da lignina, e transferida para uma segunda bateria de tubos de centrífuga. Para que
fossem recuperados todos os fenóis presentes nas amostras esta etapa foi repetida 3
vezes até que fosse completada a extração, recolhendo-se um volume total de 12 ml de
éter bidestilado na segunda bateria de tubos de centrífuga.
Foi adicionado aproximadamente 0,5 g de Na
2
SO
4
anidro ao extrato recolhido em
cada tubo de centrífuga da segunda bateria, para que qualquer molécula de água
remanescente fosse adsorvida. Todos os extratos recolhidos foram transferidos para
colunas de Na
2
SO
4
anidro, presas num rack de secagem com um fluxo de N
2
de 100
ml/min para retirada de toda água, e evaporar o éter, recolhido em vials previamente
identificados, isolando apenas os fenóis oriundos da lignina, e armazenando-os em
congelador para posterior leitura no cromatógrafo a gás.
34
3.3.2. Quantificação e Identificação
Para identificação e quantificação dos fenóis da lignina neste estudo foram
preparadas, uma solução padrão de 9 compostos de recuperação e uma solução
padrão de 16 compostos de identificação, utilizando-se 100 mg de cada um dos
compostos diluídos em 250 ml de Piridina para cada solução padrão.
Na Tabela 2 a seguir, estão discriminados os compostos utilizados como padrões
na análise dos fenóis oriundos da lignina, distribuídos na solução de recuperação e na
solução de concentração.
35
Tabela 2 - Descrição dos Padrões de Recuperação e Concentração, e seus principais grupos.
1 5,551 CHxd Cyclohexanecarboxylic acid Ácido hexahidobenzóico
2 6,507 Bd Ácido benzóico
3 9,728 pBl p-Hidroxibenzaldeído 4- Hidroxibenzaldeído P
4 12,861 pBn p-Hidroxiacetofenona 4'-Hidroxiacetofenona P
5 15,437 Vl Vanilina 4-Hidroxi-3-Methoxibenzaldeído V
6 15,764 Cnd Ácido cinâmico Ácido Trans Cinâmico
7 17,004 MBd Ácido m-Hidroxibenzóico Acido 3-Hidroxibenzóico
8 18,131 eVl Etil vanilina* 3-Ethoxi-4-Hidroxibenzaldeido
9 19,265 Vn Acetovanilona 4’-Hidroxi-3’-methoxiacetofenona V
10 19,801 pBd Ácido p-Hidroxibenzóico Acido 4-Hidroxibenzóico P
11 23,441 Sl Siringaldeído 4-Hidroxi-3,5-dimethoxibenzaldeído S
12 24,267 3,4MeOBd Ácido 3,4 dimetoxi benzóico Acido Veratrico
13 27,182 Sn Acetosiringona 3,5 dimetoxi-4 hidroxiacetofenona S
14 30,942 Vd Acido Vanílico Acido 4-Hidroxi-3-Metoxibenzóico V
15 35,102 3,5Bd Ácido 3,5 Dihidroxibenzóico Ácido 3,5 Dihidroxibenzóico
16 36,554 Sd Ácido Siringico Ácido 4-Hidroxi-3,5-dimetoxibenzóico S
17 43,056 Cd Acido p-Coumarico (trans ) Acido 4-Hidroxicinnamic C
18 46,407 Fd Acido Felurico (trans) Acido trans -4-Hidroxi-3- metoxicinnâmico C
19 52,503 C11DA Ácido 1,11-Undecanodicarboxilico
20 53,152 wC16MA Acido 16-Hidroxihexadecanóico Acido Junipérico
21 53,756 4,4'Bn 4,4´-dihidroxibenzofenona
22 54,771 12C18MA Ácido 12-Hidroxioctadecanóico Acido 12-Hidroxisteárico
23 não detectado C16DA Acido Hexadecano-1,16-dióico Ácido Thapsico
24 60,908 C23MA Acido Tricosanóico
25 71,384 C28MA Acido Octacosanóico Acido Montanico
Nome vulgar
Grupo de
fenól
Tempo de Retenção
(minutos)
# Código Composto
Padrões de Recuperação (9 compostos) dos grupos P = p-Hidroxi, V = vanilil, S = siringil, C =
cinamil; *Padrão Interno dos 9 Compostos; Padrões de Concentração (16 compostos).
36
Assim, o padrão de trabalho utilizado para a quantificação e identificação dos
compostos alvo foi preparado utilizando-se 50 µl da solução padrão de 9 compostos
de recuperação e 50 µl solução padrão de 16 compostos de concentração (fenóis
artificiais). A este padrão de trabalho de 25 compostos é adicionado 50 µl de Piridina
e 50 µl de BSTFA (N,O-bis(trimetilsilil)triflúoroacetamida), sendo aquecido em chapa
aquecedora até a temperatura de 60
o
C para derivatização. Esta solução padrão de
trabalho é então injetada no cromatógrafo para gerar o cromatograma padrão.
Por conter grupos hidroxilas capazes de interagir com a coluna criando pontos
ativos e devido ao seu alto peso molecular dos fenóis da lignina, dificultando esta
análise, é necessário o processo de derivatização descrito acima. Assim, para
possibilitar uma melhor resolução analítica tanto a solução padrão de trabalho,
quanto das amostras, o hidrogênio dos grupos hidroxila dos fenóis da lignina foram
substituídos pelo grupo trimetilsilícico (-Si(CH
3
)
3
) do BSTFA (N,O-
bis(trimetilsilil)triflúoroacetamida).
Para quantificação e identificação dos fenóis da lignina presentes nas
amostras das possíveis fontes de matéria orgânica e do sedimento superficial, o
extrato seco com os fenóis obtidos na extração, foi diluído em 50 µl de Piridina e 50
µl de BSTFA (N,O-bis(trimetilsilil)triflúoroacetamida), e aquecido em chapa
aquecedora até a temperatura de 60
o
C para derivatização.
A técnica cromatográfica permite a quantificação dos compostos, desde que
as condições nas quais as amostras serão injetadas no cromatógrafo, permitam uma
boa resolução para todos os compostos de interesse. A descrição e identificação
dos compostos dependem de que todas as variáveis como, rampas de temperatura,
temperatura do injetor, temperatura do detector, fluxo e utilização de gases,
possibilitem uma resposta eficiente desta técnica.
As leituras das amostras foram feitas em um cromatógrafo a gás Hewllet
Packard 6890 série II equipado com detector de chama ionizante (FID) e coluna
capilar de sílica DB-1 ( 30 m de comprimento x 0,25 mm de diâmetro interno, J&W
Scientific).
37
Foi criada uma programação para o cromatógrafo com uma rampa de
temperatura que eleva de 100 a 320
o
C a 2
o
C/min, totalizando uma corrida
cromatográfica de 78 minutos. O gás carreador utilizado foi hélio e o gás de make–
up ar sintético. O fluxo do gás carreador utilizado foi de 50 ml/min, o fluxo da purga
do septo 2 ml/min. A temperatura do injetor utilizada foi de 270
o
C e a do detector
320
o
C. A média da precisão analítica foi de 10% para os produtos de lignina
oriundos da oxidação de CuO. Foi utilizado o injetor split/splitless na forma splitless.
Para esta análise foram injetados no cromatógrafo 2 µl tanto de padrão de
trabalho quanto de amostra, sendo necessário que entre cada bateria de 5 amostras
fosse lida uma amostra da solução padrão de trabalho.
A identificação destes fenóis oriundos da lignina nas amostras das possíveis
fontes de matéria orgânica e dos sedimentos superficiais, basearam-se na
comparação do tempo de retenção dos picos identificados em seus cromatogramas
(Figuras 2 e 3) com os presentes no cromatograma da solução padrão de trabalho
(Figura 4).
38
Figura 2 - Cromatograma Eichornia Crassipes
39
Figura 3 - Cromatograma Sedimento Superficial A09-5
40
Figura 4 - Cromatograma da Solução Padrão de Trabalho
41
Uma vez que os picos na amostra foram identificados, sua área juntamente
com a área dos picos presentes no cromatograma da solução padrão de trabalho,
foram digitadas em uma planilha Corel Quattro Pro 8 onde foram feitos todos os
cálculos para obter a concentração de cada fenol da lignina presente na amostra.
A fórmula utilizada para calcular a quantidade de cada um dos compostos
fenólicos oriundos da lignina (mg /100 mg de carbono orgânico) é mostrada a seguir.
Nesta equação a etil vanilina é utilizada como agente padronizador para corrigir o
valor da massa encontrada para cada um dos fenóis, pois é através da etil vanilina
que também é calculada a recuperação durante a extração.
M X
amostra
= Área X
amostra
(Área X
amostra
/ Área eV
amostra
) * (m X
padrão
/ Área X
padrão
) *
(Área eV
padrão
/ m eV
padrão
), onde:
M X
amostra
= massa em mg de uma amostra qualquer
Área X
amostra
= área do pico de uma amostra qualquer
Área eV
amostra
= área da etil vanilina encontrada na amostra
m X
padrão
= massa em mg de um padrão de concentração qualquer
Área X
padrão
= área do pico de um padrão concentração qualquer
m eV
padrão
= massa em mg do padrão injetado de etil vanilina na amostra
42
4 RESULTADOS
A abordagem utilizada neste estudo visou caracterizar a composição da
matéria orgânica no sedimento superficial dos diferentes lagos (águas brancas e
pretas) que compõe a Várzea do Lago Grande de Curuai, através dos fenóis
oriundos da lignina como traçador de plantas vascularizadas, e dados secundários
de análises isotópicas (δ
13
C) e elementares (C/N), realizadas por Amorim (2006)
nestas amostras de sedimento superficial. Isto porque a utilização de traçadores
requer o acoplamento de informações que descrevam e distingam as possíveis
fontes de matéria orgânica para o sedimento.
Os resultados serão apresentados em duas etapas, na primeira
caracterizando os grupos de fenóis da lignina obtidos para as amostras de possíveis
fontes de matéria orgânica (MO) na Várzea do lago Grande de Curuai, sendo estas
epifiton, macrófitas e gramíneas aquáticas e terrestres; e na segunda etapa
apresentando os resultados encontrados para os grupos de fenóis da lignina nas
amostras de sedimento superficial dos diferentes lagos que compõe a várzea.
43
4.1 CARACTERIZAÇÃO DAS FONTES DE MATÉRIA ORGÂNICA
Na Tabela 3 são apresentados os valores da concentração individual de cada
grupo dos fenóis da lignina encontrados (Vl, Vn, Vd, Sl, Sn, Sd, Cd, Fd, V, S e C,
todos estão descritos na Tabela 1 em Materiais e Método), o valor das razões entre
os grupos (C/V, S/V, e Cd/Fd), o valor de λ (V + S + C), expressos em mg/100mg de
CO para cada amostra de fonte analisada; também os valores do percentual de
carbono (%C), a razão carbono/nitrogênio (C/N), e o valor isotópico (δ
13
C) das
amostras de fonte de MO analisadas.
Tabela 3 - Concentrações dos 11 fenóis da lignina, das razões entre os grupos, λ,
%C, C/N, e δ
13
C das possíveis fontes de MO para o sedimento superficial da Várzea
do Lago Grande de Curuai. Símbolos e abreviaturas conforme descritos na Tabela 1,
em Materiais e Método.
Delta PDB
Vl Vn Vd Sl Sn Sd Cd Fd V S C λ C/V S/V Cd/Fd %C C/N
δ
13
C
Echinochloa polystachia
4,21 1,23 6,78 3,89 2,64 5,96 3,56 2,33 12,22 12,49 5,88 30,59 0,48 1,02 1,53 31,06 13,50 -11,93
Capim (nd)
6,73 2,08 4,81 9,48 3,65 11,91 6,85 2,63 13,62 25,04 9,47 48,13 0,70 1,84 2,61 40,59 44,12 -26,72
Gramínia (nd)
2,11 0,81 1,58 1,95 0,99 3,39 3,89 2,54 4,50 6,33 6,44 17,27 1,43 1,41 1,53 37,60 15,28 -28,01
Pistia stratiotes
1,38 0,71 1,90 2,05 1,02 2,21 2,10 4,09 3,98 5,28 6,19 15,45 1,56 1,33 0,51 23,55 13,08 -27,24
Eichornia crassipes
0,42 0,00 1,64 2,22 0,60 1,51 4,37 1,61 2,06 4,33 5,98 12,36 2,91 2,11 2,72 40,42 20,94 -29,47
Echinochloa spectabilis
5,05 1,86 2,51 5,19 6,23 21,42 3,69 2,26 9,42 32,84 5,95 48,21 0,63 3,49 1,63 28,24 40,93 -12,74
Epifiton-A05-10
11,72 3,41 2,42 14,88 4,32 8,87 4,77 9,74 17,55 28,07 14,51 60,14 0,83 1,60 0,49 4,00 5,41 -25,40
mg/100mgCO
Fontes
As concentrações encontradas dos grupos de fenóis oriundos da lignina para
as fontes Echinocloa polystachia (Capim Canarana) e Capim (nd) apresentaram a
composição semelhante, com maiores valores para o grupo siringil (S) em relação
ao cinamil (C).
As fontes, Gramínea (nd), Pistia stratiotes (Alface d’Água), e Eichornia
crassipes (Mureru) apresentaram, de maneira geral, maiores valores para o grupo C,
44
sendo a proporção entre os grupos semelhantes. Destaca-se a fonte Gramínea (nd)
com o grupo S apresentando a mesma concentração de C.
Para a fonte Echinocloa spectabilis (Mutim) o grupo S apresentou a maior
concentração, ocorrendo o mesmo para a amostra de epifiton, sendo que este
apresentou as concentrações mais elevadas para os demais grupos (V e C), com
relação ás demais amostras analisadas.
As razões para os grupos de fenóis da lignina (Figura 5), mostram que para
as fontes Echinocloa polystachia (Capim Canarana) e Capim (nd) a razão S/V,
indicando vegetação com maior predomínio de tecido lenhoso (HEDGES & MANN,
1979), foi mais representativa.
Para as fontes, Gramínea (nd), Pistia stratiotes (Alface d’Água), e Eichornia
crassipes (Mureru) a razão C/V foi mais representativa, indicando maior contribuição
de material foliar (HEDGES & MANN, op. cit), caracterizando vegetação aquática
(macrófitas). Neste grupo, destaca-se a Gramínea (nd), com a razão S/V muito
próxima de C/V, denotando para esta fonte uma característica intermediária entre o
grupo de fontes anteriormente descrito (com predomino de S) e este (com a maior
quantidade de C).
Tanto a fonte Echinocloa spectabilis (Mutim) quanto o epifiton apresentaram
maior valor para a razão S/V, sugerindo um predomínio dos fenóis S típico de
estruturas lenhosas.
45
Figura 5 - Razão entre os grupos de fenóis da lignina, Cinamil/ Vanilil (C/V) e
Siringil/ Vanilil (S/V), para as possíveis fontes de matéria orgânica para o
sedimento superficial da Várzea do Lago Grande de Curuai.
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
E.
p
ol
y
s
ta
c
hi
a
Capim
(
n
d)
Gra
m
íni
a
(nd
)
P
.
st
r
atiotes
E. cras
s
ip
e
s
E
.
spe
c
ta
b
il
is
Epifit
o
n
-
A0
5-
1
0
Fontes MO
C/V
S/V
C/V, S/V em mg de lignina/ mg CO (carbono orgânico)
46
4.2 COMPOSIÇÃO DA MATÉRIA ORGÂNICA NO SEDIMENTO SUPERFICIAL
A Tabela 4 apresenta a concentração individual de cada grupo dos fenóis da
lignina (pBl, pBn, pBd, Vl, Vn, Vd, Sl, Sn, Sd, Cd, Fd, V, S, C e P todos estão
descritos na Tabela 1 em Materiais e Método), o valor das razões entre os grupos
(C/V, S/V, (Ad/Al)v, P(V+S)), e o valor de λ (V + S + C), encontrados para o
sedimento superficial. Os valores do percentual de carbono (%C), a razão
carbono/nitrogênio (C/N), e o valor isotópico (δ
13
C) do sedimento superficial
apresentados nesta tabela são retirados de Amorim (2006).
Tabela 4 - Concentrações dos 11 fenóis da lignina, dos 3 grupos de p-hidroxi, as
razões entre os grupos (C/V, S/V, (Ad/Al)v, P/(V+S)), λ, %C, C/N, e δ
13
C do sedimento
superficial da Várzea do Lago Grande de Curuai. Símbolos e abreviaturas conforme
descrito na Tabela 1, em Materiais e Método.
Delta PDB
pBl pBn pBd Vl Vn Vd Sl Sn Sd Cd Fd V S C P P / (V+S) λ C/V S/V
(Ad/Al)v
%C C/N
δ
13
C
FozSul-1 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,22 0,00 0,15 0,00 0,00 0,36 0,22 0,15 0,36 0,00 0,00 0,73 1,65 0,67 0,00 9,30 10,19 -31,01
A02 0,18 0,04 0,09 0,18 0,07 0,00 0,21 0,08 0,00 0,00 0,13 0,25 0,28 0,13 0,31 0,57 0,67 0,50 1,12 0,00 1,69 7,51 -26,26
A03-1 0,11 0,03 0,07 0,14 0,05 0,10 0,15 0,06 0,00 0,00 0,25 0,29 0,20 0,25 0,20 0,41 0,74 0,86 0,71 0,67 3,00 8,59 -26,07
A05 0,20 0,05 0,11 0,19 0,09 0,00 0,19 0,09 0,00 0,00 0,15 0,28 0,28 0,15 0,36 0,65 0,71 0,55 1,01 0,00 2,03 7,59 -25,72
A09-5 0,09 0,02 0,08 0,10 0,04 0,12 0,16 0,08 0,08 0,03 0,15 0,26 0,32 0,18 0,19 0,33 0,75 0,71 1,24 1,22 2,07 8,34 -25,23
A11-6 0,22 0,00 0,00 0,21 0,00 0,00 0,22 0,00 0,00 0,00 0,18 0,21 0,22 0,18 0,22 0,51 0,61 0,88 1,08 0,00 1,25 8,35 -23,42
A11-8 0,08 0,02 0,05 0,12 0,05 0,13 0,26 0,06 0,07 0,00 0,17 0,29 0,39 0,17 0,15 0,22 0,85 0,57 1,35 1,03 1,53 7,49 -25,02
A11-9 0,01 0,00 0,00 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,04 0,01 0,00 0,04 0,01 0,92 0,05 3,00 0,00 0,00 37,34 13,88 -29,45
A20-centro 0,23 0,07 0,14 0,23 0,11 0,33 0,24 0,13 0,00 0,00 0,25 0,67 0,37 0,25 0,43 0,42 1,29 0,38 0,56 1,45 1,89 9,13 -25,52
A20-4 0,19 0,04 0,10 0,30 0,10 0,09 0,29 0,11 0,10 0,00 0,20 0,49 0,50 0,20 0,32 0,33 1,19 0,40 1,01 0,30 3,62 8,99 -23,84
A25-4 0,01 0,00 0,01 0,02 0,00 0,02 0,00 0,01 0,00 0,00 0,06 0,04 0,01 0,06 0,02 0,42 0,11 1,57 0,36 1,52 30,75 15,23 -29,22
A25-7 0,35 0,08 0,14 0,33 0,13 0,10 0,37 0,14 0,07 0,00 0,14 0,56 0,58 0,14 0,58 0,51 1,28 0,25 1,05 0,29 1,62 7,44 -24,82
A25-9 0,15 0,03 0,07 0,16 0,05 0,05 0,19 0,07 0,07 0,00 0,18 0,26 0,33 0,18 0,24 0,42 0,76 0,68 1,27 0,29 1,72 7,41 -24,76
A26-1 0,17 0,03 0,11 0,17 0,05 0,08 0,23 0,08 0,07 0,00 0,11 0,30 0,37 0,11 0,31 0,46 0,78 0,36 1,25 0,45 1,60 7,04 -25,81
A33-18 0,19 0,04 0,11 0,40 0,12 0,11 0,40 0,12 0,09 0,00 0,20 0,63 0,61 0,20 0,34 0,27 1,44 0,32 0,98 0,28 6,04 9,37 -28,89
A36-1 0,25 0,05 0,18 0,46 0,18 0,30 0,43 0,18 0,05 0,05 0,28 0,95 0,66 0,33 0,48 0,30 1,93 0,34 0,70 0,65 12,05 9,25 -26,44
Estações
mg/100mgCO
Lago Grande de Curuai: A02, A03-1, A05; Lago Grande do Poção: A09-5; Lago Santa Ninha:
A11-6, A11-8, A11-9; Lago Salé: A20-centro, A20-4; Lago Poção: A25-4, A25-7, A25-9, A26-1;
Lago Curumucuri: A33-18; Lago Açaí: A36-1.
Os maiores valores de λ foram encontrados nos lagos de águas pretas
Curumucuri (1,439 mg/100mgCO, ponto A33-18) e Açaí (1,930 mg/100mgCO, ponto
A36-1), com os grupos S e V apresentando os maiores valores.
47
Os lagos de águas brancas, Lago Grande de Curuai (pontos A02, A03-1 e
A05), Lago Grande do Poção (ponto A09-5), e Santa Ninhã (pontos A11-6, A11-8 e
A11-9), apresentam valores de λ semelhantes ao encontrado para a Foz Sul (rio
Amazonas) com 0,725 mg/100mgCO. O Lago do Poção (pontos A25-4, A25-7, A25-
9 e A26-1) e o Lago Salé (pontos A20-centro e A20-4) apresentam valores de λ
maiores do que os demais lagos de águas brancas, com 0,941 mg/100mgCO e
1,239 mg/100mgCO, respectivamente.
Os pontos A11-9 do Lago Santa Ninhã e A25-4 do Lago do Poção, apesar de
terem o maior percentual de carbono, apresentaram os menores valores de λ
encontrados neste estudo, 0,048 mg/100mgCO e 0,108 mg/100mgCO,
respectivamente.
Para as razões C/V, S/V, (Ad/Al)v e P/(S+V), os valores encontrados para o
sedimento superficial são apresentados nas Figuras 6.
Figura 6 - Razão entre os grupos de fenóis da lignina, Cinamil/ Vanilil (C/V), Siringil/
Vanilil (S/V), razão Ácido/ Aldeído do grupo da Vanilina ((Ad/Al)v) e grupos Não-
Metoxilado/ Metoxilado (P/(V+S)), no sedimento superficial da Várzea do Lago
Grande de Curuai.
C/V, S/V, (Ad/Al)v, P/(V+S) em mg de lignina/ mg CO (carbono orgânico)
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
FozSul-
1
A0
2
A03-1
A0
5
A09-5
A
11-6
A
11-8
A1
1-9
A
20-
cen
t
r
o
A2
0
-
4
A2
5
-
4
A2
5
-
7
A2
5
-
9
A2
6
-
1
A3
3
-
18
A3
6
-
1
Estações
C/V S/V (Ad/Al)v P/(V+S)
Açaí
Curumucuri
Poção
Salé
Santa Ninhã
Grande
do Poção
Grande
de Curuai
Águas Brancas
Águas
Pretas
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
FozSul-
1
A0
2
A03-1
A0
5
A09-5
A
11-6
A
11-8
A1
1-9
A
20-
cen
t
r
o
A2
0
-
4
A2
5
-
4
A2
5
-
7
A2
5
-
9
A2
6
-
1
A3
3
-
18
A3
6
-
1
Estações
C/V S/V (Ad/Al)v P/(V+S)
Açaí
Curumucuri
Poção
Salé
Santa Ninhã
Grande
do Poção
Grande
de Curuai
Águas Brancas
Águas
Pretas
48
Para os lagos de águas pretas Curumucuri (ponto A33-18) e Açaí (ponto A36-
1) a razão S/V foi a mais representativa, relacionada ao material lenhoso (HEDGES
& MANN, 1979), indicando matéria orgânica proveniente de drenagem do solo da
floresta (alóctone).
No Lago Açaí o valor da razão (Ad/Al)v (ácido-aldeído) dos fenóis da lignina, é
tão representativo quanto á razão S/V indicando elevado índice de degradação da
matéria orgânica neste lago (DITTMAR et al., 2001). As razões S/V e (Ad/Al)v
indicam grande contribuição de material de origem terrestre e degradado (HEDGES
& MANN, op. cit), e a razão C/V (indicando maior contribuição de material foliar)
mostra, em menor proporção, a contribuição de matéria orgânica aquática
(macrofítica e/ou fitoplanctônica). A razão P(V+S), também aponta para grande
contribuição de matéria orgânica autóctone (aquática) degradada, visto que é tão
representativa quanto à razão C/V (DITTMAR op. cit).
O mesmo não é observado para o Lago Curumucuri, também de águas
pretas, no qual as razões (Ad/Al)v e P(V+S) são menores do que a razão S/V,
indicando menor atividade diagenética na matéria orgânica terrestre (representada
por S/V) sedimentada neste lago (MO recente no sedimento é diferente da MO na
água).
No Lago do Poção (pontos A25-4, A25-7, A25-9 e A26-1) a razão S/V foi mais
representativa em relação ás demais (Figura 6), indicando maior contribuição de
material lenhoso e pouco degradado (HEDGES & MANN, op. cit). Contudo no ponto
A25-4 a razão C/V apresenta maior contribuição do que S/V, marcando grande
influência de material foliar (macrofítico) neste ponto, e a razão (Ad/Al)v também foi
mais representativa indicando alto índice de degradação da MO para esta estação
(DITTMAR op. cit).
Para o Lago Salé (pontos A20-4 e A20-centro) a razão S/V é mais
representativa do que C/V, em ambos os pontos analisados (Figura 6), indicando
uma maior contribuição de vegetação com características lenhosas. No ponto A20-
centro a elevada razão (Ad/Al)v indica alta diagênese da matéria orgânica neste
ponto (DITTMAR op. cit).
49
Nos demais lagos de águas brancas, Lago Grande de Curuai (pontos A02,
A03-1 e A05), Lago Grande do Poção (ponto A09-5) e Lago Santa Ninhã (pontos
A11-6, A11-8 e A11-9) a razão S/V apresenta valores maiores do que C/V (Figura 6),
indicando maior contribuição de material com características lenhosas para o
sedimento, sendo que no Lago Grande do Poção a razão (Ad/Al)v é tão
representativa quanto S/V, indicando alto grau de degradação da MO neste lago,
com relação aos demais lagos de águas brancas. O mesmo pode ser observado
para o ponto A11-8 do lago Santa Ninhã. Já o ponto A03-1 do lago Grande de
Curuai, ao contrário dos demais apresentou a razão C/V maior do que S/V
representando maior contribuição de material foliar, e também maior razão (Ad/Al)v
indicando intensa degradação da MO sedimentada neste ponto (HEDGES & MANN,
op. cit).
Para os pontos A11-9 do Lago Santa Ninhã e A25-4 do Lago Poção a razão
C/V indicativa de material foliar foi a que teve maior contribuição. Na estação A11-9
a razão P/(V+S) foi a maior encontra dentre todos os lagos (Figura 6). Isto pode
indicar grande contribuição de material algal e/ou fitoplanctônico, visto que o alto
valor da razão P/(V+S) e os baixos valores de λ sugerem características de fontes
macrofítica, algal e fitoplatônica (DITTMAR op. cit).
Para a Foz Sul a razão C/V indicativa de material foliar é maior que S/V, e não
apresenta indicativos de degradação (Figura 6), indicando grande contribuição de
material foliar (contribuição de macrófitas) recente (não degradado) para o
sedimento (HEDGES & MANN, op. cit).
50
5 DISCUSSÃO
Os marcadores sedimentológicos orgânicos δ
13
C e C/N são muito sensíveis
às mudanças das condições biológicas e físico-químicas da bacia de drenagem
fornecendo importantes informações sobre mudanças no aporte de nutrientes, bem
como de processos biogeoquímicos durante a evolução do ecossistema. Segundo
Meyers (1994), variações do conteúdo de carbono (C) e nitrogênio (N), bem como
em seus respectivos isótopos na MO dos sedimentos podem ser provocados por
três processos principais: (1) mudanças no balanço relativo de aporte
autóctone/alóctone, ou seja, do material produzido internamente no lago e aquele
produzido na bacia de drenagem e transportado para o lago, (2) mudanças no
processamento/ciclagem da matéria orgânica no sistema, e (3) mudanças na fonte
produtora da matéria orgânica.
Por si só a composição elementar da MO é um indicador de sua origem. A
presença ou ausência da lignina nas fontes de MO para os lagos influencia a razão
C/N dos sedimentos. As plantas vasculares, aquelas que apresentam lignina em sua
composição, possuem a razão C/N superior a 20 enquanto as plantas não
vasculares, que não possuem lignina, apresentam razão C/N entre 4 e 10. Razões
C/N com valores entre 10 e 20 sugerem a presença de uma mistura de plantas
vasculares e não vasculares ou de degradação biológica (MEYERS, 1994).
Segundo O´Leary (1988), as plantas utilizam preferencialmente
12
C para
produzir MO que é em media -20%
o
mais leve do que a razão
13
C/
12
C de sua fonte
de CO
2
. Na sedimentação de MO alga l/ macrofítica ocorre a remoção do
12
C da
coluna d’água. Com a redução do
12
C, a razão
13
C/
12
C da coluna d’água aumenta e
produz um subseqüente aumento nos valores δ
13
C da nova MO produzida. Quando
o CO
2
dissolvido (δ
13
C = -7%
o
) é limitado algas e macrófitas começam a usar HCO
-3
dissolvido (δ
13
C = -1%
o
) como fonte de carbono, tornando suas composições
isotópicas mais pesadas do que as das plantas terrestres. Estas situações ocorrem
em períodos de alta produtividade na qual o CO
2
diminui, tornando o pH da água
alcalino, e os valores de
δ
13
C de MO algal e macrofítica aumentam, podendo
alcançar mais do que -9%
o
. Quando á grande disponibilidade de
12
C da coluna
51
d’água em um lago, segundo Hamilton & Lewis (1992), pode ocorrer a produção de
uma MO algal / macrofítica isotopicamente leve (δ
13
C = -32%
o
).
Plantas que incorporam carbono utilizando o ciclo C3, apresentam valores de
δ
13
C de aproximadamente -20‰ de razão isotópica. As gramíneas que utilizam o
ciclo C4 apresentam uma razão isotópica entre aproximadamente -8‰ a -12‰.
Valores de razão isotópica acima de -20‰ podem indicar a formação da matéria
orgânica por algas planctônicas tanto em ambiente lacustre quanto marinho
(MEYERS & ISHIWATARI, 1993).
A grande heterogeneidade de vegetais com pequena escala de variações de
uma única ferramenta geoquímica, principalmente em regiões tropicais, requer o
acoplamento de informações que descrevam e distingam as possíveis fontes de
matéria orgânica para o sedimento (TAREQ et al., 2004). Assim, juntamente com
fenóis oriundos da lignina, o sinal isotópico δ
13
C, e a razão elementar C/N das
amostras de sedimento e das possíveis fontes de MO foram utilizadas para
caracterizar a MO nos sedimentos superficiais da Várzea do Lago Grande de Curuai.
52
5.1 FONTES DE MATÉRIA ORGÂNICA PARA OS SEDIMENTOS DA VÁRZEA DO
LAGO GRANDE DE CURUAI
Ao plotar um gráfico que relaciona a razão Siringil versus Vanilil (S/V) e
Cinamil versus Vanilil (C/V) é possível separar a área do gráfico nas regiões dos
principais grupos de plantas (Figura 7). Como todos os grupos de plantas possuem
em sua composição os fenóis do grupo V, este pode ser utilizado como um
parâmetro normalizador. Na região de baixos valores da razão S/V e baixos da
razão C/V encontram-se as plantas gimnospermas. Na região de altos valores da
razão S/V (maior quantidade de material lenhoso) e baixos da razão C/V observam-
se às angiospermas lenhosas, e na maior área observa - se as angiospermas não
lenhosas que tem como característica altos valores de C/V (maior quantidade de
material foliar) (FARELLA et al., 2001, GOÑI & HEDGES, 1992 e HEDGES & MANN,
1979).
Figura 7 - Relação entre as Razões S/V (Siringil /Vanilil) e C/V (Cinamil /Vanilil)
de Fenóis da Lignina para as Possíveis Fontes de Matéria Orgânica.
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5
C/V
S/V
E. polystachia; Capim nd
P. stratiotes; E. crassipes; gramínea nd
E. spectabilis
Epifiton
C4
Gimnospermas
Angiospermas
lenhosas
Angiospermas
não lenhosas
Capim nd
E. polistachia
Gramínea nd
E.crassipes
P.stratiotes
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5
C/V
S/V
E. polystachia; Capim nd
P. stratiotes; E. crassipes; gramínea nd
E. spectabilis
Epifiton
C4
Gimnospermas
Angiospermas
lenhosas
Angiospermas
não lenhosas
Capim nd
E. polistachia
Gramínea nd
E.crassipes
P.stratiotes
53
Assim podemos distinguir as amostras de possíveis fontes de matéria
orgânica (MO) com maior quantidade de material lenhoso, representada por
Echinocloa spectabilis (Mutim); Echinocloa polystachia (Capim Canarana) e Capim
(nd) também apresentam maior quantidade de material lenhoso (S/V), no entanto
com maior proporção de C/V em relação a S/V caracterizando uma posição mais
próxima da margem, estando mais sujeita a submersão nos períodos de altas águas,
quando comparada com a fonte Echinocloa spectabilis (Mutim), nos lagos da várzea.
As amostras Gramínea (nd), Pistia stratiotes (Alface d’Água), e Eichornia crassipes
apresentam maiores valores de C/V, caracterizando maior presença de material
foliar, indicando vegetação macrofítica (Figura 7).
A amostra de epifiton correspondente á matéria orgânica proveniente do
material particulado em suspensão dos lagos, que fica aderida nas raízes da
vegetação flutuante dos lagos encontra-se entre as angiospermas lenhosas e as não
lenhosas, apontando para uma composição tanto da vegetação das amostras com
características de vegetação terrestre, como de vegetação das amostras de
macrófitas (angiospermas não lenhosas) (Figura 7).
Ao relacionarmos o sinal isotópico δ
13
C com o total de lignina (λ) para cada
amostra de fonte analisada (Figura 8) observamos novamente o agrupamento das
amostras Gramínea (nd), Pistia stratiotes (Alface d’Água) e Eichornia crassipes
(Mureru) com valor isotópico entre -27,24 e -29,47, e valores de λ menores do que
as demais fontes analisadas, indicando para este grupo características de vegetação
C3 macrofítica (MEYERS & ISHIWATARI, 1993), confirmando os resultados
encontrados com a análise dos diferentes grupos e das razões C/V e S/V indicando
vegetação aquática para estas amostras de fontes.
54
Figura 8 - Relação entre δ
13
C e o Total de Lignina (λ) para as Possíveis Fontes
de Matéria Orgânica.
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
0 10 20 30 40 50 60 70
λ
δ
13
C
E. polystachia; Capim nd
P. stratiotes; E. crassipes; gramínea nd
E. spectabilis
Epifiton
C4
As amostras Echinocloa polystachia (Capim Canarana) e Capim (nd), (Figura
8) apontou para a amostra Capim (nd) características de vegetação terrestre, devido
ao maior valor de λ com relação ás fontes com características de vegetação
aquática, mas o valor de δ
13
C de -26,72 do Capim (nd) esta na mesma faixa de
valores encontrados para as fontes com características de vegetação aquática.
Comparando estes dados com os resultados obtidos para os diferentes grupos de
fenóis da lignina, com maiores valores de C e V (Tabela 3 em Resultados), e com
maiores valores da razão C/V em relação a S/V (Figura 5 em Resultados), indicando
maior quantidade de material foliar e caracterizando vegetação aquática, podemos
sugerir para estas amostras características de transição entre vegetação tipo C3
aquática, (Gramínea (nd), Pistia stratiotes (Alface d’Água) e Eichornia crassipes
(Mureru)), e vegetação C3 terrestre, visto que, como mostrado na Figura 7
apresentam maior encontram-se entre as angiospermas lenhosas.
Contudo para Echinocloa polystachia (Capim Canarana), tanto o sinal
isotópico -11,93, como o valor de
λ (Figura 8,) indicam características de vegetação
55
C4 (-8‰ a -12‰, segundo Meyers & Ishiwatari, 1993) para esta amostra. Os valores
obtidos para os grupos de fenóis da lignina e sua posição na Figura 7 entre as
angiospermas lenhosas apontam esta amostra, como vegetação tipo C4, terrestre.
Para a amostra Echinocloa spectabilis (Figura 8) o valor isotópico de -12,74 e
o valor de λ maior do que os das demais amostras de fontes analisadas indicam
vegetação C4 com características terrestres. O que é confirmado pelos resultados
dos fenóis da lignina, com maiores valores para os grupos S e V (Tabela 3 em
Resultados), caracterizando maior quantidade de material lenhoso, e encontrando-
se entre as angiospermas lenhosas na Figura 7.
A amostra de Epifiton apresentou sinal isotópico de -25,40 e valor de λ maior
do que o encontrado para todas as demais amostras de fontes analisadas (Figura 8),
sugerindo uma composição tanto de material macrofítico e fitoplanctônico (-20‰ a -
32‰, segundo Hamilton & Lewis, 1992), como também a participação de material de
origem terrestre devido ao elevado valor de λ. Os resultados da Figura 7 também
caracterizam uma mistura na composição da MO do Epifiton, mostrando tanto a
contribuição de macrofíticas como de vegetação terrestre apontando a interferência
do aporte de MO das terras altas e das águas do Rio Amazonas para o sedimento
da várzea.
56
5.2 DISTRIBUIÇÃO ESPACIAL DA LIGNINA NOS SEDIMENTOS SUPERFICIAIS
DA VÁRZEA DO LAGO GRANDE DE CURUAI
Na Figura 9 relacionamos os valores de C/N do sedimento superficial
(AMORIM, 2006) com os valores obtidos para o somatório dos principais grupos de
fenóis da lignina (λ), e inserimos valores destes parâmetros para o material
particulado em suspensão do Rio Amazonas e do Rio Negro (HEDGES, et al. 1986),
e de rios de águas brancas da bacia Amazônica (BERNARDES, et al. 2004).
Observamos que os lagos de águas pretas mesmo apresentando valores de λ
maiores, com relação aos lagos de águas brancas, a razão C/N encontra-se na
mesma faixa destes. A razão C/N inferior a 10 indica principalmente uma origem
autóctone (fitoplanctônica) da matéria orgânica, representando a alta produtividade
primária no interior da várzea (razão C/N entre 4 e 10, segundo Meyers, 1994).
Figura 9- Relação entre C/N e o Total de Lignina (λ) no Sedimento Superficial.
λ = V+S+C em mg de lignina/ mg CO (carbono orgânico); MPS<63 corresponde á
fração fina do material particulado em suspensão.
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 0,5 1 1,5 2 2,5
λ
C/N
Foz Sul Águas Brancas
Águas Pretas MPS<63um-Águas Brancas
MPS<63um-Rio Negro MPS<63um-Rio Amazonas
A25-4
A11-9
A25-7
Salé
Curumucuri
Açaí
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 0,5 1 1,5 2 2,5
λ
C/N
Foz Sul Águas Brancas
Águas Pretas MPS<63um-Águas Brancas
MPS<63um-Rio Negro MPS<63um-Rio Amazonas
A25-4
A11-9
A25-7
Salé
Curumucuri
Açaí
57
Os altos valores de λ encontrados para os lagos Curumucuri e Açaí, ambos
de águas pretas caracterizam uma contribuição alóctone, de vegetação terrestre
com características lenhosas para estes lagos. E para os lagos de águas brancas
(Lago Grande de Curuai, Poção, Santa Ninha e Lago Grande do Poção), os valores
de λ indicam também uma contribuição de plantas vasculares, porém de origem
autóctone e com características foliares devido aos menores valores. Além disso, os
menores valores de C/N confirmam uma origem autóctone da matéria orgânica, com
mistura de macrófitas e fitoplâncton e para os sedimentos destes lagos (Figura 9).
O Lago Salé (águas brancas) apresenta valores de λ intermediários entre os
lagos de águas pretas e os demais lagos de águas brancas (Figura 9), podendo
estar relacionado à sua proximidade de terra firme, com a presença de igarapés que
são fontes de areia para o sistema (AMORIM, 2006), e ao seu alto hidrodinamismo
devido ao canal de ligação permanente com o Amazonas, comparado com outros
lagos. Assim observamos uma contribuição maior de material alóctone para este
lago, tanto do rio Amazonas, quando dos igarapés, que trazem material de
vegetação terrestre.
O ponto A25-7, no Lago Grande do Poção (águas brancas) também
apresentou valores de λ intermediários entre os lagos de águas pretas e os demais
lagos de águas brancas (Figura 11), sugerindo uma contribuição tanto de vegetação
terrestre quanto autóctone para o sedimento superficial deste lago. Tendo que este
ponto localiza-se na desembocadura do Lago Salé, a contribuição alóctone (origem
terrestre) provavelmente seja influência de matéria orgânica vinda deste lago.
Para a Foz Sul os maiores valores de C/N com relação aos lagos da várzea
(Figura 9) mostram uma maior participação de macrófitas e menor de fitoplâncton na
composição da matéria orgânica no sedimento superficial, isto porque com relação
aos valores encontrados neste estudo, segundo Meyers op. cit, o valor de C/N da
Foz Sul indica maior participação de vegetação vascular do que fitoplanctônica na
composição da matéria orgânica no sedimento. O valor C/N também está próximo ao
da fração fina do material particulado em suspensão encontrado por Hedges, et al.
(1986) para o Rio Amazonas, apontando a maior interferência de matéria orgânica
alóctone (Rio Amazonas) neste ponto do que nos demais lagos de águas brancas.
58
Contudo os pontos A11-9 do Lago Santa Ninha e A25-4 do Lago Grande do
Poção, ambos de águas brancas, apresentam os valores mais elevados de C/N e os
valores de λ, menores do que aqueles encontrados para os lagos de águas pretas
(Figura 9), contrariando a relação esperada entre maior quantidade de lignina para
alto %C. Visto que estes dois pontos apresentaram os maiores valores do %C
(Tabela 4 em Resultados), pode-se considerar que as análises elementares foram
superestimadas devido a uma pesagem não homogeneizada, não representando o
verdadeiro teor de carbono para o sedimento nestes pontos. Considerando que para
a análise de lignina calcula-se a quantidade de sedimento pesado com base no %C
da amostra, a extração dos fenóis da lignina não foi eficiente, pois a quantidade de
sedimento pesado para estas amostras foi subestimada.
Os baixos valores de C/N (7,04 – 8,59) e menores valores de λ (0,608 –
1,278) parecem indicar que a principal fonte da MO presente nos sedimentos dos
lagos de águas brancas, Lago Grande de Curuai, Poção, Santa Ninha e Lago
Grande do Poção, seja oriunda de produção autóctone fitoplanctônica e macrofítica.
Os valores de C/N para estes lagos estão próximos ao encontrados por Bernardes,
et al. (2004) para a fração fina do material particulado em suspensão em tributários
de águas brancas do Rio Amazonas (C/N = 8.9).
Para os lagos de águas pretas Curumucuri e Açaí, e para o lago Salé, este de
águas brancas, os valores de C/N (8,99 - 9,37) e de λ (1,19 – 1,93) indicam que
existe mistura de fontes autóctone de produção fitoplanctônica e macrófítica, com
MO alóctone de vegetação terrestre, proveniente da drenagem do solo (Figura 9).
Podemos observar que para o Lago Curumucuri os valores de C/N e λ são
semelhantes aos encontrados na fração fina do material particulado em suspensão
do Rio Negro (HEDGES et al, 1986), apontando a influência de matéria orgânica
proveniente da drenagem de solos de terras altas próximas deste lago (Figura 9).
Podemos caracterizar uma forte influência fitoplanctônica (autóctone) na
composição da MO sedimentada na Várzea do Lago Grande de Curuai (Figura 9),
devido os baixos valores de λ, que ocorrem, de modo geral, para todos os lagos de
águas brancas, e os valores de C/N entre 6,5 e 10,0. Apenas para os lagos de
águas pretas e para o Lago Salé, os quais sofrem maior influência do material
59
proveniente da drenagem do solo de florestas e do material transportado pelo Rio
Amazonas, é que tem o valor de λ aumentado devido a este material de origem
alóctone.
Relacionando os valores de δ
13
C do sedimento superficial (AMORIM, 2006)
com λ, podemos mostrar a marcante contribuição de restos vegetais de plantas
vascularizadas de origem terrestre para o sedimento superficial dos lagos de águas
pretas (Curumucuri e Açaí), com baixos valores de δ
13
C, sendo -28,89‰ para o
Lago Curumucuri e -26,44‰ para o Lago Açaí, e os maiores valores de λ. Os
valores de δ
13
C para estes lagos estão próximos ao encontrado por Bernardes, op.
cit para a fração fina do material particulado em suspensão nos tributários de águas
brancas do Rio Amazonas, e também aos encontrados por Hedges, op. cit para a
fração fina do material particulado em suspensão para os Rios Amazonas e Negro,
os quais transportam grande quantidade de material de origem terrestre. Os lagos
de águas brancas apresentaram valores maiores de δ
13
C e menores de λ em
relação aos lagos de águas pretas, caracterizando uma maior influência de material
autóctone (macrofítico) para o sedimento superficial destes lagos (Figura 10).
Figura 10- Relação entre δ
13
C e o Total de Lignina (λ) no Sedimento Superficial.
λ = V+S+C em mg de lignina/ mg CO (carbono orgânico); MPS<63 corresponde á
fração fina do material particulado em suspensão.
-32
-30
-28
-26
-24
-22
-20
0 0,5 1 1,5 2 2,5
λ
δ
13
C
Foz Sul Águas Brancas Águas Pretas
MPS<63umÁguas Brancas MPS<63umRio Amazonas MPS<63umRio Negro
A25-4
A11-9
Açaí
Curumucuri
Salé
A25-7
-32
-30
-28
-26
-24
-22
-20
0 0,5 1 1,5 2 2,5
λ
δ
13
C
Foz Sul Águas Brancas Águas Pretas
MPS<63umÁguas Brancas MPS<63umRio Amazonas MPS<63umRio Negro
A25-4
A11-9
Açaí
Curumucuri
Salé
A25-7
60
Novamente, podemos observar na Figura 10, a marcante influência
fitoplanctônica na MO sedimenta na várzea quando comparamos os valores de λ e
δ
13
C dos lagos de águas brancas, com os valores encontrados para a fração fina do
material particulado em suspensão dos Rios Amazonas e Negro (HEDGES, op. cit) e
de tributários de águas brancas do Rio Amazonas (BERNARDES, op. cit). Os
valores de λ e δ
13
C apresentados por estes autores são maiores do que os
encontrados para a fração fina do sedimento dos lagos que compõe a Várzea do
Lago Grande de Curuai. Os baixos valores de λ no sedimento da maioria dos lagos
de águas brancas, apontam a grande contribuição de MO autóctone fitoplanctônica
para estes lagos. Enquanto que os lagos de águas pretas são os que mais se
aproximam dos valores de λ e δ
13
C dos autores citados, devido a maior contribuição
de MO alóctone para estes lagos e em menor proporção para o Lago Salé, este de
águas brancas.
Contudo os pontos A11-9 do Lago Santa Ninha e A25-4 do Lago Grande do
Poção, ambos de águas brancas, apresentaram valores de δ
13
C de -29,45 e -29,22
respectivamente, mais próximos ao encontrado para os lagos de águas pretas, e
para a Foz Sul com -31,01 mostrando a MO composta por vegetação terrestre
(Figura 10). No entanto, os menores valores de λ encontrados, confirmam o
problema analítico nestas amostras, anteriormente comentado.
O Lago Salé apresenta valores de δ
13
C na mesma faixa de valores
encontrados para os demais lagos de águas brancas, no entanto distingui-se dos
destes por apresentar maiores valores de λ, mostrando uma maior contribuição de
material alóctone de origem terrestre para este lago, visto que está próximo a terras
altas e tem maior ligação com o Rio Amazonas do que os demais lagos. O ponto
A25-7 do Lago Poção, também de águas brancas mostra valores próximos
encontrados para o Salé, indicando maior contribuição de material de origem
terrestre para este ponto devido ao maior valor de λ em relação aos demais pontos
do Lago Poção, podendo indicar uma influência das águas do Lago Salé neste ponto
(Figura 10).
Para a Foz Sul, que tem contato permanente com o Rio Amazonas, o valor de
δ
13
C de -31,01‰ indica a influência do rio Amazonas com características de
61
vegetação terrestre na composição da MO (fonte alóctone), enquanto que os valores
encontrados no interior da várzea são mais baixos, mostrando a forte contribuição
de matéria orgânica autóctone (macrofítica e fitoplanctônica) para o sedimento da
várzea. Comparado com os lagos de águas pretas a Foz Sul apresenta maior
quantidade de material autóctone, devido ao menor valor de λ; enquanto que
comparando com os lagos de águas brancas o baixo valor do sinal isotópico mostra
a maior contribuição de material alóctone (Figura 10).
Na Figura 11 inserimos os valores das razões S/V (Siringil /Vanilil) e C/V
(Cinamil /Vanilil) encontradas para as amostras de sedimento superficial, no gráfico
apresentado anteriormente na Figura 7, para identificarmos qual a contribuição de
cada amostra de fonte de MO analisada para o sedimento da várzea.
Figura 11 - Relação entre as Razões S/V (Siringil /Vanilil) e C/V (Cinamil /Vanilil)
de Fenóis da Lignina para os Sedimentos da Várzea do Lago Grande de Curuai.
MPS<63 corresponde á fração fina do material particulado em suspensão, valores de
Hedges et al., 1986.
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5
C/V
S/V
E. polystachia; Capim nd P. stratiotes; E. crassipes; gramínea nd
E. spectabilis Epifiton
Águas Brancas Foz Sul
Águas Pretas MPS<63um-Rio Amazonas
MPS<63um-Rio Negro
Angiospermas
não lenhosas
Angiospermas
lenhosas
Capim nd
E.polystachia
E.crassipes
P.stratiotes
Gramínea nd
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5
C/V
S/V
E. polystachia; Capim nd P. stratiotes; E. crassipes; gramínea nd
E. spectabilis Epifiton
Águas Brancas Foz Sul
Águas Pretas MPS<63um-Rio Amazonas
MPS<63um-Rio Negro
Angiospermas
não lenhosas
Angiospermas
lenhosas
Capim nd
E.polystachia
E.crassipes
P.stratiotes
Gramínea nd
62
Podemos observar a contribuição de material alóctone para ambos os lagos
de águas brancas e pretas que na Figura 11 encontram-se na área relacionada á
vegetação terrestre (com características lenhosas); isto também é indicado pela
proximidade com os valores encontrados para a fração fina do material particulado
em suspensão para os Rios Amazonas e Negro por Hedges, et al. (1986). E temos
uma marcada influência da vegetação Echinocloa polystachia (Capim Canarana)
para os sedimentos destes lagos.
Os pontos A03-1 do Lago Grande de Curuai e A11-6 do Lago Santa Ninhã
encontram-se na linha das angiospermas não lenhosas, o que caracteriza para estes
pontos uma menor influência alóctone, e maior influência autóctone na MO para
estes sedimentos. Para a Foz Sul temos uma marcante influência de MO
macrofítica, por encontra-se próxima das angiospermas não lenhosas, caracterizada
pela maior quantidade de material foliar (Figura11).
De maneira geral temos que o sedimento apresenta uma importante
contribuição da fonte Echinocloa polystachia (Capim Canarana), este sendo
caracterizado como vegetação C4, com características mais terrestres, e Capim (nd)
com características de transição entre vegetação C3 macrofítica e terrestre,
apontando grande contribuição autóctone na composição da MO para os lagos da
várzea (Figura 11). A Echinocloa spectabilis (Mutim), caracterizada como vegetação
C4 terrestre, apresenta pouca influência na composição da MO dos lagos da várzea,
sugerindo que a contribuição de MO de origem terrestre para os sedimentos da
várzea, sejam provenientes da drenagem de solo da floresta adjacente.
As amostras de fontes, Gramínea (nd), Pistia stratiotes (Alface d’Água) e
Eichornia crassipes (Mureru), que representam MO de origem autóctone para os
sedimentos da várzea, na Figura 11 mostra-se pouco representativo, mas isto ocorre
devido ás diferentes ordens de grandeza das razões S/V e C/V, entre as amostras
de fontes de MO (plantas) e sedimento. Contudo a partição destas amostras de
fonte para o sedimento dos diferentes lagos da várzea apresenta grande
contribuição para a matéria orgânica, como pode ser visto nos tópicos anteriores,
tanto os valores de C/N (Figura 9), como o sinal isotópico
δ
13
C (Figura 10) indicando
63
uma mistura de fontes autóctones (macrofítica) e alóctones (sinal de vegetação
terrestre) para a matéria orgânica do sedimento.
64
5.3 DEGRADAÇÃO DA MATÉRIA ORGÂNICA NOS SEDIMENTOS SUPERFICIAIS
DA VÁRZEA DO LAGO GRANDE DE CURUAI
A razão entre as formas ácidas e aldeídicas dos fenóis do grupo vanilil
(Ad/Al)v é utilizada para fornecer importantes informações sobre o grau de oxidação
microbiana ao qual a lignina foi submetida antes e depois de sua deposição.
Geralmente quanto maior for á razão (Ad/Al)v maior será o grau de oxidação
microbiana da lignina, sendo considerada índice de degradação da matéria orgânica.
Isto se torna importante ao considerarmos que quanto maior a quantidade de lignina
oxidada, menos fiéis perante as fontes serão as razões S/V, C/V e P/(V +S) para o
sedimento, devido à preferência individual entre os grupos de fenóis para a oxidação
microbiana (HEDGES et al., 1988; HEDGES & PRAHL, 1993).
Na Figura 12 buscamos avaliar o grau de decomposição da matéria orgânica
encontrada no sedimento superficial, relacionando a razão (Ad/Al)v com λ (total de
fenóis da lignina presentes nas amostras de sedimento analisadas), e comparando
com os valores encontrados para a fração fina do material particulado em suspensão
de tributários de águas brancas do Rio Amazonas (BERNARDES, et al. 2004) e dos
Rios Amazonas e Negro (HEDGES, et. al. 1986).
Os menores valores de λ e maiores valores da razão (Ad/Al)v encontrados
para a fração fina do sedimento da Várzea do Lago Grande de Curuai, com relação
aos valores apresentados para a fração fina do material particulado em suspensão
para os tributários de águas brancas da Bacia Amazônica (BERNARDES, op. cit.) e
do Rio Amazonas (HEDGES, op. cit.), mostram que a MO depositada nos lagos da
várzea apresentam maior grau de decomposição, caracterizando a atividade grande
diagenética neste ambiente, retrabalhando a MO depositada tanto de origem
autóctone quanto alóctone trazida pelo Rio Amazonas.
65
Figura 12 - Relação entre a Razão Ácido/ Aldeído do Grupo Vanilina ((Ad/Al)v) e
o Total de Lignina (λ) no Sedimento Superficial.
λ = V+S+C em mg de lignina/ mg CO (carbono orgânico); MPS<63 corresponde á
fração fina do material particulado em suspensão.
Os lagos de águas pretas apresentam diferentes características diagenéticas
entre si, e com os lagos de águas brancas, e na composição da MO sedimentada. O
Lago Açaí apresenta maiores valores da razão (Ad/Al)v do que o lago Curumucuri,
ocorrendo o mesmo para a quantidade de total de lignina (λ) (Figura 12), indicando
maior aporte de MO alóctone, oriunda da drenagem do solo da floresta, tanto em
função da maior degradação do material depositado, como também pelos resultados
anteriormente apresentados com elevados valores de C/N (Figura 9) e baixos
valores de δ
13
C (Figura 10). Esse maior índice de degradação da MO encontrado no
lago Açaí pode estar relacionado com a menor circulação de água neste lago,
devido ao seu isolamento com relação ao restante dos lagos da várzea, e ao Rio
Amazonas.
No caso do Curumucuri, observamos que a MO depositada é menos
degradada do que a encontrada no Lago Açaí, também de águas pretas, e também
com grande contribuição alóctone de matéria orgânica da drenagem dos solos da
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
0 0,5 1 1,5 2 2,5
λ
(Ad/Al)v
Foz Sul Águas Brancas
Águas Pretas MPS<63um-Águas Brancas
MPS<63um-Rio Amazonas MPS<63um-Rio Negro
Curumucuri
Açaí
A25-7
A20-4
A25-9
A26-1
A03-1
A11-8
A09-5
A20-centro
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
0 0,5 1 1,5 2 2,5
λ
(Ad/Al)v
Foz Sul Águas Brancas
Águas Pretas MPS<63um-Águas Brancas
MPS<63um-Rio Amazonas MPS<63um-Rio Negro
Curumucuri
Açaí
A25-7
A20-4
A25-9
A26-1
A03-1
A11-8
A09-5
A20-centro
66
floresta (Figura 12), visto que os dados apresentados anteriormente com elevados
valores de C/N (Figura 9) e baixos de δ
13
C (Figura 10), indicam maior composição
de MO com características de vegetação terrestre para o sedimento superficial
neste lago. Tanto o menor valor de λ quanto o menor estado de degradação da
matéria orgânica depositada, comparados com o Açaí, podem estar relacionados á
maior ligação do Curumucuri com os demais lagos da várzea e com o Rio
Amazonas, promovendo uma maior circulação contribuindo com aporte de material
recente.
Os lagos de águas brancas, Poção (A25-7, A25-9, A26) e Lago Grande de
Curuai (A02, A03-1, A05) apresentaram os valores mais baixos da razão (Ad/Al)v
indicando menor atividade diagenética nestes lagos com relação aos demais lagos
de águas brancas (Figura 12). Destacam-se os pontos A02 e A05 do Lago Grande
de Curuai que não mostram decomposição da MO ((Ad/Al)v = 0), sendo que o
mesmo ocorre para a Foz Sul. Contudo o ponto A03-1 mostrou maior decomposição
da MO do que o lago de águas pretas Curumucuri e Açaí. Estas diferenças
encontradas para o Lago Grande de Curuai podem estar relacionadas com a
posição dos pontos A02 e A05 próximos ao canal de ligação da várzea com o Rio
Amazonas, representado pela Foz Sul, no qual a matéria orgânica sedimentada é
constantemente renovada. Já o ponto A03-1 mais no interior do lago sofre menor
influência de circulação das águas.
Para o Lago Grande do Poção (A09-5) e Santa Ninhã (A11-6, A11-8), ambos
de águas brancas, a MO apresenta-se mais degradada do que nos lagos de águas
de pretas, mas o ponto A11-6 do Lago Santa Ninhã não apresentou decomposição
da MO (Figura 12). Por apresentar influência do Rio Amazonas, quando comparado
aos demais lagos da várzea, esta diferença diagenética na matéria orgânica do
Lago Santa Ninhã pode ocorrer, assim como para o Lago Grande de Curuai, devido
á diferença de circulação da água nestes pontos, estando o ponto A11-6 mais
sujeito a renovação do material depositado no sedimento.
O Lago Salé (águas brancas) apresentou grande diferença na degradação da
MO, pois no ponto A20-centro foi encontrado o maior valor de (Ad/Al)v entre todos
os pontos analisados, para ambos os lagos de águas brancas e pretas. Contudo no
67
ponto A20-4 o baixo valor desta razão, aponta para uma MO menos degradada,
estando na faixa de valores encontrados para os Lagos Grande de Curuai e Poção
(Figura 12). Esta diferença no grau de decomposição da MO para este lago
também pode relacionar-se a renovação do material depositado, visto que o Lago
Salé tem notada interferência de igarapés das terras ao redor do lago e também do
Rio Amazonas.
Analisando os parâmetros (Ad/Al)v e λ apresentados na Figura 12, e
relacionando com a fração fina do material particulado em suspensão, vemos que a
posição dos lagos em relação á proximidade com terras altas e a influência do Rio
Amazonas, determinam uma maior composição de MO alóctone para os Lagos Açaí
e Curumucuri de águas pretas, os quais apresentam valores destes parâmetros
próximos aos encontrados para a fração fina do material particulado em suspensão
de tributários de águas brancas da Bacia Amazônica (BERNARDES, op. cit.), e do
Rio Amazonas (HEDGES, op. cit.). Para o Lago Açaí e para o ponto A03-1 do Lago
Grande de Curuai, os altos valores da razão (Ad/Al)v, encontram-se próximos ao
encontrados por Hedges (op. cit.) para a fração fina do material particulado em
suspensão do Rio Negro, caracterizado como rio de águas pretas, pois banha a
floresta Amazônica e é rico em ácidos húmicos e fúlvicos. No caso dos lagos de
águas brancas os valores de λ estão abaixo dos encontrados pelos autores citados,
evidenciando a menor contribuição de MO alóctone nestes lagos, devido a maior
distância das terras altas; e as diferenças entre estes lagos no grau de
decomposição da MO sedimentada, está relacionada com a renovação do material
depositado, que é influenciada pela circulação da água dentro da várzea e pelo
aporte do Rio Amazonas.
Os valores obtidos neste estudo são próximos aos considerados como típicos
de degradação matéria orgânica no solo (0,4 – 1,0 Ertel et al., 1984). Os valores da
razão (Ad/Al)v obtidos não mostram diferenças na atividade diagenética entre lagos
de águas brancas e lagos de águas pretas, mas aponta diferenças no grau de
decomposição da MO sedimentada entre os lagos de águas pretas, e entre os lagos
de águas brancas, relacionados com a diferença de circulação da água e
proximidade com terras altas. Assim os pontos com maior circulação de água
apresentam matéria orgânica mais recente, menos degradada, enquanto que os
68
pontos mais restritos a circulação das águas e a influência do Rio Amazonas
apontam maior grau de decomposição da matéria orgânica depositada.
69
6 CONCLUSÃO
Os resultados obtidos com os fenóis oriundos da lignina indicaram elevada
razão S/V para a amostra de fonte de MO Echinocloa spectabilis (Mutim) sendo
caracterizada como fonte alóctone de MO para o sedimento da várzea,
correspondendo á vegetação C4 terrestre. As amostras Echinocloa polystachia
(Capim Canarana) com maior razão S/V e Capim (nd) caracterizadas com maior
razão C/V, apontam características de vegetação de transição entre terra e água,
estando sujeitas á diferentes graus de submersão, com a variação do nível das
águas na várzea, sendo consideradas fonte autóctone de MO para o sedimento da
várzea, assim como a MO de origem fitoplanctônica destes lagos; Gramínea (nd),
Pistia stratiotes (Alface d’Água), Eichornia azurea (Mureru) e Eichornia crassipes
correspondem á fonte autóctone de MO para o sedimento da várzea, apresentando
elevados valores de razão C/V, correspondendo a vegetação C3 macrofítica; e a
amostra de Epifiton caracterizou-se como uma mistura de fontes fitoplanctônica,
macrofítica e de vegetação terrestre para os sedimentos da várzea. Destas
amostras, Echinocloa polystachia (Capim Canarana) e Capim (nd) foram as que
mais mostraram contribuição na composição da MO para os sedimentos superficiais,
apontando a grande contribuição de MO autóctone macrofítica e fitoplanctônica para
a várzea do Lago Grande de Curuai. A amostra Echinocloa spectabilis (Mutim),
presente no entorno dos lagos, correspondendo á fonte alóctone teve pouca
contribuição para os sedimentos. A maior contribuição alóctone para a Várzea do
lago Grande de Curuai, foi encontrada para os Lagos Açaí, Curumucuri (águas
pretas) e Salé (águas brancas), e atribuída a MO proveniente da drenagem do solo
das terras altas e a maior influência do Rio Amazonas.
A distribuição espacial da lignina nos sedimentos juntamente com os valores
de δ
13
C e C/N, mostrou que a proximidade com terras florestadas, o grau de
interferência do Rio Amazonas, e de interconexão entre os lagos que compõe a
várzea do Lago Grande de Curuai, interferem na composição (alóctone ou autótone),
e no grau de decomposição da MO depositada no sedimento. Assim os lagos de
águas pretas Curumucuri e Açaí apresentaram grande contribuição de MO alóctone
da drenagem do solo da floresta adjacente, mas com diferenças no grau de
70
decomposição, sendo que para o Açaí com pouca interferência do Amazonas e
isolado dos demais lagos da várzea a MO encontrada no sedimento apresenta-se
mais degradada, enquanto que para o Curumucuri a MO depositada no sedimento é
menos degradada, devido a maior interligação com o restante do sistema da várzea.
Os lagos de águas brancas apresentam maior contribuição autóctone (macrofítica e
fitoplanctônica) da MO, com diferentes graus de decomposição, destacando-se o
lago Salé sofre maior interferência da floresta adjacente com marcada contribuição
alóctone de MO para o sedimento. Entre os lagos de águas brancas, Lago Grande
de Curuai, Poção, Santa Ninhã, Salé e Lago Grande do Poção, existem diferenças
no grau de decomposição da MO, sendo que nos pontos que sofrem maior
renovação de água pelo Rio Amazonas, a MO no sedimento apresenta menor grau
de decomposição, enquanto que nos pontos mais interiores, com menor influência
do Rio Amazonas e menor circulação de água a MO encontra-se mais decomposta.
71
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78
8 ANEXOS
Anexo 1 - Grupos de fenóis da lignina, Siringil (S), Vanilil (V) e Cinamil (C) para
as possíveis fontes de matéria orgânica para o sedimento superficial da
Várzea do Lago Grande de Curuai.
0
5
10
15
20
25
30
35
E. polys
tac
hi
a
C
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(
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Gramín
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a
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spectabil
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E
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i
t
o
n-A05-10
Fontes MO
V
S
C
V, S, C em mg de lignina/ mg CO (carbono orgânico)
79
Anexo 2 - Grupos de Fenóis da Lignina, Siringil (S), Vanilil (V), Cinamil (C),
Lambda (λ = V+S+C) e P-Hidroxi (P) no sedimento superficial da Várzea do
Lago Grande de Curuai.
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
F
o
zSul-
1
A
0
2
A
0
3
-
1
A05
A09-5
A11-6
A11-8
A
1
1-9
A
2
0-ce
n
tro
A
2
0
-
4
A25-4
A25-7
A
2
5-9
A
2
6-1
A
3
3-18
A
3
6
-
1
Estações
S V C P Lambda
V, S, C, P e Lambda em mg de lignina/ mg CO (carbono orgânico)
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