Browsing by Author "Calheiros, Cristina"
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- Application of floating wetland islands for water and habitat promotion in two contexts: urban river and small fish farmPublication . Geraldes, Ana Maria; Calheiros-Nogueira, Bruno; Teixeira, Amílcar; Calheiros, CristinaDespite the proven vital importance of freshwater ecosystems for humanity, those continue to be subjected of accelerated ecological degradation. Floating wetland islands (FWI) - one of bioengineering technologies classified as nature-based solutions – have shown ability to assist the reduction of nutrient concentrations, improving water and habitat quality for wildlife. Therefore, if properly used, FWI can be important tools for assisting the sustainable management and the rehabilitation of these ecosystems. Herein, are presented two proposals for FWI installation: one concerning the water and habitat quality improvement of an urban river section (Case 1); the other aiming the reduction of the small fish farm outflow impact on downstream water quality and the improvement of reared fish welfare (Case 2).
- Becoming acquainted with green roofs contribution towards circular and resilient citiesPublication . Geraldes, Ana Maria; Calheiros, Cristina; Silva, FloraCities, due to their high population density, are characterized by a high built-up area, extensive soil sealing, and low vegetation cover. In urban areas water is generally exploited in a linear process: "extract from adjacent freshwater ecosystems - use - dispose". Stormwater management aims to discharge rainwater quickly to avoid flooding. However, when rainfall exceeds the capacity of drainage systems, widespread flooding eventually occurs in urban spaces. On the other hand, when dry weather persists, there is a need to watering green spaces in order to maintain them. In this case, water is again used in a linear fashion: drinking water is often used since there are no other water sources that can be considered (1). The impossibility of circular water management in urban areas makes these spaces particularly vulnerable to extreme droughts and floods, which in a climate change scenario are increasingly frequent. It is therefore urgent to increase the resilience of cities by promoting measures to make cities "Water Wise Cities" (2). The implementation of green infrastructures as a complement to grey infrastructures is crucial to achieve this goal. These green infrastructures include Nature-Based Solutions (NBS) that provide various environmental services (e.g. water, soil, and biodiversity conservation, making cities more resilient to climate change) and socio-economic services (e.g. creating places to live, jobs, property valuation). Green roofs are an example of NBS that can be used in conjunction with other tools aimed at promoting the circular economy of water in urban spaces. These structures are built based on technical and scientific guidelines and result from planting vegetation on a substrate followed by several layers of other materials that sit on a built structure (3). Green roofs can be constructed at ground level or on top of buildings and are efficient solutions to mitigate flooding as they delay the peak flow of stormwater, releasing the water gradually (sponge effect) and avoiding overloading the stormwater drainage system. Part of this water infiltrates and is retained in the substrates, being released during dry periods by evapotranspiration (4). In addition to being important tools for circular urban water management, these structures also offer potential benefits in terms of aesthetic value, biodiversity conservation, noise, air pollution, and "heat island" effect reduction, ultimately promoting energy efficiency and the reduction of CO2, and other greenhouse gas emissions. However, although the widespread implementation of green infrastructure in urban spaces is foreseen in European (e.g. European Green Deal) and global (e.g. Sustainable Development Goals - United Nations Agenda 2030) policies and strategies, there are still difficulties for large-scale implementation. These difficulties are in part due to the fact that the concept of green infrastructure is relatively new and complex, nor sufficient quantitative analysis and indicators. As a result, it is very difficult for policy makers to integrate it into various policies. On the other hand, there is still a widespread lack of knowledge by the public and private sectors, as well as the general public, of the high potential contribution of this natural engineering tool for water and energy management in urban areas, which, together with the need for the intervention of professionals from different disciplines, hinders a greater implementation of these infrastructures in urban areas. Therefore, the aims of the present communication are: 1) Presenting the project "Exploring the functioning and functions of green roofs in water management: A prototype for experimental and interactive activities", winner of the 1st prize in the environment category of the ideas contest “Ideias Hidrodinâmic@s” promoted by Ciência Viva, Fundação Calouste Gulbenkian, and Águas do Tejo Atlântico, that will be implemented in IPB; 2) Discussing the state of the art of green roofs in Portugal; 3) Introducing some approaches on green roofs that are being developed by the team, namely in Master’s degree theses.
- Explorando o funcionamento e a biodiversidade dos ecossistemas aquáticos dulçaquícolas: três exemplos de atividades experimentaisPublication . Geraldes, Ana Maria; Carecho, João; Calheiros, CristinaApenas 1% da água doce está disponível para ser utilizada pela humanidade. No entanto, as atividades da nossa espécie são as principais causas da degradação da qualidade deste recurso e dos ecossistemas aquáticos dulçaquícolas. Assim, é crucial a sensibilização dos cidadãos para que sejam adquiridas atitudes que despertem uma cultura que promova o uso sustentável da água, dos rios e dos lagos. Nesta comunicação apresentam-se três atividades experimentais, realizadas com materiais baratos e utilizados no dia-a-dia, cujo objetivo é sensibilizar para: (1) a importância da conservação do coberto vegetal terrestre para a manutenção da qualidade da água. Com esta experiência, inspirada em Fredericks (1997), também é possível realçar a importância da manutenção da conectividade lateral entre os sistemas aquáticos e a paisagem terrestre circundante; (2) os efeitos da substituição das espécies autóctones da mata ribeirinha por espécies exóticas, como acácias e eucaliptos, nos processos ecológicos que ocorrem cursos de água (e.g. Graça et al.2002). Estes efeitos serão avaliados experimentalmente através da comparação das taxas de decomposição das folhas das espécies de árvores autóctones e exóticas. Esta atividade experimental também dará a conhecer as comunidades de macroinvertebrados bentónicos e a sua importância para a manutenção dos serviços ecossistémicos providenciados pelos ecossistemas aquáticos e (3) sensibilizar para o papel importante das plantas aquáticas na purificação da água de rios e lagos, que será observado através da construção de um pequeno protótipo de uma zona húmida (ZHAW s/data). Estas atividades podem ser desenvolvidas por diferentes grupos etários e níveis de ensino, desde que devidamente adaptadas.
- Explorando o funcionamento e a biodiversidade dos ecossistemas aquáticos dulçaquícolas: três exemplos de atividades experimentaisPublication . Geraldes, Ana Maria; Carecho, João; Calheiros, CristinaApenas 1% da água doce está disponível para ser utilizada pela humanidade. No entanto, as atividades da nossa espécie são as principais causas de degradação da qualidade deste recurso e dos ecossistemas aquáticos dulçaquícolas que, apesar de serem essenciais para a sobrevivência da humanidade, são considerados como sendo dos ecossistemas mais ameaçados do Planeta. Assim, é crucial a sensibilização dos cidadãos para que sejam adquiridas atitudes que despertem uma cultura que promova o uso sustentável da água, dos rios e dos lagos. Apresentam-se e descrevem-se três atividades experimentais, realizadas com materiais de fácil aquisição e utilizados no dia-a-dia, cujo objetivo é sensibilizar para: (1) a importância da conservação do coberto vegetal terrestre para a manutenção da qualidade da água, sendo possível realçar a importância da manutenção da conectividade lateral entre os sistemas aquáticos e a paisagem terrestre circundante; (2) os efeitos da substituição das espécies autóctones da mata ribeirinha por espécies exóticas, como acácias e eucaliptos, nos processos ecológicos que ocorrem nos cursos de água. Estes efeitos são avaliados, experimentalmente, através da comparação das taxas de decomposição das folhas das espécies de árvores autóctones e exóticas. Esta atividade experimental também dá a conhecer as comunidades de macroinvertebrados bentónicos e a sua importância para a manutenção dos serviços ecossistémicos providenciados pelos ecossistemas aquáticos e (3) sensibilizar para o importante papel das plantas aquáticas na purificação da água de rios e lagos, que será observado através da construção de um pequeno protótipo de uma ilha flutuante como solução baseada na natureza. Estas atividades podem ser desenvolvidas por diferentes grupos etários e níveis de ensino, desde que devidamente adaptadas.
- Floating islands, a nature-based solution for the ecological integrity promotion in rivers? - The case of Fervença river (NE Portugal)Publication . Geraldes, Ana Maria; Calheiros-Nogueira, Bruno; Calheiros, CristinaDespite the existence of the Water Framework Directive (Directive 2000/60 / EC of 23 October, modified in 2019) and a set of “satellite legislation” advocating that water quality depends not only on the good physical-chemical state, but also on the good ecological status of freshwater ecosystems, these continue to be subjected of accelerated ecological degradation. Indeed, freshwater ecosystems are considered to be the most threatened ecosystems on the planet (Dudgeon et al., 2006). Urban rivers and streams are crucial to cities, because they provide environmental services that are essential to maintaining urban environmental quality (Hua & Chen, 2019). Nevertheless, many of the so called “urban river rehabilitation actions”, carried out either the past, either recently, promoted the regularization of the riverbeds and the riverbanks leading to riparian wood degradation and consequently to the entire riverine structure collapse.
- Frontiers in freshwater ecology, conservation and water treatment technologiesPublication . Geraldes, Ana Maria; Calheiros, CristinaFreshwater ecosystems are biodiversity ‘hotspots’ and offer a wide range of vital services to humanity, particularly water and food supplies, aesthetic, spiritual, and scientific stimuli, and water purification. Nevertheless, they are one of the most threatened types of ecosystems, facing complex challenges [1,2,3]. Indeed, freshwater habitats and existing water resources are rapidly being pushed to their limits due to urban population growth, the rising demand for food and consumer goods, and pressures caused by pollution and climate change [4,5]. The existing nexus of human well-being and freshwater ecosystem health [6] implies that sustainable water use encompasses the simultaneous conservation and restoration of freshwater aquatic habitats and the protection of water quality and quantity by human societies. The optimization of water use in urban and agricultural areas and industrial processes by (1) reducing water consumption through the adoption of efficient devices and (2) implementing water treatment technologies and water reuse will allow for a reduction in the pressure on freshwater ecosystems.
- A importância de conhecer o funcionamento e os serviços ambientais prestados pelos ecossistemas aquáticos dulçaquícolasPublication . Geraldes, Ana Maria; Calheiros, CristinaOs ecossistemas aquáticos dulçaquícolas possuem níveis elevados de biodiversidade e, consequentemente oferecem uma ampla variedade de serviços ambientais à humanidade, destacando-se o fornecimento e purificação da água (MEA, 2005). No entanto, estes ecossistemas, bem como uma elevada percentagem da biodiversidade que lhes está associada, são considerados como sendo dos mais ameaçados a nível mundial (Dudgeon et al. 2006; WWF, 2014). Em consequência da perda acelerada da biodiversidade, os serviços ambientais que rios e lagos prestam estão em processo de rápida degradação, colocando em risco as populações humanas que deles dependem. Apesar da sua comprovada importância para a sobrevivência da civilização, o funcionamento de rios e lagos, bem como a biodiversidade associada ainda são praticamente desconhecidos do público em geral. Esta falta de consciencialização, resultante, em parte da não abordagem destes temas nos processos de educação formal, dificulta, em muito, a implementação de ações que permitam o desenvolvimento de programas de conservação/reabilitação dos ecossistemas aquáticos dulçaquícolas. Assim, os objetivos da presente comunicação são: (1) dar a conhecer o funcionamento geral dos rios e lagos e a biodiversidade que neles ocorre; (2) demonstrar que os serviços ambientais que estes ecossistemas prestam dependem da biodiversidade; (3) enunciar formas que permitam tirar o melhor partido destes serviços ambientais no nosso quotidiano (e.g. piscinas e métodos de tratamento da água “amigos do ambiente”; (4) apresentar ideias de como os cidadãos comuns podem contribuir para a conservação destes ecossistemas e dos serviços ambientais que lhes estão associados.
- A importância de conhecer o funcionamento e os serviços ambientais prestados pelos ecossistemas aquáticos dulçaquicolasPublication . Geraldes, Ana Maria; Calheiros, CristinaOs ecossistemas aquáticos dulçaquícolas possuem níveis elevados de biodiversidade e oferecem uma ampla variedade de serviços ecossistémicos à humanidade, destacando-se o fornecimento e purificação da água. No entanto, estes ecossistemas, bem como uma elevada percentagem da biodiversidade que lhes está associada são considerados como sendo dos mais ameaçados a nível mundial. Em consequência da perda acelerada da biodiversidade, os serviços ambientais que rios e lagos prestam estão em processo de rápida degradação, colocando em risco as populações humanas que deles dependem. Apesar da sua comprovada importância para a sobrevivência da civilização, o funcionamento de rios e lagos, bem como a biodiversidade associada, ainda são praticamente desconhecidos do público em geral. Esta falta de consciencialização, resultante, em parte da não abordagem destes temas nos processos de educação formal, dificulta, em muito, a implementação de ações que permitam o desenvolvimento de programas de conservação/reabilitação dos ecossistemas aquáticos dulçaquícolas. Assim, os objetivos do presente artigo são: (1) dar a conhecer o funcionamento geral dos rios e lagos e a biodiversidade que neles ocorre; (2) demonstrar que os serviços ambientais que estes ecossistemas prestam dependem da biodiversidade; (3) enunciar formas que permitam tirar o melhor partido destes serviços ambientais no nosso quotidiano (e.g. piscinas e métodos de tratamento da água “amigos do ambiente”; (4) apresentar ideias de como os cidadãos comuns podem contribuir para a conservação destes ecossistemas e dos serviços ambientais que lhes estão associados.
- Influence of green roofs on the design of a public stormwater drainage system: a case studyPublication . Silva, Flora; Calheiros, Cristina; Valle, Guilherme Zachalkiewicz do; Pinto, Pedro Miguel da Costa Gonçalves; Albuquerque, António; Geraldes, Ana MariaIn the face of excessive soil sealing and the occurrence of heavy rainfall in short time periods leading to flooding, it is becoming increasingly urgent to implement public resilient stormwater drainage systems. Green roofs have several advantages at different levels, of which this paper highlights the ability to retain rainwater, to reduce problems with flooding in peaks of rainfall, and to increase in urban green infrastructure with all the benefits associated. In this sense, green roofs' impact on the design of a public stormwater drainage system and their implications for urban stormwater management was analyzed when compared with conventional roofs. If green roofs are used on the buildings in the study urban area, which has about 2.1 ha and is located in rainfall region B of Portugal, then the weighted average runoff coefficient (C-m) for the study area is 0.59. This scenario leads to a reduction in the maximum flow rate of 15.89% compared to the use of conventional roofs, with a C-m of 0.70 for the same area. Thus, the use of green roofs instead of conventional roofs can have positive impacts on the surface runoff in urban areas and contribute to more sustainable urban drainage.
- Nature-based solutions to support the management of aquatic ecosystems: potential application of floating islands to Fervença riverPublication . Geraldes, Ana Maria; Calheiros-Nogueira, Bruno; Calheiros, CristinaAccordingly to The United Nations World Water Development Report 2018, “Nature-based solutions (NBS) are inspired and supported by nature and use, or mimic, natural processes to contribute to the improved management of water”. They delivery a wide range of ecosystem services depending on their configurations and purpose of aplication, being widely applied for ecosystems restoration. The restoration of ecosystems is a top priority has declared by the United Nations General Assembly, being 2021 - 2030 the UN Decade on Ecosystem Restoration. To meet the current challenges, it is thus important to look closely to the threatened ecosystems such the ones found in urban rivers and streams, that are under severe anthropogenic pressures. The Fervença River, located into Portuguese part of the Douro basin (latitude: 41º47’N; longitude 6º46’W), is about 25 km long and it is regarded as an urban river, because flows through the city of Bragança. Along its course it encounters nonpoint sources of pollution, originated by agricultural activities, and point sources of pollution from some villages located in the vicinity. The introduction of nature-based solutions, such floating wetland islands, to support the ecosystem rehabilitation of this heavily arterialized and modified river section, can contribute to (1) reduce nutrient concentrations in the water and thus, the algal blooms; (2) recreation of lost fluvial habitats, contributing to the increase of the biodiversity levels. The objective of the present approach is to evaluate the technical and economic viability of the installation of Floating islands - one of bioengineering technologies considered nature-based - in this highly modified section of the Fervença River. If viable, this solution could assist the improvement of ecological and visual quality of the surrounding urban area.