1. Créditos: Carga horária semanal: 2 (4 concentradas) 3. Semestre: 1 4. Bioindicadores da qualidade da água II.

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1 Universidade Estadual do Rio Grande do Sul Curso Superior de Tecnologia em Gestão Ambiental Componente curricular: BIOINDICADORES AMBIENTAIS Aula 5 Professor Antônio Ruas 1. Créditos: Carga horária semanal: 2 (4 concentradas) 3. Semestre: 1 4. Bioindicadores da qualidade da água II.

2 1. Estudo de caso: qualidade da água em Tapes-RS. Segundo pesquisa feita em Tapes, é possível correlacionar qualidade da água com parâmetros fisico-químicos e bioindicadores. Observar e discutir as seguintes análises de água corrente e superficial, com laudo de contaminação e poluição. Discutir os resultados, a partir da Resolução 357/05 do CONAMA (complementar com a leitura da resolução).

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5 2. Bioindicadores de qualidade da água Os organismos que vivem em um dado ecossistema estão adaptados às suas condições ambientais e por isso devem refletir o nível de preservação de condições naturais ou as alterações provocadas pela emissão de poluentes ambientais. Em princípio todas as observações e monitoramento dos bioindicadores aquáticos devem ser acompanhadas de medições isoladas ou combinadas dos parâmetros fisico-químicos. A Environmental Protection Agency dos EUA, adota um índice combinado de parâmetros, o WQI, water quality index.

6 2. Bioindicadores de qualidade da água Atributos positivos dos bioindicadores da qualidade da água: Baixo custo, rapidez e eficiência dos resultados, sendo uma ferramenta de manejo, conservação e gestão ambiental, inclusive, tendo papel político-social. Bioindicadores como protozoários, ciliados, algas e peixes, possuem respostas significativas quanto à utilização para o biomonitoramento. Além destes, os macroinvertebrados tem um grande destaque. Apresentam um campo de resposta quando em contato com agentes poluidores muito importante. Isto faz com que o macroinvertebrados sejam muito utilizados nos diversos trabalhos desenvolvidos sobre biomonitoramento da qualidade da água.

7 3. Macroinvertebrados bioindicadores de qualidade da água Macroinvertebrados bentônicos são organismos que habitam o fundo de ecossistemas aquáticos durante pelo menos parte de seu ciclo de vida, associado aos mais diversos tipos de substratos, tanto orgânicos (folhiço, macrófitas aquáticas), quanto inorgânicos (cascalho, areia, rochas, etc.) O uso desses organismos como bioindicadores é baseado em um princípio simples: submetidos a condições adversas, os organismos se adaptam ou morrem. Macroinvertebrados importantes são larvas de insetos aquáticos, minhocas d água, caramujos, vermes (nematódeos) e crustáceos, com tamanhos de corpo maiores que 0,5mm. Observar imagens dos grupos.

8 3. Macroinvertebrados bioindicadores de qualidade da água Os invertebrados macrobentônicos apresentam: a) hábito sedentário, sendo representativos da área na qual foram coletados; b) ciclos de vida relativamente curtos em relação aos ciclos dos peixes, mas longo em relação ao plâncton ( organismos sentinela ); c) Refletem mais rapidamente as modificações do ambiente através de mudanças na estrutura das populações e comunidades; d) os macroinvertebrados vivem e se alimentam dentro, sobre, e próximo aos sedimentos, onde as toxinas tendem a acumular;

9 3. Macroinvertebrados bioindicadores de qualidade da água e) as comunidades de macroinvertebrados bentônicos apresentam elevada diversidade biológica, o que significa em uma maior variabilidade de respostas frente a diferentes tipos de impactos ambientais; f) os macroinvertebrados são importantes componentes dos ecossistemas aquáticos, formando como um elo entre os produtores primários e servindo como alimento para muitos peixes, além de apresentar papel fundamental no processamento de matéria orgânica e ciclagem de nutrientes

10 4. Classificação dos bioindicadores animais de qualidade da água Classificação dos bioindicadores macroinvertebrados bentônicos (complementar com descrições e imagens). a) 1º Grupo: ordens de insetos aquáticos Ephemeroptera, Trichoptera e Plecoptera: são caracterizados por organismos que possuem necessidade de elevadas concentrações de oxigênio dissolvido na água. Normalmente são habitantes de ambientes com alta diversidade de habitats e microhábitats;

11 4. Classificação dos bioindicadores animais de qualidade da água b) 2º Grupo: é formado por uma ampla variedade de insetos aquáticos e outros invertebrados, incluindo moluscos, bivalves, algumas famílias de Diptera e, principalmente, por representantes das ordens Heteroptera, Odonata e Coleoptera embora algumas espécies destes grupos sejam habitantes típicos de ambientes não poluídos. A necessidade de concentrações elevadas de oxigênio dissolvido é menor, uma vez que parte dos representantes deste grupo, como os Heteroptera, adultos de Coleoptera e alguns Pulmonata (Gastropoda) utilizam o oxigênio atmosférico. O requerimento da diversidade de habitats e microhabitats também diminui, em função de uma maior plasticidade do grupo (muitos heterópteros e coleópteros vivem na lâmina d água ou interface coluna d água-superfície);

12 4. Classificação dos bioindicadores animais de qualidade da água c) 3º Grupo: é formado por organismos extremamente tolerantes, por isso chamados de resistentes. É formado principalmente por larvas de Chironomidae e outros Diptera e por toda a classe Oligochaeta. Esses organismos são capazes de viver em condição de anóxia (depleção total de oxigênio) por várias horas, além de serem organismos detritívoros, se alimentando de matéria orgânica depositada no sedimento, o que favorece a sua adaptação aos mais diversos ambientes. Tanto os Oligochaeta quantos os Chironomidae são organismos de hábito fossorial, não possuindo nenhum tipo de exigência quanto à diversidade de habitats e microhábitats.

13 4. Classificação dos bioindicadores animais de qualidade da água Tubifex sp

14 5. Uso dos bioindicadores animais de qualidade da água A distribuição e diversidade de macroinvertebrados são diretamente influenciadas pelo tipo de substrato, morfologia do ecossistema, quantidade e tipo de detritos orgânicos, presença de vegetação aquática, presença e extensão de mata ciliar, e indiretamente afetados por modificações nas concentrações de nutrientes e mudanças na produtividade primária. O uso de bioindicadores ambientais tem se tornado comum entre a comunidade científica. Vários autores/pesquisadores têm apresentado ótimos resultados a partir da utilização de organismos em projetos de biomonitoramento ambiental, dentre esses, os macroinvertebrados bentônicos

15 5. uso de bioindicadores de qualidade da água As pesquisas com bioindicação ou biomonitoramento da qualidade da água tem tido um grande avanço, apresentando excelentes resultados, na direção de um desenvolvimento sustentável. Bioindicadores são espécies, grupos de espécies ou comunidades biológicas cuja presença, quantidade e distribuição indicam a magnitude de impactos ambientais em um ecossistema aquático e sua bacia de drenagem. Sua utilização permite a avaliação integrada dos efeitos ecológicos causados por múltiplas fontes de poluição. O uso dos bioindicadores em conjunto com as análises físicoquímicas é muito eficiente na avaliação da qualidade da água. A Agência de Controle Ambiental dos Estados Unidos (U.S. Environmental Protection Agency USEPA) e a Diretriz da União Européia (94C 222/06, 10 de agosto de 1994) recomendam esta utilização de bioindicadores como complemento às informações sobre a qualidade das águas.

16 5. Uso de bioindicadores de qualidade da água Existem diversos bioindicadores utilizados para o monitoramento de qualidade da água (protozoários, ciliados, algas, macroinvertebrados bentônicos e peixes). Estes organismos são importantes para avaliações de impactos e integridade das comunidades que habitam mananciais hídricos. Os bioindicadores mais utilizados são aqueles que conseguem diferenciar entre fenômenos naturais (mudanças de estação períodos de chuva e seca) e estresses de origem antrópica relacionados a fontes de poluição pontuais ou difusas. Os principais organismos comumente utilizados na avaliação de impactos ambientais em ecossistemas aquáticos são os macroinvertebrados bentônicos, peixes e comunidade perifítica.

17 5. Uso de bioindicadores de qualidade da água Há grupos de espécies diretamente relacionados a um determinado agente poluidor ou a um fator natural potencialmente poluente (altas densidades de Oligochaeta e de larvas vermelhas de Chironomus, em rios com elevados teores de matéria orgânica). Dentre esses grupos, as comunidades de macroinvertebrados bentônicos têm sido freqüentemente utilizadas na avaliação de impactos ambientais e monitoramento biológico.

18 5. Uso dos bioindicadores animais de qualidade da água Assim, o uso de bioindicadores, em especial os macroinvertebrados bentônicos, pode refletir o impacto ambiental de atividades antrópicas sobre a biota, incluindo a saúde do ecossistema aquático e a qualidade da água. Nos Estados Unidos, através da Environmental Protectiona Agency (EPA) observa-se um estágio avançado quanto à utilização dos macroinvertebrados e outros grupos de organismos na avaliação de impactos ambientais, com generalização de índices biológicos e processos de avaliação.

19 5. Uso dos bioindicadores animais de qualidade da água O EPA tem vários protocolos para uso de bioindicadores aquáticos. Entre os mais usados estão os índices de dominância, diversidade ou combinados, como o Index of Biological Integrity IBI. Até o momento, cada país ou região deve procurar a melhor combinação de dados para o biomonitormento aquático porque não é possível adotar-se um padrão internacional.

20 5. Uso dos bioindicadores animais de qualidade da água O estímulo para a adoção de redes de biomonitoramento tem sido o apoio de legislações em outros países. A literatura indica que no Canadá, uma portaria, "Ontario Water Resources Act", decreta que: "A qualidade da água será considerada preservada quando nenhuma das comunidades de organismos do sistema aquático estiver sendo determinada por fator antropongênico". Nos EUA, o Clean Water Act (1972) serviu para que o US/EPA incrementasse o uso de biomonitoramento.

21 5. Uso dos bioindicadores animais de qualidade da água A condição ambiental é definida como saúde ecológica, onde a integridade biológica é fundamental e é definida como: "Capacidade de sustentar e manter uma comunidade equilibrada, integrada e adaptada, com uma diversidade biológica, composição e organização funcional comparáveis àquelas de ecossistemas aquáticos naturais da região".

22 6. Uso de macroinvertebrados bentônicos. Os macroinvertebrados bentônicos vem sendo usados em todas estes cenários. Eles integram os efeitos de todos os poluentes e as condições do ambiente ao longo do tempo e, assim, proporcionam uma medida holística do impacto ecológico. Como monitores contínuos do habitat em que vivem, possibilitam análises a longo prazo dos efeitos de descargas regulares, intermitentes e difusas, de concentrações variáveis de poluentes, de poluição simples ou múltipla e de efeitos sinergísticos e antagônicos de contaminantes.

23 7. Exemplos. Índices de riqueza, diversidade e equilíbrio com bioindicadores aquáticos. Índice biótico (BI) para insetos aquáticos; Índice de diversidade de Shannon (H). Índice de equitatividade ou equilíbrio de Shannon (E H ) Índice de diversidade de Simpson. Índice de equitatividade de Simpson (E D ) Exercícios.

24 8. Ecotoxicologia aquática. Entre as definições de ecotoxicologia, temos: Para Butler, "a ciência preocupada como os efeitos tóxicos de agentes químicos e físicos sobre organismos vivos, especialmente sobre populações e comunidades dentro de ecossistemas definidos, incluindo os destinos e interações desses agentes no ambiente" (1978). A ecotoxicologia aquática segue estes princípios, aplicados ao ambiente aquático. A ecotoxicologia aquática distingue-se da avaliação geral da qualidade da água, com ou sem bioindicadores. Isto porque usa padrões toxicológicos, expressos nos testes de ecotoxicidade. Estes testes são feitos em laboratório e consistem em exposição de organismos teste a poluentes específicos ou combinados.

25 8. Ecotoxicologia aquática. Entre as aplicações dos testes de ecotoxicologia, temos: 1. Toxicidade de agentes químicos para organismos aquáticos; 2. Sensibilidade relativa de organismos aquáticos para um determinado agente; 3. Monitoramento da qualidade da água e do sedimento visando a preservação; 4. Conscentrações seguras de agentes químicos para a preservação da vida aquática. 5. Efeitos de fatores ambientais na toxicidade de agentes químicos. Causas de mortandade de peixes; Toxicidade de efluentes líquidos (agentes combinados, como de hospitais). Debater estas aplicações.

26 9. Testes em ecotoxicologia aquática. Os testes são classificados como: 1. Ecotoxicidade propriamente: em laboratório, por exposição dos organismos à várias concentrações em períodos definidos. Resultados em CL, CE50 para exposição aguda e CENO (concentração de efeito não observado) para efeitos crônicos. As repostas observadas são: letalidade, imobilidade, redução do crescimento e inibição do crescimento, da reprodução, da fertilização e do desenvolvimento embrionário. 2. Bioconcentração: em laboratório, as concentrações são aumentadas até a estabilidade. 3. Bioacumulação: Coleta de organismos para detecção de cncentração do agente. 4. Comportamentais: a resposta observada é a modificação de qualquer comportamento, como locomoção. 5. Micro e mesocosmos: os ecossistemas são simulados.

27 9. Testes em ecotoxicologia aquática. Os testes são classificados como: 1. Ecotoxicidade: padrões. CER <- CE50/10 CER <- CENO CER+ concentração do efluente no rio = vazão do efluente x 100 vazão do efluente + vazão do rio CE50 = concentrção efetiva mediana. CENO - concentração do efeito não observado. Divisor 10 = fator de aplicação para prevenir efeitos crônicos.

28 10. Exercícios. Simulações de testes de ecotoxicidade. Sugerir usos de bioindicadores aquáticos. Quais os grupos mais indicados?