CONDIÇÕES DE REFERÊNCIA EM BACIAS DE EMPREENDIMENTOS HIDRELÉTRICOS: MACROINVERTEBRADOS BENTÔNICOS COMO BIOINDICADORES

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1 CONDIÇÕES DE REFERÊNCIA EM BACIAS DE EMPREENDIMENTOS HIDRELÉTRICOS: MACROINVERTEBRADOS BENTÔNICOS COMO BIOINDICADORES Isabela Martins 1 *; Raphael Ligeiro 2 & Marcos Callisto 3 Resumo Riachos de pequeno porte representam até 80% dos corpos d água. Para monitorar o seu estado de preservação ou para definir metas em futuros projetos de restauração é necessário determinar condições de referência em gradientes de condições ecológicas. Foram amostrados 31 riachos na bacia do rio Araguari, caracterizados através do protocolo de habitats físicos (US-EPA) adaptado para riachos de cabeceira, e realizadas amostragens de água e macroinvertebrados bentônicos. Um total de organismos foram identificados em 70 taxa. Os mais abundantes foram Chironomidae ( indivíduos), Simuliidae (4.028), Elmidae (3.173) e Baetidae (1.460). A presença de indivíduos sensíveis foi de 20,8%; seguidos de 73,3% de indivíduos tolerantes e 5,9% de indivíduos resistentes. Os riachos foram classificados como pertencentes à Classe 1 segundo a Resolução CONAMA 357/2005. A Riqueza de táxons não foi diferente entre riachos localizados dentro e fora do Parque Nacional da Serra da Canastra (t = 1,12; gl = 29; p = 0,27). A definição de áreas de referência é essencial na implementação de programas de biomonitoramento. Dessa forma, é importante que se estenda o número de áreas destinadas a preservação, garantindo a manutenção da biodiversidade e a qualidade das águas em bacias hidrográficas no bioma cerrado. Palavras-Chave Áreas de referência, macroinvertebrados, riachos de cabeceira REFERENCE CONDITIONS IN WATERSHEDS OF HYDROPOWER PROJECTS: BENTHIC MACROINVERTEBRATES AS BIOINDICATORS Abstract Small streams represent 80% of water bodies. For monitoring the state of preservation and to set goals for future restoration projects is necessary to determine reference conditions in ecological conditions gradients. 31 streams sampled in the Araguari river basin, characterized by a protocol of physical habitats from US-EPA adapted to Brazilian streams, and conducted sampling of water and benthic macroinvertebrates. A total of 28,631 organisms were identified in 70 taxa. The most abundant organisms were Chironomidae (10,560 individuals), Simuliidae (4,028), Elmidae (3,173) and Baetidae (1,460). The presence of sensitive individuals was 20.8%; followed by 73.3% of tolerant individuals and 5.9% of resistant individuals. The streams were classified as Class 1 according to CONAMA Resolution 357/2005. The taxa richness was not different between streams located inside and outside the Serra da Canastra National Park (t = 1,12; gl = 29; p = 0,27). The definition of reference sites is essential in the implementation of programs of biomonitoring. It is important to extend the number of areas for preservation, ensuring the maintenance of biodiversity besides ensuring the quality of water in river basins in the Cerrado biome. Keywords Reference Condition, macroinvertebrates, headwaters streams. 1 * Universidade Federal de Minas Gerais, ICB, Depto. Biologia Geral, Lab. Ecologia de Bentos. (isa.bela57@hotmail.com) 2 Universidade Federal do Pará (ligeirobio@gmail.com) 3 Universidade Federal de Minas Gerais, ICB, Depto. Biologia Geral, Lab. Ecologia de Bentos (callistom@ufmg.br) XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 1

2 INTRODUÇÃO A água é um recurso essencial para a vida e os rios e riachos são sua principal fonte. Em qualquer bacia hidrográfica, os riachos de pequeno porte (riachos de cabeceira) representam de 60 a 80% do total dos corpos d água (Benda et al. 2006). No entanto, esses ecossistemas estão diretamente ameaçados por atividades antrópicas em todo o globo (Vörösmarty et al. 2010), e de forma mais intensa do que os ecossistemas terrestres no entorno. Para monitorar o estado de preservação de corpos d agua ou para definir metas em futuros projetos de restauração é necessário que se determine as condições de referência para os riachos de uma determinada região (Hughes 1995). Áreas isentas ou com poucas influências antrópicas são chamadas de áreas de referência, e representam o estado ecológico imperturbado ou o melhor possível disponível em uma região (Feio et al. 2007). Segundo Hughes (1995), nenhuma área na Terra pode ser considerada totalmente pristina, pois há influências indiretas e diretas da poluição global do ar e de mudanças climáticas. Como discutido por Stoddard et al. (2006), há diferentes classes de condições de referência e é necessário que se tenha definições claras de cada uma. Minimally Disturbed Condition (MDC) são os locais minimamente alterados, bem próximos da condição pristina. Como na maioria das regiões mesmos as MDC são raras ou inexistentes, parte-se então em busca das LDC ( Least Disturbed Condition ). Estas são as condições menos perturbadas, onde se encontram as melhores condições biológicas, químicas, físicas e de habitat, considerando o estado atual da paisagem. Atualmente, vários trabalhos têm sido realizados para a identificação e seleção de riachos de referência, principalmente em programas de biomonitoramento (Feio & Poquet 2011). No entanto, a maioria destes estudos é realizada em ambientes temperados, havendo poucos trabalhos com essa abordagem em ambientes tropicais brasileiros (por exemplo, Ligeiro et al. 2013). Riachos de referência podem fornecer indícios da estrutura e do funcionamento naturais das comunidades biológicas e dos ecossistemas, incluindo informações sobre as espécies dominantes e intolerantes à poluição, a diversidade de espécies e as condições de habitats físicos. Em conjunto, essas características podem servir como parâmetros a serem utilizados como meta em futuras ações de restauração de riachos na mesma ecorregião (Hughes et al. 1986). A definição de áreas de referência é essencial na implementação de programas de biomonitoramento de condições ecológicas de ecossistemas aquáticos. Os macroinvertebrados bentônicos são frequentemente utilizados como bioindicadores em estudos de avaliação de qualidade de água, devido a algumas características próprias do grupo, tais como o hábito relativamente sedentário, a alta abundância, e a relativa facilidade de amostragem e identificação (Feio et al. 2007). O monitoramento biológico em longo prazo sob essa abordagem pode fornecer informações sobre mudanças temporais das condições ecológicas, podendo inclusive serem relacionadas com mudanças globais no ambiente (Callisto et al. 2012). O objetivo desse estudo foi caracterizar áreas de referência para a bacia hidrográfica do Rio Araguari, utilizando informações sobre as condições dos hábitats físicos, características limnológicas e do sedimento e avariabilidade biológica dos richos. A pergunta que norteou o trabalho foi: As riquezas de macroinvertebrados bentônicos de riachos em condições de referência localizados dentro e fora de Unidades de Conservação são diferentes? A hipótese é de que a riqueza não será diferente, pois a condição ecológica do riacho é mais importante do que seu status de proteção. MATERIAIS E MÉTODOS Áreas de estudo XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 2

3 As amostragens foram realizadas em riachos de cabeceira (1ª a 3ª ordem, segundo a classificação de Strahler, 1957) pertencentes à bacia do alto Rio Araguari. A área amostrada está localizada na região sudoeste do Estado de Minas Gerais, inserida no bioma Cerrado, segundo maior bioma da região neotropical (Wantzen, 2003). O clima local é tropical com temperaturas entre 14ºC e 30ºC e precipitação média anual de cerca de 1700 mm/ano (Durães et al. 2001) apresentando estação seca de abril a setembro (precipitação mínima de 11 mm/mês) e estação chuvosa de outubro a março (precipitação máxima de 280 mm/mês) (Climatempo, 2013). A vegetação do cerrado possui formações florestais densas ao longo dos cursos d água e esparsas fora desses corredores. A bacia do rio Araguari em grande parte de sua extensão possui um desenvolvido sistema de agricultura irrigada, englobando os cultivos de soja, café, milho e cana de açúcar (Ligeiro et al. 2013). A geologia regional tem como embasamento xistos e quartzitos. No baixo curso o rio Araguari corta intercalações de arenito e basalto da Formação Serra Geral, chegando, no fundo do vale, a erodir gnaisses e granitos (Rodrigues, 2002). As nascentes que compõem a bacia do rio Araguari estão localizadas nos planaltos da Serra da Canastra, a aproximadamente metros de altitude (Rodrigues, 2002). O Parque Nacional da Serra da Canastra é uma importante área protegida no Brasil, que abriga várias espécies de plantas e animais do bioma Cerrado, incluindo espécies endêmicas, raras e ameaçadas (Romero & Nakajima 1999). O Parque foi criado em 1972 com o objetivo de proteger as nascentes das bacias dos rios São Francisco e Paraná (Brasil, 1972). A área oficial do Parque abrange cerca de 198 mil ha. No entanto, apenas 72 mil ha foram expropriados e demarcados pelas autoridades ambientais. A área restante continua a ter atividades antrópicas, como agricultura e mineração (Bueno et al. 2012). Definição das áreas em condições de referência Foram selecionados previamente riachos de cabeceira em toda a área estudada da bacia do rio Araguari, através do Sistema de Informações Geográficas (SIG). Através do reconhecimento em campo, foram definidos como sítios de referência aqueles que atenderem aos seguintes critérios: 1 Ordens e dimensões de largura e profundidade semelhantes ( wadeable streams, rios capazes de serem atravessados caminhando por um adulto mediano, Kaufmann et al. 1999); 2 Não pertencer a áreas urbanas e /ou sofrer influência de represamentos e fontes de poluição (modificações do canal, degradação do leito e mata ciliar, agricultura, mineração, descargas de esgotos domésticos, industriais ou de estações de tratamento, presença de pasto); 3 Não possuir maiores impedimentos ao acesso e à amostragem. Coleta e análise de dados As amostragens em campo foram realizadas entre abril e maio de 2014 em 31 riachos selecionados previamente e reconhecidos como locais de referência. Do total, 8 riachos estavam localizados dentro do Parque Nacional da Serra da Canastra e o restante foi amostrado fora dos limites do Parque. A extensão do trecho amostral de cada riacho foi de 25m de comprimento. Em cada trecho foram estabelecidas 5 seções separadas por 6 transectos equidistantes. Em cada transecto foram realizadas medidas de variáveis de habitat físico e coleta de macroinvertebrados bentônicos. Os macroinvertebrados foram coletados em cada transecto com um coletor do tipo kick net (30cm de abertura, 500μm de malha, área de 0,09 m²), seguindo um padrão sistemático em zigzag ao longo dos transectos, totalizando 6 sub-amostragens em cada sítio amostral. As amostras coletadas foram armazenadas em sacos plásticos, etiquetadas e fixadas em solução de formalina a XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 3

4 10%. Em laboratório, as amostras foram lavadas em peneiras de malha de 500μm, triadas sobre caixas de luz e identificadas em microscópio estereoscópico (aumento de 32x) com o auxílio de chaves de identificação até o nível taxonômico de família (Pérez, 1988; Merritt & Cummins, 1996; Fernández & Domínguez, 2001; Costa et al. 2006; Mugnai et al. 2010). Os organismos foram armazenados em álcool 70% e depositados na Coleção de Referência do Laboratório de Ecologia de Bentos (França & Callisto, 2007). Para verificar quais grupos prevalecem nos riachos coletados nesse estudo, foi mensurada a sensibilidade dos organismos encontrados (Silva, et al. 2011, Ferreira et al., 2009 e Monteiro et al. 2008). Alguns grupos de macroinvertebrados são sensíveis a alterações no ambiente e são encontrados somente em locais minimamente alterados (Ligeiro et al., 2014). Outro grupo é formado pelos organismos que resistem a alterações no local onde vivem, como por exemplo, hipoxia, anoxia, valores extremos de ph, etc. Grupos de organismos tolerantes são aqueles que sobrevivem em locais de condições intermediárias, onde se observam pequenas mudanças nas características da água e de habitat devido a atividades humanas. Com a finalidade de comparar a riqueza de táxons presentes nos riachos localizados dentro e fora do Parque Nacional da Serra da Canastra, foi realizado um teste t-student para amostras independentes (bicaudal, α=0,05). As características dos habitas físicos foram mensuradas segundo o protocolo de caracterização de habitats desenvolvido e utilizado pela Agência de Proteção Ambiental Norte- Americana (Peck et al. 2006). Entre as características mensuradas inclui-se declividade do canal, vazão da água, tipos de substrato em cada seção, profundidade, porcentagem de imersão dos substratos, largura molhada e leito sazonal, altura do leito sazonal, medidas do ângulo de inclinação da margem e medidas de cobertura do dossel da zona ripária. Ao longo das seções foram mensuradas medidas de profundidade do talvegue, tipos de fluxo superficial da água, refúgio para bentos, estimativas visuais da zona ripária e influência humana nas margens do riacho. Características limnológicas foram mensuradas in situ em cada sítio amostral: temperatura (ºC), condutividade elétrica (μs/cm), ph e sólidos totais dissolvidos (g/l) com auxílio de aparelho portátil (Multiprobe YSI 6.600), e a turbidez (UNT) foi medida através de turbidímentro Digimed. A concentração de oxigênio dissolvido (mg/l e porcentagem de saturação) foi avaliada pelo método de Winkler (1888), e a alcalinidade total (µeq/l CO2) pelo método GRAN (Carmouze, 1994). Os teores de nitrogênio total (mg/l) e fósforo total (mg/l) foram avaliados segundo as metodologias de Golterman et al. (1978) e Mackereth et al. (1978), respectivamente. Ainda foram realizadas análises de nutrientes dissolvidos (ortofosfato, nitrito e nitrato em ug/l, segundo APHA, 1998). RESULTADOS E DISCUSSÃO Foram identificados um total de organismos pertencentes a 70 taxa. O riacho que apresentou o maior valor de abundância estava localizado no Parque Nacional da Serra da Canastra, onde foram encontrados 3682 indivíduos. O riacho com menor valor de abundância estava localizado no município de Patrocínio (MG), com 100 organismos coletados, além disso, foi o riacho onde foi encontrada menor riqueza (13 taxa). Em relação à riqueza, o riacho mais rico estava localizado no município de Patrocínio, onde foram identificados 39 taxa. As famílias mais abundantes foram: Chironomidae (36,8%), Simuliidae (14,1%), Elmidae (11,1%), seguidos por Baetidae (5,1%) (Figura 1). A presença de indivíduos sensíveis nos riachos foi de 20,8%, contra 73,3% de indivíduos tolerantes e 5,9% de indivíduos resistentes, conforme Figura 2. XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 4

5 Abundância Chironomidae Simuliidae Elmidae Baetidae Leptophlebiidae Leptohyphidae Oligochaeta Odontoceridae Ceratopogonidae Hydropsychidae Tipulidae Leptoceridae Perlidae Figura 1 - Abundância de macroinvertebrados bentônicos coletados nas áreas de referência da bacia do rio Araguari, MG Figura 2 Porcentagem de indivíduos sensíveis, tolerantes e resistentes em relação ao gradiente de condições ambientais (Adaptado de Ligeiro et al., 2014). Em relação aos parâmetros físicos e químicos, os riachos foram classificados como Classe 1, segundo a Resolução CONAMA 357/2005, destinadas para abastecimento humano após tratamento simplificado, proteção de comunidades aquáticas, recreação de contato primário, tais como natação, esqui aquático e mergulho, irrigação de hortaliças que são consumidas cruas e de frutas que se XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 5

6 desenvolvam rentes ao solo e que sejam ingeridas cruas sem remoção de película; e à proteção das comunidades aquáticas em Terras Indígenas (Tabela 1). Tabela 1 Média e desvio padrão dos parâmetros físico-químicos analisados nos riachos de referência na bacia do rio Araguari, MG. Parâmetros Méd e Desv. Pad Máximo Mínimo Padrão CONAMA ph 6,65 ± 1,03 8,40 4,80 6 a 9 STD (mg/l) 0,82 ± 0,92 3,70 0, Turbidez (UNT) 4,67 ± 7,97 41,40 0,10 40 OD (mg/l) 7,81 ± 1,74 12,20 1,80 >6,0 P total (ug/l) 2,67 ± 2,48 10,00 0,00 - P total (mg/l) 0,00 ± 0,00 0,01 0,00 0,1 Nitrito (ug/l) 2,64 ± 1,57 7,83 0,09 - Nitrito mg/l 0,00 ± 0,00 0,07 0,00 1,0 Nitrato (ug/l) 0,26 ± 0,49 2,68 0,00 - Nitrato (mg/l) 0,00 ± 0,00 0,00 0,00 10,0 Não houve diferença nos valores de riqueza taxonômica comparando riachos dentro e fora do Parque Nacional (t = 1,12; gl = 29; p = 0,27). Isso corrobora nossa hipótese de estudo, uma vez que os riachos localizados fora da área de conservação apresentaram características semelhantes às dos riachos localizados dentro da unidade de conservação, tanto de habitats físicos quanto biológicas. A criação de áreas protegidas pode ser uma ferramenta importante e eficiente para a conservação de ecossistemas lóticos e sua biodiversidade (Agostinho et al., 2005). Considerando que a riqueza de espécies de um córrego é sensível ao impacto de atividades humanas nos ecossistemas (Paz et al., 2008), é importante que os riachos localizados fora dos limites do Parque sejam também protegidos ou alvo de ações prioritárias para conservação, para que alterações futuras não alterem a biodiversidade local. A conservação dos corpos d água deve ser uma prioridade para as Unidades de Conservação, pois sua gestão eficiente pode garantir a sua manutenção, além de garantir a qualidade das águas e outros serviços ecossistêmicos por eles prestados. REFERÊNCIAS AGOSTINHO, A.A.; THOMAZ S.M.; GOMES L.C. (2005). Conservation of the biodiversity of Brazil s inland waters. Conservation Biology, 19(3), pp AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION (APHA), In: Clesceri, L.S., Greenberg, A.E., Eaton, A.D. (Eds.), Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater., 20th ed. American Public Health Association, Washington, DC. BENDA L., HASSAN M.A., CHURCH M. & MAY C.L. (2006) Geomorphology of steepland headwaters: the transition from hillslopes to channels. Journal of the American Water Resources Association 4767, pp BRASIL (1972) Presidência da República XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 6

7 BUENO B.A.D.A., NUNES M.R. & MELO C. (2012) Bills Favor Mining and Threaten Conservation of Brazilian Merganser (Mergus octosetaceus) at Serra da Canastra National Park, Minas Gerais, Brazil. Natureza & Conservação 10, pp CALLISTO M., MELO A., BAPTISTA D., GOLÇALVES J., GRAÇA M. & AUGUSTO F. (2012) Future ecological studies of Brazilian headwater streams under global-changes. Acta Limnologica Brasiliensia. CARMOUZE, J.P. (1994). O metabolismo dos ecossistemas aqua ticos: fundamentos teo ricos, me todos de estudo e ana lises quı micas.fapesp, São Paulo. CLIMATEMPO (2013). Climatologia de Nova Ponte - MG. (U ltimo acesso em 15/04/2013). COSTA, C., I.D.E, S. & SIMONKA, C.E. (2006). Insetos Imaturos -Metamorfose e Identificacão. Editora Holos, Ribeirao Preto. DURÃES R., POMPEU S. & GODINHO A.L. (2001) Alimentação de quatro espécies de Leporinus (Characiformes, Anostomidae) durante a formação de um reservatório no sudeste do Brasil. Iheringia, Sér. Zool., pp FEIO M.J. & POQUET J.M. (2011) Predictive Models for Freshwater Biological Assessment: Statistical Approaches, Biological Elements and the Iberian Peninsula Experience: A Review. International Review of Hydrobiology 96, pp FEIO M.J., REYNOLDSON T.B., FERREIRA V. & GRAÇA M.A.S. (2007) A predictive model for freshwater bioassessment (Mondego River, Portugal). Hydrobiologia 589, pp FERNA NDEZ, H.R. & DOMINGUEZ, E. (2001). Guia para la determinacio n de los artro podos bentoˆnicos sudamericanos. Universidad Nacional de Tucuma n, San Miguel de Tucuma n. FRANCA, J.S. & CALLISTO, M. (2007). Colecao de macroinvertebrados bentonicos: ferramenta para o conhecimento da biodiversidade em ecossistemas aquaticos continentais. Neotrop. Biol. Cons.2(1), pp GOLTERMAN, H.L., CLYMO, R.S. & OHMSTAD, M.A.M. (1978). Methods for physical and chemical analysis of freshwaters. IBP Handbook n.8, Blackwell: London. HUGHES R.M. (1995) Defining Acceptable Biological Status by Comparing with Reference Conditions. In: Biological Assessment and Criteria. (Eds W.S. Davis & T.P. Simon), Lewis Publishers. HUGHES R.M., LARSEN D.P. & OMERNIK J.M. (1986) Regional reference sites: a method for assessing stream potentials. Environmental Management 10, HUGHES R.M., WHITTIER T.R., ROHM C.M. & LARSEN D.P. (1990) A regional framework for establishing recovery criteria. Environmental Management 14, KAUFMANN P.R., LEVINE P., ROBISON E.G., SEELIGER C. & PECK D. V (1999). Quantifying physical habitat in. epa. LIGEIRO, R.; FERREIRA, W.; CASTRO, D.; FIRMIANO, K. R. ; SILVA, D. & CALLISTO, M. Macroinvertebrados bentonicos em riachos de cabeceira: multiplas abordagens de estudos ecologicos em bacias hidrograficas. In: CALLISTO, M.; ALVES, C.B.M.; LOPES, J.M. & CASTRO, M.A. (org.) Condicoes ecologicas em bacias hidrograficas de empreendimentos hidreletricos. Belo Horizonte: Companhia Energetica de Minas Gerais, v. 1, p , (Serie Peixe Vivo, 2). LIGEIRO R., HUGHES R.M., KAUFMANN P.R., MACEDO D.R., FIRMIANO K.R., FERREIRA W.R.. (2013) Defining quantitative stream disturbance gradients and the additive role of habitat variation to explain macroinvertebrate taxa richness. Ecological Indicatorsdicators 25, pp XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 7

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