Comunidades perifíticas

Transcrição

1 27 Comunidades perifíticas Resumo A análise da comunidade perifítica foi realizada reunindo os sete anos de pesquisa PELD e sob os aspectos funcional e de composição específica. Até o momento, a assembléia ficoperifítica conta com aproximadamente 1500 táxons inventariados, sendo o maior número de táxons registrados para o ano de 2005 e o menor para o ano de Acreditamos que este resultado está fortemente relacionado às variações dos níveis hidrométricos na planície de inundação do alto rio Paraná, às condições nutricionais do ambiente, além do investimento na qualificação da equipe para o aprimoramento na identificação das espécies. A classe Bacillariophyceae (diatomáceas), apresentou o maior número de espécies. Em seqüência, foram destaque a classe Cyanophyceae e Zygnemaphyceae. Analisando os dados de clorofila-a por ambientes e os diferentes rios principais (Ivinheima, Baia e Paraná), verifica-se que os maiores teores foram registrados para o ano de 2005 e 2006 e, de forma geral, para os ambientes do rio Paraná. Entre os anos de 2001 e 2004 ocorreu uma queda gradativa nos valores de biomassa perifítica. Novamente destaca-se a importância do pulso de inundação para manutenção da integridade funcional da planície de inundação do alto rio Paraná. Introdução A maioria dos rios de grande ou médio porte possuem áreas alagáveis adjacentes, as quais, em conjunto com a calha principal, constituem os sistemas denominados riosplanícies de inundação (Junk et al., 1989). Os sistemas aquáticos continentais tropicais apresentam marcante variação temporal dos fatores físicos, químicos e bióticos associadas, principalmente, às alterações dos níveis hidrométricos (Thomaz et al., 1997, 2004). O rio Paraná é o principal canal ativo responsável pela drenagem de toda a bacia do alto rio Paraná e sua planície aluvial comporta diversos ambientes fluviais como pântanos, lagoas, canais secundários, diques marginais e alagadiços temporários, importantes para a dinâmica local (Stevaux, 1993). Muitos desses ambientes da planície de inundação tem sua região marginal tomada por macrófitas aquáticas de várias espécies. Vários estudos apontam a importância das macrófitas dentro de todos os processos que ocorrem dentro dos ambientes aquáticos, principalmente os lênticos. Uma das principais características deste componente da biota aquática é a capacidade de comportar várias comunidades associadas, e entre estas se encontra a perifítica. Segundo Wetzel (1983) o perifíton é uma complexa comunidade de microbiota (algas, bactérias, protozoários, pequenos animais, detritos orgânicos e inorgânicos) agregada a um substrato orgânico ou inorgânico, vivo ou morto, sendo um microcosmo que compreende processos internos, tanto autotróficos quanto heterotróficos, ocorrendo simultaneamente dentro de uma camada limite e também com participação nas trocas com o ambiente externo. O perifíton é uma das mais importantes comunidades em ambientes aquáticos pouco profundos (Lowe, 1996; Azim et al., 2005). Em locais com grande quantidade de macrófitas aquáticas, como é o caso da grande parte das lagoas do sistema Paraná, o perifíton assume grande importância, pois esta microbiota, através de seu metabolismo, participa de vários processos importantes na dinâmica do ecossistema límnico. Até mesmo em locais profundos e pobres em

2 28 nutrientes esta comunidade (através do epilíton) pode ser responsável pela maior parte da produção primária e biomassa da zona litorânea (Schwarzbold,1992). Muitos dos trabalhos descritos sobre perifíton em substrato natural são realizados com base na comunidade aderida ao pecíolo de macrófitas aquáticas, como por exemplo Eichornnia azurea Kunth. A medida da clorofila a pode determinar a biomassa algal, (estimativa de produção primária). Além disso, sua relação o peso seco do perifíton pode nos indicar o índice autotrófico (Schwarzbold, 1990). A composição da comunidade perifítica depende da natureza e qualidade do substrato bem como do estado trófico da água, e sua ocorrência é controlada pelos fatores físicos e químicos da água. Em ecossistemas aquáticos, o período de crescimento sazonal perifítico tem sido ligado mais ao episódio específico da entrada de água no sistema por todo o ano do que ao regime de luz e temperatura (Moss, 1981 in Moschini-Carlos et al., 1998b). Entretanto, de acordo com muitos autores a luz, nutrientes, pastagem, predação e velocidade de corrente também são considerados fatores preponderantes no controle da biomassa perifítica. Moschini-Carlos et al. (1998) e Rodrigues & Bicudo (2004) observaram que as variações no nível da água parecem ter um efeito direto sobre a colonização pela comunidade perifítica. Desse modo podemos dizer que as enchentes sazonais que provocam todo tipo de alterações bióticas e abióticas no ambiente também alteram em maior ou menor escala a biomassa e toda a estrutura da comunidade perifítica aderida às macrófitas dos ambientes da planície de inundação. Desta forma, estudos comparativos sobre esta comunidade em planícies de inundação, cujos ambientes possuem características distintas e apresentam extremos ambientais, podem fornecer importantes esclarecimentos sobre a capacidade suporte do sistema, biodiversidade e bioindicadores de ambientes. Buscando colaborar com o aprimoramento do conhecimento do perifíton nesses ambientes no Brasil, estabelecemos como meta: (a) estimar, por meio dos teores de clorofila a, a produtividade da comunidade perifítica como um todo e nos diferentes sistemas da planície de inundação do alto rio Paraná; (b) analisar a dinâmica da comunidade perifítica nos diferentes períodos hidrológicos, substrato e sistemas da planície; e (c) avaliar a fisionomia, estrutura e produção primária da comunidade nos diferentes sistemas da planície de inundação ante os distúrbios físicos naturais e antrópicos. Neste relatório apresentamos como se dá, em escala espacial e temporal, a distribuição da biomassa perifítica e a riqueza da comunidade de algas perifíticas nos oito distintos ambientes monitorados ao longo dos sete anos de projeto. Material e Métodos A macrófita aquática presente e abundante na maioria dos ambientes é Eichhornia azurea Kunth e, por essa razão, foi escolhida enquanto substrato natural, uma vez que um dos objetivos é a comparação entre os ambientes. Os ambientes e suas localizações nos rios Ivinheima, Baía e Paraná se encontram no início do relatório. Entretanto, é importante salientar que os dados aqui compilados (área de Perifíton) dizem respeito apenas aos locais que foram escolhidos para monitoramento, ou seja, rios Paraná, Ivinheima e Baía, lagoas Ventura, Patos, Fechada, Guaraná e Garças, e Ressaco do Pau Véio. Foram coletados, em cada ambiente, pecíolos em estádio adulto, em três diferentes estandes da macrófita, distribuídos de forma aleatória. A comunidade perifítica foi

3 separada do substrato através de raspagem, sendo o material retirado destinado as análises qualitativa (2), quantitativa (2) e teores de clorofila a (3). 29 Para análise de biomassa fotossintética, por meio dos teores de clorofila a, o material raspado foi filtrado em filtros Whatman GF/C, seguindo a técnica proposta por Golterman et al. (1978). Para análise qualitativa das algas epifíticas, o material foi removido do seu substrato e transferido para frasco de 150 ml de capacidade. A preservação foi feita com lugol acético 5%. A identificação do ficoperifíton seguiu bibliografia clássica, como Bourrelly (1975; 1981), Prescott (1982), Komárek (2003a; 2003b), assim como trabalhos regionais. Para este relatório não foi possível preparar uma tabela com a lista dos táxons por ambiente analisado, como também os dados quantitativos. Resultados Riqueza de espécies de algas perifíticas Até o momento, para a comunidade ficoperífitica, foram registrados cerca de 1500 táxons distribuídos em 10 classes (Cyanophyceae, Bacillariophyceae, Chlorophyceae, Zygnemaphyceae, Euglenophyceae, Oedogoniophyceae, Xanthophyceae, Rhodophyceae, Chrysophyceae, Chryptophyceae) (Tab. 01). As classes Zygnemaphyceae, Chlorophyceae, Bacillariophyceae (diatomáceas) e cianobactérias apresentaram o maior número de táxons ao longo dos anos estudados. Tabela 1: Número de espécies de algas perifíticas registradas na planície alagável do alto rio Paraná dentro do projeto PELD, entre os anos de 2000 e Classes por ano Cyanobacteria Bacillariophyceae Chlorophyceae Zygnemaphyceae Euglenophyceae Oedogoniophyceae Xanthophyceae Chrysophyceae Cryptophyceae Rodophyceae TOTAL Observando o total de táxons por ano, dois pontos chamam a atenção: o total de espécies registradas no ano de 2001 (110 táxons) e de 2005 (530 táxons). Em ambos os casos, a resposta da riqueza das espécies de algas perifíticas esteve relacionada ao nível hidrológico, sendo em 2001 a ausência de cheia, caracterizando o período por uma longa seca. Já em 2005 ocorreu distintamente um período de águas altas e um período de águas baixas. Cada vez mais se consolida o papel chave da perturbação no entendimento dos padrões de distribuição das comunidades perifíticas, principalmente de sistemas lóticos (Peterson, 1996; Rodrigues e Bicudo, 2004). A resposta da comunidade à perturbação depende não apenas do tipo e da magnitude do distúrbio, mas também das propriedades

4 30 da comunidade, tais como sua fisionomia, espécies dominantes, mecanismos de adesão e idade. Na planície de inundação do alto rio Paraná, as perturbações foram causadas pela acentuada flutuação do nível hidrométrico, pela ação dos pulsos de inundação (em 2005) ou pela operação das comportas à montante da planície (principalmente em 2001). Os grandes desníveis ocorreram em ambos os períodos, com efeitos bem distintos sobre a comunidade. Em 2001 não ocorreu a entrada de novos propágulos que promovessem o desenvolvimento do perifíton em termos de diversidade. Por sua vez, em 2005, a entrada de material alóctone, uma melhoria nas condições nutricionais do meio, levou a comunidade atingir maior diversidade de espécies. Contudo, vale salientar que, a partir de 2001, o laboratório investiu no aprimoramento do conhecimento na área de taxonomia dos grupos de algas, especialmente cianobactérias, diatomáceas, Zygnemaphyceae, Chlorococcales e fitoflagelados, além de promover cursos e estágios com profissionais destas áreas no Brasil e exterior. Acreditamos que também esse ponto alavancou o número de táxons identificados para a planície alagável do alto rio Paraná. Um dos resultados pode ser visto no trabalho de Leandrini (2006) quanto à classe Bacillariophyceae. No período de fevereiro de 2001 a janeiro de 2002, a então pós-graduanda amostrou quatro estações localizadas em quatro ambientes considerados semilóticos, situados nas imediações do município de Porto Rico (Paraná-Brasil). A assembléia de diatomáceas perifíticas compreendeu, apenas nesses quatro locais, um total de 322 táxons, distribuídos em 57 gêneros e três classes: Coscinodiscophyceae, Fragilariophyceae e Bacillariophyceae. Fica claro que a diversidade de espécies é muito elevada, havendo a necessidade de intensificar as coletas e continuar investindo no aprimoramento profissional. Já no ano de 2002, buscando estabelecer comparação com um trabalho desenvolvido em 1994, instalamos a Lagoa das Garças substrato artificial de lâminas de vidro para acompanhar o processo de colonização e sucessão das algas perifíticas. Todo procedimento de coleta, local do substrato e período hidrológico (águas altas) seguiu o mesmo protocolo. O resultado pode ser visto na tabela 2. Tabela 2: Número de espécies de algas perifíticas registradas, nos anos de 1994 e 2002, em substrato artificial (SA) e substrato natural Eichhornia azurea (SN), na lagoa das Garças, planície alagável do alto rio Paraná SN SA SN SA Cyanobacteria Chlorophyceae Zygnemaphyceae Oedogoniophyceae Euglenophyceae Chrysophyceae Bacillariophyceae Xanthophyceae TOTAL Independente do tipo de substrato, no ano de 2002 houve o registro de um maior número de espécies na lagoa. Acreditamos que, além do aprimoramento na identificação, este resultado está fortemente relacionado às condições nutricionais do

5 31 ambiente, onde o aumento do nitrogênio chegou a representar duas vezes mais em 2002 (640,86µg/l) do que aquele registrado em 1994 (336 µg/l). Já o fósforo apresentou valores semelhantes em ambos os anos (32,12µg/l em 2002 e 36,5 µg/l em 1994). Assim, o aumento do nitrogênio promoveu o bom desenvolvimento de alguns grupos algais, destacando-se diatomáceas, algas verdes em geral e cianobactérias. Biomassa Perifítica Teores de clorofila a A heterogeneidade espacial e temporal em um sistema aquático pode ser evidenciada através do perifíton, utilizando-se de sua composição de espécies, biomassa e produtividade (Stevenson, 1997). A clorofila-a pode ser considerada como uma medida eficiente na avaliação da biomassa fotossintética da comunidade ficoperifítica em ambientes aquáticos, e quando relacionada a fatores físicos e químicos, pode ser utilizada como um indicador das condições tróficas do ambiente (Atayde & Bozelli, 1999). Assim, ao longo dos anos dentro do projeto PELD procuramos retratar a comunidade perifítica com base nos dados de clorofila. A figura 1 reúne os teores de clorofila-a (mg.cm - ²) apresentados nos anos de 2000 até 2006, nos meses de fevereiro, maio, agosto e novembro, na planície alagável do alto rio Paraná, independente do sistema. Fica bastante evidenciado o valor elevado de biomassa em 2000, inicando em 2001 uma queda gradativa até 2004, com um elevado pico novamente em 2005 e Novamente destacamos o importante papel do pulso de inundação sobre o incremento de biomassa perifítica nesses anos. 2 clorofila a (mg.cm -2 ) 1,5 1 0, Anos amostrados Fevereiro Maio Agosto Novembro Figura 1. Média (n=8) dos teores de clorofila-a (mg.cm - ²) apresentados nos anos de 2000 até 2006, nos meses de fevereiro, maio, agosto e novembro, na planície alagável do alto rio Paraná. A despeito da influência dos níveis hidrométricos na planície de inundação do alto rio Paraná sobre variáveis limnológicas abióticas e bióticas (Thomaz et al., 1997, Rodrigues et al., 2003, entre outros), observou-se que, ao longo dos sete anos analisados, os maiores valores a biomassa perifítica foram geralmente coincidentes aos meses de elevadas temperaturas. A temperatura geralmente não constitui fator limitante para a biomassa e produção primária do perifíton, porém estabelece um limite de produção quando outras variáveis são ótimas (Denicola, 1996).

6 32 Acredita-se que durante a fase de elevação do nível da água, seja esta mais ou menos intensa, associado à temperatura mais elevada, deve ocorrer o aumento da atividade metabólica da comunidade perifítica, levando a um processo mais acelerado de incremento de biomassa. Ainda, Rodrigues (1998) observou um incremento mais rápido, acentuado e irregular dos teores de clorofila em março (águas altas), do que em julho (águas baixas), relacionando com as melhores condições de disponibilidade de nutrientes neste primeiro período. Assim, sugerimos que essa maior disponibilidade de nitrogênio e fósforo nos primeiros meses de cada ano tenha se repetido e, dessa forma, contribuído fortemente para o conteúdo de clorofila ser mais elevado, assim como ocorre com a riqueza de espécies. Analisando separadamente os ambientes por sistemas Baía, Ivinheima e Paraná -, observamos uma maior semelhança nos valores de clorofila a ao longo dos sete anos no rio Ivinheima. Por sua vez, os sistemas Paraná e Baía apresentam comportamento semelhante (Figura 2a, b, c). clorofila a (mg.cm -2 ) Ivinheima Anos clorofila (mg.cm -2 ) 4 2 Baia Anos clorofila (mg.cm -2 ) 4 2 Paraná Anos Fevereiro Maio Agosto No Figura 02. Média (n=3) dos teores de clorofila-a (mg.cm - ²) apresentados nos anos de 2000 até 2006, nos meses de fevereiro, maio, agosto e novembro, nos sistemas rio Ivinheima, rio Baía e rio Paraná, na planície alagável do alto rio Paraná.

7 33 Acredita-se que os nutrientes, principalmente o fósforo, sejam um fator limitante para o desenvolvimento da biomassa ficoperifítica nos ambientes estudados. Devido a presença de uma cascata de reservatórios a montante da planície de inundação do alto rio Paraná, pode estar havendo retenção dos aportes de nutrientes. Ainda, associado a este fato, a baixa pluviosidade no ano de 2000 e 2001, provocando retração das margens e ausência de cheias, provavelmente limitou o enriquecimento nutricional dos ambientes. Por outro lado, o rio Ivinheima não é represado e, apesar de uma ostensiva atividade agrícola em sua bacia, ainda mantém condições mais equilibradas ao longo dos anos. Muito provavelmente este fato está relacionado ao equilíbrio do material em suspensão e nutrientes ainda existente no sistema que leve a uma pequena oscilação dos teores de clorofila a do perifíton. De forma sucinta, podemos concluir que a riqueza de algas do perifíton e a biomassa perifitica dos habitats demonstram que a manutenção da integridade funcional da planície de inundação do alto rio Paraná está relacionada necessariamente a manutenção de seu ciclo hidrológico. Bibliografia ATTAYDE, J. L.; BOZELLI, R. L Environmental heterogeneity patterns and predictive models of chlorophyll a in a Brazilian coastal lagoon. Iheringia 390: Azim, m.e.; beveridge, m.c.m., Van Dam, A.A; verdegem, m.c.j Peryphyton and Aquatic Production: an Introduction. In: Azim, m.e.; beveridge, m.c.m.; van Dam, A.A; verdegem, m.c.j. (Eds.). Periphyton: Ecology, Exploitation and Management. Cambridge: CABI Publishing, cap. 1, p BOURRELLY, P Les algues d eau douce: initiation à la sistematique; 1. Les algues vertes. Editions N. Boubée. 572p. BOURRELLY, P Les algues d eau douce: initiation à la sistematique; 1. Les algues vertes. Editions N. Boubée. 511p. DENICOLA, D. M Periphyton responses to temperature at different ecological levels. In: STEVENSON, R. J. et al. Algal Ecology: Freshwater Benthic Ecosystems. San Diego; New York; Boston; London; Sydney; Tokyo e Toronto: Academic Press, cap. 6, p GOLTERMAN, H. L Methods for physical and chemical analysis of freshwater. Oxford: Blackwell Scientific Publication. JUNK, W. J., BAYLEY, P. B., SPARKS, R. E The flood pulse concept in riverfloodplain systems. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 106: KOMÁREK, J. 2003b. Coccoid and Colonial Cyanobacteria. In: WEHR, J. D. and SHEATH, R. G. Freshwater Algae of North America: Ecology and Classification. Academic Press, p. KOMÁREK, J.; KLING, H.; KOMÁKOVÁ, J. 2003a. Filamentous Cyanobacteria. In: WEHR, J. D. and SHEATH, R. G. Freshwater Algae of North America: Ecology and Classification. Academic Press, p. LEANDRINI, J. A Perifíton diatomáceas e biomassa em sistemas semilóticos da planície de inundação do alto rio Paraná. Tese (Doutorado) - Universidade Estadual de Maringá, Maringá.

8 34 LOWE, R. L Periphyton patterns in lakes. In: STEVENSON, R. J., BOTHWELL, M. L.; LOWE, R. L. (Eds.). Algal Ecology: freshwater benthic ecossystems. San Diego: Academic Press, p MOSCHINI-CARLOS, V.; POMPÊO, M. L. M.; HENRY, R; ROCHA, O Temporal variation in C, N and P of the periphyton on the tropical macrophyte Echinochloa polystachya (H. B. K.) Hitch in the Jurumirim Reservoir (São Paulo, Brazil). The Japonese Journal of Limnology, 59 (3): MOSCHINI-CARLOS, V.; POMPÊO, M. L. M.; HENRY, R; ROCHA, O. 1998b. Temporal variation in the structure of periphitic algal communities on an artificial substrate in the Jurumirim Reservoir, S. P., Brazil. Verh. Internat. Verein. Limnol., 26: PETERSON, C. G Response of benthic algal communities to natural physical disturbance. In: STEVENSON, R. J., BOTHWELL, M. L.; LOWE, R. L. (Eds.). Algal Ecology: freshwater benthic ecossystems. San Diego: Academic Press, p PRESCOTT, G. W Algae of de Western great lakes area. Koenigstein/W-Germany: Otto Koeltz Science Publishers. RODRIGUES, L Sucessão do Perifíton na Planície de Inundação do alto rio Paraná: Interação entre Nível Hidrológico e Regime Hidrodinâmico. Tese (Doutorado) - Universidade Estadual de Maringá, Maringá. RODRIGUES, L.; BICUDO, D. C Periphytic Algae. In: THOMAZ, S. M.; HAHN, N. S.; AGOSTINHO, A. A. The Upper Paraná River and its Floodplain: physical aspects, ecology and conservation. Backhuys Publishers, cap. 6, p RODRIGUES, L.; BICUDO, D. C.; MOSCHINI-CARLOS, V O papel do perifíton em áreas alagáveis e nos diagnósticos ambientais. In: THOMAZ, S. M.; BINI, L. M. (Ed.). Ecologia e Manejo de Macrófitas Aquáticas. Maringá: EDUEM: Nupélia, cap. 10, p SCHWARZBOLD, A Métodos ecológicos aplicados ao estudo do perifíton. Acta Limnologica Brasiliensia, São Carlos, v. 3, n. 1, p SCHWARZBOLD, A Efeitos do regime de inundação do rio Mogi-guaçu (SP) sobre a estrutura, diversidade, produção e estoques do perifiton na Lagoa do Infernão. São Carlos, Tese (Doutorado em Ecologia e Recursos Naturais) - Universidade Federal de São Carlos, SP. STEVAUX, J. C O rio Paraná: geomorfogênese, sedimentação, e evolução quaternária do seu curso superior (região de Porto Rico, PR). 242 p. Tese (Doutorado Instituto de Geociências), Universidade de São Paulo/SP. STEVENSON, R. J Scale-dependent determinants and consequences of benthic algal heterogeneity. Journal of the North American Benthological Society 16(1): 249. THOMAZ, S. M. et al Limnology of the Upper Paraná Floodplain habitats: paterns of spatio-temporal variations and influence of the water leves. In: THOMAZ, S. M.; HAHN, N. S.; AGOSTINHO, A. A. (Ed.) Structure and functioning of the Paraná River and its floodplain. Maringá: EDUEM, cap. 7, p THOMAZ, S. M; ROBERTO, M. C.; BINI, L. M Caracterização limnológica dos ambientes aquáticos e influência dos níveis fluviométricos. In: VAZZOLER, A. E. A. M.; AGOSTINHO, A. A.; HANH, N. S. (Eds.). A Planície de Inundação do Alto Rio Paraná. Maringá; EDUEM, p WETZEL, R.G. Recommendations for future research on periphyton. In: WETZEL, R. G. Periphyton of freshwater ecosystems. The Hague: Dr. W. Junk, p