XXII SÍMPOSIO BRASILEIRO DE RECURSOS HÍDRICOS 26 de novembro a 01 de dezembro de 2017 Florianópolis- SC

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1 DETERMINAÇÃO DE ALGUMAS CARACTERÍSTICAS ABIÓTICAS E DO FITOPLÂNCTON NA ÁGUA DO RESERVATÓRIO DE SALTO SEGREDO Luana Mayumi Takahasi Marques 1 ; Clarisse Teixeira Adloff Serpe 1 ; Carla Cristina Bem 2, Júlio César Rodrigues de Azevedo* 1,3 Resumo Conhecimento das alterações ecológicas em um reservatório é de grande relevância para estudos de impacto ambiental e de avaliação de qualidade da água, sobretudo, o conhecimento da estrutura da comunidade fitoplanctônica. O objetivo deste trabalho foi analisar a composição e abundância da comunidade fitoplanctônica sob influência das variáveis abióticas. Foram feitas análises dos parâmetros físicos e químicos da água. Durante o período estudado foram registrados diferentes táxons. As cianobactérias foram dominantes nos quatro reservatórios estudados, sendo responsável pelas florações ocorridas, principalmente sob influência das densidades de Microcystis aeruginosa e Sphaerocavum brasiliense no reservatório de Salto Segredo, nos meses de novembro de 212 e fevereiro de 213. A dominância de cianobactérias associadas à elevada temperatura e concentração de nutrientes nos reservatórios, mostram que o rio Iguaçu está passando por um intenso processo de degradação ambiental, que pode ameaçar a integridade das comunidades biológicas e causar sérios danos à saúde do ecossistema como um todo. Palavras-Chave Fitoplâncton. Florações. Qualidade da Água. Reservatórios. DETERMINATION OF SOME ABIOTIC AND FITOPLÂNCTON CHARACTERISTICS IN THE WATER OF THE SALTO SEGREDO RESERVOIR Abstract Knowledge of ecological changes in a reservoir is of great relevance to the study environmental impact and of the water quality, especially the knowledge of phytoplankton. The objective of this work was to analyze the composition and abundance of phytoplankton under the influence of abiotic variables. Analysis of physical and chemical parameters of water were made. During the study period, different taxa were recorded. The cyanobacteria were dominant in the reservoir studied, being responsible for blooms occurred mainly under the influence of Microcystis aeruginosa and Sphaerocavum brasiliense densities in the reservoirs Salto Segredo in November 212 and February 213. The dominance of cyanobacteria associated with high temperature and nutrient concentration in the reservoirs, show that the Iguassu River is undergoing an intense process of environmental degradation, which can threaten the integrity of biological communities and cause serious damage to the health of the ecosystem as a whole. Keywords Phytoplankton. Blooms. Water Quality. Hydroeletric Reservoirs. 1 Departamento Acadêmico de Química e Biologia, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnológica Ambiental 2 Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Campus Medianeira 3 Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental, Universidade Federal do Paraná, jcrazevedo@hotmail.com XXII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 1

2 INTRODUÇÃO A importância da água para as sociedades humanas e a necessidade de conhecer o quanto há de disponibilidade, faz-se necessário colocar um valor sobre os recursos hídricos e os ecossistemas que mantém o seu equilíbrio, a fim de entender como a ecologia dos ecossistemas aquáticos afeta este valor (DODDS; WHILES, 21). A hidrologia recebia um enfoque voltado para o controle de eventos catastróficos e suprimento de água. Atualmente fala-se em ecohidrologia, que é o estudo das relações funcionais entre hidrologia e biota, e usada como ferramenta do uso sustentável dos recursos hídricos. A ecologia funcional e integrada têm sido cada vez mais estudada com o intuito de entender os fatores e processos interativos para a conservação dos recursos aquáticos (MORAES, 29). Os reservatórios que são parte integrante dos sistemas lóticos, apresentam um gradiente longitudinal na morfologia do canal, velocidade de fluxo, temperatura da água, tipo de substrato, e nas comunidades biológicas, no entanto, devido a característica híbrida rio-lago, os reservatórios possuem gradientes verticais e horizontais de fatores abióticos que controlam a produtividade fitoplanctônica. A entrada de nutrientes em excesso contidas em esgotos domésticos e industriais no sistema aquático resulta em eutrofização artificial, e têm como consequência a proliferação de algas e macrófitas aquáticas. O meio entra em desequilíbrio, com oscilações bruscas entre o crescimento e mortandade de algas e macrófitas devido à incapacidade do deste decompor, dissipar ou assimilar essa carga de esgoto excessiva (SOARES, 212). O processo de eutrofização promove principalmente o crescimento das populações de cianobactérias, que são indicadas como as principais responsáveis pelas florações ocorridas em lagos e reservatórios (CALIJURI et al., 22; BECKER et al., 21). O objetivo deste trabalho foi analisar as variáveis abióticas e a abundância da comunidade fitoplanctônica no reservatório de Segredo, destacando-se a importância das populações de cianobactérias. MATERIAIS E MÉTODOS Área de estudo O reservatório de Salto Segredo localizado na Usina Hidrelétrica Governador Ney Aminthas de Barros Braga é a segunda usina da COPEL em potência instalada. Está localizado no rio Iguaçu, no município de Mangueirinha, a uma distância de 285 km de Curitiba. A área inundada é de 82,5 km2, com uma profundidade máxima de 145 m, volume de 3 x 16 m3 e tempo de renovação da água de 47 dias, e possui com uma capacidade de 126 MW. Amostragem Os pontos de coleta foram distribuídos ao longo do eixo longitudinal. Foram coletados 9 pontos; distribuídos três pontos na zona fluvial, três na zona intermediária e três na zona lacustre, sendo um em cada margem e o outro ponto na região pelágica. XXII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 2

3 As amostras de água para análise química e física foram coletadas a uma subsuperfície de meio metro. Com a sonda multiparâmetro da marca Hanna foram determinados a: temperatura (C ), ph, oxigênio dissolvido (OD), condutividade elétrica (µs/cm2). Para a análise de nutrientes as amostras foram coletas em garrafas de 25 ml previamente descontaminadas e preservadas em ambiente escuro e refrigeradas com gelo. As amostras para as análises quantitativas do fitoplâncton foram coletadas com um frasco âmbar de 25 ml diretamente do ambiente a uma profundidade de,5 m (subsuperfície) e a 2 m de profundidade na zona limnética. Em seguida as amostras foram preservadas com solução contendo lugol alcalino e refrigeradas. Para realização das análises qualitativas as amostras foram coletadas com o auxílio de uma rede de plâncton cônica com 2 µm de abertura de malha através do arrasto horizontal subsuperficial durante 5 cinco minutos a uma velocidade de 2 nós. As amostras foram fixadas imediatamente com uma solução Transeau a uma proporção de 5% em frascos de âmbar de 25 ml. A identificação foi realizada através do auxílio de literaturas específicas. A análise quantitativa foi realizada utilizando o método de Utermöhl, através da sedimentação das amostras durante um período de 12 horas em câmaras tubulares de 1 ml e analisadas através de um microscópio invertido Zeiss modelo Axiovert 4 C, utilizando um aumento de 4 X. Os nutrientes; carbono orgânico dissolvido (COD); as formas de fósforo, fósforo total (Ptotal) e o fosfato (P-PO 4 3- ); as formas de nitrogênio, nitrito (NO 2 - ), nitrogênio amoniacal (N-NH 3 ), nitrato (NO 3 - ), nitrogênio orgânico (N-org), nitrogênio total (N-total), foram determinados pelos métodos descritos em APHA (25). RESULTADOS E DISCUSSÃO Na Tabela 1 constam os valores médios obtidos nas amostragens realizadas em nov/12, fev/12 e out/13. Os maiores valores de ph (9,4) no reservatório de Salto Segredo foi em decorrência da intensa floração de cianobactérias. Nas três coletas realizadas apresentaram águas bem oxigenadas, no entanto em nov/12 a concentração mínima de OD foi de 5,73 mg L -1 (Tabela 1). Em nov/12 o OD apresentou forte correlação positiva com COD (r=,726, p <,1) indicativo de entrada de matéria orgânica lábil que está sendo decomposta. Em out/13 o OD apresentou maiores concentrações, com um valor médio de 9,62 mg.l -1. As concentrações do carbono orgânico dissolvido (COD) (Figura 1A) foram baixas na coleta de nov/12 e apresentou valores mais elevados em fevereiro e outubro de 213 (Figura 1). A maior concentração de COD, em fev/13 foi de 6,94 mg L -1. Por ser uma região fluvial as concentrações são mais elevadas, mas também pode se devido a COD autóctone, pois nesta amostragem foi observada elevada biomassa fitoplanctônica com densidade média de ind ml -1. O fitoplâncton pode apresentar associação com COD, uma vez que o fitoplâncton contribui para a concentração deste nutriente através dos produtos de degradação e excreção em períodos de floração. Segundo Suhett (26), em lagos profundos, como os reservatórios, o fitoplâncton é responsável pela maior parte da produção primária e excreção do COD autóctone para a água. XXII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 3

4 Tabela 1 Concentrações médias e desvio padrão de algumas variáveis determinadas nos nove pontos amostrados no reservatório de Salto Segredo Parâmetro Novembro/12 Fevereiro/13 Outubro/13 ph 9,4,28 8,3,25 8,9,58 OD (mg L -1 ) 7,76,91 8,15,4 9,62,62 Condut (ms cm -2 ) 13,3 2,98 27,8 2,24 3,67 1,41 Turbidez 17,6 3,45 22,4 27,3 16,8 4,5 Alcalinidade A variação do N-amoniacal (Figura 2B) e nitrato (Figura 2C) apresentam variações nas coletas. A maiores concentrações de nitrato foram observadas na segunda coleta (fev/13), com uma concentração média de 459 µg L -1, sendo estas concentrações típicas de lagos oligotróficos (Figura 2C). Nesse período o nitrato apresentou correlação positiva com M. aeruginosa (r=,54, p=,3), e com P. Mucicola (r=,42, p=,2). Segundo Esteves (1998), o nitrato é a melhor de nitrogênio assimilada pelas espécies fitoplanctônica. Já o nitrogênio amoniacal apresentou concentrações baixas, sendo observadas as maiores concentrações em out/13 com valor médio de 152 µg L -1. As concentrações de P-total foram maiores nas duas primeiras coletas (Tabela 2). O reservatório foi classificado como hipereutrófico, pois apresentou valores médios de 161 µg L -1 em nov/12 e 12 µg L -1 em fev/13. Em novembro de 21, segundo Silva et al. (25) o reservatório apresentou concentrações de 6 µg L -1, e Pagioro et al. (25) constataram valores baixos (por volta de 15 µg.l -1 ) no ano 22. O N-total (Tabela 2) apresentou concentrações médias de 2594,5 µg.l -1 na primeira coleta, e concentrações entre 2925,6 µg.l -1 na segunda coleta (fev/13), diferentemente dos resultados obtidos por Borges, Train e Rodrigues (28) para o mesmo reservatório no ano de 22, que foi de 65,16 µg.l -1. Na segunda coleta, a distribuição horizontal da concentração do N-total foi típica de um reservatório. O N-total apresentou concentrações mais elevadas na região fluvial (pontos P1, P2 e P3) e decaimento das concentrações no sentido rio-barragem. AS entradas de nitrogênio e fósforo podem ocorrer à montante do reservatório, resultados de fontes antrópicas que resultam na eutrofização do corpo aquático. Tabela 2: Concentrações de fósforo total, ortofosfato e nitrogênio total analisados no reservatório de Segredo. Parâmetro Novembro/12 Fevereiro/13 Outubro/13 P-total ( g L -1 ) P-PO 3-4 ( g L -1 ) 6,1 4, 5,8 1, N-total (mg L -1 ) 2,59,3 2,95,56,1,6 Thomaz, Bine e Alberti (1997) compartimentalizou o reservatório de Segredo com base nos parâmetros; turbidez, P-total, condutividade elétrica, ferro, alcalinidade e oxigênio dissolvido, e foi constatado que as concentração de N-total diminuem em direção à região lacustre-intermediária, diferentemente a distribuição do N-total na primeira coleta apresentou maiores valores encontrados na região intermediária. XXII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 4

5 Concentraçao ( g L -1 ) COD (mg.l -1 ) N-NH 3 µg.l -1 ) 12 1 (A) C1 C2 C (B) C1 C2 C P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 2 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P (C) P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 N-NO 2 - /C1 N-NO 3 - /C1 N-NO 2 - /C2 N-NO 3 - /C2 N-NO 2 - /C3 N-NO 3 - /C3 Figura 1 Variação da concentração de COD (A), N-amoniacal (B) e de nitrito e nitrato (C) nos pontos amostrados no reservatório de Salto Segredo. Composição Fitoplanctônica A composição da comunidade (Figura 2) fitoplanctônica para o período de estudo foi composto por 131 táxons distribuídos em 1 classes, dos quais 44 foram da classe Cyanophyceae, 43 da classe Chlorophycea, 24 da classe Bacillariophyceae, 7 da classe Conjugatophyceae, 3 da classe Cryptophycea, 3 da classe Chrysophyceae, e 3 da classe Dinophyceae, 2 da classe Chlamydophyceae, um da classe Euglenophyceae, e um táxon da classe Xantophyceae. O reservatorio de Segredo apresentou elevado número de táxons para os três periodos de coletas. Foi realizado um estudo no mesmo reservatório em que o número de táxons encontrado foi de 18 (LUDWIG et al. apud BORGES, TRAIN; RODRIGUES, 28). As Cyanophyceae e Chlorophyceae contribuiram equitativemente para a riqueza de espécies. A classe da Cyanophyceae foi a que apresentou maior número de espécies, sendo representada principalmete pela ordem Chroococcales, onde os gêneros mais representativos foram; Aphanocapsa (6), Dolichospermum (5), e Microcystis, com cinco espécies. A riqueza apresentou notável diferença entre os meses, onde a o maior número de espécies foi encontrado em fevereiro de 213, e o grupo que mais contribuiu para a riqueza de espécies XXII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 5

6 Numero de espécies foram as cianobactérias (39), seguido das clorofíceas (32). As diomáceas foram o terceiro grupo mais rico constituído de 12 táxons. Outros grupos tiveram pouca representatividade. As cianobactérias em out/13 foram representadas apenas pelos táxons; Aphanocapsa sp., Cyanodictyon sp., Dolichospermum crassum, Gloeocapsa rupestris, Microcrocyis pulchella, e Pseudanabaena sp., e as que apresentaram maior constância foi Aphanocapsa sp. e Cyanodictyon sp Cyanophyceae Chlorophyceae Bacillariophyceae Cryptophyceae Chrysophyceae Dinophyceae Conjugatophyceae Euglenophyceae Chlamydophyceae Xantophyceae 1 5 Coleta 1 Coleta 2 Coleta 3 Figura 1: Número de táxons representados por classes registrados nos períodos de nov/12 (coleta1), fev/13(coleta 2) e out/13 (coleta 3) no reservatório de Salto Segredo. O reservatório de Segredo apresentou intensa floração em novembro de 212 e fevereiro de 213 causado pelas cianobactérias, que apresentaram densidades típicas de ambientes eutrofizado (Figura 3). Os valores de densidade neste dois períodos foram preocupantes, registrando densidades totais acima de 1. ind ml -1. As espécies de cianobactéria que apresentaram maior biomassa em nov/12 foram; Microcystis aeruginosa, com um valor médio de ind ml -1, seguidas das espécies Pseudanabaena mucicola ( ind ml -1 ), e Sphaerocavum brasiliense (4.157 ind ml -1 ), embora a densidade deste último ter sido bem menor (Figura 3). Concentração de Clorofila-a As maiores concentrações de clorofila-a foram encontradas em nov/12 e out/13 (Figura 4), com concentrações médias de 12,64 µg.l -1 e 1,44 µg.l -1 respectivamente. Em nov/12 as concentrações variaram pouco ao longo eixo longitudinal. Segundo Wetzel (1983, 21), o reservatório foi classificado como eutrófico (Tabela 3). XXII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 6

7 Clorofila-a (µg.l -1 ) Densidade (ind ml -1 ) nov/12 fev/13 out/13 Aphanizomenon gracile Aphanocapsa koordersii Aphanocapsa sp. Ceratium hirundinella Cryptomonas brasiliensis Cyanodictyon sp. Dolichospermum spiroides Kirchneriella sp. Microcystis aeruginosa Microcystis protocystis Pseudanabaena mucicola Rhodomonas minuta Sphaerocavum brasiliense outras especies SG3 outras especies SG2 outras espécies SG1 Figura3: Contribuição dos táxons mais abundantes para densidade fitoplanctônica total encontrados nos três períodos de coleta (nov/12, fev/13, e out/13) no reservatório de Segredo P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 SG C1 SG C2 SG C3 Figura 4: Concentração de clorofila-a nos pontos de amostragem em novembro de 212 (C1), fevereiro de 213 (C2), outubro de 213 (C3) no reservatório de Segredo. CONCLUSÃO O reservatório de Salto Segredo, apresentou características de ambientes fortemente impactados, com concentrações de nutrientes elevadas que contribuem para a ocorrência de florações de cianobactérias, especialmemte de Microcystis aeruginosa e Sphaerocavum brasiliense, registrada nos meses de nov/12 e fev/13. Para as concentrações de P-total, N-total e o carbono orgânico dissolvido (COD), os reservatórios em cascata não apresentaram características de um sistema contínuo em nenhum dos períodos estudados, pois as concentrações encontradas nos reservatórios à jusante parecem não estar somente relacionadas à influência das concentrações encontradas nos reservatórios à montante. XXII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 7

8 REFERÊNCIAS APHA AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION. Standard methods for the examination of water and wastewater. 2 ed. New York: American Public Health Association, 25. BECKER, Vanessa; CAPUTO, Luciano; ORDÓNEZ, Jaime; MARCÉ Rafael; Joan, ARMENGOL; CROSSETTI Luciane O.; HUSZAR, Vera L. M. Driving factors of the phytoplankton functional groups in a deep Mediterranean reservoir. Water Research. v. 44, p , 21. BORGES, Paila A. F.; TRAIN, Sueli; RODRIGUES, Luzia C. Spatial and temporal variation of phytoplankton in two subtropical brazilian reservoirs. Hydrobiologia, v. 67, p , 28. CALIJURI, Maria. C.; DOS SANTOS, André. C. A.; JATI, Susicley. Temporal changes in the phytoplankton community in a tropical and eutrophic reservoir (Barra Bonita, S. P. Brazil). Journal of plankton research, v. 4, n. 7, p , 22. DODDS, Walter K.; WHILES, Matt R. Freshwater Ecology: Concepts and Environmental Applications of Limnology. 2 ed., San Diego: Elsevier, 21. ESTEVES, Francisco de A. Fundamentos de Limnologia. 2 ed. Rio de Janeiro: Interciências, MORAES, Luzia A. F. de. A visão integrada da ecohidrologia para o manejo sustentável dos ecossistemas aquáticos. Oecologia Brasiliensis, v. 13, n. 4, p , Dezembro, 29. PAGIORO,Thomaz A.; VELHO, Luiz Felipe Machado; LANSAC-TÔHA, Fábio Amodêo; PEREIRA; DOELDNER, Daniellle; NAKAMURA, André K. da S. Zonação Longitudinal das Variáveis Limnológicas Abióticas em Reservatórios. In Biocenoses em reservatórios: Padrões Espaciais e Temporais. Sao Carlos Rima 25. SOARES, Maria C. S.; Marinho, Marcelo M.; AZEVEDO, Sandra M. O. F.; BRANCOD, Christina W.C.; HUSZARA, Vera L.M. Eutrophication and retention time affecting spatial heterogeneity in a tropical Reservoir. Limnologica, Rio de Janeiro, v. 42, p , 212. SUHETT, Abert L.; AMADO André M.; BOZELLI, Reinaldo L.; ESTEVES, Francisco de A.; FRAJALLA, Vinícius F. O Papel da foto-degradação do carbono orgânico dissolvido (COD) nos ecossistemas aquáticos. Oecologia Brasiliensis, v. 1, n. 2, p , 26. TRAIN, Sueli; JATI, Susicley; RODRIGUES, Luzia C.; PIVATO, Bianca Matias. Distribuição espacial e temporal do fitoplâncton em três reservatórios da Bacia do Rio Paraná. In Biocenoses em reservatórios: Padrões Espaciais e Temporais. Sao Carlos Rima 28. WETZEL, R. G. Limnology. 2º ed. United State of America Philadelphia: Saunders College Publishing WETZEL, Robert G. Limnology: Lakes and Rivers ecosystems. 3 ed. California: Elsevier Academic Press, 21. XXII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 8