ECOLOGIA DO FITOPLÂNCTON NO RESERVATÓRIO RIO VERDE

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1 CAPÍTULO 13 ECOLOGIA DO FITOPLÂNCTON NO RESERVATÓRIO RIO VERDE Luciano Felício Fernandes Kelly Cristiany Gutseit Juliana Wojciechowski Patricia Esther Duarte Lagos Christine da Fonseca Xavier

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3 ECOLOGIA DO FITOPLÂNCTON NO RESERVATÓRIO RIO VERDE Luciano Felício Fernandes Kelly Cristiany Gutseit Juliana Wojciechowski Patricia Esther Duarte Lagos Christine da Fonseca Xavier RESUMO Neste capítulo, apresentamos os resultados sobre ecologia do fitoplâncton no Reservatório Rio Verde para caracterizar a comunidade e espécies importantes e discriminar as causas das variações observadas em um ciclo anual entre os anos de 2008 e Algumas recomendações para enfrentar possíveis florações de cianobactérias também são apresentadas e discutidas brevemente. Foram realizadas coletas mensais entre os meses de Julho de 2008 a Julho de 2009, em cinco estações estabelecidas no reservatório, com amostragens em diferentes profundidades. O reservatório é tipicamente monomítico quente (na região lêntica), tendendo a apresentar-se misturado ao longo do ano na região lótica. De modo geral, as concentrações de nutrientes no Reservatório Rio Verde foram baixas, com um reflexo sobre as densidades do fitoplâncton e de sua composição específica. O fitoplâncton foi dominado por clorofíceas coloniais com mucilagem (grupos funcionais X1 e J) especialmente durante a primavera e o verão, adaptadas aos períodos de estratificação com maior intensidade luminosa. Nos períodos de desestratificação e circulação da coluna de água no outono e inverno, as diatomáceas dos grupos C e P, mais tolerantes a baixas temperaturas e reduzida intensidade luminosa, aumentaram sua contribuição relativa para a comunidade fitoplanctônica. Coincidentemente, as concentrações de silicato aumentaram nesses períodos (> 0,8 mg/l), suportando o crescimento das espécies, especialmente Aulacoseira ambigua, Asterionella formosa e Fragilaria crotonensis. As cianobactérias, embora presentes no reservatório, ocorreram em abundância reduzida. As espécies tóxicas detectadas foram Dolichospermum planctonicum, Cylindrospermopsis raciborskii, Microcystis wesenbergii e Microcystis aeruginosa. PALAVRAS-CHAVE Microalgas nocivas. Grupos funcionais. Reservatório subtropical, Fitoplâncton, Paraná. 1. INTRODUÇÃO Os ecossistemas aquáticos continentais podem ser compartimentalizados em função de três processos básicos que regulam o fluxo de carbono na teia trófica: produção primária por microalgas (perifiton e fitoplâncton) e macrófitas, consumo por organismos mixotróficos e heterótrofos (protistas a metazoários vertebrados) e decomposição e remineralização da matéria orgânica e íons por bactérias e fungos. O fitoplâncton tem papel importante em corpos de água lênticos (ou seja, sistemas fechados, como lagos e reservatórios), pois representa a base da teia trófica planctônica, transferindo o carbono inorgânico para níveis tróficos superiores. O fitoplâncton pode ser conceituado como a comunidade de organismos procariontes e eucariontes fotoautotróficos portadores de clorofila, suspensos na coluna de água e que não apresentam locomoção suficiente para vencer os movimentos da água (FERNANDES et al., 2005). Em lagos e reservatórios são comuns períodos de maior desenvolvimento do fitoplâncton quando há alterações significativas dos fatores que regulam o crescimento das células, intensificando a dinâmica do carbono na cadeia alimentar e, usualmente, beneficiando o ecossistema aquático como um todo. Os fatores reguladores mais importantes do crescimento das algas são a luz no espectro visível ( nm), temperatura, micronutrientes e macronutrientes, concentração de gases oxigênio e gás carbônico, estabilidade física da coluna de água, competição e herbivoria pelo zooplâncton (FERNANDES et al., 2005; REYNOLDS, 2006). No Brasil, os períodos de crescimento do fitoplâncton variam bastante de região para região, mas podem ser grosseiramente separados de acordo com a latitude. Nas regiões Norte, Centro-Oeste e Nordeste há maior dependência das épocas de estiagem e de cheia que regulam os aportes de nutrientes, considerando que a temperatura da água e a intensidade luminosa são relativamente constantes e não limitantes ao longo do ano (ESTEVES, 1998). Nas regiões Sudeste e Sul, com maiores contrastes climatológicos, crescimentos mais intensivos ou florações têm sido registrados em dois períodos. No outono, durante a circulação da coluna de água, promovida pela redução da temperatura e aumento de ventos, ocorre a ressuspensão de nutrientes do hipolímnio. Nessa época, com a temperatura da água reduzida (< 17 C), menor intensidade luminosa e fotoperíodo mais curto, geralmente observa-se o predomínio de diatomáceas tanto em reservatórios de grande porte (e.g. Itaipu) (DOMINGUES et al., 2001), quanto nos pequenos (e.g. Piraquara e Passaúna) (COQUEMALA et al., 2006). No fim da primavera e parte do verão, inicia-se a estação chuvosa e ocorre o aporte de nutrientes associado às chuvas, havendo também o aquecimento das águas do lago ou reservatório, que conduz à estratificação. Nessa época, as clorófitas e fitoflagelados nanoplanctônicos tendem a FERNANDES, L.F., GUTSEIT, K.C., WOJCIECHOWSKI, J., LAGOS, P.E.D., XAVIER, C.F. Ecologia do fitoplâncton no reservatório Rio Verde. In: CUNHA, C.L.N., CARNEIRO, C. GOBBI, E.F., ANDREOLI, C.V. Eutrofização em Reservatórios: Gestão Preventiva. Estudo Interdisciplinar na Bacia do Rio Verde, PR. Ed.XXX, CIDADE, PAGINAS,

4 dominar a comunidade fitoplanctônica (FERNANDES et al., 2005). Esse padrão é comum em reservatórios oligotróficos a mesotróficos; porém, em ambientes eutrofizados, observa-se dominância de cianobactérias na primavera e verão, e maior contribuição de diatomáceas no outono e inverno, porém com predomínio de cianobactérias (ESTEVES, 1998; FERNANDES et al., 2005a). As fases de maior crescimento do fitoplâncton são normalmente benéficas para todo o ecossistema aquático que se autodepura após um determinado tempo, sem prejuízo para os organismos. Infelizmente, o funcionamento de vários ecossistemas aquáticos continentais tem sido profundamente alterado em função das atividades humanas, como o desflorestamento, poluição das águas e mudanças climáticas globais, gerando efeitos de curto e longo prazo nas comunidades biológicas e nos ciclos geoquímicos (TUNDISI, 2008). Os reservatórios brasileiros têm sofrido uma série de impactos antrópicos que comprometem parcialmente a qualidade físico-química da água e sua capacidade de armazenamento, gerando aumento nos custos de tratamento e abastecimento para as populações urbanas. Os dois problemas tradicionais que causam a diminuição da qualidade da água armazenada são: (i) o crescimento acelerado das cidades e o despejo de seus rejeitos (esgotos, água servida) nos rios; e (ii) a impermeabilização progressiva dos solos, simultânea ao desmatamento das florestas (retentoras de água), resultando na reduzida infiltração no solo e diminuição da água disponível no lençol freático. Nas últimas duas décadas um terceiro fator adquiriu importância para aprofundar o processo de degradação dos recursos hídricos no Brasil: (iii) as florações de microalgas nocivas, como consequência da eutrofização artificial. O termo eutrofização é aqui conceituado como o aporte excessivo de material orgânico e nutrientes, bombeando exageradamente o ecossistema aquático e provocando grande aumento da produtividade pelos organismos aquáticos, afetando os demais ciclos biogeoquímicos (ESTEVES, 1998; REBOUÇAS et al., 2002; ANDREOLI & CARNEIRO, 2005). Semelhante ao que está ocorrendo na grande maioria dos reservatórios brasileiros, os reservatórios do Paraná vêm sofrendo vários impactos de natureza antrópica, geralmente na forma de um aporte excessivo de nutrientes (especialmente nitrogênio e fósforo em formas iônicas assimiláveis pelo fitoplâncton), além de matéria orgânica. Em consequência, o crescimento da comunidade é estimulado, gerando densidades elevadas e até florações frequentes de algumas espécies (IAP, 2009; COQUEMALA et al., 2006; FERNANDES et al., 2005). Infelizmente, nessas situações as cianobactérias tendem a ser dominantes, especialmente as espécies tóxicas, tornando necessária não apenas a remoção das células durante o tratamento, mas também a remoção ou inativação das toxinas por elas produzidas. Na Região Metropolitana de Curitiba, há três reservatórios de pequenas dimensões que abastecem toda a região de Curitiba e outros municípios menores: Iraí, Piraquara I e Passaúna. Outros reservatórios estão entrando em operação, como o Rio Verde, Piraquara II e o Miringuava. Os reservatórios do Iraí e Passaúna sofrem com frequentes florações de cianobactérias tóxicas, usualmente Microcystis aeruginosa, M. wesenbergii, Dolichospermum planctonicum e Cylindrospermopsis raciborskii (FERNANDES et al., 2005; COQUEMALA et al., 2006) e, especialmente os reservatórios do Iraí e Passaúna, são classificados como criticamente degradados a poluídos, tendo qualidade de água baixa (IAP, 2009). As causas desses problemas são o excesso de nutrientes por meio de fontes pontuais e difusas, como esgotos domésticos, rejeitos industriais e agricultura com fertilizantes em excesso, além do desflorestamento quase total nas bacias hidrográficas nas quais os reservatórios estão inseridos (ANDREOLI & CARNEIRO, 2005). Por outro lado, o Reservatório Rio Verde, objeto de estudo do presente trabalho, encontra-se com boa qualidade de água, refletida em concentrações relativamente baixas de nutrientes, turbidez e clorofila-a, além de outros indicadores químicos em níveis satisfatórios (IAP, 2009). Em abril de 2005, durante amostragens do programa de monitoramento ambiental de reservatórios administrado pelo Instituto Ambiental do Paraná (IAP) da Secretaria Estadual do Meio Ambiente (SEMA), detectou-se uma floração de C. raciborskii no reservatório Rio Verde, atingindo aproximadamente céls/ml (IAP, 2009) e, portanto, potencialmente nociva para o uso e abastecimento humano, de acordo com a Portaria 518/2004 do Ministério de Saúde. A Petrobras, preocupada com a possibilidade de algum impacto antrópico emergente na área do reservatório, estimulou a realização de estudos mais amplos sobre a Bacia Hidrográfica do Rio Verde. Finalmente, como a Companhia de Saneamento do Paraná passará a utilizar a água do reservatório Rio Verde para abastecimento público, realizou-se a primeira investigação sobre a comunidade fitoplanctônica nesse reservatório. Neste capítulo, apresentamos os resultados do projeto sobre ecologia do fitoplâncton no Reservatório Rio Verde com a finalidade de caracterizar a comunidade e suas espécies importantes, e discriminar as causas das variações observadas em um ciclo anual entre os anos de 2008 e Algumas recomendações para enfrentar possíveis florações de cianobactérias também são apresentadas e discutidas brevemente. 2. MATERIAL E MÉTODOS O reservatório Rio Verde (25 31`30 S, 49 31`30 W), concluído em 1976, está localizado no município de Araucária, Região Metropolitana de Curitiba, precisamente na Bacia do Alto Iguaçu. A área insere-se na zona climática classificada como temperada úmida, com verão moderado e sem estações secas bem definidas, com clima tipo Cfb de acordo com a classificação de Köeppen (1936), ou seja, clima subtropical com verões frescos, úmidos e invernos brandos, sendo comum a ocorrência de geadas. A área do reservatório é de 5,9 km², com volume médio de 25,6 milhões de m³ e tempo de residência de aproximadamente 218 dias. As profundidades máxima e média são de 11 e 5,6 m, respectivamente. Foram realizadas coletas mensais entre os meses de julho de 2008 a julho de 2009, em cinco estações estabelecidas no reservatório (Figura 1). A escolha das estações foi feita levando-se em conta as características hidrológicas do 4 Eutrofização em Reservatórios: Gestão Preventiva

5 reservatório, de tal forma que a estação R1 representava a região lótica, R2 e R3 a região intermediária e R4 a região lacustre. Após sete meses de monitoramento, percebeu-se que a estação R3 era bastante semelhante à estação R2, tanto em aspectos biológicos quanto ambientais. O monitoramento foi então interrompido na estação R3 em março de 2009 e iniciou-se em uma estação apontada como possuindo baixa velocidade de circulação da água (ver capítulo 12 neste livro), a estação R5. A interrupção do monitoramento na estação R3 e início na R5 gerou dificuldades na interpretação dos resultados finais, pois causou a fragmentação do banco de dados para aquelas estações. A estação R2, por sua vez, apresentou características bastante similares à estação R4. Pelos motivos acima expostos, e para facilitar a interpretação dos dados, serão apresentados neste trabalho resultados apenas para as estações R1 e R4. Em todas as coletas foram amostrados parâmetros meteorológicos, físicos, químicos e biológicos (Tabela 1). Os dados meteorológicos (radiação solar, precipitação e intensidade e direção do vento) foram obtidos a partir de uma estação meteorológica situada na barragem do próprio reservatório (ver capítulo 12 neste livro). De julho a agosto de 2008 não foram coletados dados de precipitação devido a um problema de funcionamento da estação meteorológica. Os dados referentes a esse período são de uma estação próxima ao reservatório (distância aproximada 10 km). Os dados físico-químicos, como temperatura da água, ph, oxigênio dissolvido e condutividade, foram medidos em campo a cada 0,5 m com o auxílio de uma sonda multiparâmetros Horiba modelo U22XD. Amostras de água para a análise de nutrientes (fósforo total, fósforo solúvel reativo SRP, nitrogênio total Kjeldahl, nitrogênio amoniacal, nitrogênio orgânico, nitrato, nitrito, silicato), análise de sólidos totais, análise da concentração de clorofila-a e da comunidade fitoplanctônica foram coletadas em duas profundidades na estação R1 e em quatro profundidades na estação R4. As profundidades foram determinadas com base no comprimento da coluna de água, além da extensão da zona fótica, estimada a partir da leitura da transparência da água com o auxílio do disco de Secchi, segundo Esteves (1998). Essas amostras foram obtidas com o auxílio de uma garrafa de Van Dorn e mantidas sob refrigeração e protegidas da luz durante o transporte para o laboratório. Análises de cianotoxinas foram realizadas para todas as campanhas, a partir de uma amostra subsuperficial de cada um dos pontos monitorados. As análises dos nutrientes da série nitrogenada e de fósforo, bem como as de sólidos totais, foram realizadas pelo Laboratório de Análises Ambientais da PUCPR, de acordo com o Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (APHA, 1995). As análises de silicato foram realizadas pelo laboratório de Biogeoquímica Marinha do Centro de Estudos do Mar da Universidade Federal do Paraná. A clorofila-a foi extraída a frio, de acordo o método de Nusch (1980) pelo Laboratório de Limnologia do IAP. As amostras para a análise quantitativa da comunidade fitoplanctônica foram coletadas das profundidades escolhidas com garrafa de Van Dorn e acondicionadas em frascos âmbar e fixadas com lugol acético. Para a análise qualitativa do fitoplâncton as amostras foram coletadas utilizando uma rede de plâncton (0,6 x 1,3 m) com abertura de malha de 20 μm, acondicionadas em frascos de polietileno e observadas, ainda vivas, em microscópio óptico no mesmo dia da coleta. Essas amostras tiveram uma alíquota preservada em solução de Transeau para identificação, adicionando-se igual volume do fixador ao volume da amostra. A densidade dos organismos (céls/ml) dos grupos e espécies mais abundantes do fitoplâncton foi realizada de acordo com a técnica de Utermöhl (1958) usando microscópio invertido Olympus IX70. Um número mínimo de 70 campos ou no mínimo 100 células de cada uma das duas espécies mais abundantes da amostra foram contadas. A classificação de Reynolds et al. (2002) foi utilizada para descrever os grupos funcionais característicos do reservatório. Apenas espécies com densidades relativas superiores a 3% em relação ao total foram escolhidas. Essas foram classificadas como espécies descritoras do ambiente. TABELA 1 PARÂMETROS AMOSTRADOS E ANALISADOS DURANTE O PERÍODO DE COLETAS MENSAIS NO RESERVATÓRIO RIO VERDE Parâmetros Em campo Laboratório Estação meteorológica Temperatura da água Fósforo total Temperatura do ar ph Fósforo reativo (SRP) Radiação solar Oxigênio dissolvido Nitrogênio total K Precipitação Condutividade Nitrogênio amoniacal Velocidade do vento Transparência Nitrogênio orgânico Direção do vento Nitrato Nitrito Silicato Fitoplâncton Clorofila-a Cianotoxinas Sólidos totais Fitoplâncton 5

6 FIGURA 1 MAPA DO RESERVATÓRIO RIO VERDE COM A LOCALIZAÇÃO DAS ESTAÇÕES DE COLETA 6 Eutrofização em Reservatórios: Gestão Preventiva

7 Uma Análise de Componentes Principais (ACP) foi utilizada para explorar os dados físico-químicos utilizandose o programa STATISTICA 6.0. As variáveis que foram incluídas nesta análise foram: ph, condutividade, oxigênio dissolvido, temperatura, sólidos totais dissolvidos, silicato, fósforo total, fosfato e nitrogênio total. Os dados foram previamente transformados (log10 (X+1)) para atender às premissas de normalidade e de homogeneidade de variâncias da análise (DYTHAM, 2003). Apenas componentes com eigenvalues maiores do que 1 foram retidos e variáveis com correlações maiores do que 0,5 em relação aos componentes foram consideradas importantes. 2. RESULTADOS 2.1 Dados meteorológicos Os meses de coleta foram classificados em dois períodos, de acordo com os dados de temperatura do ar (Figura 2), radiação solar (Figura 3) e precipitação (Figura 4). O período de primavera-verão, meses de setembro a março, é marcado por temperaturas mais quentes e elevados valores de radiação solar média e de precipitação. Já no período de outono-inverno, meses de abril a agosto, as temperaturas são mais frias, a precipitação é menor e os dias são mais curtos. A média diária da temperatura do ar variou de 5,5 C a 24,8 C (Figura 2). As temperaturas mais quentes foram registradas no período de primavera-verão, quando as temperaturas oscilam entre 10,3 C e 24,8 C, e as mais baixas no outono-inverno, quando as temperaturas variam entre 5,5 C e 22,5 C. A radiação solar máxima diária variou de 100 a W/m 2, sendo que os maiores valores ocorreram durante o período de primavera-verão e os menores durante o outono-inverno (Figura 3). Os meses de outubro de 2008, janeiro a março e julho de 2009 foram os mais chuvosos do período de estudo (Figura 4). A precipitação total anual foi de 1205 mm. FIGURA 2 DADOS DE TEMPERATURA ( C) DO AR MÉDIA DIÁRIA REGISTRADOS DU- RANTE O PERÍODO DE AMOSTRAGEM NA ESTAÇÃO METEOROLÓGICA DO PROJETO RIO VERDE FIGURA 3 RADIAÇÃO SOLAR (W/m 2 ) MÁXIMA DURANTE O PERÍODO DE AMOS- TRAGEM Fitoplâncton 7

8 FIGURA 4 PRECIPITAÇÃO ACUMULADA MENSAL ENTRE OS MESES DE OUTUBRO DE 2008 A JULHO DE NOTE QUE OS EIXOS DE PRECIPITAÇÃO NÃO ESTÃO EM ESCALA 2.2 Parâmetros físico-químicos no reservatório Rio Verde Estação R4 (ambiente lêntico, próximo á barragem do reservatório) Na tabela 2 são apresentados os dados físico-químicos para o período amostral no reservatório Rio Verde. A temperatura da água na estação R4 variou entre 15,5 C (julho de 2008) e 26,3 C (março de 2009), com média de 19,4 C. As temperaturas mais elevadas ocorreram no período de primavera-verão (de setembro a março) e as mais frias no período de outono-inverno (de abril a agosto). Entre os meses de novembro a abril houve estratificação térmica nesta região do lago (Figura 5). Em média, o epilímnio foi 3,3 C mais quente que o hipolímnio, com máximo em fevereiro de 2009, quando a diferença chegou a 7,8 C. De julho a outubro de 2008 e de maio a julho de 2009, a coluna de água apresentou-se homogênea, com gradiente vertical inferior a 2 C. A maior concentração de oxigênio dissolvido (OD) registrada na estação R4 foi de 9,5 mg/l, observada em julho 2009 nas camadas superficiais da coluna de água. Durante os meses mais quentes, quando o reservatório apresentavase estratificado, houve forte gradiente de concentração de OD, com valores decrescendo em direção ao fundo. Entre setembro e dezembro de 2008 e entre janeiro e abril de 2009, o hipolímnio chegou a anoxia (Figura 5). Os valores de ph apresentaram-se mais elevados durante o verão. Na estação R4, essa variável esteve entre 6 (julho de 2008) e 8 (fevereiro de 2009). Durante os meses mais quentes notouse um gradiente de ph, com as camadas superficiais alcalinas e hipolímnio levemente ácido. Durante o inverno os valores de ph apresentaram-se mais homogêneos, em torno de 7. A condutividade alcançou valor máximo (237 μs/cm) em abril de 2009 nas camadas mais profundas da estação R4, e mínimo (83 μs/cm) em outubro e novembro de 2008 na mesma região. Notou-se um gradiente com maiores valores em direção ao fundo, principalmente nos meses mais quentes (Figura 5). A profundidade do disco de Secchi oscilou entre 1,3 a 3,5 m no período amostral. Durante o período de coleta, o fósforo total variou de aproximadamente 0,01 a 0,14 mg/l na estação R4. As menores concentrações foram registradas em maio de 2009 e as maiores em outubro e novembro de 2008 (Tabela 2). O fósforo solúvel reativo (SRP) variou de 0,002 a 0,12 mg/l. Assim como para o fósforo total, as concentrações mais elevadas de fosfato ocorreram nos meses de outubro e novembro de O menor valor foi observado em julho de 2008 (Tabela 2). O nitrogênio total apresentou mínimo de 0,02 e máximo de 3,06 mg/l. Os maiores valores foram registrados nas camadas mais profundas durante os meses em que o reservatório apresentava-se estratificado e, os menores, nas camadas superficiais de abril de Os valores de silicato variaram de 0,1 mg/l (julho de 2009) a 3,4 mg/l (janeiro de 2009), sendo que as menores concentrações foram observadas em outubro e novembro de 2008 e de em maio e junho de Um pico máximo foi observado em janeiro de 2009 (Figura 6). Estação R1 (ambiente lótico, próximo à cabeceira do reservatório) Na estação R1, onde a profundidade média é de quatro metros, não houve estratificação da coluna de água na maior parte do período estudado, exceto rapidamente de janeiro a março de A diferença de temperatura entre o epilíminio e o hipolíminio ficou em média em 1,5 C, sendo que em junho de 2009 não houve diferença alguma da superfície para o fundo. Em março de 2009 o gradiente chegou ao máximo de 4,4 C. As concentrações de oxigênio dissolvido foram semelhantes e seguiram variação parecida à da estação R4, com gradiente de concentração mais evidente durante os meses quentes. Em fevereiro de 2009, a camada mais profunda chegou a anoxia. O valor máximo de OD foi de 10,7 mg/l em julho de 2009 (Tabela 2). Em relação ao ph, o valor máximo para a estação R1 foi de 7,8 durante os meses mais quentes e o mínimo foi de 6,2 na camada mais profunda em julho de A condutividade teve mínimo de 90 μs/cm nas camadas mais profundas em outubro e novembro de 2008 e máximo de 121 μs/cm em agosto de 2008 (Tabela 2). A profundidade do disco de Secchi variou de 0,8 a 2,2 m na estação R1. 8 Eutrofização em Reservatórios: Gestão Preventiva

9 TABELA 2 DADOS FÍSICO-QUÍMICOS (MÉDIA, MÍNIMO E MÁXIMO ENTRE PARÊNTESES) MEDIDOS NO RESERVATÓRIO RIO VERDE NO PERÍODO DE JULHO DE 2008 A JULHO DE 2009 Estação Data R1 R4 Temperatura ºC Secchi m ph OD mg/l Condutividade µs/cm Sólidos totais mg/l Fósforo total mg/l Fósforo solúvel reativo mg/l Nitrogênio total Kjeldahl mg/l Silicato mg/l Clorofila-a µg/l jul/08 16,2 (15,3-17,0) 1,2 6,4 (6,2-6,5) 6,0 (5,7-6,2) 108 ( ) 75 (73-76) 0,04 (0,03-0,04) 0,02 (0,01-0,04) 0,002 (0,002-1,2 (0,9-1,5) 3,9 (3,1-4,6) ago/08 17,3 (16,0-17,9) 0,8 7,2 (7,1-7,2) 9,6 (8,7-10,3) 119 ( ) 100 (95-105) 0,08 (0,04-0,11) 0,06 (0,03-0,08) 0,26 (0,03-0,49) 1,4 (1,3-1,5) 4,8 (4,6-5,0) set/08 17,5 (17,1-18,9) 0,8 7,1 (7,0-7,2) 8,2 (7,5-9,5) 104 ( ) 65 (62-67) 0,02 (0,02-0,02) 0,01 (0,01-0,01) 0,07 (0,06-0,07) 1,4 (1,3-1,5) 7,2 (7,0-7,3) out/08 18,6 (18,1-19,3) 0,8 7,2 (7,1-7,4) 6,9 (6,4-7,9) 91 (90-93) 83 (81-84) 0,11 (0,08-0,14) 0,11 (0,08-0,14) 0,22 (0,12-0,32) 1,6 (1,2-2,1) 4,8 (4,7-4,9) nov/08 21,4 (21,0-21,5) 1,4 7,3 (7,0-7,5) 7,1 (3,5-7,7) 91 (90-92) 74 (72-75) 0,10 (0,06-0,13) 0,09 (0,06-0,13) 0,09 (0,002-0,17) 1,5 (1,2-1,8) 5,8 (5,0-6,5) dez/08 24,1 (22,5-25,3) 2,2 7,7 (7,4-7,8) 8,7 (7,2-9,1) 109 ( ) 68 (66-70) 0,05 (0,05-0,05) 0,05 (0,05-0,05) 0,12 (0,09-0,15) 2,7 (2,4-2,9) 8,1 (5,2-11,1) jan/09 23,3 (22,7-23,7) 1,1 7,3 (6,6-9,7) 5,1 (1,0-6,7) 104 (97-107) 103 (96-109) 0,05 (0,04-0,06) 0,03 (0,02-0,05) 0,002 (0,002) 3,0 (3,0-3,1) 8,3 (5,6-11,0) fev/09 25,0 (23,4-25,6) 2,1 7,5 (6,8-7,7) 6,4 (0,0-8,1) 107 ( ) 72 (57-86) 0,05 (0,04-0,06) 0,04 (0,03-0,05) 0,18 (0,15-0,21) 3,7 (3,0-4,3) 12,4 (5,9-18,9) mar/09 25,6 (23,4-27,8) 2,0 7,6 (6,8-7,8) 6,6 (0,6-8,8) 112 ( ) N.R. 0,04 (0,03-0,04) 0,04 (0,03-0,04) 0,17 (0,11-0,22) 4,6 (4,1-5,1) 12,3 (11,8-12,7) abr/09 23,0 (22,9-23,0) 1,4 7,3 (7,3-7,4) 7,1 (6,9-7,2) 118 ( ) 67 (62-71) 0,19 (0,17-0,20) 0,01 (0,01-0,01) 0,36 (0,23-0,48) 4,7 (3,8-5,5) 9,9 (9,6-10,2) mai/09 18,7 (18,4-19,4) 1,0 7,3 (7,2-7,4) 7,4 (6,7-7,8) 116 ( ) 99 (96-101) 0,05 (0,01-0,08) 0,01 (0,01-0,01) 0,61 (0,52-0,69) 2,4 (1,9-2,9) 7,0 (6,7-7,2) jun/09 15,1 (15,1-15,1) 1,1 7,4 (7,3-7,4) 8,6 (7,8-8,8) 107 ( ) 55 (30-79) 0,04 (0,04-0,05) 0,04 (0,04-0,05) 0,002 (0,002) 2,2 (1,8-2,6) 8,3 (7,7-8,9) jul/09 16,1 (15,7-16,4) 1,3 7,3 (7,3-7,4) 9,4 (8,2-10,7) 111 ( ) 54 (51-56) 0,04 (0,04-0,05) 0,03 (0,03-0,04) 0,41 (0,33-0,48) 1,0 (0,9-1,1) 3,9 (2,8-5,0) jul/08 16,3 (15,5-17,4) 2,3 6,4 (6,0-6,9) 4,5 (0,6-7,0 ) 91 (89-93) 69 (63-81) 0,04 (0,03-0,04) 0,02 (0,01-0,04) 0,31 (0,21-0,38) 1,2 (0,7-1,4) 5,2 (2,8-7,4) ago/08 16,6 (16,2-17,3) 1,5 6,8 (6,6-7,2) 7,9 (7,3-9,2) 101 ( ) 87 (50-121) 0,08 (0,04-0,11) 0,06 (0,03-0,08) 0,38 (0,14-0,64) 1,2 (1,0-1,2) 5,2 (4,4-5,8) set/08 17,4 (16,6-17,7) 1,3 7,0 (6,1-7,5) 6,6 (0,0-8,5) 98 (96-102) 58 (49-66) 0,02 (0,02-0,02) 0,01 (0,01-0,01) 0,15 (0,04-0,23) 1,2 (1,0-1,4) 10,0 (7,6-11,2) out/08 18,8 (17,5-19,3) 2,9 7,0 (6,1-7,4) 7,3 (3,5-8,6) 85 (83-87) 69 (63-78) 0,08 (0,03-0,12) 0,14 (0,08-0,14) 0,26 (0,17-0,31) 0,2 (0,1-0,5) 6,5 (4,6-7,6) nov/08 20,0 (17,5-22,3) 2,0 7,3 (6,7-8,0) 4,4 (0,0-9,0) 86 (83-93) 142 (90-297) 0,10 (0,06-0,13) 0,09 (0,06-0,13) 0,23 (0,02-0,61) 0,5 (0,3-0,6) 6,4 (5,0-7,4) dez/08 22,3 (17,8-25,4) 3,5 7,4 (6,6-7,9) 5,6 (0,0-8,8) 100 (95-106) 69 (66-71) 0,05 (0,05-0,05) 0,05 (0,05-0,05) 0,11 (0,002-0,34) 0,6 (0,4-0,7) 4,7 (2,5-8,4) jan/09 22,5 (18,7-23,8) 1,9 7,1 (6,4-7,6) 4,9 (0,0-8,0) 104 (99-137) 150 (88-316) 0,05 (0,04-0,06) 0,03 (0,02-0,05) 0,46 (0,07-1,00) 2,8 (1,9-3,4) 6,1 (5,3-6,7) fev/09 22,8 (18,3-26,1) 3,0 7,0 (6,2-8,0) 3,7 (0,0-8,7) 121 (94-176) 184 (49-553) 0,05 (0,04-0,06) 0,04 (0,03-0,05) 0,30 (0,10-0,56) 0,6 (0,4-0,7) 14,4 (5,8-30,7) mar/09 23,7 (19,8-26,3) 2,3 7,0 (6,2-7,8) 4,1 (0,0-8,7) 113 (95-156) N.R. 0,04 (0,03-0,04) 0,04 (0,03-0,04) 1,22 (0,34-2,01) 0,9 (0,8-0,1) 9,6 (6,8-13,0) abr/09 22,3 (18,9-23,3) 1,8 7,1 (6,5-7,3) 5,2 (0,0-7,4) 133 ( ) 76 (62-87) 0,19 (0,17-0,20) 0,01 (0,01-0,01) 0,35 (0,002-1,41) 0,9 (0,8-0,1) 9,4 (6,5-11,7) mai/09 19,3 (19,2-19,3) 1,5 7,0 (7,0-7,1) 5,2 (4,5-5,7) 109 ( ) 77 (71-82) 0,05 (0,01-0,08) 0,01 (0,01-0,01) 0,94 (0,43-1,24) 0,4 (0,3-0,5) 6,2 (5,7-6,5) jun/09 15,9 (15,7-16,1) 1,6 7,1 (7,1-7,2) 8,2 (7,7-8,7) 104 ( ) 60 (53-66) 0,04 (0,04-0,05) 0,04 (0,04-0,05) 0,24 (0,002-0,81) 0,3 (0,2-0,4) 6,8 (3,6-8,9) jul/09 16,0 (15,8-16,3) 2,4 7,1 (7,0-7,1) 8,8 (7,2-9,5) 96 (96-97) 156 ( ) 0,04 (0,04-0,05) 0,03 (0,03-0,04) 0,17 (0,002-0,57) 0,3 (0,1-0,3) 5,8 (3,4-12,9) Fitoplâncton 9

10 FIGURA 5 PERFIS DE TEMPERATURA (ºC), OXIGÊNIO DISSOLVIDO (μg/l), ph E CONDUTIVIDADE (μs/cm) NA ESTAÇÃO R4 NO RESERVATÓRIO RIO VERDE ENTRE JULHO DE 2008 E JULHO DE 2009 FIGURA 6 PERFIL DE SILICATO (μg/l) NA ESTAÇÃO R4 NO RESERVATÓRIO RIO VERDE DE JULHO DE 2008 A JULHO DE Eutrofização em Reservatórios: Gestão Preventiva

11 As concentrações de fósforo total variaram de 0,01 (maio de 2009) a 0,20 mg/l (abril de 2009), e o SRP variou de 0,01 a 0,14 mg/l (média 0,042 mg/l) (Tabela 2). Em relação ao nitrogênio total, a mínima foi de 0,025 mg/l em junho de 2009 e a máxima de 1,03 mg/l em maio de O silicato variou de 0,87 mg/l a 5,46 mg/l, sendo que as menores concentrações foram registradas em julho de 2009 e as maiores em março e abril de 2009 (Tabela 2). 2.3 Caracterização Físico-química do reservatório pela Análise de Componentes Principais (ACP) A ACP separou nitidamente as duas estações de coleta, sendo que a R1 apresentou características lóticas em relação à R4, que se comportou como uma área tipicamente lacustre. Os eixos 1 e 2 da ordenação foram significativos, explicando 24% e 20% da variação nos dados, respectivamente (Tabela 3). Três agrupamentos foram discriminados (representados por círculos no gráfico da Figura 7), dos quais os grupos Ia e Ib delimitaram o período de estratificação da coluna de água (novembro a abril), e o Grupo II delimitou o período de circulação (maio a outubro). O grupo Ia foi formado por amostras mais superficiais da estação R4, ou seja, na zona fótica, e durante o período de estratificação, associado especialmente a maiores valores de temperatura e depleção do nitrogênio na coluna de água. Um pequeno subgrupo de amostras da estação R1 também se inseriu nos Grupos Ia e Ib revelando um curto período de estratificação física ou química na zona lótica de Janeiro a Março, e provavelmente estendendo-se por todo o reservatório, a partir de uma análise dos dados brutos válidos das estações R2 e R3 (dados não apresentados). O Grupo Ib reuniu amostras do hipolímnio, ou próximas a essa região, mais afetadas pela alta condutividade, concentrações elevadas de nitrogênio (principalmente amônia) e baixos valores de oxigênio ou até anoxia. O Grupo II reuniu amostras da estação R1 de diferentes meses, e da estação R4 durante o período de circulação, indicando que elas apresentaram características físicas e químicas semelhantes, devido à homogeneização da coluna de água. Esse grupo foi provavelmente mais afetado pelas temperaturas baixas e concentrações de nutrientes relativamente menos elevadas. FIGURA 7 ANÁLISE DE COMPONENTES PRINCIPAIS DOS PARÂMETROS FÍSICO-QUÍMICOS, CARAC- TERIZANDO AS ESTAÇÕES DE COLETA R1 (CABECEIRA DO RESERVATÓRIO) E R4 (PRÓXIMA Á BARRA- GEM) NO RIO VERDE DE ACORDO COM A DISTRIBUIÇÃO ESPACIAL E TEMPORAL DAS AMOSTRAS. DOIS GRANDES GRUPOS FORAM DISCRIMINADOS, DELIMITANDO SATISFATORIAMENTE O PERÍODO DE ESTRATIFICAÇÃO (GRUPO I) E O DE CIRCULAÇÃO (GRUPO II) DA COLUNA DE ÁGUA. O GRUPO I FOI AINDA SUBDIVIDIDO PELAS AMOSTRAS DO EPILÍMNIO (Ia) E HIPOLÍMNIO (Ib), RESPECTIVAMENTE, ES- PECIALMENTE AS DA ESTAÇÃO R4. PARA MAIOR CLAREZA, AS AMOSTRAS DA ESTAÇÃO R1 ESTÃO DESTACADAS PELOS CÍRCULOS VERMELHOS. PORTANTO, A ESTAÇÃO R1, EMBORA DE CARACTERÍS- TICA MAIS LÓTICA, TAMBÉM APRESENTOU-SE RELATIVAMENTE ESTRATIFICADA ENTRE DEZEMBRO E ABRIL. O GRUPO II COMPREENDEU AS AMOSTRAS DAS DUAS ESTAÇÕES DE COLETA DURANTE A CIR- CULAÇÃO DO RESERVATÓRIO. DETALHES NO TEXTO. LEGENDAS: OS NÚMEROS 1 E 4 REFEREM-SE À ESTAÇÃO DE COLETA NO RESERVATÓRIO (R1 E R4), SEGUIDOS PELO MÊS, ANO E PROFUNDIDADE DE AMOSTRAGEM (a = superfície, b E c = intermediárias; d = próximo ao fundo). Fitoplâncton 11

12 TABELA 3 RESULTADO DA ANÁLISE DE COMPONENTES PRINCIPAIS DOS PARÂMETROS FÍSICO-QUÍMICOS NO RE- SERVATÓRIO RIO VERDE PCA1 PCA2 PCA3 Eigenvalue 2,2 1,8 1,5 % Variância total 24,2 20,0 16,2 ph 0,78 0,08 0,41 Condutividade -0,50-0,48 0,38 OD 0,60 0,61 0,21 Temperatura 0,42-0,53 0,47 N total 0, ,06 P total 0,40-0,62-0,41 SRP 0,52-0,53-0,49 Silicato 0,01-0,44 0,62 Sólidos totais 0, , Fitoplâncton: composição específica A análise da comunidade fitoplanctônica resultou em cerca de 130 táxons (Tabela 4), distribuídos entre os grupos Chlorophyceae (45,1%), Cyanobacteria (8,8%), Bacillariophyceae (13,9%), Cryptophyceae (3,3%), Chrysophyceae (2,1%), Zygnemaphyceae (1,2%), Euglenophyce- ae (1,0%), Dinophyceae (0,1%), Nanoflagelados (19,2%) e outros (5,3%). De maneira geral, os táxons apareceram ao longo de todo o período amostral. O grupo dominante foi Chlorophyceae, com 43 táxons. Os gêneros mais representativos foram Closteriopsis (Figura 8G), Dictyosphaerium (Figura 8H), Elakatothrix (Figura 8J), Monoraphidium (Figura 8D) e Scenedesmus (Figura 8E, 8F). Dentro de Bacillariophyceae foram registrados 25 gêneros, em sua maioria, de hábito planctônico, como Asterionella (Figura 9A), Aulacoseira (Figura 9E), Fragilaria (Figura 9C, 9D) e Urosolenia (Figura 9F, 9G, 9H). Foram identificados 15 táxons de Cianobactérias, incluindo os potencialmente nocivos Dolichospermum (Figura 10G), Aphanocapsa (Figura 10A, 10B) e Microcystis (Figura 10H). Os táxons mais representativos para esse grupo foram uma espécie filamentosa não identificada (Figura 10E, 10F), Aphanocapsa (Figura 10A, 10B), Merismopedia (Figura 10C), Microcystis (Figura 10H) e Woronichinia. Em Cryptophyceae o gênero mais representativo foi Cryptomonas (Figura 11A, 11B, 11C). Foram registrados apenas seis táxons de Chrysophyceae, sendo Dynobrion o organismo mais representativo da classe. Em Euglenophyceae foram encontrados sete gêneros, entre eles Trachelomonas, Phacus e Euglena. Os gêneros de Dinophyceae e Xanthophyceae foram raros, entre os identificados estão Gymnodinium e Peridinium para a primeira e Centritractus e Isthmochloron para a segunda. TABELA 4 LISTA DE TÁXONS ENCONTRADOS DURANTE AS ANÁLISES DAS AMOSTRAS DO RESERVATÓRIO RIO VERDE DURANTE O PERÍODO DE ESTUDO. 1 : ESPÉCIES EXCLUSIVAMENTE ENCONTRADAS NO VERÃO 2 : ESPÉCIES EXCLUSIVAMEN- TE ENCONTRADAS NO INVERNO CHLOROPHYCEAE Ankistrodesmus sp1 Desmodesmus sp2 Lagerheimia sp. Ankistrodesmus sp2 Diacanthos sp Micractinuim sp. Ankistrodesmus sp3 Dictyosphaerium sp. Monoraphidium arcuatum 2 Bothrycoccus sp2 Dydimocistis sp. Monoraphidium minutum Closteriopsis longissima Elakatothrix sp. Oocystis sp. Closteriopsis sp. Eutetramorus sp1 Pediastrum duplex 1 Coelastrum cambricum Eutetramorus sp2 2 Pediastrum simplex Coelastrum reticulatum Golenkinia spp. Pediastrum tetras Crucigenia fenestrata 2 Hyaloraphidium sp. Scenedesmus disciformis Crucigenia tetrapedia Keratococcus braunii 2 Scenedesmus ecornis Crucigeniela sp. Kirchneriella sp1 Schroederia sp. 1 Desmodesmus denticulatus Kirchneriella sp2 Tetraedron minimum Desmodesmus sp1 Koliella sp. 2 Treubaria setigera 2 CYANOPHYCEAE Aphanocapsa spp. Cyanophyceae sp3 Microcystis wesenbergii Anabaena planctonica 1 Filamentosa não identificada 1 Pseudoanabaena sp. 2 Chroococcus sp. Filamentosa não identificada 2 Spirulina sp1 2 Cyanophyceae sp1 Merismopedia spp. Spirulina sp2 Cyanophyceae sp2 Microcystis aeruginosa Wronichinia sp. BACILLARIOPHYCEAE Asterionella formosa Aulacoseira sp1 Penada não identificada Achnanthidium sp. Cyclotela sp. Tabellaria sp. 12 Eutrofização em Reservatórios: Gestão Preventiva

13 Aulacoseira alpigena Discostella stelligera Thalassiosira sp. Aulacoseira ambigua Fragilaria crotonensis Urosolenia longiseta Aulacoseira angustissima Fragilaria sp1 Urosolenia sp1 Aulacoseira granulata Fragilaria sp2 Urosolenia sp2 CRYPTOPHYCEAE Cryptomonas sp. Cryptophyceae não identificada CHRYSOPHYCEAE Chrysophyceae não identificada 1 Dynobrion spp. Synura sp.1 Chrysophyceae não identificada 2 Malomonas spp. ZYGNEMAPHYCEAE Closterium sp. 2 Staurastrum arctiscon Staurastrum sp1 Cosmarium spp. Staurastrum aversum 1 Staurastrum sp2 Euastrum sp. Staurastrum cristatum Teilingia sp. EUGLENOPHYCEAE Euglena sp. Trachelomonas sp2 Trachelomonas sp4 Phacus suecicus Trachelomonas sp3 Trachelomonas volvocina Trachelomonas sp1 DINOPHYCEAE Gymnodinium sp. 2 Peridinium sp XANTOPHYCEAE Centritractus sp. Istmocloron lobulatum NANOFLAGELADOS Chlamydomonas sp. 2 Desmarella moniliformes Nanoflagelado não identificado 2 Chrysococcus sp. 2 Nanoflagelado não identificado 1 2 FIGURA 8 ALGUMAS CLORÓFITAS COMUMENTE OBSERVADAS NAS AMOSTRAS COLETADAS NO RESERVATÓ- RIO RIO VERDE. A) Pediastrum simplex; B) Eutetramorus fottii; C) Nephrochlamys sp.; D) Monoraphidium minutum; E) Scenedesmus sp.; F) Scenedesmus acuminatus; G) Closteriopsis longissima; H-I) Dyctiosphaerium spp.; J) Elakatothrix sp.; K) Tetrastrum triangulare. A barra de escala corresponde a 10 mm. Fitoplâncton 13

14 FIGURA 9 ALGUMAS DIATOMÁCEAS OBSERVADAS NAS AMOSTRAS COLETADAS NO RESERVATÓRIO RIO VERDE. A) Asterionella formosa; B) Discostella stelligera; C-D) Fragilaria spp.; E) Aulacoseira granulata; F) Urosolenia longiseta; G-H) Urosolenia spp.. A barra de escala corresponde a 10 mm FIGURA 10 ALGUMAS CIANOBACTÉRIAS OBSERVADAS NAS AMOSTRAS COLETADAS NO RE- SERVATÓRIO RIO VERDE. A-B) Aphanocapsa spp.; C) Merismopedia sp.; D) Arthrospira sp.; E-F) Cianobactéria filamentosa não identificada; G) Dolichospermum planctonicum; H) Microcystis sp.. 14 Eutrofização em Reservatórios: Gestão Preventiva

15 FIGURA 11 ALGUNS FLAGELADOS OBSERVADOS NAS AMOSTRAS COLETA- DAS NO RESERVATÓRIO RIO VERDE. A-C) Espécies de Criptomonas; D-E) Nanoflagelados. 2.5 Densidades celulares do fitoplâncton e clorofila-a Estação R4 (barragem do reservatório) A contribuição relativa das diferentes classes do fitoplâncton para a densidade total (Figura 12) mostra que Clorófitas e nanoflagelados dominaram ao longo do período amostral. Na figura 13 pode-se observar o perfil de densidade do fitoplâncton total ao longo do período estudado, que variou de a céls/ml. Os maiores valores ocorreram próximo à superfície de fevereiro a fim de abril de 2009, com predomínio de clorófitas coloniais Chlorococcales. No final de abril de 2009, fortes rajadas de vento promoveram a circulação da coluna de água, que se encontrava estratificada no verão. As diatomáceas foram abundantes no final de agosto de 2008 e em janeiro de Clorófitas coloniais com mucilagem dominaram especialmente de fevereiro a abril de A variação anual de clorofila-a e sua distribuição vertical (Figura 14) se comportaram de modo semelhante às abundâncias do fitoplâncton. As concentrações oscilaram de 2,5 a 30,7 μg/l, e os máximos tenderam a concentrar-se nos meses de janeiro a abril de Em geral, as concentrações de clorofila-a foram inferiores a 8,0 µg/l. As espécies numericamente importantes durante o período de estudo foram Nanoflagelados, Dictyosphaerium spp., Monoraphidium minutum, Cyclotella spp., Eutetramorus fottii, Crucigenia tetrapedia, Elakatothrix gelatinosa e Scenedesmus spp. (Figura 15). Em julho e agosto de 2008 e 2009 e fim de janeiro de 2009 as diatomáceas foram importantes oscilando entre e céls/ ml, sendo Aulacoseira ambigua, A. granulata, Asterionella formosa, Fragilaria crotonensis e Cyclotella spp. as espécies dominantes (Figura 15). As criptofíceas ocorreram em abundâncias usualmente superiores a 500 céls/ ml durante o período estudado, chegando a céls/ ml em fevereiro de 2009 (Figura 15). As espécies descritores do ecossistema (de acordo com REYNOLDS et al., 2002) foram enquadrados em seis associações: A, C, J, P, X1 e Y. Os táxons descritores estão listados na tabela 5. Fitoplâncton 15

16 Estação R1 (ambiente lótico, próximo à cabeceira do reservatório) Como a estação apresentou pequena profundidade, por motivos práticos, apenas os dados de superfície foram considerados na maioria dos resultados para a estação R1. De modo geral, a variação anual das classes do fitoplâncton e as densidades do fitoplâncton total na Estação R1 foram similares àquelas observadas na estação R4 (Figuras 16 e 17). As clorófitas e os nanoflagelados foram importantes ao longo do período amostral, e criptofíceas aumentaram em proporção nos meses de setembro de 2008 e junho e julho de 2009 (Figura 16). As maiores densidades totais do fitoplâncton foram registradas no período de dezembro de 2008 a março de 2009, atingindo a céls/ml, alternados por meses com densidade bem inferior ( céls/ml), nos demais meses (Figura 17). As concentrações de clorofila-a variaram de 2,8 a 12,7 µg/l, sendo os maiores valores registrados durante os meses de janeiro a abril de 2009 (Figura 17). A não ser pela maior contribuição de espécies como Asterionella formosa e Dinobryon sp., as espécies descritoras do ambiente foram idênticas as do ponto R4 (Figura 18). FIGURA 12 CONTRIBUIÇÃO (%) DAS DIFERENTES CLASSES DO FITOPLÂNCTON PARA A DENSIDADE TOTAL NO PONTO R4 NO RESERVATÓRIO RIO VERDE ENTRE JULHO DE 2008 E JULHO DE 2009 FIGURA 13 VARIAÇÃO SAZONAL DO FITOPLÂNCTON (céls/ml) NO RESERVATÓRIO DO RIO VERDE 2008/2009, ESTAÇÃO R4 16 Eutrofização em Reservatórios: Gestão Preventiva

17 FIGURA 14 VARIAÇÃO ANUAL DA DENSIDADE TOTAL DO FITOPLÂNCTON (céls/ml) E CONCEN- TRAÇÃO DE CLOROFILA-A (µg/l) NO RESERVATÓRIO DO RIO VERDE DE JULHO DE 2008 A JULHO DE 2009 NO PONTO R4. APENAS AS AMOSTRAS DE SUPERFÍCIE FORAM CONSIDERADAS FIGURA 15 DENSIDADE (céls/ml) NO PONTO R4 REFERENTE AS ESPÉCIES DEFINIDAS COMO DESCRITORAS DO AMBIENTE DO RESERVATÓRIO RIO VERDE ENTRE JULHO DE 2008 E JULHO DE 2009 Fitoplâncton 17

18 TABELA 5 ORGANISMOS DEFINIDOS COMO DESCRITORES DO AMBIENTE DO RESERVATÓRIO RIO VERDE, PARA CADA ESTAÇÃO DO ANO E OS GRUPOS FUNCIONAIS AOS QUAIS PERTENCEM Espécie Estação Grupo Funcional Nanoflagelados TODAS X2 Dictyosphaerium spp. TODAS F Monoraphidium minutum TODAS X1 Cryptomonas sp. Primavera/Verão Y Scenedesmus ecornis Primavera/Outono J Cyclotella spp. Primavera/Verão/Inverno A Asterionella formosa Outono/Inverno C Dynobrion spp. Verão E Fragilaria spp. Verão P Aphanocapsa sp. Outono K Legenda (de Reynolds et al., 2002): X2: Espécies que habitam camada de mistura de lagos mesotróficos rasos, tolerantes a estratificação e sensíveis a mistura profunda e a herbivoria. F: Clorófitas coloniais que habitam epilímnios claros, sensíveis a turbulência e deficiência de CO 2, tolerantes a falta de nutrientes. X1: Algas de águas rasas, homogêneas e enriquecidas. Toleram estratificação e sofrem com a falta de nutrientes e herbivoria. Y: Espécies presentes em lagos pequenos com águas enriquecidas. Toleram baixa intensidade luminosa. Limitação por herbivoria. J: Organismos de águas rasas e enriquecidas, que necessitam de alta luminosidade. A: Microalgas de lagos com águas claras e homogêneas. Toleram deficiência de nutrientes e são sensíveis a ph alto. C: Algas de pequenos a médios reservatórios, com água homogênea e eutrófica. Resistem a alta luminosidade e a privação de carbono. São sensíveis a falta de sílica e a estratificação. E: Espécies de pequenos lagos oligotróficos, tolerantes a escassez de nutrientes (com possibilidade de mixotrofia) e sensíveis a deficiência de CO 2. P: Grupo de epilímnion eutrófico. Toleram baixa luminosidade e deficiência de carbono. Sensíveis a estratificação e exaustão de sílica. K: Organismos adaptados a escassez de nutrientes, sensíveis a mistura profunda. FIGURA 16 CONTRIBUIÇÃO (%) DAS DIFERENTES CLASSES DO FITOPLÂNCTON PARA A DENSIDADE TOTAL NO PONTO R1 NO RESERVATÓRIO RIO VERDE ENTRE JULHO DE 2008 E JULHO DE Eutrofização em Reservatórios: Gestão Preventiva

19 FIGURA 17 VARIAÇÃO ANUAL DA DENSIDADE TOTAL DO FITOPLÂNCTON (céls/ml) E CON- CENTRAÇÃO DE CLOROFILA-A (µg/l) NO RESERVATÓRIO RIO VERDE DE JULHO DE 2008 A JU- LHO DE 2009 NO PONTO R1. APENAS AS AMOSTRAS DE SUPERFÍCIE FORAM CONSIDERADAS FIGURA 18 DENSIDADE (céls/ml) NO PONTO R1 REFERENTE ÀS ESPÉCIES DEFINAS COMO DES- CRITORAS DO AMBIENTE DO RESERVATÓRIO RIO VERDE ENTRE JULHO DE 2008 E JULHO DE 2009 Fitoplâncton 19

20 3. DISCUSSÃO Embora o Reservatório Rio Verde apresente baixa profundidade máxima (11 metros), ele se comportou como um corpo de água do tipo monomítico quente, pelo menos em sua região lacustre, provavelmente por encontrar-se encaixado entre montanhas, diminuindo a atuação dos ventos, e devido à reduzida influência do fluxo de rios afluentes. A formação do epilímnio iniciou-se em novembro, perdurando até o fim de abril. O hipolímnio apresentou extensão bastante discreta, quando comparado ao volume ocupado pelo epilímnio. Ainda assim, uma camada anóxica persistente e com concentrações elevadas de amônia (dado não apresentado) foi detectada ao longo do período de estratificação térmica no verão. Portanto, o Rio Verde compartilha características físicas razoavelmente semelhantes aos outros reservatórios pequenos da Região Metropolitana de Curitiba como o Piraquara, Passaúna e Parigot de Souza (ZEHNDER-ALVES, 2003; COQUEMALA, 2003; BORGES, 2006), estando submetido às mesmas forçantes ambientais reguladoras da estabilidade térmica. Os ventos e as trocas de calor com a atmosfera promovem a circulação no outono e inverno, e as trocas por convecção de calor geram uma coluna de água homogênea ao redor de C. A partir da primavera, com o aumento da duração dos dias e da intensidade luminosa, inicia-se o processo de estratificação da coluna de água. Esses fenômenos trarão efeitos importantes para o fitoplâncton, como discutido mais adiante. Naturalmente, essa classificação não se aplica à zona lótica e transicional do reservatório Rio Verde, onde a coluna de água encontra-se homogênea na maior parte do tempo e outros fatores são responsáveis por sua dinâmica física e química, como o fluxo de entrada do rio principal e dos afluentes, ressuspensão do fundo etc. (KIMMEL & GROEGER, 1984). De modo geral, as concentrações de nutrientes no Reservatório Rio Verde foram baixas, com um reflexo sobre as densidades do fitoplâncton e de sua composição específica. Os maiores valores de densidade celular foram encontrados no verão, atingindo céls/ml, pelo menos uma ordem de grandeza inferior aos de reservatórios eutrofizados no Brasil (CALIJURI et al., 2002; GENTIL et al., 2008). Comparando-se com outros reservatórios no Paraná e outras regiões do Brasil, as concentrações de nutrientes no Rio Verde caracterizam o ambiente como mesotrófico, com limitado aporte de nutrientes, gerando biomassa fitoplanctônica regulada por fósforo e (ou) nitrogênio. Em reservatórios tropicais oligotróficos ou mesotróficos situados em latitudes semelhantes, como o de Piraquara I, os mesmos grupos funcionais são encontrados, e apresentam-se limitados por nutrientes, principalmente o fósforo (ZEHN- DER-ALVES, 2003). Historicamente, os parâmetros da água do reservatório Rio Verde medidos semestralmente pelo IAP (desde 1998) indicam um ambiente moderadamente degradado (IAP, 2004; IAP, 2009). De acordo com tal monitoramento, o nitrogênio inorgânico dissolvido variou de 0,04 a 0,54 mg/l e o fósforo total inorgânico variou de 0,004 a 0,06 mg/l. A relação N:P calculada a partir desse banco de dados, é em média 31, indicando que o fósforo é um importante regulador do crescimento do fitoplâncton no reservatório, tomando-se a relação de Redfield (1958) de 106C:16N:1P como parâmetro. De acordo com os dados obtidos a partir do monitoramento realizado no reservatório de março a setembro de 2010, posteriores ao deste trabalho, o nitrato e amônia variam de 0,007 a 0,37 mg/l e 0,07 a 0,4 mg/l, respectivamente, e o fósforo reativo de 0,003 a 0,01 mg/l (dados não publicados), corroborando os dados da série histórica do IAP. Durante o período estudado, o fitoplâncton foi dominado por clorofíceas coloniais da ordem Chlorococcales, produtoras de mucilagem, especialmente durante a primavera e o verão. Na classificação de grupos funcionais de Reynolds et al. (2002), as espécies de clorófitas do Rio Verde podem ser categorizadas nos grupos F, J e X1. Portanto, elas são espécies adaptadas aos períodos de estratificação com maior intensidade luminosa, e a produção de mucilagem diminui a taxa de sedimentação, adaptação importante em águas estratificadas termicamente. Várias espécies de Chlorococcales, como as encontradas neste trabalho, apresentam habilidade de assimilar fósforo e nitrogênio de fontes orgânicas dissolvidas (BERMAN, 1990; BERMAN & BRONK, 2003), podendo explicar seu crescimento até mesmo em períodos de menor concentração de nutrientes. Espécies do gênero Pediastrum crescem melhor em ambientes com maior concentração de nitrogênio, ou com alta relação N:P, temperatura elevada e radiação solar saturante (BERMAN et al., 1977). No Rio Verde, Pediastrum foi abundante no verão, quando as condições ambientais favoreceram seu crescimento em relação aos outros grupos de microalgas. Algumas diatomáceas crescem melhor durante o período de circulação dos reservatórios, pois as células são ressuspendidas para a zona fótica, simultaneamente à disponibilização dos nutrientes que foram produzidos no hipolímnio durante o verão e da remineralização do silicato. Nesse período de desestratificação e circulação da coluna de água no outono e inverno, as diatomáceas dos grupos C e P, mais tolerantes às baixas temperaturas e reduzida intensidade luminosa, aumentaram sua contribuição relativa para a comunidade fitoplanctônica. Coincidentemente, as concentrações de silicato aumentaram nesses períodos, alcançando valores (> 0,8 mg/l) que suportam o crescimento das espécies, embora não sejam suficientes para promover uma floração. Alguns autores têm estabelecido o valor de 1mg/L de silicato para promover a reprodução intensiva de diatomáceas como Aulacoseira ambigua e Asterionella formosa (REYNOLDS, 1997). As espécies dominantes no Rio Verde foram Aulacoseira ambigua, Asterionella formosa e Fragilaria crotonensis, que apresentam taxas de crescimento específico mais elevadas do que outros grupos algais (SANDGREN, 1988). Além disso, mesmo com a redução de temperatura observada de maio a agosto de 2009, as diatomáceas mantiveram densidades maiores do que outras espécies do fitoplâncton. Takano e Hino (1996), comparando espécies de diatomáceas, clorófitas e criptofíceas em condições de cultivo, registraram que as diatomáceas tendem a manter sua eficiência fotossintética, saturando a fotossíntese mesmo sob baixa intensidade luminosa e menor temperatura, 20 Eutrofização em Reservatórios: Gestão Preventiva

21 desde que cresçam em condições ótimas de nutrientes, especialmente silicato e fosfato. Asterionella formosa, importante no Rio Verde em agosto de 2008 e em maio e junho de 2009, apresenta ainda capacidade de armazenar fósforo em excesso, utilizável durante períodos de depleção do nutriente (SANDGREN, 1988). Essas adaptações ecofisiológicas devem ser importantes também no reservatório Rio Verde, no qual as temperaturas são mais baixas no inverno (15,5 17,7 C) e a intensidade luminosa é aproximadamente a metade (800 W/m 2 ) dos valores registrados no verão. Portanto, em função das propriedades químicas observadas, somadas à característica monomítica do reservatório Rio Verde, estabeleceu-se um ambiente mais favorável à dominância das clorófitas coloniais ou solitárias (grupos funcionais F, J, X1), periodicamente alterado pela ressuspensão de nutrientes e maior crescimento de diatomáceas (grupo funcional C) durante a circulação de outono e inverno. Possíveis causas da floração de Cylindrospermopsis raciborskii em 2005 Durante a realização deste projeto, nenhuma cianobactéria foi encontrada em concentrações elevadas, ou mesmo detectada nas contagens de microscópio invertido, exceto nas amostras de rede. Por outro lado, em abril de 2005 os técnicos do IAP registraram uma floração de Cylindrospemopsis raciborskii em algumas áreas de menor circulação do Reservatório, a qual se estendeu por 8 10 dias, aproximadamente. A concentração de clorofila-a registrada foi de 21,7 µg/l e as densidades desta cianobactéria tóxica alcançaram céls/ml, portanto bem superior ao valor regulamentado pela Portaria MS 518/2004. Os valores de nutrientes tomados apenas uma vez durante a floração, estavam baixos, possivelmente devido ao consumo pelas células, sugerindo que a floração já estivesse em sua fase de decaimento. As concentrações de fósforo total e de nitrogênio dissolvido eram 0,007 mg/l e 0,041 mg/l, respectivamente, na zona fótica. Próximo à base do epilímnio, os valores de amônia foram uma ordem de grandeza maior, chegando a 0,37 mg/l. Este foi o único registro de floração de cianobactérias no reservatório desde o início do monitoramento ambiental pelo IAP. Cylindrospermopsis é um cianobactéria tóxica produtora das toxinas saxitoxina e cilindrospermopsina e bastante comum em corpos de água tropicais eutrofizados. Recentemente, essa cianobactéria tem ocorrido em florações, cujas causas têm sido atribuídas às mudanças climáticas globais, como aumento de temperatura, alterações na dinâmica hídrica dos ambientes lênticos, etc. Outra observação alarmante é a constatação de que a espécie está se expandindo para as regiões temperadas, modificando a composição e abundância de espécies do fitoplâncton (PADISÁK, 1997; VIDAL & KRUK, 2008). Geralmente, sua estratégia para otimizar o crescimento é a produção de heterócitos fixadores de nitrogênio gasoso, acúmulo em excesso de fósforo depositado na forma de cristal, migração ativa na coluna de água (através de aerótopos) aliada à tolerância à baixas intensidades luminosas, grande afinidade por amônia e seu talo filamentoso que diminui a ação herbívora pelo zooplâncton (PADISÁK, 1997; FERNANDES et al., 2005a). A espécie cresce mais lentamente que cianobactérias coloniais como Microcystis spp., as quais geralmente são abundantes ou dominantes na maioria dos reservatórios do mundo. Devido às estratégias adaptativas citadas acima, os crescimentos intensivos da espécie têm sido registrados frequentemente logo após a floração de outras espécies do fitoplâncton, especialmente daquelas de crescimento intrínseco rápido, como Microcystis spp. ou diatomáceas. Por exemplo, Fernandes et al. (2005), estudando as florações de Microcystis aeruginosa no reservatório do Iraí, registraram que C. raciborskii substituía Microcystis a partir de março, quando ocorria o decaimento de Microcystis. Os autores registraram baixas concentrações de nutrientes durante a floração, associada ao consumo pelo fitoplâncton e a estiagem naquela época. Finalmente, eles concluíram que C. raciborskii se beneficiou da fixação de nitrogênio gasoso (pois a grande maioria dos tricomas apresentou heterócitos) e da utilização do fósforo acumulado e da temperatura ainda elevada, além da exclusão competitiva das outras espécies da comunidade pelágica, incapazes de crescer eficientemente durante a depleção de nutrientes. Por outro lado, à medida que a temperatura baixava e o reservatório do Iraí passou a apresentar eventos de circulação total da coluna de água, C. raciborskii foi substituída por diatomáceas e Microcystis spp.. Tucci e Sant Anna (2003) registraram elevadas concentrações de C. raciborskii no Lago das Garças, SP, associando sua dominância no verão à estabilidade térmica da coluna de água, utilização de fósforo acumulado e adaptação à baixa intensidade luminosa. Em tal estudo, as macrófitas aquáticas foram as responsáveis pela depleção de fósforo, enquanto o nitrogênio foi abundante em todo o período, portanto os heterócitos não foram observados. Finalmente, devido à escassez de dados levantados durante a floração de 2005, torna-se extremamente difícil discutir as suas causas. Por outro lado, a revisão das características ecológicas da espécie, consideradas acima, pode ajudar a entender as causas de crescimentos intensivos dessa espécie no Paraná. Numa perspectiva futura, essas informações podem auxiliar a desvendar os gatilhos ambientais que promovem as florações, além de fornecer ferramentas úteis para um monitoramento mais intensivo no reservatório Rio Verde. 4. REFERÊNCIAS ANDREOLI, C.; CARNEIRO, C. Gestão Integrada de Mananciais de Abastecimento Eutrofizados. Companhia de Saneamento do Paraná SANEPAR e FINEP, 2005, 494 pp. APHA AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION. Standard methods for the examination of water and wastewater. Washington, DC, BERMAN, T.; BRONK, D. A. Dissolved organic nitrogen: a dynamic participant in aquatic ecosystems. Aquat. Microb. Ecol., 31: 2003, p BERMAN, T.; HADAS, O.; KAPLAN, B.. Uptake and respiration of organic compounds and heterotrophic growth in Pediastrum duplex (Meyen). Freshwater Biology, 7:(5), October, 1977, p BERMAN, T.; CHAVA, S. Algal growth on organic compounds. J. Fitoplâncton 21