Diversidade de Habitats em riachos de altitude: aspectos geomorfológicos e hidráulicos

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1 Diversidade de Habitats em riachos de altitude: aspectos geomorfológicos e hidráulicos Prof. Marcos Callisto Laboratório de Ecologia de Bentos, Depto. Biologia Geral, ICB, UFMG, Belo Horizonte callisto@icb.ufmg.br Tel , Fax Laboratório de Ecologia de Bentos, ICB-UFMG

2 árvores arbustos herbáceas Complexidade vertical. A complexidade deve considerar uma variedade de estratos vegetais. Fonte:

3 precipitação Evapotranspiração pelas plantas Impacto de uma gota de chuva um dos vários tipos de erosão. infiltração carreamento gotejamento Intercepção e evaporação Solo mineral Percolação líquida pro solo Fonte: Típico caminho das águas da chuva Uma parte da precipitação nunca chega ao lençol freático por ser interceptada pela vegetação ou outras superfícies

4 10% percolação 20% percolação 25% infiltração superficial Cobertura do solo natural 25% infiltração profunda 21% infiltração superficial 10-20% superfícies impermeáveis 21% infiltração profunda 35% evapotranspiração 30% evapotranspiração 30% percolação 55% percolação 20% infiltração superficial 15% infiltração profunda 35-50% superfícies impermeáveis 10% infiltração superficial % superfícies impermeáveis 5% infiltração profunda Fonte: Relações entre cobertura vegetal e percolação superficial. A devastação da cobertura vegetal em uma bacia de drenagem resulta no aumento do escoamento superficial. A partir de 10% de deflorestamento observam-se prejuízos para os corpos d água.

5 Trecho de rio Cobertura vegetal fechada sobre o leito do rio. Ecossistema em múltiplas escalas. A restauração de um corredor lótico pode acontecer em qualquer escala, desde a regional até um único trecho do rio. Cobertura vegetal aberta sobre o leito do rio. larg prof Exemplos de estrutura vegetacional em um corredor lótico. As comunidades vegetais têm um papel importante na determinação das condições e sua vulnerabilidade. Fonte:

6 Lago em ferradura Depositos argila Lago em ferradura brejo lagoa Leito secundário Depósito natural Ecologia da paisagem e depósitos em uma planície de inundação. Características topográficas em uma planície de inundação, causadas por rios meândricos. Fonte:

7 Planície de inundação Planície de inundação Ciclagem de nutrientes em espiral, ao longo do canal do rio e em sua planície de inundação (Ward, 1988).

8 LUZ MOPG macroalgas Microrganismos (fungos) algas MOD microrganismos Floculação fragmentadores MOPF raspadores Biota de um rio. Relações tróficas alimentares tipicamente encontradas predadores coletores Invertebrados predadores Fonte:

9 Nível das águas estrato permeável zona hiporréica lençol freático estrato impermeável Zona hiporréica. Resumo dos diversos caminhos de migração dos organismos bentônicos em um rio Fonte:

10 Fonte: Ricklefs, R.E The Economy of Nature. 5th ed., New York, 550p.

11 Fonte: Laboratório de Ecologia de Bentos, ICB-UFMG

12 Bacia hidrográfica... Fonte: Pielou, E. C Freshwater. Ed. The University of Chicago Press. Chicago, 275pp.

13 Córregos em nascentes de altitude fluem por terrenos inclinados e formam vales em V. Corredeiras e cachoeiras são comuns. Córregos de altitudes menores nascem e fluem ao longo de terrenos mais suaves. O vale apresenta poucas elevações e formam-se meandros. Próximo ao nível do mar, o rio serpenteia ao longo da paisagem. Na foz, pode dividir-se em vários canais separados formando um delta a partir da deposição de sedimentos fluviais e marinhos. Zona 1: Cabeceiras Zona 2: Transferência Zona 3: Deposição Três Zonas ao longo do gradiente longitudinal de um rio. As características da calha central e da planície de inundação mudam ao longo do percurso da nascente até a foz. Fonte:

14 Rio 1 a. ordem Rio de 2 a. a 4 a. ordem Rio de 5 a. a 10 a. ordem velocidade das águas Tamanho médio de partículas no leito do rio Transporte de partículas. O sedimento transportado é formado por todas as partículas em movimento ao longo do trecho de rio a montante, durante um período de tempo definido. As taxas de transporte variam de acordo com os mecanismos de erosão e sedimentação. Fonte:

15 Rio 1 a. ordem Rio de 2 a. a 4 a. ordem Rio de 5 a. a 10 a. ordem Cabeceiras Transferência Deposição fluxo das águas Tamanho médio de partículas no leito do rio Transporte de partículas. O sedimento transportado é formado por todas as partículas em movimento ao longo do trecho de rio a montante, durante um período de tempo definido. As taxas de transporte variam de acordo com os mecanismos de erosão e sedimentação. Tamanho de partículas no leito do rio Volume relativo de sedimentos estocados Vazão do rio Aumento Largura do canal Fonte: inclinação Profundidade do canal Velocidade média Área de drenagem (~distância a jusante 2 )

16 Leito pedregoso Detritos orgânicos na margem Silte e argila sobre seixos Biofilme musgos galhos ordem de rio segmento de rio Rápidos e remansos cascalho Microhabitats no leito Organização hierárquica de um ecossistema lótico e seus habitats e microhabitats. Fonte:

17 Linha de velocidade máxima Seção transversal do rio Deposição Erosão Seção transversal do rio Descrição de um trecho de remanso, com linha de velocidade máxima e diferenças de vazão que produzem áreas de erosão e de deposição. As seções transversais ilustram os movimentos laterais de água nas bordas. (Fonte: Allan, J.D Stream ecology, structure and function of running waters. Chapman & Hall).

18 Distância Horizontal (metros) Alta velocidade Baixa velocidade Distribuição de velocidade em (a) braço de rio e (b) em meandros de um rio. A velocidade da água é diferente em rápidos e remansos, em trechos retos e em curvas, transversalmente no rio, e em diferentes profundidades. A velocidade também varia muito da nascente à foz e da margem para o centro do rio. Fonte: Distribuição de Velocidade Seções transversais

19 Seção transversal de um rio com alguns dos vários microhabitats. Perifiton e biofilme cobrindo pedras, cascalho. Detritos da vegetação ripária acumulado em áreas de remansos ou formando leaf packs na frente de obstáculos como galhos caídos. Substrato grosso é encontrado em trechos de rápidos e corredeiras onde o fluxo das águas é intenso e turbulento e os substratos finos são encontados em remansos e sobre pedras onde o fluxo é lento. Vegetação ripária FLUXO plêuston biofilme perifiton FOLHAS MUSGOS DETRITOS ZONA HIPORRÉICA GALHOS ZONA MORTA REMANSO RAPIDO DESLIZAMENTO (Fonte: Allan, J.D Stream ecology, structure and function of running waters. Chapman & Hall).

20 DIMENSÃO LATERAL DIMENSÃO LONGITUDINAL Zona ripária Planície de inundação Canal do rio Ligações montante jusante Biológico: Respostas comportamentais ESCALA Mudanças evolutivas Físico- TEMPORAL Químico Fluxo das águas Idade dos grandes rios mundiais Canal do rio Zona hiporréica Lençol freático DIMENSÃO VERTICAL Fonte: Giller, P.S. & Malmqvist, B The biology of streams and rivers. Biology of habitats. Oxford.

21 Algumas das metodologias utilizadas... Coleta de peixes Medidas de Produção Bacteriana Medida de parâmetros abióticos Coleta de plâncton Coleta de amostras de sedimento Testes de toxicidade em laboratório Fotos: M. Callisto

22 (A) (C) (B) Fotografias das metodologias de coleta em campo com detalhe da utilização do core (A), draga Eckman-Birge (B) e draga de Petersen (C). Fotos: M. Callisto

23 Lavagem e triagem de amostras... 1,00 mm 0,50 mm 0,25 mm Fotos: M. Callisto

24 Fotos: M. Callisto Análises Granulométricas...

25 Depósito de exemplares em Coleções de Referência... Fotos: M. Callisto

26 Tabulação e interpretação de resultados... Índices de diversidade (Shannon-Wiener) Abundância e Densidade de organismos Índices BMWP, ASPT Classificação em Grupos Tróficos Funcionais Identificação dos hábitos de vida EPT x Chironomidae + Oligochaeta IBI - Índice de Integridade Biótica Foto: M. Callisto

27 Marcos Callisto, UFMG

28 Em macro-escala, quando se chega em um trecho de rio...

29 Pode-se tentar olhar mais de perto, talvez em meso-escala...

30 Chegando mais perto, tentando mudar de escala (=tentando chegar a micro-escala), podemos observar melhor os invertebrados... Sentado à beira do rio, com o olhar de fora (meso-escala), não temos informação sobre onde (e como) vivem os invertebrados...

31 Mas o melhor é tentar entender... larvas de Simuliidae pupas de Simuliidae

32 Onde estarão os invertebrados? Onde coletar?

33 Parque Estadual do Rio Preto!

34 Em campo...

35 Os projetos...

36 Inventários de Insetos Aquáticos: Por quê? Como? Pra quê? Fonte: Ricklefs, 2001 Prof. Marcos Callisto Foto: M. Callisto - Depto. Biologia Geral, ICB, bloco I3, sala 245, Tel , Fax

37 Chironomus Chironomus sp. Chironomus sp.1 Chironomus spp.

38 Cuidados & Reflexões... Por que fazer? Como fazer? E a taxonomia? Taxonomistas ajudam? Que tipo de informações são levantadas? Uma vez obtidas, o que fazer? Levantamentos de espécies... E daí?! EIA/RIMAs... Coleções Taxonômicas... Finalidades conservacionistas...

39 Descrição da composição de uma comunidade É necessário e fundamental formular boas perguntas! Número de espécies: problemas taxonômicos sub-amostras dos organismos em uma área depende do número de amostras ou volume de hábitat explorado espécies raras x espécies comuns UFMG ICB Depto. Biologia Geral, Lab. Ecologia de Bentos

40 Relação custo-benefício amostral Quantas amostras devo coletar? número de espécies número de amostras UFMG ICB Depto. Biologia Geral, Lab. Ecologia de Bentos

41 RIBERÃO ARRUDAS (A MONTANTE DA ETE) P- Total (mg/l) 1,200 Teores de Nutrientes N-Amoniacal (mg/l) 11,30 N-Total (mg/l) 12,0 Porcentagem dos organismos bentônicos Profundidade: 80 cm Largura: 20 m Velocidade: 1,103 m/s Vazão: 17,65 m 3 /s Resultado do Protocolo de Avaliação Rápida das Condições Ecológicas IMPACTADO ph 7,6 30% 11% Conduct. O 2 (µs/cm.s) (mg/l) 390 0,03% 1% Parâmetros Abióticos 0,48 TSD (mg/l) 304 GRANULOMETRIA Turbidez (UT) 26,000 25% 33% Temp. ( 0 C) 24,9 Areia Muito Grossa Areia Grossa Areia Média Areia Fina Areia Muito Fina Silte + Argila Mat.Org. (% P. seco) 2,31 Chironomus 93% Resultados Bacteriológicos Coliformes Coliformes Termotolerantes Totais /100 ml (Col/100ml) 1,0 x ,2 x 10 6 Índice de Diversidade das comunidades planctônicas Fitoplâncton 1,38 Oligochaeta 7% Zooplâncton 0,00

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44 Que taxa utilizar?! BENTOS: PEIXES: Numerosos Cosmopolitas Abundantes Fáceis de coletar Respostas ecológicas Espécies conhecidas Ampla distribuição Fáceis de monitorar Grupo bandeira Metodologias

45 O tamanho e localização da bacia influenciam!... Grandes bacias (> 500 Km 2 ) IBI peixes e bentos, 44% Bacias médias (50-500Km 2 ) IBI peixes e bentos, 65% Rios pequenos 75% Fonte: YODER & RANKIN (1995)

46 A forma como a biologia e a estatística são utilizadas, é mais importante do que a taxonomia Qual o grupo taxonômico mais apropriado? Região a ser estudada Fonte de recursos Experiência e formação da equipe de especialistas Planejamento amostral e protocolos de análises Fontes: KARR (1991), KARR & CHU (1999)

47 Na realidade... Conveniência, Recursos, Tempo, Lugar Influenciarão a escolha pelo taxon a ser amostrado! A escolha do taxon deve ser viável financeiramente de ser coletado e identificado!

48 Insetos aquáticos e diatomáceas epibênticas são fáceis de ser coletadas no campo mas são difíceis e levam muito tempo para serem identificados em laboratório! Córrego Mascates, PARNA Cipó, MG

49 Alguns biólogos recomendam utilizar mais de um grupo de vertebrados (p.ex. peixes e anfíbios) em IBIs!

50 Aspectos geográficos e fatores ao nível de ecologia da paisagem podem influenciar mais na integridade biológica local e regional do que alterações tradicionalmente monitoradas de mudanças físicas e químicas! Cachoeira Casca D Anta, PARNA Serra da Canastra, MG Fonte: KARR & CHU (1999)

51 Em síntese... Diferentes taxa têm vantagens em lugares distintos; Ao definir um desenho amostral para um Programa de Biomonitoramento, é necessário avaliar os padrões de distribuição e as respostas; Condições de referência e metodologias de amostragem; É fundamental avaliar como diferentes taxa podem oferecer um melhor diagnóstico das causas de degradação em diferentes áreas geográficas e situações.

52 Como olhar um rio... Fonte: The new Rivers & Wildlife handbook, Foto: Rio Peixe, fazenda Sobrado, Serra do Cipó (MG)

53 Avaliação do Estoque de peixes Medindo o comprimento... Pesca elétrica em um riacho Fonte: The new Rivers & Wildlife handbook, 1995.

54 Diferentes grupos de macroinvertebrados e seus níveis de tolerância à poluição. AMBIENTES NÃO POLUÍDOS AMBIENTES POLUÍDOS Plecoptera Ephemeroptera Trichoptera Chironomidae Oligochaeta Tolerância crescente à poluição

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59 INSETOS ORDENS DE INSETOS AQUÁTICOS HEMIMETÁBOLOS Ephemeroptera: ninfas sempre aquáticas, adultos aéreos Odonata: ninfas sempre aquáticas, adultos aéreos Plecoptera: ninfas sempre aquáticas, adultos aéreos Heteroptera: alguns com ninfas aquáticas, alguns adultos aquáticos.

60 INSETOS HOLOMETÁBOLOS Trichoptera: larvas sempre aquáticas, adultos aéreos Lepidoptera: alguns com larvas aquáticas, adultos aéreos Diptera: alguns com larvas aquáticas, adultos aéreos Coleoptera: alguns com larvas aquáticas, alguns adultos aquáticos. Obs.: Nos Heteroptera todas as espécies que têm larvas aquáticas têm adultos também aquáticos; nos Coleoptera, somente algumas famílias com larvas aquáticas têm adultos terrestres

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