MONITORAMENTO DA FAUNA DE MACROINVERTEBRADOS BENTÔNICOS DO RIBEIRÃO IPANEMA IPATINGA MG: UMA COMUNIDADE BIOINDICADORA DA EFETIVIDADE DE PROGRAMAS DE DESPOLUIÇÃO DE CURSOS D ÁGUA - I Maurício Lopes de Faria Professor do Curso de Engenharia Sanitária e Ambiental Unileste-MG. Doutor em Ecologia - UFMG. Janaína Abreu Alvarenga Graduanda do Curso de Engenharia Sanitária e Ambiental Unileste-MG. Carolina Bittencourt de Abreu Graduanda do Curso de Engenharia Sanitária e Ambiental Unileste-MG. RESUMO O Ribeirão Ipanema apresenta altos níveis de poluição, pois durante vários anos atuou como o coletor da grande quantidade de esgotos do município de Ipatinga, MG. Na avaliação da qualidade do ambiente aquático, comunidades zoobentônicas são usadas freqüentemente como bioindicadores de qualidade da água. Espécies bioindicadoras respondem de formas distintas aos diversos níveis de poluição; ocorre a redução de espécies sensíveis e a proliferação de espécies tolerantes (Silveira, 2004). A estrutura das comunidades zoobentônicas em ambientes degradados depende do tipo de sedimento, sendo a granulometria e o teor de matéria orgânica as variáveis sedimentares apontadas como as mais importantes (Gomes & Vanin, 2003). O trabalho foi realizado desde a nascente até a foz do Ribeirão Ipanema, onde foram demarcadas cinco estações de coleta. As amostras foram coletadas pelo método de dipping. Chironomus sp (Díptera: Chironomidae), a espécie mais abundante nas amostras e indicador de má qualidade de água, exceto próximo à nascente, onde organismos indicadores de boa qualidade de água predominaram. O teor de matéria orgânica apresentara baixa correlação com a abundância e riqueza de espécies, mas uma relação estatisticamente significativa com a granulometria do sedimento. Da mesma forma, os sedimentos compostos por partículas menores apresentam os maiores teores de matéria orgânica. Palavras-chave: bioindicadores, comunidade zoobentônica, sedimentos, granulometria, matéria orgânica. ABSTRACT Ipanema Stream presents high levels of pollution, because it received urban sewage discharges during many years. The estimate about the quality of aquatic environments, the zoobenthonic community is frequently used as a bioindicator of water quality. Bioindicator species replies by different ways of pollution levels; occurs the reduction of sensitive species and proliferation of tolerant ones (Silveira, 2004). The structure of zoobenthonic community in degraded environments is based on kind of sediment and the levels of organic material, being granulometry and level of organic material the sedimentary variables pointed as most
131 significant (Gomes & Vanin, 2003). This study was performed at five points throughout the entire course of the stream, from its spring until its estuary, into the Doce River. The samples were collected using the dipping method at each station. Chironomus sp (Diptera: Chironimidae), indicator of low quality of water, was most abundant species in the samples. Except in the samples collected in the spring, where indicators of high quality of water dominate. Levels of organic material presents low statistics relations with abundance and richness of species. But a significant relationship with granulometry of sediment was found. In the same way, the smaller particles in sediment samples presents highly levels of organic material. Key-words: bioindicators, zoobenthonic community, sediments, granulometry, organic material. INTRODUÇÃO Os ecossistemas aquáticos vêm sofrendo uma série de impactos antropogênicos que alteram o seu funcionamento. Como conseqüência, a biota responde a estes impactos sintetizando as atuais condições ambientais a que o ecossistema está submetido. Esses ambientes são caracterizados por uma grande variabilidade e complexidade de parâmetros bióticos e abióticos, tornando-os essencialmente dinâmicos. Esta dinamicidade os torna ecossistemas fundamentalmente estruturados pelo regime climático e pelos ambientes físico (luz, temperatura, correnteza, habitat) e químico (carbono orgânico e inorgânico, oxigênio, nutrientes) com os quais interagem, além das interações biológicas (herbivoria, predação, competição) que são partes componentes destes sistemas (Silveira, 2004). A superfície do sedimento é a parte biologicamente mais ativa, uma vez que nela encontram-se o alto teor de matéria orgânica, maior densidade de organismos bentônicos e a grande atividade microbiana (Esteves, 1998). O Ribeirão Ipanema, afluente do Rio Doce, drena grande parte do município de Ipatinga, MG; ele apresenta um dos níveis mais altos de poluição hídrica encontrados na bacia, pois durante vários anos atuou como o coletor da grande quantidade de esgoto urbano, incluindo pequenas indústrias, como curtume, matadouros, entre outras. Sua nascente encontra-se na Serra dos Cocais. Próximo à foz, na saída do município, foi instalada uma Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) pela Companhia de Saneamento de Minas Gerais (COPASA S.A.), na tentativa de recuperar o Ribeirão Ipanema e o Rio Doce e conseqüentemente melhorar a qualidade de vida da população. Na avaliação da qualidade do ambiente aquático, utiliza-se espécies indicadoras (ou bioindicadores), que respondem de forma distinta aos diversos níveis de poluição. Os zoobentos são sedentários, não podendo evitar rapidamente, mudanças ambientais
132 prejudiciais. Conseqüentemente, ocorre a redução de espécies sensíveis e a proliferação de espécies tolerantes (Silveira, 2004; Wetzel, 1983). Quanto mais intensos forem os impactos, mais pronunciados serão as respostas ecológicas dos organismos. Dentre as espécies bioindicadoras, há grupos diretamente relacionados a um determinado agente poluidor ou a um fator natural potencialmente poluente (Callisto, Gonçalves Júnior & Moreno, 2005). As larvas de Chironomídeos, por exemplo, assumem grande importância no monitoramento biológico, pois suportam longos períodos em condições anaeróbias. Estes organismos são portadores de hemoglobina, que lhes permite manter a continuidade de sua atividade metabólica, motivo pelo qual são encontrados em altas densidades em ambientes com poluição orgânica, o que não ocorre com muitos outros organismos (Trichoptera, Plecoptera, Ephemeroptera e Coleóptera), que têm o metabolismo interrompido ou muito reduzido durante o período de desoxigenação (Esteves, 1998). A composição de macro-invertebrados bentônicos nos sistemas lóticos é fortemente influenciada pela textura do sedimento e pelo regime hidrológico (Takeda et al, 2001; Arocena, 1996). A composição granulométrica do sedimento pode constituir variáveis explicativas mais eficientes que as variáveis físico-químicas, na determinação dos padrões de distribuição de macro-invertebrados bentônicos, uma vez que a composição granulométrica está relacionada com a disponibilidade de alimentos, habitats e microhabitats (Callisto & Esteves, 1996). O tamanho das partículas do sedimento determina o tamanho dos espaços intersticiais que, por sua vez, influenciam o tipo de comunidade bentônica que irá se estabelecer. O espaço intersticial é essencial para o movimento e alimentação dos invertebrados. Além disso, alguns precisam de locais de esconderijo para escapar da predação (Silveira, 2004). Para colonizar os ambientes lóticos, a biota apresenta estratégias adaptativas de morfologia do corpo (achatamento), comportamento de mobilidade e orientação dentro do ambiente, o que reduz a exposição à correnteza, cujo fluxo unidirecional impõe aos organismos grande limitação aos seus estabelecimentos (Silveira, 2004). Os processos de transporte de energia e ciclagem de matéria são bastante influenciados pelas condições de fluxo do rio. Determinados trechos do rio são abertos tanto à matéria como à energia. Assim, os processos que operam dentro de um trecho em particular são influenciados pela entrada de biomassa produzida à montante e, também nas margens, com a erosão e a entrada de matéria orgânica; o canal principal do rio, por sua vez, produz biomassa que é exportada para trechos à juzante e, com as enchentes, para as margens (Silveira, 2004).
133 Os macro-invertebrados participam intensamente desse fluxo de energia e da ciclagem de nutrientes nesses sistemas, uma vez que participam do processo de decomposição da matéria orgânica, reduzindo o tamanho das partículas. Além disso, tomam parte na cadeia alimentar de vários organismos aquáticos (Esteves, 1998), situando-se numa posição intermediária. Em sua maioria, se alimentam de algas e microrganismos, tendo-os como sua fonte primária de recurso alimentar; os peixes (e outros vertebrados), são seus principais predadores (Silveira, 2004). Os organismos bentônicos contribuem também para a liberação de nutrientes do sedimento para a coluna d água, através da atividade mecânica (biorrevolvimento), que quimicamente pode aumentar a taxa de oxidação de vários íons (Esteves, 1998). A utilização da comunidade aquática em estudos ecológicos apresenta algumas importantes vantagens sobre a físico-química, uma vez que os organismos integram condições ambientais por um longo período de tempo devido à exposição prolongada a todas as variações de parâmetros ambientais, enquanto que os dados químicos são medidos instantaneamente na natureza, e portanto, necessitam de um grande número de medições para que se possa obter maior precisão dos resultados (Petersen Jr., 1989; Silveira, 2004). As comunidades indicadoras constituem um importante componente do gerenciamento ambiental para captar aspectos da condição ambiental e fornecer informações úteis para o conhecimento científico e atividades de manejo (Silveira, 2004). MATERIAL E MÉTODOS Local de estudo Durante o período compreendido entre os meses de maio e dezembro de 2004, foram realizadas coletas de amostras de sedimento em cinco estações de amostragem localizados nas margens do Ribeirão Ipanema, desde as proximidades de sua nascente na Serra dos Cocais até a foz no Rio Doce. Os pontos foram definidos em razão da acessibilidade e área da bacia à montante. A primeira estação de coleta, localizada na Serra dos Cocais e mais próxima à nascente, tem as seguintes coordenadas: 19 25 40 S e 42 38 00 W, com 402 metros de altitude. A segunda estação, de coordenadas 19 26 31 S e 42 35 38 W, se localiza no limite entre a área rural e urbana, a uma altitude de aproximadamente 240 metros. A terceira e a quarta estação, de coordenadas 19 27 23 S, 42 33 37 W e 19 28 21 S, 42 31 55 W e altitudes de 239 e 222 metros, respectivamente, se localizam no interior da área urbana, em
134 regiões densamente povoadas. A quinta estação, próxima à foz, possui as coordenadas 19 29 20 S e 42 30 18 W e altitude de aproximadamente 221 metros. Procedimentos de coleta e análise As coletas em campo foram realizadas mensalmente, obtendo-se um total de 6 coletas no período considerado. Elas foram feitas com um coletor em formato de concha, operado manualmente (método de conchadas a cada passo dipping ). O material coletado foi acondicionado em sacos plásticos e transportado ao laboratório de Ecologia do Unileste-MG, onde foram realizadas as análises do sedimento quanto à sua composição granulométrica e ao teor de matéria orgânica. As amostras de sedimento foram moídas até se obter sua homogeneização máxima e a seguir submetidas às análises de matéria orgânica e granulometria. O teor de matéria orgânica foi determinado por incineração de pequenas quantidades de amostras de sedimento (0,2 a 0,4 g) em mufla a 550 C durante 4 horas (diferença de peso). Todas as determinações foram realizadas em duplicata. A textura do sedimento foi classificada de acordo com a escala de Wentworth, que classifica os sedimentos de acordo com a proporção relativa de três componentes: cascalho (diâmetro superior a 2,0 mm), areia (diâmetro entre 2,0 e 0,0625 mm) e lama (diâmetro inferior a 0,0625 mm), sendo esta última compreendida por silte e argila (Lima et al, 2002). Depois das análises, os organismos foram depositados na coleção do Laboratório e as amostras de sedimento foram armazenadas em sacos plásticos e estocadas por tempo que fosse necessário (até sua não mais utilização). Os dados obtidos foram analisados através de testes de comparação de média e regressões lineares. RESULTADOS E DISCUSSÃO A percentagem de argila e silte no sedimento foi significativamente correlacionada com a concentração de matéria orgânica. O modelo linear simples mostra que a percentagem de lama explica aproximadamente 72% da variação de matéria orgânica (y = 2,43 + 0,17.x; F = 71,57; P<0,001) (FIG. 1).
135 Co nc 10 en 9 tra çã 8 o 7 de 6 m at 5 éri 4 a or 3 gâ 2 nic 1 0 10 20 30 40 50 Frações Silte e Argila (Lama) FIGURA 1 - Concentração de matéria orgânica por percentagem de lama. O diâmetro dos sedimentos determina propriedades que afetam a adsorção de poluentes. Sedimentos mais finos são bastante propícios a ter altos índices de poluição. À medida que se reduz o tamanho das partículas, aumenta-se a área superficial específica e a capacidade de troca de cátions, assim como a concentração de poluentes nas mesmas. Estudos empíricos e estatísticos realizados nas amostras, indicaram que aproximadamente 19% do sedimento do ribeirão é composto por lama, mas foi o suficiente para adsorver 60% da matéria orgânica. Enquanto o cascalho compõe 11% do sedimento e o restante, 70%, é composto por areia. Estas últimas frações adsorveram aproximadamente 20% cada uma do restante da matéria orgânica encontrada nas amostras. A adsorção de matéria orgânica pelo cascalho não é considerada real, pois parte dela é proveniente de materiais em suspensão na água oriundos da fauna e flora local, uma vez que a primeira estação de coleta está localizada em uma região agroflorestal e contém teor considerável de cascalho em seu sedimento. Na terceira estação de coleta ocorreu a maior concentração de matéria orgânica, número de indivíduos bentônicos e maior percentagem de lama, com exceção da quinta coleta, a ocorrência de tal evento é relacionada a uma forte precipitação ocorrida na noite anterior que elevou consideravelmente o nível do ribeirão, extravasando o leito. Considerando o sedimento como o compartimento que reflete todos os processos que ocorrem em um ecossistema aquático, a sua composição também deve dar indicação de seu grau de poluição. A concentração de matéria orgânica é um fator importante a que isso se relaciona (Esteves, 1998). A matéria orgânica é um ótimo indicador de dinâmica de fundo. A
136 distribuição da matéria orgânica indica os diferentes graus de aeração das diversas áreas do ambiente de sedimentação. Quanto maior o teor de matéria orgânica tanto menor o grau de oxigenação. No entanto, a matéria orgânica possui pouca correlação com o número de indivíduos, explicando aproximadamente 19% ( y = 43,08 + 39,75.x; F = 6,5; P < 0,05) da sua ocorrência (FIG. 2). Número de indivíduos 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Concentração de matéria orgânica FIGURA 2 - Número de indivíduos por concentração de matéria orgânica. Supõe-se que este fato está relacionado com as várias e duras alterações sofridas pelo corpo d água em curtos períodos de tempo, originando variáveis ainda não estudadas, que possuem maior influência sobre a comunidade zoobentônica. A percentagem de argila e silte apresenta uma baixa correlação com o número de indivíduos encontrados. O modelo linear simples explica que aproximadamente 30% da ocorrência dos indivíduos é explicada pela percentagem de lama (y = 110 + 9,65.x; F = 11,68; P < 0,01) (FIG.3).
137 Número de indivíduos 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 10 20 30 40 50 Fração Silte e Argila (lama) FIGURA 3 - Número de indivíduos por percentagem de lama. A diversidade granulométrica apresenta correlação insignificante em relação ao número de espécies encontradas. Desta forma, pode-se dizer que as alterações ocorridas ao longo do Ribeirão Ipanema favorece a ocorrência de certos organismos, como é o caso do gênero Chironomus sp, que predomina com aproximadamente 90% do total de indivíduos coletados. Sua ocorrência está relacionada a águas de baixa qualidade devido a sua capacidade de sobreviver em águas com baixas concentrações de oxigênio. CONSIDERAÇÕES FINAIS O Ribeirão Ipanema apresenta baixa qualidade da água em alguns trechos, devido ao longo período de tempo em que foi degradado, além do recebimento de esgoto clandestino ainda lançado em suas águas. Isso foi evidenciado por meio da comunidade zoobentônica (padrões de diversidade e abundância) e do conteúdo de matéria orgânica do sedimento. A presença de Chironomidae e a redução na quantidade de organismos de ambientes limpos como Trichoptera, Ephemeroptera e Coleóptera em alguns trechos reforça o comprometimento da qualidade da água. Portanto, não se pode dizer que o Ribeirão Ipanema já experimenta os benefícios da remoção e tratamento do esgoto, não sendo possível deste modo, avaliar a efetividade da Estação de Tratamento de Esgoto.
138 A utilização de bioindicadores de qualidade de água no Programa de Despoluição promovido pela COPASA S.A. é importante, uma vez que contribuirá para subsidiar a implementação de políticas ambientais e de proteção à população local contra riscos à saúde. Considerando o sedimento como o compartimento que reflete todos os processos que ocorrem em um ecossistema aquático, a sua composição também deve indicar o seu grau de poluição, já que a matéria orgânica é um fator importante a que isso se relaciona, comprometendo desse modo, o grau de oxigenação do corpo d água. O estudo da composição granulométrica é um fator importante também para o entendimento dos padrões de distribuição das comunidades de macroinvertebrados bentônicos. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AROCENA, R. La comunidad bentônica como indicadora de zonas de degradación y recuperación en el Arroyo Toledo (Uruguay). Revista de Biologia Tropical, Montevideo, v. 44, n. 2, p. 643-655, 1996. CALLISTO, M.; ESTEVES, F.A. Composição granulométrica do sedimento de um lago amazônico impactado por rejeito de bauxita e um lago natural. (Pará, Brasil). Acta Limnologica Brasiliensia, v.8, p.115-126, 1996. CALLISTO, M.; GONÇALVES JÚNIOR, J.F.; MORENO, P. Invertebrados aquáticos como bioindicadores. Belo Horizonte: UFMG, 2003. (mimeogr.) ESTEVES, F.A. Fundamentos de limnologia. Rio de Janeiro: Interciência: FINEP, 1998. 601p. GOMES, A.S., VANIN, A.M.S.P. Padrões de abundância, riqueza e diversidade de moluscos bivalves na plataforma continental ao largo de Ubatuba, São Paulo, Brasil: uma comparação metodológica. Revista Brasileira de Zoologia, v. 20, n. 4, p. 717-725, 2003. LIMA, S.F.; SILVA, W.F.; PINHEIRO, R.D.; FREIRE, G.S.S.; MIA, L.P.; MONTEIRO, L.H.U. ANASED: Programa de análise, classificação e arquivamento de parâmetros sedimentológicos. 2002. Disponível em: <http://www.anased.hpg.ig.com.br/document/index.html> Acesso em: 25 jan. 2002. PETERSEN Jr., R.C. Microbial and animal processing of detritus in a woodland stream. Ecological Monographs, v. 59, n. 1, p. 21-39, 1989. SILVEIRA, M.P. Aplicação do biomonitoramento para avaliação da qualidade da água em rios. São Paulo: EMBRAPA, 2004. 68p. (Documentos, 36) TAKEDA, A.M.; FUJITA, D.S.; KOMATSU, E.H.; PAVAN, C.B.; OLIVEIRA, D.P.; ROSIN, G.C.; IBARRA, J.A.A.; SILVA, P.; ANSELMO, F.S. A influência da heterogeneidade ambiental e do nível fluviométrico na distribuição de zoobentos da planície aluvial do Rio Paraná (Sistema Baía e Paraná). In: A PLANÍCIE de inundação do Alto Rio
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