Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8MAG49
Type: Tese de Doutorado
Title: Macroinvertebrados bentônicos como ferramenta na avaliação da qualidade ecológica de reservatórios tropicais
Authors: Joseline Molozzi
First Advisor: Marcos Callisto de Faria Pereira
First Co-advisor: Joao Carlos Marques
First Referee: Sidinei Magela Thomaz
Second Referee: José Etham de Lucena Barbosa
Third Referee: Ricardo Motta Pinto Coelho
metadata.dc.contributor.referee4: Eduardo Von Sperling
Abstract: A avaliação da qualidade ecológica de ecossistemas aquáticos tem sido importante para gestores e pesquisadores. Assim, o objetivo geral desta tese foi adaptar e desenvolver diferentes metodologias com o intuito de gerar ferramentas para avaliar a qualidade ecológica de reservatórios urbanos, utilizando comunidade de macroinvertebrados bentônicos na região litorânea. Para isso: i) foi verificado se deformidades morfológicas no aparelho bucal podem ser utilizadas como uma ferramenta em avaliação ambiental; ii) foi estabelecido através de relações alométricas um modelo estatístico para estimar biomassa da espécie exótica Melanoides tuberculatus (Thiaridae, Gastropoda); iii) foi avaliada a influência da complexidade estrutural de habitats sobre as comunidades de macroinvertebrados bentônicos; iv) foi proposta uma abordagem de seleção de locais com máximo potencial ecológico em reservatórios urbanos; v) foi desenvolvido, testado e proposto a avaliação de qualidade de água com base em um modelo estatístico preditivo, bem como proposta a avaliação de qualidade de água em classes de estado ecológico; e vi) foi comparado e testado o desempenho de índices de diversidade e índices de eco-exergia e eco-exergia específica para reservatórios. Esta tese é composta por 6 capítulos com os dados amostrados ao longo de dois anos (2009 - 2010) em três reservatórios urbanos na bacia hidrográfica do rio Paraopeba, Minas Gerais. O Capítulo 1 refere-se à avaliação de deformidades morfológicas no aparelho bucal mento de larvas de Chironomidae (Diptera, Insecta), em três reservatórios sob diferentes impactos antrópicos. O maior percentual de deformidades no mento das larvas foi encontrado no reservatório de Serra Azul na estação seca (6,9%), enquanto que nos reservatórios de Ibirité e Vargem das Flores as porcentagens de deformidades foram menores que 6%. A elevada porcentagem de deformidades encontrada em indivíduos da subfamília Chironominae em Serra Azul (>6%) pode ser uma resposta à alta concentração de manganês presente no sedimento do reservatório, devido à natureza geológica da rocha matriz. Assim, concluímos que as deformidades no aparelho bucal de larvas de Chironomidae não podem ser utilizadas como um indicador de impacto, pois estas deformidades podem estar associadas a origens naturais (fatores genéticos, ou mesmo em função da composição química do sedimento). No Capítulo 2 foi proposto um modelo estatístico para estimar a biomassa dos Melanoides tuberculatus. Foram obtidas as medidas de comprimento total e abertura da concha de 70 indivíduos. Estas medidas foram correlacionadas com os valores de biomassa para construção dos modelos: exponencial e potencial, ambos apresentaram elevados coeficientes de determinação. O modelo exponencial foi o melhor preditor de biomassa, apresentando um coeficiente de determinação acima de 93%. A modelagem utilizada neste estudo oferece uma ferramenta importante para determinar a biomassa de M. tuberculatus em reservatórios eutróficos brasileiros. O Capítulo 3 refere-se à avaliação da influência da complexidade estrutural dos habitats sobre as comunidades de macroinvertebrados bentônicos. Para isso foi adaptado e modificado o protocolo de diversidade de habitats físicos proposto pela USEPA. Os resultados das variáveis mensuradas pelo protocolo de diversidade de habitats evidenciaram que o reservatório de Serra Azul sofre influência significativa do sub-bosque (decidual-arbustivo) e do ângulo de inclinação do barranco. Nos reservatórios de Ibirité e Vargem das Flores as variáveis que apresentaram uma relação significativa com as comunidades de macroinvertebrados bentônicos foram: cobertura do solo, influência humana e presença de macrófitas aquáticas. As informações obtidas com a utilização do protocolo de diversidade de habitats é, portanto, uma ferramenta complementar no monitoramento de reservatórios, ajudando a orientar programas de restauração de características físicas e químicas de reservatórios urbanos. No Capítulo 4 foi realizada a seleção de locais de referência (máximo potencial ecológico) com base na classificação a posteriori utilizando as variáveis de pressão para caracterização de locais de referência. Foram selecionados 28 locais com máximo potencial ecológico, divididos em dois sub-grupos. Os resultados evidenciaram que os indicadores ambientais que melhor explicaram a distribuição das comunidades bentônicas nos locais com máximo potencial ecológico foram: profundidade, cascalho/pedregulho, areia grossa, silte/argila ou lama, do reservatório e silte/argila/lama na região litorânea, sendo que estas variáveis descriminaram 96% da distribuição das comunidades. Estes dois sub-grupos de comunidades biológicas e as respectivas condições ambientais são a base para o desenvolvimento de um futuro sistema de avaliação da qualidade de água em reservatórios tropicais. No capítulo 5 foi testada uma ferramenta de avaliação com base na estrutura de comunidades de macroinvertebrados bentônicos para avaliar o potencial ecológico em reservatórios tropicais. Para isso, foi utilizado um sistema de avaliação conceitual baseado na condição de referência de aproximação e desenvolvido um modelo estatístico baseado em 28 sítios classificados com máximo potencial ecológico. Sessenta e dois locais impactados foram utilizados para testar o modelo. Os resultados mostraram que, com a utilização de 3 classes de classificação do estado ecológico, é possível destinguir de forma significativa os diferentes níveis de pressão a que os locais estão submetidos. Foi demonstrado que as comunidades bentônicas em reservatórios também podem ser utilizadas como elemento de avaliação de qualidade de água. No Capítulo 6 foi testada a capacidade dos índices Eco-exergia, Eco-exergia específica, diversidade de Shannon-Wiener e Margalef em distinguir locais de referência de locais impactados. Os resultados mostraram que os índices de Shannon-Wiener, Margalef e Eco-exergia, foram capazes de distinguir de forma significativa os locais com máximo potencial ecológico dos locais impactados. Assim, observamos que os índices de diversidade e os índices de Eco-exergia são indicadores ecológicos e oferecem informações sobre o estado e a saúde de reservatórios urbanos. Os resultados desta tese evidenciam a necessidade de utilizar indicadores biológicos para avaliar a qualidade de água de reservatórios, e demonstram que também podemos utilizar outras ferramentas, índices e modelos preditivos, para avaliação da qualidade ecológica de reservatórios em programas de biomonitoramento
Abstract: Assessment of aquatic ecosystem quality is becoming increasingly important for managers and researchers. The general objective of this thesis was to adapt and develop different methodologies aiming toward the development of tools to assess the ecological quality of reservoirs, through the use of the littoral benthic macroinvertebrate communities. To do this: i) morphological deformities in Chironomidae mouthparts were tested for their use as tools in environmental assessments; ii) through allometric relationships, a statistical model was established to estimate the biomass of alien species Melanoides tuberculatus (Thiaridae, Gastropoda); iii) the influence of physical habitat structural complexity on benthic macroinvertebrate communities was assessed; iv) an approach was proposed to select sites with maximum ecological potential in urban reservoirs; v) an evaluation of the water quality was developed, tested and proposed, based on a predictive statistical model, as well it was proposed an assessment of water quality in ecological status classes; and vi) an evaluation and comparison of the performance of diversity, eco-exergy and specific eco-exergy indices in reservoirs. This thesis consists of 6 chapters based on data collected over two years (2009 - 2010), in three urban reservoirs in the watershed of Paraopeba, Minas Gerais, Brazil. Chapter 1 describes the morphological deformities in the mentum of Chironomidae larval (Diptera, Insecta) in three reservoirs under different trophic impacts. In Serra Azul, 6.9% of the mentum were deformed in the dry season, whereas in the Ibirité and Vargem das Flores 6% of the mentum were deformed. The higher percentage of deformities in the Chironominae sub-family individuals in Serra Azul (>6%) may be a response to background high concentrations of sedimentary manganese there due to the matrix rock geological origin. Thus, it was concluded that Chironomidae mouthpart deformities can not be used as impact indicators because they may be related to natural origins (genetic factors or even due to the sediments' chemical composition). In Chapter 2, a statistical model was proposed to estimate the biomass of Melanoides tuberculatus (Thiaridae, Gastropoda). Measurements of the total length and shell opening of 70 individuals were obtained and correlated with the biomass values for construction of exponential and power-function models. Both models showed high coefficients of determination but the exponential model was the better biomass predictor, with a coefficient of determination over 93%. The modeling used in this study provides an important tool to determine the biomass of M. tuberculatus in eutrophic reservoirs. Chapter 3 focused on the influence of habitat structure complexity on benthic macroinvertebrate communities. To assess this, the USEPA physical habitat protocol was adapted and modified. The results of the variables measured by the protocol found that the macroinvertebrate community in Serra Azul was significantly influenced by the shrub understory and bank angle. In Ibirité and Vargem das Flores the variables of land cover, human disturbance and aquatic macrophytes showed significant relation with the benthic macroinvertebrate communities. Information obtained through the use of the habitat protocol provided complementary information for reservoir monitoring and may help to guide reservoir rehabilitation programs. In Chapter 4, reference sites were selected with maximum ecological potential, based on an a posteriori classification of pressure variables for the reference sites characterization. Twenty-eight sites with high ecological status were selected and divided in two sub-groups. The results showed that the environmental indicators that best explained the distribution of benthic communities in sites with high ecological status were: bottom substrate type, presence of gravel/boulders, coarse sand, silt/clay or muck, depth and shoreline substrate zone, and these variables discriminated Macroinvertebrados bentônicos como ferramenta na avaliação da qualidade ecológica de reservatórios tropicais 96% of the distribution of the communities. These two subsets of biological communities and respective environmental conditions are a basis for future development of a quantitative assessment system to monitor tropical reservoirs. Chapter 5 it was tested the value of an assessment tool based on the structure of benthic invertebrate communities to evaluate the Ecological Potential of urban reservoirs. For that, it was designed a conceptual assessment scheme based on the Reference Condition Approach and developed a statistical model based on 28 sites classified as having maximum ecological potential. Sixty-two disturbed sites were used to test the model. The results showed that the use of 3 classes of ecological status classification is possible to significantly distinguish different levels of pressure to which the sites are submitted. It was demonstrated that the benthic communities in reservoirs can also be used as an assessment of water quality. Chapter 6 focused on testing the ability of Eco-exergy, Specific Eco-exergy, Shannon-Wiener, and Margalef indices to distinguish between reference and impaired sites. The results showed that the Shannon-Wiener, Margalef, and Eco-energy indices significantly distinguished reference sites from highly disturbed sites. Therefore, it was noted that the diversity and Eco-exergy indices are ecological indicators and offer information of the state and environmental health of urban reservoirs. The results of this thesis highlight the value of using biological indicators to assess the ecological quality of reservoirs and demonstrate that other tools, indices and other predictive models can also be used to assess the reservoirs ecological quality as a component of biomonitoring programs
Subject: Ecologia
Macroinvertebrados bentônicos
Indicadores (Biologia)
Reservatórios
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8MAG49
Issue Date: 22-Jul-2011
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