Pressões antrópicas em múltiplas escalas espaciais na estruturação de comunidades bentônicas
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tese de doutorado
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Resumo
Rios de cabeceira preservados e em boas condições ecológicas abrigam alta biodiversidade e
fornecem múltiplos bens e serviços ao bem-estar humano tais como recursos hídricos para múltiplos
usos incluindo água para consumo humano e irrigação de culturas agrícolas. A intensificação de
atividades humanas, entretanto, tem alterado severamente a integridade desses ecossistemas em
diferentes escalas espaciais, o que consequentemente tem levado à perda de biodiversidade em
escala global. O objetivo geral desta tese foi avaliar os efeitos de pressões antrópicas em múltiplas
escalas espaciais na estruturação de comunidades bentônicas em riachos de cabeceira na savana
neotropical. Para alcançar o objetivo geral, esta tese foi dividida em dois capítulos. No primeiro
capítulo foi avaliada a importância dos efeitos de pressões antrópicas com base nos limiares de
assembleias de Ephemeroptera. Foram selecionados estressores antrópicos observados em escalas
local e de bacia de drenagem sem correlação significativa com a variabilidade ambiental natural. Foi
encontrado que a maioria dos gêneros de Ephemeroptera respondeu de forma negativa aos limiares
detectados em função do aumento do percentual de áreas urbanas (escala de bacia de drenagem);
alterações na zona ripária, aumento de assoreamento, e diminuição de qualidade de água (escala
local). No segundo capítulo foi avaliada a importância de seleção de habitat e de limitação de
dispersão para a estrutura de metacomunidades de macroinvertebrados bentônicos. Os
macroinvertebrados bentônicos foram classificados em função de suas tolerâncias à poluição e
habilidades de dispersão em ambientes aquático e terrestre. Foram calculadas a distância ambiental
(escala local) e quatro distâncias físicas (escala regional), a fim de avaliar a importância de seleção
de habitat e de limitação de dispersão para a estrutura de metacomunidades. A distância ambiental
foi calculada com base em métricas de habitat físicos e parâmetros de qualidade de água. As
distâncias físicas foram calculadas com base na rede de drenagem e na resistência da paisagem à
dispersão, considerando (i) distância nula (substituta da distância Euclidiana), (ii) distância
topográfica e (iii) distância de usos do solo. Os processos ecológicos mais importantes para a
estruturação de metacomunidades foram seleção de habitat e limitação de dispersão devido à
resistência da paisagem à dispersão. A distância ambiental explicou o aumento na dissimilaridade de
todos os macroinvertebrados considerados dispersores fracos e moderados, independentemente de
suas tolerâncias à poluição. A distância da rede de drenagem explicou o aumento da dissimilaridade
de macroinvertebrados classificados como dispersores moderados e sensíveis à poluição, e
daqueles considerados dispersores fortes e tolerantes à poluição. A dissimilaridade de todos os
macroinvertebrados, exceto aqueles considerados dispersores moderados e resistentes à poluição
aumentou em função da resistência da paisagem devido à intensificação nos usos do solo. Os
resultados desta tese evidenciam a importância de avaliar pressões antrópicas sobre ecossistemas
aquáticos em múltiplas escalas espaciais (de riachos a unidades hidrológicas) utilizando organismos
bentônicos como bioindicadores de qualidade de água e degradação ecológica por atividades
humanas.
Abstract
Headwater streams in adequate ecological conditions harbor high biodiversity and provide multiple
ecological services to human well-being (e.g., water for human uses including water supply and
agriculture irrigation). However, the intensification of human activities has altered the integrity of these
ecosystems at different spatial scales, leading to biodiversity loss at global scale. The main goal of
this PhD thesis was to evaluate the effects of anthropogenic pressures on multiple spatial scales on
benthic macroinvertebrates community structure, at headwater streams in the Neotropical savanna.
The thesis was divided into two chapters. The first chapter shows the importance of anthropogenic
stressors based on Ephemeroptera assemblage thresholds. Anthropogenic stressors observed at the
local and catchment scales without significant correlation with natural environmental variability were
selected. Most of Ephemeroptera genera responded negatively to the threshold values detected as
percentage of urban areas increased (catchment scale); riparian zone changes, siltation, and water
quality decreased (local scale). The chapter two shoes the importance of habitat selection and
dispersal limitation to benthic macroinvertebrate metacommunities structure. The benthic
macroinvertebrates were classified according to their pollution tolerances and dispersal ability in
aquatic and terrestrial environments. The environmental distance (local scale) and four physical
distances (regional scale) were calculated to evaluate the importance of habitat selection and
dispersal limitation for the metacommunity structure. The environmental distance was calculated
based on physical habitat metrics and water quality parameters. Physical distances were calculated
based on the drainage network and landscape resistance to dispersal ability, as (i) null distance
(surrogate of Euclidean distance), (ii) topographical distance and (iii) land use distance. The most
important ecological processes for metacommunity structure were habitat selection and dispersal
limitation due to landscape resistance. The environmental distance explained the increase in
dissimilarity of all macroinvertebrates considered as weak and moderate dispersers, regardless of
their pollution tolerances. The drainage network distance explained the increase in dissimilarity of
macroinvertebrates classified as moderate and sensitive to pollution and, for those classified as
strong dispersers and tolerant to pollution. The dissimilarity of all groups, except for those considered
moderate and resistant to pollution increased as a function of landscape resistance due to land use
intensification. The results of this thesis reveal the importance of anthropogenic pressures on
headwaters streams at multiple spatial scales (from streams to hydrological units) using benthic
organisms as bioindicators of water quality and ecological degradation by human activities.
Assunto
Ecologia, Pradaria, Biodiversidade, Macroinvertebrados bentônicos, Usos do solo
Palavras-chave
Cerrado, Dispersão, Limiares de biodiversidade, Macroinvertebrados bentônicos, Metacomunidade, Resistência da paisagem, Uso e ocupação do solo
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