Composição e abundância dos gêneros de cianobactérias

Foram identificados 15 gêneros de cianobactérias durante o período de investigação no reservatório Joanes I, representadas por 4 orders: Chroococcales (Microcystis,

Sphaerocavum e Radiocystis), Oscillatoriales (GeitlerInema, Oscillatoria, Phormidium, Pseudanabaena, Spirulina, Planktothrix e Komvophoron), Nostocales

(Cylindrospermopsis e Dolichospermum) e Synechococcales (Coelomoron,

Aphanocapsa e Merismopedia). Em relação ao nível de espécie, as seguintes

espécies já foram identificadas no reservatório: Cylindrospermopsis raciborskii,

Microcystis novacekii, Aphanocapsa delicatissima, Aphanocapsa elachista, GeitlerInema amphibium, Pseudanabaena catenata, Pseudanabaena mucicola, Merismopedia tenuissima e Limnococcus limneticus. A Figura 18 apresenta

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Figura 18 – Fotografias de algumas espécies identificadas no reservatório Janes I em 28 de fevereiro d 2018, (a) Microcystis novacekii; (b) Cylindrospermopsis raciborskii; (c)

Merismopedia tenuissima; (d) Aphanocapsa delicatissima

Fonte: Próprio autor.

Entre os gêneros identificados no reservatório, Dolichospermum (conhecida antigamente por Anabaena), Aphanocapsa, Cylindrospermopsis, Merismopedia,

Microcystis, Oscillatoria, Pseudanabaena, Radiocystis, Planktothrix e Phormidium

têm sido descritos como potencialmente produtores de cianotoxinas (Domingos et al., 1999; Chorus e Bartran, 1999; Carmichael, 2012; Jakubowska e Szeląg- Wasilewska, 2015; Paerl e Otten, 2013; He et al., 2016). Assim, pode-se inferir que mais de 88% das florações neste reservatório são formadas por gêneros potencialmente tóxicos.

Adicionalmente, as maiores frequências foram encontradas para os gêneros

Microcystis, Cylindrospmopsis e Merismopedia, observadas em 91,6%, 76,4% e 62%

das amostras estudadas, respectivamente, assim como para Aphanocapsa e

Oscillatoria presentes em 43,4% e 30,8% do total de amostras, respectivamente

(Tabela 5).

Tabela 5 - A lista dos gêneros mais frequentes no reservatório Joanes I, indicando o número de observações (N), densidade máxima e media, percentagens de abundância e ocorrência em relação a densidade total de cianobactéria no período de outubro de 2011 a outubro de 2017

Order Gênero N Máximo Média Ocorrência

(%) Abundância (%) Synechococcales Aphanocapsa 114 1.040.000 157.285 43,4 39,2 Chroococcales Microcystis 242 672.969 65.080 91,6 33,4 Nostocales Cylindrospmopsis 201 213.107 30.872 76,4 13,6 Synechococcales Merismopedia 163 204.800 20.619 62,0 7,4 Oscillatoriales Oscillatoria 81 179.458 12.737 30,8 2,3

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Fonte: Próprio autor, baseado em dados disponibilizados pelo prestador de serviço de abastecimento de água.

Embora uma diversidade de gêneros tenha sido registrada neste ecossistema aquático, foi observado que Microcystis sp. (média 65.080 cel mLˉ¹ com o máximo de 1.040.000 cel mLˉ¹; Tabela 5) e Aphanocapsa sp. (média 165.621 cels mLˉ¹ com máximo de 672.969 cels mLˉ¹; Tabela 5), ambos cocoides pertencentes a diferentes ordens, foram os gêneros mais abundantes, compreendendo 75% da densidade total de cianobactérias ao longo de todo o período de monitoramento. Apesar de

Microcystis sp. ser o gênero mais frequente, Aphanocapsa apresentou considerável

percentual de abundância, correspondendo a 39,2% da população total de cianobactérias de todo período de estudo, mostrando assim uma ampla variação em seus valores de densidade.

A análise da distribuição dos gêneros de cianobactérias ao longo dos anos de monitoramento foi realizada considerando os gêneros dominantes, adotando os critérios utilizados por Lobo e Leighton (1986). Segundo esses autores, gênero dominante foi considerado como sendo aquele com ocorrência acima de 50% do total de cianobactérias contadas na amostra.

A Figura 19 permite obter importantes aspectos sobre a variação da dominância entre os gêneros presentes ao longo do período.

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Figura 19 – Densidades dos gêneros de cianobactérias (Cels mLˉ¹) ao longo dos meses do período de investigação (2011-2017)

Fonte: Próprio autor, baseado em dados disponibilizados pelo prestador de serviço de abastecimento de água.

É possível notar três diferentes padrões de dominância de cianobactérias no reservatório em foco durante os anos de estudo. De outubro de 2011 a janeiro de 2015, Microcystis foi o gênero dominante em aproximadamente 73% das amostras. Enquanto Cylindrospmopsis mostrou dominância em 15% das ocasiões. Após esse intervalo de tempo, destaca-se que Cylindrospmopsis apresentou níveis elevados em alguns períodos, porém não o suficiente para ser dominante no reservatório. Contudo, de fevereiro a agosto de 2015, a densidade total de cianobactérias reduziu bruscamente e um aumento na diversidade de gêneros de cianobactérias foi observado, resultando na não ocorrência de dominância em mais da metade das amostras. Durante este curto período, Merismopedia, Microcystis, Cylindrospmopsis, e Oscillatoria foram os gêneros mais abundantes. Adicionalmente, este período foi marcado pela ocorrência de gêneros não registrados nos anos anteriores, incluindo

GeitlerInema, Planktothrix, e Aphanocapsa.

De setembro de 2015 até o final do período de investigação, Aphanocapsa apresentou um extraordinário crescimento, atingindo densidade maior do que

Microcystis, e assim competindo com o mesmo pela dominância. Aphanocapsa

tornou-se dominante em aproximadamente 68% das ocasiões, enquanto Microcystis foi dominante em apenas 8% durante este período.

Nota-se na Figura 19 que existe uma flutuação sazonal na intensidade do crescimento dos gêneros de cianobactérias, apresentando maiores densidades no

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período de estiagem e redução acentuada no período chuvoso, até o início de um novo ciclo.

5.3.2 Padrões de dominância dos gêneros abundantes e suas relações com as cianotoxinas

Pode-se notar na Figura 20 a mudança no padrão de dominância dos gêneros

Microcystis e Cylindrospmopsis para Microcystis e Aphanocapsa ocorreu em 2015. A

partir de setembro de 2015, a abundância e a duração das florações do gênero

Aphanocapsa aumentaram gradualmente, atingindo o seu valor mais elevado

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Figura 20 – Relações entre as densidade dos gêneros abundantes, Microcystis,

Aphanocapsa e Cylindrospmopsis, e as concentrações das cianotoxinas: microcistina em

(a); cilindrospmopsina em (b); e, saxitoxina em (c), no reservatório Joanes I durante out/2011 a out/2017. Os valores das observações de cianotoxinas abaixo dos LDs encontram-se no gráfico

Fonte: Próprio autor, baseado em dados disponibilizados pelo prestador de serviço de abastecimento de água.

Embora Aphanocapsa tenha se tornado o gênero mais dominante em grande parte do período de sua ocorrência, Microcystis continuou formando expressiva biomassa e dominando em alguns curtos períodos, o que indica a presença de uma relação de competição entre eles, encontrando-se correlacionados positivamente (rs = 0,29, n =

108, p < 0,05). Além disso, observa-se uma tendência de não ocorrência de

dominância ao longo dos períodos chuvosos, com os gêneros coexistindo em menores densidades.

Destaca-se que as densidades dos gêneros Microcystis e Aphanocapsa, dominantes nos últimos dois anos excederam durante o período de investigação o nível de alerta (2.000 cels mLˉ¹) para água potável recomendado pela Organização Mundial da Saúde (OMS) (Bartram et al., 1999), e também o limite estabelecido pelo Ministério da Saúde (20.000 cels mLˉ¹) (Brazil, 2011).

Além disso, tem-se que aproximadamente 18% das observações de Microcystis apresentaram valores superiores a 100.000 cels mLˉ¹, que corresponde ao nível 2 definido pela OMS para água de abastecimento humano (Bartram et al., 1999). Enquanto isso, Aphanocapsa mostrou densidades maiores que o nível 2 em aproximadamente 52% das ocasiões.

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Em relação às cianotoxinas, observa-se na Figura 20a que durante a maior parte do período de monitoramento microcistina apresentou concentrações abaixo de 0,15 μg Lˉ¹, o que corresponde ao limite de detecção (LD) do método analítico. Entretanto, as concentrações de microcistina apresentaram alguns picos superiores a 1 μg Lˉ¹ ao longo dos meses de fevereiro-março de 2014 e setembro de 2016 e 2017, períodos nos quais Microcystis e Aphanocapsa apresentaram densidades abaixo de 100.000 cels mLˉ¹.

Adicionalmente, notou-se que em torno de 10% das observações de microcistina apresentaram concentrações superiores a 0,3 μg Lˉ¹, o que corresponde ao padrão de qualidade definido pelo Safe Drinking Water Act (SDWA) para microcistina total em água potável fornecida pelos sistemas públicos de tratamento dos EUA (EPA, 2016).

Ademais, as densidades de Microcystis sp. foram diretamente correlaciondas com os valores de microcistina (rs = 0,15, n = 205, p < 0,05), bem como com as densidades

de Aphanocapsa sp. apresentaram forte e direta correlação com microcistina (rs =

0,34, n = 119, p < 0,05). Além dos gêneros dominantes, outros gêneros têm sido

relatado como potencialmente produtores de microcistina, incluindo

Dolichospermum, Oscillatoria, Pseudanabaena e Planktothix (Chorus e Bartram,

1999; He et al., 2016). No entanto, nenhum deles apresentou correlação significativa com os valores de microcistina.

Nota-se na Figura 20b que todos os valores de cilindrospermopsina encontraram-se em conformidade com o VMP (1 µg Lˉ¹), definido pela Portaria MS 2914/11, porém apresentando algumas observações acima do padrão para água potável estabelecido pela SDWA (0,09 µg Lˉ¹) em junho de 2012, junho/julho de 2013 e em março de 2015. Dentre os gêneros de cianobactérias identificados no reservatório, somente Dolichospermum e Cylindrospermopsis já foram descritos na literatura como produtores de cilindrospmopsina.

Com relação a saxitoxina, observa-se na Figura 20c que foram registrados concentrações abaixo do LD (0,3 µg Lˉ¹) a valores bastante elevados (3,6 µg Lˉ¹). O padrão legal de 3 µg Lˉ¹ de saxitoxina foi estabelecido por Fitzgerald et al. (1999) para consume humano e adotado pela legislação de potabilidade (Portaria MS 2914/11). Do ponto de vista da legislação internacional, é importante salientar que

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padrões para esta toxina tenham sido implementados pelos estados de Ohio e Oregon nos EUA.

É importante notar que embora tenha existido um aumento acentuado das concentrações de saxitoxina durante os meses entre fevereiro e april de 2015, seus valores foram menores ao padrão recomendado para água de abastecimento humano, com exceção de uma observação. Entre os gêneros mais abundantes durante o período estudado (Figura 19), apenas Cylindrospmopsis (rs = 0,4; n = 179;

p < 0,05) e Merismopedia (rs = 0,4; n = 145; p < 0,05) apresentaram correlação

significativa com as concentrações de saxitoxinas.

5.4 Análise da Influência dos Fatores Ambientais na Dominância dos Gêneros Microcystis e Aphanocapsa