Introdução

Os ecossistemas aquáticos têm sido alterados de maneira expressiva devido a atividades mineradoras; construção de barragens e represas; retificação e desvio do curso natural de rios; lançamento de efluentes domésticos e industriais não tratados;

desmatamento e uso inadequado do solo em regiões ripárias e planícies de inundação; exploração de recursos pesqueiros e introdução de espécies exóticas (GOULART & CALLISTO, 2003).

O resultado dessas alterações representa uma queda acentuada da biodiversidade aquática, em função da desestruturação do ambiente físico, químico e alterações na dinâmica e estrutura das comunidades biológicas (CALLISTO et al., 2001b). Os rios recebem materiais, sedimentos e poluentes de toda sua bacia de drenagem, refletindo os usos e ocupação do solo nas áreas vizinhas. Os principais processos degradadores, resultantes das atividades humanas nas bacias de drenagem, causam o assoreamento e homogeneização do leito de rios e córregos, diminuição da diversidade de habitats e microhabitats e eutrofização artificial, enriquecimento por aumento nas concentrações de fósforo e nitrogênio e conseqüente perda da qualidade ambiental (CALLISTO et al., 2002; GOULART &

CALLISTO, 2003). Assim, suas características ambientais, especialmente as comunidades biológicas, fornecem informações sobre as conseqüências das ações do homem (CALLISTO et al., 2001b).

Desde a década de 70, pesquisadores da Europa Ocidental e América do Norte argumentam que as metodologias tradicionais de avaliação das águas, baseadas principalmente em características físicas, químicas e bacteriológicas, não são suficientes para avaliar a qualidade estética, de recreação ou ecológica do ambiente. Hoje essa visão foi amplamente difundida, e acredita-se que a contaminação das águas é um problema primordialmente biológico, por afetar a fauna que ali vive. Assim, a fim de obter um espectro completo de informações sobre

tradicionais, mas levar em consideração fatores ambientais e biológicos. Atualmente, o monitoramento biológico e ambiental é utilizado em programas de avaliação da qualidade de águas em diversos países da Europa Ocidental, Estados Unidos, Canadá, Japão, Austrália e África do Sul (BUSS, 2004). Entretanto, existe pouca informação na literatura a cerca deste tema e poucos trabalhos realizados na região sul do Brasil, em específico para o estado de Santa Catarina. Esse interesse ainda não foi capaz de resgatar o enorme atraso no conhecimento da maioria das ordens, principalmente sob o aspecto taxonômico, tanto para o Brasil como para o Estado de Santa Catarina.

O uso de parâmetros biológicos para medir a qualidade da água se baseia nas respostas dos organismos ao ambiente onde vivem. Como os rios estão sujeitos a inúmeros distúrbios ambientais, a biota aquática vai reagir de alguma forma a esses estímulos, sejam eles naturais ou antropogênicos. Assim, o monitoramento biológico ou biomonitoramento pode ser definido como o uso sistemático das respostas de organismos vivos para avaliar as mudanças ocorridas no ambiente, geralmente causadas por ações antropogênicas. A qualidade do hábitat é um dos fatores mais importantes no sucesso de colonização e estabelecimento das comunidades biológicas em ambientes lênticos ou lóticos. A flora e a fauna presentes em um sistema aquático são também influenciadas pelo ambiente físico do corpo d'água, como geomorfologia, velocidade de corrente, vazão, tipo de substrato, tempo de retenção. Estando a situação de um corpo de água estreitamente relacionada às atividades humanas realizadas a sua volta, o primeiro passo para a compreensão de como as comunidades de macroinvertebrados bentônicos estão reagindo à alteração da qualidade de água é identificar quais variáveis físicas, químicas e biológicas estão afetando os organismos (MARQUES et al., 1999).

Espécies indicadoras são aqui definidas como sendo a espécie, ou assembléias de espécies, que tem necessidades físicas e químicas ambientais particulares. Alterações na presença ou ausência, na fisiologia, na morfologia, na

abundância ou no comportamento dessas espécies indicam que variáveis químicas e físicas estão fora dos limites toleráveis. Os fatores que regulam a abundância populacional ou a presença/ausência podem agir em qualquer estágio do ciclo de vida, e podem ser de origem abiótica ou biótica. Preferencialmente organismos indicadores são aquelas espécies que têm tolerâncias ambientais específicas (KARR

& CHU, 1999).

Em teoria, qualquer organismo que viva em um dado ambiente pode ser utilizado para monitorar sua qualidade. Na prática, os grupos mais utilizados para avaliar a qualidade da água de rios, apresentam as seguintes características básicas: são abundantes; tem elevado número de espécies; são relativamente fáceis de coletar e identificar; e apresentam ampla distribuição geográfica. Dentro do grande número de opções, a comunidade de macroinvertebrados (insetos, crustáceos e moluscos) parece ser a mais usada para esse fim (BUSS, 2004). Os principais fatores que levam os pesquisadores a utilizarem os macroinvertebrados bentônicos como bioindicadores é o tamanho relativamente grande destes organismos, sendo visíveis a olho nu, e a facilidade para coletar estes organismos.

Outro fator pode ser atribuído a grande abundância e diversidade permitindo assim uma grande tolerância a diferentes parâmetros de contaminação. O fato de estarem intimamente associados ao substrato os deixa expostos a ações de alterações ambientais. Uma considerável desvantagem é o fato de existirem muitos representantes de macroinvertebrados de diversos grupos taxonômicos, surgindo problemas relativos à identificação dos organismos, sendo muitas vezes impossível chegar ao nível de espécie (LOYOLA & BRUNKOW, 1998).

Um corpo d'água de boa qualidade, geralmente, suporta uma fauna bentônica diversa sem abundância de qualquer grupo. A comunidade de macroinvertebrados em um ecossistema aquático é muito sensível a estresse (tensões) e, portanto, suas características servem como instrumento útil para detectar perturbações ambientais resultantes de contaminantes introduzidos. Devido à mobilidade limitada e à vida relativamente longa destes organismos, suas características são dependentes de

que seriam difíceis de se detectar por amostragem química periódica. A contaminação orgânica pode restringir a variedade da macrofauna bentônica e favorecer o desenvolvimento de grande número de organismos que toleram condições de contaminação, de natureza química e física (OIKOS, 2004).

Macroinvertebrados bentônicos são sedentários, não podendo evitar, rapidamente, mudanças ambientais prejudiciais e exibem variados graus de tolerância à poluição (METCALFE, 1989). Por essas razões eles têm sido amplamente utilizados como bioindicadores de qualidade da água, do nível de poluição e/ou alteração de um ambiente aquático (ANUBHA & DALELA, 1997). Sendo assim, a comunidade de macroinvertebrados bentônicos é composta por diversos organismos que podem ser utilizados como indicadores biológicos, já que possuem uma série de características que os tornam forte instrumento para a detecção de alterações ambientais (SEMARH, 2004). Os padrões de distribuição da macrofauna na área são regidos primariamente pelos gradientes físico-químicos e pela alternância entre ambientes de sedimentação e erosão (HAUER & RESH, 1996), e secundariamente pelas interações biológicas (predação e competição) com outros elos da cadeia trófica.

O grupo dos macroinvertebrados bentônicos é representado por vários grupos taxonômicos, como - Platyhelminthes, Annelida, Crustacea, Mollusca, Insecta, que vivem associados a substratos. Os tipos de espécies encontradas variam em função de características dos cursos d'água como altitude e temperatura, quanto mais alto for o rio mais frias serão suas águas, e extensão em geral, o fundo dos rios mais curtos têm pedras, e o dos mais longos, sedimentos.

Os macroinvertebrados compreendem o maior número de indivíduos, espécies e biomassa em quaisquer ambientes dulcícolas, entre estes destacam-se os insetos, que dominam os sistemas de água doce, quer sob o ponto de vista numérico, como sob a questão relativa a diversidade podendo ser ultrapassados apenas pelos nemátodos, em termos numéricos e de biomassa. Os crustáceos e moluscos podem ser abundantes, mas raramente apresentam grande diversidade (GULLAM &

CRANSTON, 1996; BUSS, 2004).

Para a implementação de um programa de monitoramento biológico, idealmente é necessária a determinação de locais de referência, ou seja, áreas íntegras que guardam uma fauna que não tenha sido fortemente influenciada por ações antropogênicas. A comparação das áreas de referência, com locais de diferentes graus de alterações antropogênicas, permite identificar medidas biológicas que estejam respondendo ao estresse (BUSS, 2004).

A essas medidas biológicas, dá-se o nome de índices métricos biológicos.

Algumas métricas analisam a comunidade em relação à sua composição (através da riqueza de espécies) e estrutura (diversidade, eqüitabilidade e similaridade com os locais de referência), função trófica (papel que desempenham na cadeia alimentar) e as que determinam graus de tolerância, ou sensibilidade, de cada espécie (ou outro nível taxonômico) a estas alterações. Essa última é uma metodologia amplamente difundida na Europa, são os chamados índices bióticos. Estima-se que mais de 50 índices bióticos já foram criados, com aplicação em diversos países, inclusive no Brasil. Rios em cujas águas ou margens há grande variedade de espécies de macroinvertebrados e diversidade vegetal são pouco poluídos. Como a técnica depende apenas da coleta e observação de amostras dos animais -- a maioria na forma de larva -- os custos com material e análise são menores que no monitoramento tradicional (BUSS, op. cit.).

Em relação à tolerância frente a adversidades ambientais, os macroinvertebrados bentônicos podem ser classificados em três grupos principais (existem exceções dentro de cada grupo): organismos sensíveis ou intolerantes, organismos tolerantes e organismos resistentes. O primeiro grupo engloba principalmente representantes das ordens de insetos aquáticos Ephemeroptera, Trichoptera e Plecoptera, e são caracterizados por organismos que possuem necessidade de elevadas concentrações de oxigênio dissolvido na água.

Normalmente são habitantes de ambientes com alta diversidade de habitats e microhabitats. O segundo grupo é formado por uma ampla variedade de insetos aquáticos e outros invertebrados, incluindo moluscos bivalves, algumas famílias de

Coleoptera, embora algumas espécies destes grupos sejam habitantes típicos de ambientes não poluídos. A necessidade de concentrações elevadas de oxigênio dissolvido é menor, uma vez que parte dos representantes deste grupo, como os Heteroptera, adultos de Coleoptera e alguns Pulmonata (Gastropoda) utilizam o oxigênio atmosférico. O requerimento da diversidade de habitats e microhabitats também diminui, em função de uma maior plasticidade do grupo. Muitos heterópteros e coleópteros vivem na lâmina d’água ou interface coluna d’água-superfície. O terceiro grupo é formado por organismos extremamente tolerantes, por isso chamados de resistentes. É formado principalmente por larvas de Chironomidae e outros Diptera e por toda a classe Oligochaeta. Estes organismos são capazes de viver em condição de anoxia (depleção total de oxigênio) por várias horas, além de serem organismos detritívoros, se alimentando de matéria orgânica depositada no sedimento, o que favorece a sua adaptação aos mais diversos ambientes (CALLISTO et al., 2001a).

Dentre os bioindicadores há grupos de espécies diretamente relacionados a um determinado agente poluidor ou a um fator natural potencialmente poluente, por exemplo, altas densidades de Oligochaeta e de larvas vermelhas de Chironomus, Diptera, em rios com elevados teores de matéria orgânica. Além disso, são importantes ferramentas para a avaliação da integridade ecológica, ou seja, condição de “saúde” de um rio, avaliada através da comparação da qualidade da água e diversidade de organismos entre áreas impactadas e áreas de referência, ainda naturais e a montante. Os bioindicadores mais utilizados são aqueles capazes de diferenciar entre fenômenos naturais, como por exemplo, mudanças de estação e ciclos de chuva-seca e estresses de origem antropogênica, relacionados a fontes de contaminação pontuais ou difusas. A composição em espécies e a distribuição espaço-temporal dos organismos aquáticos alteram-se em função das alterações ambientais. Quanto mais intensas, mais pronunciadas serão as respostas ecológicas dos organismos aquáticos bioindicadores de qualidade de água, podendo haver inclusive a exclusão de organismos sensíveis a estas alterações, como por exemplo, formas imaturas de muitas espécies de Ephemeroptera, Plecoptera e Trichoptera (CALLISTO et al., 2001a).

Em razão às dificuldades de interpretar a ocorrência ou não de espécies indicadoras para uma avaliação da qualidade de um ambiente, vários autores procuraram meios para evitar o uso de indicações empíricas. Os métodos tradicionais de avaliação da qualidade das águas superficiais utilizam essencialmente as variações de uma dada comunidade, em termos da proporção relativa de espécies intolerantes versus tolerantes e no número de taxa. Esses métodos traduzem a influência da qualidade da água na biocenose, onde as perturbações antropogênicas se refletem também na alteração física dos habitats aquáticos (CORTES, 1989; CORTES, 1992). Segundo KARR (1991) a utilização de índices designados por integridade biótica traduz a capacidade de suporte de uma comunidade suficientemente adaptada, com uma composição, diversidade e organização funcional comparável ao habitat natural dessa região. Assim, incluem-se todas as medidas, designadas como métricas, que são relevantes para a ecologia de um dado ecossistema e “que mudam de modo preditivo em função duma pressão humana crescente” (BARBOUR et al., 1999). De acordo com estes autores, as métricas além de serem ecologicamente relevantes e sensíveis aos agentes de estresse ambiental, devem abarcar diversas categorias como medidas de riqueza em taxa; medidas de composição para identidade e dominância; medidas de tolerância que representam sensibilidade à contaminação; medidas tróficas ou comportamentais que traduzam estratégias de alimentação, e guilds.

Um exemplo é o déficit de espécies (KOTHÉ, 1962), que avalia a diminuição do número de espécies nas regiões poluídas, em relação a um ponto de referência não poluído, ou não alterado, como uma indicação do grau de prejuízo às comunidades. O próprio autor caracterizou seu método como um simples critério de alteração ambiental. O método está baseado na comparação principalmente de macrobentos; a escolha das espécies consideradas é livre, porém sempre as mesmas espécies devem ser comparadas ao longo de um trecho. A avaliação de alterações da qualidade ambiental por intermédio deste método somente pode ser realizada de uma forma grosseira, pois não são consideradas informações auto-

também, consideradas as modificações na quantidade relativa das espécies. Em casos onde os conhecimentos sistemáticos são suficientes, mas não existem dados auto-ecológicos aplicáveis, tal método pode ser recomendado para um acompanhamento de estudos físico-químicos da água, para complementar o levantamento ecológico (SCHÄFER, 1985).

As métricas que analisam a comunidade em relação à sua composição são o Percentual de EPT (%EPT), Percentual de Oligochaeta e Percentual de Chironomidae. O Percentual de Ephemeroptera, Plecoptera e Trichoptera (%EPT) em relação aos outros grupos amostrados indica em geral contaminação e alterações dos habitats, pois as espécies destes grupos são sensíveis a perturbações antropogênicas (CARRERA & FIERRO, 2001). Já os percentuais de Oligochaeta e Chironomidae nas amostras coletadas indicam geralmente contaminação por matéria orgânica, já que estes grupos são muito tolerantes a este tipo de perturbação.

Outras medidas biológicas (métricas) são as que determinam graus de tolerância à contaminação, ou sensibilidade, de cada espécie (ou outro nível taxonômico) a estas alterações. Este índice é indicado para uma avaliação rápida e simples e pode ser desenvolvido em um curto espaço de tempo, pois utiliza apenas algumas ordens de insetos aquáticos indicadores como Ephemeroptera, Plecoptera e Trichoptera.

Este estudo objetivou caracterizar os macroinvertebrados bentônicos presentes no sedimento do rio Itajaí-Mirim, e avaliar a qualidade da água através destes bioindicadores, utilizando medidas biológicas que analisam a comunidade em relação a sua composição, em relação a tolerância frente a adversidades ambientais, e em relação a presença ou não de organismos no sedimento.