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Universidade Federal de Minas Gerais Instituto de Ciências Biológicas
Pós-Graduação em Ecologia, Conservação e Manejo da Vida Silvestre
Estabilidade e persistência da comunidade
zooplanctônica em quatro cenários distintos ao longo de um ciclo hidrológico em um reservatório urbano
eutrófico
Nelson Azevedo Santos Teixeira de Mello
Dissertação apresentada ao Curso de Ecologia, Conservação e Manejo da Vida Silvestre da Universidade Federal de Minas Gerais, com o objetivo da obtenção do Título de Mestre em Ecologia.
Orientadora: Profa. Dra. Paulina Maria Maia Barbosa
Belo Horizonte-MG Março de 2010
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"Quando agredida, a natureza não se defende. Apenas se vinga."
( Albert Einstein )
"Muitas coisas não se aprendem nos livros e sim em contato com a natureza. Ela é o grande livro aberto aos que sabem ler nele."
(Vasconcelos Sobrinho)
“Os homens pensam que possuem uma mente, mas é a mente que os possui. Há pessoas que amam o poder, e outras que tem o poder de amar”
(Bob Marley)
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Agradecimentos:
À Profa Dra Paulina M. Maia Barbosa, pela orientação, ensinamentos, oportunidades, apoio, incentivo e especialmente pela amizade e boa convivência durante todos estes anos.
À FAPEMIG, pela concessão da bolsa de mestrado.
Ao Programa de Pós-Graduação em Ecologia, Conservação e Manejo da Vida Silvestre, aos professores e aos funcionários pela disposição em ajudar-nos.
Aos coordenadores Dr. Flávio Rodrigues e Dr. Marcos Callisto pelo apoio concedido.
À Bióloga Rosa Menendez, pela amizade, ensinamentos, grande ajuda na identificação dos organismos e pelos longos papos limnológicos e filosofais.
Ao comandante da embarcação, “Seu” Rogério, pela amizade, apoio, bom humor e paciência com a moto bomba.
Ao Prof.Dr. Anderson M. Santos, pelo auxílio nas análises estatísticas, sugestões, críticas e pela amizade e boa convivência.
Ao Prof. Dr. Francisco Barbosa, pelas oportunidades, valorosos ensinamentos e amizade durante todos estes anos de boa convivência.
Ao Prof. Dr. José Fernandes Bezerra-Neto, pelo apoio, parceria, ensinamentos, direcionamento das idéias, amizade e boa convivência.
Ao Prof. Dr. Ricardo Pinto-Coelho, pelas esclarecedoras conversas sobre limnologia, parceria, amizade e boa convivência.
À Profa Dra Arnola Rietzler, pelas inúmeras conversas sobre o reservatório de Ibirité, amizade e boa convivência.
Aos colegas e amigos do projeto “A Qualidade Ambiental das Sub-Bacias dos Ribeirões Ibirité e Pintados: Uma Proposta de Gestão Integrada do Reservatório de Ibirité, Município de Ibirité – MG”, pela parceria e amizade no decorrer do trabalho.
4 Aos colegas e amigos das equipes dos laboratórios: Ecologia de Zooplâncton;
Limnologia, Processos e Qualidade de Água; Gestão Ambiental de Reservatórios, pela amizade e boa convivência durante todos estes anos.
Ao Biólogo Marcelo Costa, pelo auxílio nas análises laboratoriais, amizade e boa convivência.
Aos colegas e amigos do curso PG.ECMVS, pela boa convivência, amizade e companheirismo.
Aos amigos Pedro Maia Barbosa e Filipe Martins, pelos bons papos, convivência, parceria e alegrias, durante estes anos.
Aos amigos da PUC, pelas inúmeras situações de descontração.
À Nathália, pelo apoio, incentivo e companheirismo durante toda a caminhada.
Ao meu pai, Prof. Rômulo T. Mello, pelo exemplo, apoio e incentivo.
À minha mãe, Vera Lúcia Mello, e minha irmã, Mariana Mello, pela paciência e compreensão ao longo destes anos.
À todos que de alguma forma contribuíram para que este trabalho se concluísse.
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Sumário:
Considerações Iniciais... 6
Área de Estudo... 10
Referências Bibliográficas... 13
CAPÍTULO 1: Reservatório de Ibirité: Quatro Cenários Distintos ao Longo de um Ciclo Hidrológico... 19
Resumo... 20
Abstract... 21
Introdução... 22
Material e Métodos... 24
Resultados... 29
Discussão... 74
Referências Bibliográficas...85
CAPÍTULO 2: Estabilidade e Persistência da Comunidade Zooplanctônica entre Quatro Cenários Distintos ao Longo de um Ciclo Hidrológico em um Reservatório Urbano Eutrófico... 94
Resumo... 95
Abstract... 96
Introdução... 97
Material e Métodos... 99
Resultados... 101
Discussão... 108
Referências Bibliográficas... 112
Anexo I... 115
Anexo II... 116
Anexo III... 117
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Considerações iniciais:
Reservatórios são sistemas híbridos entre rios e lagos, apresentando a típica organização vertical de um lago e horizontal/longitudinal de um rio (Margalef, 1983; Thornthon et al., 1990). A construção de reservatórios é uma das mais antigas e importantes intervenções do homem em sistemas naturais (Tundisi, 1999). Na antiguidade os reservatórios eram construídos em áreas adjacentes aos rios, as quais eram preparadas para serem inundadas pelas águas desviadas do rio através de um canal, com finalidade de irrigação (Straškraba & Tundisi, 2000).
A obstrução do curso de rios para formação de represas, bem como a escavação de canais com o propósito de navegação e irrigação, foram duas atividades humanas que possibilitaram o desenvolvimento da agricultura, em partes semi áridas do nordeste da África e Eurasia, principalmente, nos vales dos rios Nilo, Tigris, Euphrates, Amus Darja e Syr Darja, onde a agricultura foi inicialmente desenvolvida (Dumont, 1999).
Atualmente, existem mais de 63.000 reservatórios de grande volume (>
0.1 km3) no mundo, e a superfície total ocupada por estes ambientes, varia entre 400.000 e 590.000 km2 (Straskraba,1993; Avakyan & Iakovleva 1998).
No Brasil, durante a década de 60 e 70, atingiu-se o máximo na construção e porte de reservatórios, principalmente nas regiões Sudeste e Sul, com intuito da geração de energia elétrica e abastecimento de água (Tundisi, 1999; Agostinho et al., 2007). Durante as últimas décadas, os reservatórios têm sido utilizados para múltiplos usos além dos dois inicias, tais como: controle da vazão, recreação (pesca esportiva e esportes náuticos), turismo, geração de empregos, navegação, aqüicultura e destinação de efluentes urbanos (Thornton et al., 1990; Straškraba & Tundisi, 1999; Tundisi & Matsumura- Tundisi, 2003; Júlio Jr. et al., 2005).
Os barramentos de rios para a construção de reservatórios interferem nestes ambientes de forma efetiva, alterando drasticamente: (i) a qualidade e quantidade das águas; (ii) os sistemas hidrológicos e biológicos do corpo de água; (iii) os pulsos de inundação nos sistemas terrestres e aquáticos a jusante. Tais intervenções causam mudanças marcantes do ponto de vista
7 paisagístico, sócio-econômico e ambiental, nas bacias onde estão situados (Tundisi, 1999; Straškraba & Tundisi, 1999; Straškraba & Tundisi, 2000;
Agostinho et al., 2007).
O fenômeno da eutrofização é um exemplo impressionante de modificação na estrutura de ecossistemas aquáticos gerados por atividades antrópicas (Hutchinson, 1973). Este fenômeno é ocasionado devido ao aporte, para o ambiente aquático, de elevadas cargas de nutrientes, principalmente fósforo e nitrogênio, oriundos de atividades antrópicas, como a drenagem de esgotos e de sistemas agrícolas (Wetzel, 1983), além de matéria orgânica e sedimentos. Em detrimento deste enriquecimento, há uma deterioração da qualidade da água e crescimento excessivo de produtores primários fotossintetizantes (cianobactérias, algas e macrófitas aquáticas) (Thornton et al., 1990; Esteves, 1998; Scheffer et al., 2003; Bollmann & Andreoli, 2005), causando interferências nos usos desejáveis de reservatórios e lagos (Thomann & Mueller, 1987).
Durante o processo de eutrofização, a estrutura da comunidade aquática muda gradualmente, sendo que algumas espécies podem desaparecer completamente, e outras se tornam extremamente raras ou dominantes. Tais mudanças ao longo do tempo podem transformar o ambiente em outro ecossistema, se comparado a antes do início do processo de eutrofização (Pinto-Coelho, 1994).
Em ambientes aquáticos tropicais eutróficos, a biomassa fitoplanctônica é frequentemente dominada por cianobactérias (Margalef, 1983). As florações de cianobactérias são distúrbios de natureza biológica, capazes de modificar a matriz abiótica e biótica em reservatórios eutróficos (Rolland et al., 2005). Ao se decompor, as florações de cianobactérias promovem um consumo excessivo de oxigênio (hipoxia), que é a principal causa de morte biota aquática durante estes eventos (Paerl, 1988).
O fitoplâncton e o zooplâncton são importantes componentes das cadeias tróficas em ecossistemas aquáticos e alterações em seus padrões de abundância e diversidade irão refletir em modificações em todos os níveis tróficos dos ambientes aquáticos continentais (Júlio Jr, et. al., 2005).
8 A comunidade zooplanctônica dulcícola é representada por protistas (Flagelados, Ciliados e Sarcodinos) e vários metazoários, sendo os de maior importância ecológica, os rotíferos, microcrustáceos (cladóceros e copépodes Calanoida e Cyclopoida) e larvas de dípteros da família Chaoboridae (Esteves, 1998; Matsumura-Tundisi, 1999). Esta comunidade desempenha o importante papel de elo na cadeia alimentar aquática, transferindo biomassa/energia dos produtores primários para níveis tróficos superiores (Margalef, 1983; Esteves, 1998; Odum, 2004).
Em ambientes eutróficos, com a ocorrência periódica de florações de cianobactérias, a estrutura do zooplâncton é, normalmente, composta de organismos de pequeno tamanho, tais como rotíferos, pequenos cladóceros e copépodes Cyclopoida (Pinto-Coelho, 1987; Saunders & Lewis, 1988;
Bonecker & Lansac-Tôha 1996; Matsumura-Tundisi & Tundisi, 2005) eficientes consumidores de detritos e bactérias (Peljer, 1983; Pace, 1986; Branco &
Senna, 1996).
Segundo Matsumura-Tundisi (1999), reservatórios são ambientes instáveis, o que favorece o estabelecimento de espécies r-estrategistas, como rotíferos, devido à elevada capacidade de colonização destes organismos. Tal capacidade explica o fato de este grupo ser o mais representativo quanto à riqueza em espécies. A elevada riqueza de rotíferos em reservatórios brasileiros foi constatada em diversos estudos (Sendacz, 1997; Lansac-Tôha et al., 1999; Nogueira, 2001; Sampaio et. al. 2002; Lansac-Tôha et. al., 2005). O número de estudos com o objetivo de compreender as variações espaciais e temporais da comunidade zooplanctônica em reservatório brasileiros vem crescendo nas últimas décadas (Matsumura-Tundisi et al., 1981; Sendacz &
Kubo, 1982; Arcifa, 1984; Sendacz et al., 1985; Rocha et al., 1995; Nogueira &
Matsumura-Tundisi, 1996; Bini et al., 1997; Sendacz & Kubo, 1999;
Matsumura-Tundisi, 1999; Güntzel, 2000; Nogueira, 2001; Bonecker et al., 2001; Velho et al., 2001; Sampaio et al., 2002; Panarelli et al., 2003;
Matsumura-Tundisi & Tundisi, 2003, 2005; Lansac-Tôha et al., 2005; Velho et al., 2005; Pinto-Coelho et al., 2005; Corgosinho & Pinto-Coelho, 2006;
Nogueira et al., 2006; Takahashi et al., 2005; Santos-Wisniewski & Rocha, 2007; Bini et al., 2007).
9 Apesar da importância do reservatório de Ibirité (MG) para o setor industrial e lazer da população da região metropolitana de Belo Horizonte, ainda é escasso o número de trabalhos sobre a comunidade zooplanctônica neste corpo de água. O único estudo até então, enfocando a comunidade zooplanctônica deste ambiente, foi realizado por Pinto-Coelho e colaboradores (1998), no qual os autores verificaram a deterioração da qualidade da água durante a estação seca, constatada pelo aumento dos valores de condutividade elétrica (>450 µS.cm-1) e dos teores de amônia (> 2.000 µg N- NH4.L-1) devido à influência de atividades antrópicas aliadas à baixa pluviosidade. Naquele trabalho, a comunidade zooplanctônica foi caracterizada em duas classes de tamanho (microzooplâncton e mesozooplâncton), separadas por uma faixa espectral de 0,4 a 0,6mm, o que os autores interpretaram com sendo um “nicho morfométrico” vago. Os autores também verificaram grandes oscilações temporais no zooplâncton, provavelmente resultado de uma instabilidade ecológica do ambiente.
Nesse contexto, o presente trabalho objetivou descrever e analisar as variações espaciais e temporais da comunidade zooplanctônica (Rotifera, Cladocera e Copepoda) do reservatório de Ibirité (MG), em termos de composição, riqueza e abundância, analisando as influências de alguns fatores ambientais na estrutura, persistência e estabilidade da comunidade zooplanctônica ao longo de um ciclo hidrológico (outubro/07 a outubro/08).
Esse trabalho está estruturado ao longo de dois capítulos. O primeiro capítulo refere-se à descrição do reservatório de Ibirité em termos de algumas variáveis ambientais medidas e das variações temporais da comunidade zooplanctônica, procurando estabelecer cenários (momentos) de condições ambientais distintas ao longo do ciclo hidrológico, e que poderiam influenciar a estruturação desta comunidade.
O segundo capítulo descreve as mudanças na estrutura da comunidade zooplanctônica através de análises de estabilidade, persistência e índice de diversidade β “temporal”, procurando identificar distúrbios com intensidade suficiente para alterar a estrutura do zooplâncton.
Este estudo é parte do projeto “A Qualidade Ambiental das Sub-Bacias dos Ribeirões Ibirité e Pintados: Uma Proposta de Gestão Integrada do
10 Reservatório de Ibirité, Município de Ibirité – MG” desenvolvido pelas instituições UFMG, UFScar e UFRJ em parceria com CENPES, REGAP/PETROBRAS S.A.
Área de Estudo:
O reservatório de Ibirité, (19o07‟00‟‟, 20o02‟30‟‟S; 44o07‟30‟‟, 44o05‟00‟‟W), localiza-se na bacia do rio Paraopeba, afluente do rio São Francisco, no estado de Minas Gerais, Sudeste do Brasil. Sua bacia hidrográfica situa-se nos municípios de Ibirité (148.535 habitantes) e Sarzedo (23.282 habitantes) que fazem parte da região metropolitana de Belo Horizonte (IBGE, 2009) e é composta pelas sub-bacias dos ribeirões Pintados, Retiro e do Onça, formando o rio Ibirité (Fundação João Pinheiro, 2001). A paisagem da bacia do reservatório de Ibirité é composta por áreas de plantação de Eucalyptus sp., um condomínio fechado, pequenas propriedades rurais, áreas industriais (Pinto-Coelho et al.,2010) e áreas urbanas com bairros e favelas (Callisto et al.,2005) (figura 1 e 2).
Reservatório de Ibirité REGAP
Bacia do Ribeirão Pintados
Bacia do Ribeirão Ibirité
RibeirãoSarzedo
P02
P04
P03 P02
P04
Rio São Francisco Rio
Par aop
eba
Figura 1: Localização do Reservatório de Ibirité, e do rio Ibirité e ribeirão Pintados. Em destaque a localização dos pontos de amostragem no reservatório.
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REGAP
Eucalyptus sp. Condomínio
Remanescente de vegetação nativa (secundária)
Favela
Bairro Bairro
CEPE Fábrica da Pirelli
Figura 2-) Imagem de satélite do reservatório de Ibirité e parte da bacia, indicando a ocupação de seu entorno.
O clima da região é do tipo clima tropical sub-úmido (Cwb), com períodos de altas precipitações atmosféricas e temperaturas no verão (outubro a março), e inverno seco e com baixas temperaturas (abril a setembro). As médias anuais de temperatura estão em torno de 20oC, sendo registrado nos meses mais frios temperaturas em torno 18oC e nos mais quentes, 22oC (Christofoletti, 1974 apud Callisto et al., 2005). A vegetação original da área da bacia do reservatório era composta por savannas tropicais (cerrado) com fragmentos de vegetação ripária (Callisto et al., 2005).
A área da superfície (A) do reservatório é de 2,05 km2; volume total (V) de 11,6 x106 m3; perímetro (P) de 14,014 m, profundidade média (Zmed) de 5,6 m e profundidade máxima (Zmax) de 17,67 m, próximo à barragem. O comprimento máximo efetivo (Ce) é de 2.516 m; largura máxima efetiva (Le) de 1.280 m; desenvolvimento de margem (Dl) de 2,74 e declividade média (α) de 2,18% (Pinto-Coelho et al., 2010) (figura 3).
Segundo Garcia e colaboradores (2009), o reservatório de Ibirité foi classificado segundo seu padrão de mistura, como monomítico quente, permanecendo estratificado térmica e quimicamente durante a maior parte do ciclo hidrológico e circulando nos meses de inverno.
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A B
Figura 3-) Carta batimétrica (A) e visão 3D (B) do reservatório de Ibirité. Fonte: Laboratório de Gestão Ambiental de Reservatórios ICB/UFMG.
Construído na década de 60, com intuito de suprir a demanda por água da Refinaria Gabriel Passos (REGAP)/PETROBRAS SA, vem passando desde então, por um intenso processo de eutrofização artificial. O principal tributário, o rio Ibirité, e seu maior afluente, o ribeirão Pintados, drenam uma extensa área industrial e densamente povoada, recebendo esgotos principalmente de natureza doméstica e sem tratamento, o que afeta a qualidade de suas águas.
Em decorrência do processo de eutrofização, eventos de floração algais, principalmente de cianobactérias, são observados durante parte do ano (Pinto- Coelho et. al.; 1998; Almeida & Giani, 2000; Moreno e Callisto, 2006; Callisto et.al.; 2009; Garcia et al., 2009), principalmente no período de início das chuvas (outubro), quando o reservatório apresenta o máximo de estabilidade relativa da coluna de água.
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Referências bibliográficas:
Agostinho, A.A.; Gomes, L.C. & Pelicice, F.M. 2007. Ecologia e manejo de recursos pesqueiros em reservatórios do Brasil. Maringá: Eduem, 501 p.
Almeida, L.R., Giani, A. 2000. Fitoplâncton do reservatório de Ibirité (MG), com ênfase na taxonomia das espécies. Rev. BIOS, Belo Horizonte, v. 8, p.75 - 87.
Arcifa, M.S. 1984. Zooplankton composition in ten Reservoirs in southern Brazil.
Hydrobiologia, 113: 137-145.
Avakyan A.B and Iakovleva V.B.1998. Status of global reservoirs: The position in the late twentieth century. Lakes and Reservoirs: Res. Manage. 3 45- 52.
Bini, L.M.; Tundisi, J.G.; Matsumura-Tundisi, T. & Matheus, C.E. 1997. Spatial variation of zooplankton groups in a tropical reservoir (Broa Reservoir, São Paulo State-Brazil). Hydrobiologia, 357: 89-98.
Bini, L.M.; Silva, L.C.F.; Velho, L.F.M.; Bonecker, C.C. & Lansac-Tôha, F.A.
2007. Zooplankton assemblage concordance patterns in Brazilian reservoirs. Hydrobiologia, 598(1):247-255.
Branco, C.W.C. & Senna, P.A.C. 1996. Relations among heterotrophic bacteria, chlorophyll-a, total phytoplankton, total zooplankton and physical and chemical features in the Paranoa reservoir, Brasilia, Brazil.
Hydrobiologia, 337, p.171-181.
Bollmann, H.A. & Andreoli, O.R. 2005. Água no Sistema Urbano. In: Andreoli, C.V. & Carneiro, C. (eds). Gestão Integrada de Reservatórios de Abastecimento Eutrofizados. Curitiba: Ed. Graf. Capital Ltda, pp.85- 120.
Bonecker, C.C.; Lansac-Tôha, F.A. 1996. Community structure of rotifers in two environments of the high River Paraná floodplain (MS), Brazil.
Hydrobiologia, v. 325, 137-150.
Bonecker, C. C.; Lansac-Tôha, F. A.; Velho, L.F.M. & Rossa, D. C. 2001. The temporal distribution pattern of copepods in Corumbá reservoir, State of Goias, Brazil. Hydrobiologia, 453: 375-384.
Callisto, M. ; Moreno, P. ; Gonçalves, J. F. Jr. ; Ferreira, W. R. ; Gomes, C. L. Z.
2005. Malacological assessment and natural infestation of Biomphalaria straminea (Dunker, 1848) by Schistosoma mansoni (Sambon, 1907) and Chaetogaster limnaei (K. von Baer, 1827) in an urban eutrophic watershed. Brazilian Journal of Biology, São Carlos, SP, v. 65, n. 2, p.
217-228.
14 Corgosinho, P. H. C. & Pinto-Coelho, R. M. 2006. Zooplankton biomass, abundance and allometric patterns along an eutrophic gradient at Furnas Reservoir (Minas Gerais, Brazil). Acta Limnol. Bras., 182: 213- 224.
Dumont, H.J., 1999. The species richness of reservoir plankton and the effect of reservoirs on plankton dispersal (with particular emphasis on rotifers and cladocerans). In J.G. Tundisi & M. Straskraba (Editors), theoretical reservoir ecology and its applicatons. International Institute of Ecology (Sao Carlos, Brasil), Backhuys Publishers (Leiden), pp. 477-491.
Esteves, F. A. 1998. Fundamentos de Limnologia. 2a ed. Rio de Janeiro:
Editora Interciência, 602p.
Fundação João Pinheiro, 2001, Zoneamento urbanoambiental para o entorno da REGAP e da UTE-ibiritermo. Belo Horizonte, 68p.
Garcia, F. C.; Barbosa, F.A.R.; Braz, S.; Petrucio, M.M.; Faria, B. M. 2009.
Water Quality of an Urban Reservoir Subjected to Periodic Applications of Copper Sulphate: The Case of Ibirité Reservoir, Southeast Brazil.
Acta Limnologica Brasiliensia, v. 21, p. 235-243.
Guntzel, A. M.; Matsumura-Tundisi, T. & Rocha, O. 2003. Life cycle of Macrothrix flabelligera Smirnov, 1992 (Cladocera, Macrothricidae), recently reported in the Neotropical region. Hydrobiologia, 490: 87-92.
Hutchinson, G.E. 1973. Eutrophication. The scientific background of a contemporary problem. American Scientist, 61, p.269-279.
Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística–IBGE. 2009. A População Brasileira: Cidades e Estados. http://www.ibge.gov.br/home/.
Júlio Jr, H. F.; Thomaz, S. M.; Agostinho, A. A.; Latini, J. D. 2005. Distribuição e Caracterização dos Reservatórios. In: Rodrigues, L.; Thomaz, S. M.;
Agostinho, A. A.; Gomes, L. C.(Ed.). Biocenoses em Reservatórios:
padrões espaciais e temporais. Rima, p. 1-16.
Lansac-Toha, F.A., Velho,L.F.M., Bonecker,C.C.,1 999. Estrutura da comunidade zooplanctônica antes e após a formação do reservatório de Corumba – GO, pp 347-374. In: R. Henry (ed.), Ecologia de reservatórios: estrutura, função e aspectos sociais. Fundibio/FAPESP, Sao Paulo, 800p.
Lansac-Tôha, F.A.; Bonecker, C.C. & Velho, L.F.M. 2005. Estrutura da Comunidade Zooplanctônica em Reservatórios. In: Rodrigues, L.;
Thomaz, S.M.; Agostinho, A.A. & Gomes, L.C. (eds). Biocenoses em Reservatórios: Padrões Espaciais e Temporais. São Carlos: Rima, pp.
115-127.
15 Margaef, R. Limnologia. Barcelona: Omega, 1983. 1010p., il.
Matsumura-Tundisi, T.; Hino, K. & Claro, S.M. 1981. Limnological studies at 23 reservoirs in Southern Brazil. Verh. Inter. Ver. Limnol., 21: 1040-1047.
Matsumura-Tundisi,T.1999, Diversidade de zooplâncton em represas do Brasil, pp. 39-54. In: R. Henry (ed.), Ecologia de reservatórios: estrutura, função e aspectos sociais. FUNDIBIO/FAPESP, Botucatu, 799p.
Matsumura-Tundisi, T. & Tundisi, J.G. 2003. Calanoida (Copepoda) species composition changes in the reservoirs of São Paulo State (Brazil) in the last twenty years. Hydrobiologia, 504:215-222.
Matsumura-Tundisi, T.; Tundisi, J. G. 2005. Plankton richness in a eutrophic reservoir (Barra Bonita Reservoir, SP, Brazil). Hydrobiologia, v. 542, n.
1, p. 367-378.
Moreno, P. and Callisto, M. 2006. Benthic macroinvertebrates in the watershed of an urban reservoir in southeastern Brazil. Hydrobiologia, v. 560, no. 1, p. 311-321.
Nogueira, M.G.; Matsumura-Tundisi, T. 1996. Limnologia de um Sistema Artificial raso (Represa do Monjolinho – São Carlos, SP). Dinâmica das populações planctônicas. Acta Limnol. Brasil., 8: 149-168.
Nogueira, M.G. 2001. Zooplankton composition, dominance and abundance as indicators of environmental compartmentalization in Jurumirim Reservoir (Paranapanema River), Sao Paulo, Brazil.
Hydrobiologia,455(1): 1-18.
Nogueira, M.G.; Jorcin, A.; Vianna, N.C.; Britto, Y.C. 2006. Reservatórios em cascata e os efeitos na limnologia e organização das comunidades bióticas (fitoplâncton, zooplâncton e zoobentos): Um estudo de caso no rio Paranapanema (SP/PR). In: Nogueira, M.G.; Henry, R. & Jorcin, A.
(eds). Ecologia de reservatórios: Impactos potenciais, ações de manejo e sistemas em cascata (2ª ed.). São Carlos: Rima, pp. 435-459.
Odum, E.P. 2004. Fundamentos de ecologia. Lisboa: Fundação Calouste Gulbenkian, 927 p.
Pace, M. L., 1986. An empirical analysis of zooplankton community size structure across lake trophic gradients . Limnol . Oceanogr. 31 : 45-55 .
16 Paerl, H.W. 1988. Growth and reproductive strategies of freshwater blue-
green algae. Pp. 261-315. In: C.D. Sandgren (ed.). Growth and reproductive strategies of freshwater phytoplankton. Cambridge University Press, Cambridge. 442p.
Panarelli, E.; Casanova, S. M. C.; Nogueira, M. G.; Mitsuka, P. M & Henry, R.
2003. A comunidade zooplanctônica ao longo de gradientes longitudinais no Rio Paranapanema/Represa de Jurumirim (São Paulo, Brasil). In. Henry, R. (ed.). Ecótonos nas interfaces dos ecossistemas aquáticos. São Carlos: Rima, pp. 129- 160.
Pejler, B., 1983. Zooplanktic indicators of trophy and their food . Hydrobiologia v.101, p. 111-114.
Pinto-Coelho R.M. 1987. Flutuações sazonais e de curta duração na comunidade zooplanctônica do Lago Paranoá, Brasília, DF, Brasil.
Revista Brasileira de Biologia, v.47, p.17–29.
Pinto-Coelho, R.M. 1994. Limnological perspectives for the control of eutrophication in large tropical reservoirs. in: Pinto-Coelho, R.M., A.
Giani & E. von Sperling (eds.) Ecology and human imapct on lakes and reservoirs in Minas Gerais with special reference to future development and management strategies. pp 11-26. SEGRAC. Belo Horizonte.
Pinto-Coelho, R. M. P.; Pinto-Coelho ; M, R. ; Nunes, C. ; Barbeitos, M. ; Morais, C. ; Guerra, S. 1998. O impacto da Refinaria Gabriel Passos na estrutura da comunidade zooplanctônica do reservatório de Ibirité, Minas Gerais. Revista Bios, Belo Horizonte (MG), v. 6, n. 6, p. 11-19.
Pinto-Coelho, R. M.; Pinel-Alloul, B.; Méthot, G. & Havens, K. 2005.
Crustacean zooplankton in lakes and reservoirs of temperate and tropical regions: variation with trophic status. Can. J. Fish. Aquat. Sci., 62: 348-361.
Pinto-Coelho, R. M. P. ; Brighenti, L. S. ; Bezerra Neto, J. F. ; Morais Jr, C. A.
2010. Effects of sampling effort on the estimation of spatial patterns in a tropical reservoir impacted by an oil refinery. Limnologica, v. 40, p.
126–133.
Rocha, O.; Sendacz, S. & Matsumura-Tundisi, T. 1995. Composition, biomass and productivity of zooplankton in natural lakes and reservoirs of Brazil.
In: Tundisi, J.G.; Bicudo, C.E.M. & Matsumura-Tundisi, T. (eds.).
Limnology in Brazil. São Paulo: ABC/SBL, pp. 151-165.
17 Rolland, A., Bird, D.F. & Giani, A. 2005. Seasonal changes of the cyanobacterial composition and the occurrence of hepatotoxic blooms in the eastern townships, Québec, Canada. Journal of Plankton Research, 27: 683-694.
Sampaio, E.V.; Rocha, O.; Matsumura-Tundisi, T. & Tundisi, J.G. 2002.
Composition and Abundance of Zooplankton in the Limnetic of Seven Reservoir of the Paranapanema River, Brazil. Braz. J. Biol., 62 (3), 525- 545.
Santos-Wisniewski, M.J. & Rocha, O. 2007. Spatial distribution and secundary production of Copepoda in a tropical reservoir: Barra Bonita, SP, Brazil.
Braz. J. Biol., 67(2): 223-233
Saunders J.F. & Lewis J.W. 1988. Dynamics and control machanisms in a tropical zooplankton community (lake Valencia, Venezuela). Ecological Monographs, 58, 337– 353.
Scheffer M., Szabo´ S., Gragnani A., van Nes E.H., Rinaldi S., Kautsky N., Norberg J., Roijackers R.M.M. & Franken R.J.M. 2003. Floating plant dominance as a stable state. Proceedings of the National Academic of Sciences of the United States of America, 100, 4040–4045.
Sendacz, S. & Kubo, E. 1982. Copepoda (Calanoida e Cyclopoida) de reservatórios do Estado de São Paulo. Bol. Inst. Pesca. p.51-89.
Sendacz, S.; Kubo, E. & Cestarolli, M.A. 1985. Limnologia de reservatórios do sudeste do Estado de São Paulo, Brasil. VIII. Zooplâncton. Bol. Inst.
Pesca, 12(1): 187-207.
Sendacz,S.1997, Zooplankton studies of floodplain lakes of the Upper Parana River, Sao Paulo State, Brazil. Verh. Internat. Verein. Limnol., 26: 621- 627.
Sendacz, S. & Kubo, E. 1999. Zooplâncton de reservatórios do alto Tietê, Estado de São Paulo. In: Henry, R. (ed) Ecologia de Reservatórios:
Estrutura, Função e Aspectos Sociais. 1° Edição. Botucatu:
Fapesp/Fundibio. pp. 511-529.
Straskraba, M. et al. 1993. Comparative Reservoir Limnology and Water Quality Management. Dordrecht: Kluwer Academic Publisher, 293p.
Straškraba, M. & Tundisi, J.G. 1999. Reservoir ecosystem functioning: theory and application. 565-597 p. In: Tundisi, J.G & Straškraba, M.
Theoretical reservoir ecology and its applications, São Carlos: ABC, IIE, Backhuys Publishers.
18 Straskraba, M., Tundisi, J. G. 2000. Diretrizes para o Gerenciamento de lagos.
Gerenciamento da qualidade da água de represas. Tradução: Dino Vannucci. Editor da série em português: José Galizia Tundisi. ILEC, IIE.
V. 9. p.280.
Takahashi, E.M.; Lansac-Tôha, F.A.; Velho, L.F.M. & Bonecker, C.C. 2005.
Longitudinal distribution of cladocerans (Crustacea) in a Brazilian tropical reservoir. Acta Limnol. Bras.,17(3): 257-265.
Thornthon, K.W., Kimmel, L.B. & Fonest, E.P.1990. Reservoir limnology:ecological pespectives. New York, Jonh Wiley. 246 p.
Thomann, R. V.; Mueller, J. A. 1987. Principles of Surface Water Quality Modeling and Control. Harper Collins Publishers.
Tundisi, J. G. 1999. Reservatórios como sistemas complexos: teoria, aplicações e perspectivas para usos múltiplos. In: Henry, R. (ed.).
Ecologia de Reservatórios: estrutura, função e aspectos sociais.
Botucatu: Fapesp/Fundibio, pp. 19-38.
Tundisi, J.G. & Matsumura-Tundisi, T. 2003. Integration of research and management in optimizing multiple uses of reservoirs: the experience of South American and Brazilian cases studies. Hydrobiologia, 500: 231- 242.
Velho, L.F.M.; Lansac-Tôha, F.A.; Bonecker, C.C.; Bini, L.M. & Rossa, D. C.
2001. The longitudinal distribution of copepods in Corumbá Reservoir, State of Goias, Brazil. Hydrobiologia, 453: 385-391.
Velho, L.F.M.; Lansac-Tôha, F.A. & Bonecker, C.C. 2005. Distribuição Longitudinal da Comunidade Zooplanctônica em Reservatórios. In:
Rodrigues, L.; Thomaz, S.M.; Agostinho, A.A. & Gomes, L.C. (eds).
Biocenoses em Reservatórios: Padrões Espaciais e Temporais. São Carlos: Rima, pp. 129-136.
Wetzel, R.G. Limnology. Philadelphia: Saunders College, 1983, 767 p.
19
Capítulo 1
Estrutura da Comunidade Zooplanctônica em
Quatro Cenários Distintos ao Longo de um Ciclo
Hidrológico em um Reservatório Tropical Urbano
Eutrófico.
20
Resumo
O reservatório de Ibirité (MG), construído na década de 60 para atender as demandas de água da Petrobrás, recebe hoje esgotos sem tratamento, o que acarretou em um processo de eutrofização artificial e consequentemente, são observadas ocorrências periódicas de florações de cianobactérias. O ambiente foi classificado segundo os padrões de mistura, como monomítico quente, estando estratificado termicamente durante a maior parte do ano, circulando na estação seca (inverno). O presente estudo descreveu a comunidade zooplanctônica do reservatório de Ibirité, em termos de riqueza, composição e abundância, juntamente com algumas variáveis ambientais. Em três pontos amostrais no interior do reservatório, foram monitoradas, a cada dois meses e ao longo de um ciclo hidrológico (outubro/07 a outubro/08), as variações na estrutura da comunidade zooplanctônica e algumas variáveis ambientais, e analisadas as influências das mudanças no ambiente sobre a comunidade zooplanctônica. Quatro cenários com condições ambientais distintas e que refletiram na estruturação da comunidade zooplanctônica, foram identificados e descritos, com o auxílio de análises de ordenação (CCA e DCA), agrupamento e variância. O cenário 0 refere-se ao início da estação chuvosa (verão) (outubro de 2007 e 2008), período de temperaturas elevadas e alta estabilidade relativa da coluna de água. Neste cenário ocorreu o ápice das florações de cianobactérias, constatadas através das elevadas concentrações de clorofila-a. Brachionus calyciflorus (Rotifera) esteve associado à este cenário dominando numericamente a comunidade zooplanctônica. No cenário 1 (dezembro/07, fevereiro e abril de 2008), caracterizado por ser o ápice da estação chuvosa e colapso da floração de cianobactérias por diluição. Neste período ocorreu uma redução na abundância de rotíferos devido ao efeito do carreamento pelo vertedouro e da diluição, constatado pela correlação negativa deste grupo com pluviosidade (r=-0,7; p=0,00001). Diaphanosoma spinulosum (Cladocera) dominou numericamente neste cenário. No cenário 2 (junho/08), refere-se à estação seca, período no qual o reservatório apresentava uma baixa estabilidade da coluna de água e ausência de floração de cianobactérias. Neste período foram registrados os maiores valores de riqueza em espécies e abundância, principalmente para rotíferos e cladóceros, fato que pode ser explicado pelo ressurgimento de ovos de resistência do sedimento através da circulação vertical; instabilidade favorecendo os r-estrategistas (ex: rotíferos); e redução da pressão de predação por vertebrados, pois ocorreu uma mortandade de peixes durante este período. No cenário 3 (agosto/08), que representou a transição entre a estação seca (inverno) e chuvosa (verão), o reservatório encontrava-se parcialmente estratificado, apresentando o início da floração algal.
Metacyclops mendocinus (Copepoda Cyclopoida), que normalmente ocorre em períodos de florescimento de cianobactérias, esteve associado a este período.
Neste cenário também foi feito o primeiro registro no reservatório de Ibirité do rotífero invasor Kellicottia bostoniensis.
Palavras-chave: Reservatório de Ibirité, eutrofização, zooplâncton, floração de cianobactérias, ciclo hidrológico.
21
Abstract
The Ibirité reservoir (Minas Gerais, Brazil) was built in the 1960‟s to supply Petrobras‟ water demand. It now receives raw sewage, which resulted in a process of artificial eutrophication and, consequently, periodic occurrences of cyanobacteria blooms can be seen. According to the standards of the mixture, the environment was classified as warm monomict, and is thermally stratified during most of the year, circulating in the dry season (winter). The present study described the zooplankton community in terms of richness, composition and abundance, along with some other Ibirité reservoir environmental variables. The variations in the structure of zooplankton and environmental factors were monitored at three sampling points inside the reservoir, every two months, over a hydrological cycle (October/07 until October/08) and the influences of changes in the environment on the zooplankton community were analyzed.
Four scenarios with different environmental conditions that reflected the structure of zooplankton were identified and described with the aid of analysis ordination (CCA and DCA), cluster, and variance. Scenario 0 refers to the period of the beginning of the rainy season (summer) (October 2007 and 2008), when the reservoir presented high temperatures and high relative stability of the water column. In this scenario occurred the apex of cyanobacteria blooms, observed by the concentrations of chlorophyll-a. The rotifer Brachionus calyciflorus was associated to this scenario. Scenario 1 (December/07, February and April 2008) represents the apex of the rainy season and the collapse of cyanobacteria bloom by dilution. In this period, there was a decrease in the abundance of rotifers due to the effect of washout through spillway and dilution, verified by the negative correlation between rain and this group (r =- 0.7, p = 0.00001). The cladoceran Diaphanosoma spinulosum was numerically dominant in this scenario. Scenario 2 (June/08), refers to the dry season, during which the reservoir showed low stability of the water column and no bloom of cyanobacteria. During this period, we registered the highest values of species richness and abundance, mainly for rotifers and cladocerans, which may be explained by the resurgence of resting eggs from the sediment by vertical movement, instability favouring the r-strategists (rotifers) and low predation by vertebrates, since fish mortality occurred during this period.
Scenario 3 (agosto/08) was characterized as the transition between the dry (winter) and rainy (summer) seasons. In this period, the reservoir was partially stratified, with the onset of algae bloom. This scenario showed the first record in the Ibirité reservoir of the invasor rotifer species Kellicottia bostoniensis. The Cyclopoida species Metacyclops mendocinus, one that normally occurs in periods of cyanobacteria bloom, was associated with this period.
Keywords: Reservoir Ibirité, eutrophication, zooplankton bloom of cyanobacteria, hydrological cycle.
22
Introdução
Reservatórios são sistemas híbridos entre rios e lagos, apresentando a típica organização vertical de um lago e horizontal/longitudinal de um rio (Margalef, 1983; Thornthon et al., 1990). Segundo Tundisi (1999), reservatórios constituem uma rede interativa e complexa entre o meio biótico e abiótico. As relações entre as comunidades biológicas e seu ambiente físico-químico estão em permanente processo de resposta às funções de força climatológicas (ventos, chuvas e frentes frias) e efeitos produzidos pelo manejo operacional da barragem.
O aumento de atividades antrópicas impactantes no entorno de corpos de água promove um excessivo aporte de nutrientes levando ao processo de eutrofização (Wetzel, 1983; Krienitz, et al., 1996 apud Pinto-Coelho, 1999;
Bicudo et al., 2007). As principais conseqüências deste processo são a deterioração da qualidade da água e aumento da produtividade primária, promovendo o florescimento de algas e proliferação de macrófitas aquáticas (Thornton et al., 1990; Esteves, 1998; Scheffer et al., 2003; Bollmann &
Andreoli, 2005).
A necessidade de estudos limnológicos em reservatórios tropicais se deve, primeiramente, ao maior número destes ambientes, se comparado com lagos naturais presentes nesta faixa latitudinal. Outro fator é a importância sócio-econômica dos reservatórios em regiões de climas tropicais, e o crescente nível de impacto em tais ambientes, principalmente pelo lançamento de esgotos e remoção da cobertura vegetal em suas bacias hidrográficas. A compreesão dos mecanismos de funcionamento de reservatórios tropicais é importante para o estabelecimento de fundamentos de utilização racional deste recurso hídrico. (Nilssen, 1984; Marouelli et al., 1988; Pinto-Coelho, 1998).
A comunidade zooplanctônica de ambientes aquáticos dulcícolas constitui um importante elo na cadeia alimentar transferindo massa e energia de produtores primários para níveis tróficos superiores em águas interiores (Margalef, 1983; Esteves, 1998; Matsumura-Tundisi, 1999; Odum, 2004). O zooplâncton de água doce, comparado ao marinho, é pouco estudado, havendo uma lacuna de conhecimento sobre estes organismos (Rocha, 2005).
23 Entretanto, estudos sobre variação espacial e temporal de comunidades zooplanctônicas em reservatórios do Brasil, têm aumentado nas últimas décadas (Matsumura-Tundisi et al., 1981; Sendacz & Kubo, 1982; Arcifa, 1984;
Sendacz et al., 1985; Rocha et al., 1995; Nogueira & Matsumura-Tundisi, 1996;
Bini et al., 1997; Sendacz & Kubo, 1999; Matsumura-Tundisi, 1999; Güntzel, 2000; Nogueira, 2001; Bonecker et al., 2001; Velho et al., 2001; Sampaio et al., 2002; Panarelli et al., 2003; Matsumura-Tundisi & Tundisi, 2003, 2005; Lansac- Tôha et al., 2005; Velho et al., 2005; Pinto-Coelho et al., 2005; Corgosinho &
Pinto-Coelho, 2006; Nogueira et al., 2006; Takahashi et al., 2005; Santos- Wisniewski & Rocha, 2007; Bini et al., 2007).
O reservatório de Ibirité é um ambiente com acelerado processo de eutrofização e com consequentes ocorrências periódicas de florações (“blooms”) algais, principalmente de cianobactérias (Pinto-Coelho et al., 1998;
Almeida & Giani, 2000; Moreno & Callisto, 2006; Garcia et. al., 2009).
O primeiro e único trabalho, até então, realizado sobre a comunidade zooplanctônica no reservatório de Ibirité, foi desenvolvido por Pinto-Coelho e colaboradores (1998), no qual os autores constataram a deterioração da qualidade da água durante a estação seca e oscilações temporais do zooplâncton, refletindo uma provável instabilidade ecológica neste ambiente.
Tendo em vista a importância deste reservatório para o setor industrial e lazer da população da região metropolitana de Belo Horizonte, e considerando a escassez de estudos sobre a comunidade zooplanctônica neste ambiente, o presente trabalho objetivou descrever, em termos de riqueza, composição e abundância o zooplâncton, e algumas variáveis ambientais do reservatório de Ibirité, e monitorar as alterações na estrutura da comunidade zooplanctônica de duas frações de tamanho: mesozooplâncton (>200µm) e microzooplâncton (<200µm); e as variações de alguns fatores ambientais ao longo de um ciclo hidrológico (outubro/07 a outubro/08), na tentativa de responder as seguintes perguntas: (i) Haveriam períodos com condições ambientais distintas (cenários) ao longo do ciclo hidrológico? (ii) Como as alterações nas condições ambientais influenciam a comunidade zooplanctônica? (iii) Há variação entre os pontos amostrais para os fatores ambientais e estrutura do zooplâncton? (iv)
24 Qual(is) espécie(s) zooplanctônica(s) se associa(m) com os cenários ao longo do período estudado?
Nesse contexto, foram formuladas as seguintes hipóteses: (i) As variações temporais das variáveis abióticas e bióticas no reservatório são influenciadas direta ou indiretamente pelas condições climatológicas (pluviosidade e temperatura). (ii) Períodos com condições ambientais distintas (cenários) influenciarão de forma diferente a estruturação da comunidade zooplanctônica. (iii) Os cenários caracterizados por florações de cianobactérias e alta precipitação atmosférica influenciam negativamente a riqueza em espécies. (iv) Os três pontos amostrais apresentarão diferenças significativas para as variáveis abióticas e bióticas, por estarem situados em compartimentos diferentes do reservatório.
Este estudo visa contribuir para uma melhor compreensão do funcionamento sistêmico deste ambiente e é parte do projeto “A Qualidade Ambiental das Sub-Bacias dos Ribeirões Ibirité E Pintados: Uma Proposta de Gestão Integrada do Reservatório de Ibirité, Município de Ibirité – MG”
desenvolvido pelas instituições UFMG, UFScar e UFRJ em parceria com CENPES, REGAP/PETROBRAS S.A.
Material e Métodos:
Caracterização das estações amostrais e periodicidade das coletas:
Para a proposta deste trabalho foram definidas três estações amostrais no interior do reservatório: P02 (20o01‟24,8‟‟S; 44o07‟06,1‟‟W) próximo à barragem, P03 (20o03‟02,7‟‟S; 44o06‟32,2‟‟W) fora do eixo longitudinal e P04 (20o01‟34,6‟‟S; 44o06‟24,5‟‟W) próximo a desembocadura do rio Ibirité, o principal tributário do reservatório (anexo 1). As amostras foram obtidas em intervalos bimestrais, ao longo de um ciclo hidrológico (de outubro de 2007 a outubro de 2008).
25 Fatores abióticos e clorofila-a:
Os dados de pluviosidade foram obtidos através do sistema de informação da Agência Nacional das Águas (ANA), gerados na estação meteorológica (código 2044012), localizada no município de Ibirité (MG), nas coordenadas 20º02'34‟‟ S e 44º02'35,9‟‟ W.
A flutuação do nível do reservatório (FNR) foi determinada através dos dados das cotas altimétricas fornecidos pela Refinaria Gabriel Passos (REGAP) / PETROBRAS S.A.
Em cada ponto amostral foram realizados perfis completos de variáveis limnológicas (pH, concentração de oxigênio dissolvido, condutividade elétrica e temperatura) com o auxílio da sonda multi-analisadora HORIBA U-22, a cada 25 cm até alcançar um metro e a partir desta profundidade foram feitas leituras a cada 0,5 metro, contemplando toda coluna de água (anexo 2).
A transparência da água foi estimada através da profundidade de desaparecimento visual do disco de Secchi, assumindo-se que esta profundidade corresponde, em média, a 10% da luz incidente na superfície (Cole, 1983). Com base nesta leitura, foram determinadas quatro profundidades (100%, 10%, 1% da luz incidente na superfície e na zona afótica), nas quais foram coletadas amostras de nutrientes (nitrogênio e fósforo total) (anexo 3) e Clorofila-a, com auxílio de uma garrafa do tipo Van Dorn. As amostras foram transferidas para frascos de polietileno, congeladas e analisadas no dia seguinte à coleta.
Para a determinação das concentrações de nitrogênio e fósforo total, foram utilizadas as metodologias descritas em Mackereth et al. (1978). As concentrações totais de clorofila-a (Chl-a e feopigmentos) foram determinadas de acordo com Lorenzen (1967).
Amostragem e análise laboratorial do zooplâncton:
Para obtenção de amostras qualitativas foram obtidas com auxílio de uma rede cônica de plâncton de 68µm de abertura de malha. Foram realizados arrastos verticais (no mínimo três), percorrendo toda coluna de água (a partir
26 de um metro do sedimento até a superfície) e horizontais (no mínimo três), em direções diferentes, objetivando abranger a maior área entorno da embarcação.
As amostras quantitativas da comunidade zooplanctônica foram obtidas nas profundidades determinadas a partir da leitura do disco de Secchi (conforme descrito acima), com auxílio de uma moto bomba e uma rede cônica de plâncton de 68µm de abertura de malha, sendo filtrados 100 litros em cada profundidade (anexo 2). Nas amostras qualitativas e quantitativas, os organismos foram condicionados em frascos de polietileno, fixados com formaldeído a 4%, tamponado com Bórax e corados com o corante vital Rosa de Bengala.
A riqueza em espécies foi analisada sob microscópio óptico até a estabilização da curva de acumulação de espécies, ou seja, até que nenhuma espécie nova fosse registrada. Os organismos foram identificados ao menor nível taxonômico possível com o auxílio de bibliografia específica.
A abundância foi determinada com o uso de câmara de Sedgwick-Rafter em microscópio óptico com o aumento de 100X. Após a homogeneização da amostra, foram retiradas sub-amostras de 1 ml com pipeta automática. Os organismos foram contados até que um mínimo de 500 indivíduos fosse atingido. O coeficiente de variação entre as sub-amostras não ultrapassou 20%
(McCauley, 1984). As densidades foram expressas em organismos por litro (org.L-1).
A freqüência de ocorrência para os táxons foi calculada (Fr%=
N°registros/N° total de amostras*100).
Foram analisadas separadamente as frações de tamanho microzooplâncton (<200µm) e mesozooplâncton (>200µm), no intuito de anular as diferenças de densidades entre as duas frações.
As curvas de dominância foram realizadas utilizando as densidades das espécies do meso e microzooplâncton log-transformadas [log (x+1)], possibilitando verificar os postos das espécies (rank) de cada fração de tamanho nos pontos e meses amostrais.
A razão Calanoida:Cyclopoida foi calculada com os dados brutos de densidade de todas as fases de desenvolvimento (nauplios, copepoditos e
27 adultos) de cada ordem, no intuito de verificar a resposta desta razão em relação à trofia do ambiente.
Devido a sua ampla utilização para avaliar a estrutura de comunidades em relação a sua diversidade (Pinto-Coelho, 2002), e pelo fato de ser razoavelmente independente do tamanho da amostra (Odum, 2004), foi estimado o índice de diversidade de Shannon- Wiener (H‟) (Pielou, 1975):
, onde:
pi = Ni / N
Ni = o número de indivíduos de cada espécie;
N = número total de indivíduos;
O resultado foi expresso em bits/indivíduo.
A equitabilidade (E) da comunidade foi calculada através da fórmula:
, onde:
H‟=índice de Shannon;
S= riqueza em espécies.
Análise de dados:
Foram realizadas, primeiramente com o conjunto de dados brutos, análises descritivas (média e desvio-padrão) e em seguida os dados foram transformados (log x+1), exceto as variáveis pH e Secchi, visando minimizar a diferença nas escalas de mensuração.
Para as variáveis coletadas ao longo da coluna de água (densidade do zooplâncton, clorofila-a e temperatura) foram utilizadas as médias das profundidades amostradas (100%, 10%, 1% da luz inscidente na superfície e zona áfótica) nas análises.
Os dados de flutuação do nível do reservatório (FNR) utilizados nas análises foram tratados através da média mensal das diferenças entre as cotas altimétricas.
O parâmetro adimensional Estabilidade Relativa da Coluna De água (RWCS), foi calculado segundo Padisák et al. (2003), através da comparação entre a diferença das densidades da água do fundo (Db) e da superfície (Ds),
28 com a diferença das densidades de 4oC (D4) e 5oC (D5) de água pura, utilizando a fórmula:
As densidades da água foram calculadas a partir dos valores de temperatura utilizando o software Water Density Calculator, disponibilizado na Internet (http://antoine.frostburg.edu/chem/senese/javascript/water- density.html).
Com o objetivo de reduzir as dimensões dos dados, foram realizadas análises exploratórias de ordenação utilizando o software Pc-Ord versão 4.0 (McCune& Meffort, 1999).
Sendo um dos métodos mais adequados para síntese de dados de comunidades biológicas (Bini, 2004), foi aplicada a análise de correspondência destendenciada (DCA) (Hill & Gauch, 1980) aos dados de abundância das espécies dos principais grupos da comunidade zooplanctônica (Rotifera, Cladocera e Copepoda), objetivando demonstrar variações espaciais e temporais entre as unidades amostrais (pontos e meses).
A similaridade entre as unidades amostrais (pontos/mês e ano) foi verificada através da análise de agrupamento (“Cluster”) com o método
“complete linkage” (“Ward‟s‟ Method”), realizada no software Statistica 7.0 (Statsoft Inc., 2005).
Para verificar a influência das variáveis abióticas sobre a comunidade zooplanctônica e determinar um provável gradiente temporal, foi realizada a análise de correspondência canônica (CCA) (Teer Braak, 1994). Neste método foram utilizadas as densidades (dados brutos) das espécies da comunidade zooplanctônica (matriz principal) e as variáveis abióticas (log-transformadas, exceto Secchi): Clorofila-a, temperatura, pluviosidade, transparência (Secchi), RWCS e flutuação do nível do reservatório (matriz secundária).
O teste de normalidade Shapiro-Wilk foi aplicado para verificar a distribuição dos dados. As diferenças entre os períodos e as estações amostrais, para as variáveis abióticas e biológicas, foram verificadas por meio das análises de variância ANOVA unifatorial (Zar, 1999) para as variáveis com distribuição normal e Kruskal-Wallis para as variáveis com distribuição não
29 paramétrica. A posteriori para verificar tais diferenças foram aplicados os testes de Tukey (sequencial à ANOVA) e Dunn (sequencial à Kruskall Wallis) (Zar, 1999). Todas as análises de variância foram realizadas pelo software Statistica 7.0 (Statsoft Inc., 2005).
Com intuito de determinar quais espécies foram características dos cenários do reservatório ao longo do ciclo hidrológico identificados pela CCA, assumindo que em tais cenários ocorriam os ótimos das espécies enquadradas, foi utilizada a análise de espécies indicadoras (Indicator Species Analysis), proposta por Dufrêne & Legendre (1997). Esta análise utiliza a freqüência de ocorrência (%) e abundância relativa (%) das espécies em grupos de unidades amostrais (cenários pré definidos com auxílio da CCA e DCA), gerando um valor de indicação de 0 (não indicador) a 100 (indicador perfeito). A significância de cada espécie foi testada pelo teste de Monte Carlo, realizado com 1000 permutações, sendo significativo quando p<0,05. Esta análise foi realizada com o auxilio do software Pc-Ord 4.0.
Resultados:
Variáveis abióticas:
Pluviosidade e flutuação do nível do reservatório:
Os maiores volumes pluviométricos registrados na região da bacia do reservatório de Ibirité, durante o ciclo hidrológico estudado, ocorreram nos meses de dezembro de 2007 (312,7 mm), janeiro (429,3 mm), fevereiro (274,3 mm), março (303,4 mm) e abril de 2008 (180 mm), enquanto os menores volumes de chuva foram registrados nos meses de maio (0,1mm), junho (9 mm), julho (0 mm) e agosto (35,5 mm) de 2008, corroborando com o padrão sazonal do regime de precipitação em clima tropical sub-úmido (Cwb) (figura 1A).
Quanto à flutuação do nível do reservatório (FNR), os maiores valores médios foram registrados nos períodos de novembro de 2007 (0,7 m), maio (0,694m) e outubro (0,593 m) de 2008 e as menores oscilações no nível nos meses de dezembro de 2007 (0,08 m), fevereiro (0,006 m), junho (0,07 m) e
30 julho (0,09m) de 2008, meses nos quais o reservatório permaneceu próximo ou em sua cota máxima (797,5m) (figura 1B).
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
(mm)
796,2 796,3 796,4 796,5 796,6 796,7 796,8 796,9797 797,1 797,2 797,3 797,4 797,5 797,6
set-07 nov-07 jan-08 fev-08 abr-08 jun-08 jul-08 set-08 out-08 dez-08
(m)
Figura 1- A: variação da pluviosidade (mm) na região da bacia do reservatório de Ibirité; B:
flutuação do nível do reservatório de Ibirité durante o período de outubro de 2007 a outubro de 2008. Dados das cotas altimétricas (m).
Temperatura e RWCS:
O reservatório permaneceu termicamente estratificado durante todo período amostral, exceto no mês de junho, quando a coluna de água esteve isotérmica, e agosto de 2008, onde seapresentou parcialmente estratificado, conforme pode ser visualizado na figura 2.
A
B
31 21,
0
20,0
22,022,022,0 21,0
21,
0
21, 0
20,
024,024,0 24,0
24, 0
23,023,023,0 23,0
24,024,0
24, 0
24, 0
24,0
23,0
23, 0
21, 0 21,
0 22,
0 22,
0 22,0
23, 0 23, 25, 0
0
25,0 25,0
25,0
26, 0
26,0 26,
0 24,
0
22,0
27, 0
27,0 27,
0 25,
0 29,
0 28, 28, 0
0
24, 0
28,0 27,0 26,0 30,
0 Prof (m)
0
2
4
6
8
out07 dez07 fev08 abr08 jun08 ago08 out08 21,
0
21, 0 21,
0
20,020,0
21,021,0 0 21,
20,020,0
24,024,0
24,
0
24, 0 23, 0
23,
023,023,0 22,022,022,0
22,
0
24,024,0
24, 0
24,024,0
23, 0
23, 0
23,0
22, 0
22,0
0 24, 24, 0
24, 0 24,
0 22,
0 22,
0 25,
0
25, 0 25,
0
25, 0
25,0
23,0
23, 0 27,
0
27, 0
0 27, 26,
0 0 26,
26,
0
24, 0 25,0 28,
0 Prof (m)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
out07 dez07 fev08 abr08 jun08 ago08 out08 P02
P03
32
21,0 20,0 21,0
21,0
21,0
24,0 20,0 23,0 23,023,0
23,0 23,0
22,0
22,022,022,0
24,0
24,0
24,0
22,0 22,0 21,0
25,0
25,0 25,0
25,0
24,0 24,0
24,0
23,0 23,0
25,0
22,0 22,0 25,0
25,0
24,0 26,0
26,0 26,0
25,026,0 27,0
27,0
27,0 24,0 27,0
Prof (m) 0
1
2
3
4
5
6
7
out07 dez07 fev08 abr08 jun08 ago08 out08
Figura 2-) Diagrama de temperatura nas estações amostrais P02, P03 e P04, ao longo do período estudado. Valores das isolinhas em graus Celsius (oC).
As maiores temperaturas médias na coluna de água foram registradas nos meses de fevereiro e abril de 2008 (de 28 à 26oC) e as menores nos meses de junho e agosto de 2008 (em torno de 22oC).
Os valores do parâmetro adimensional estabilidade relativa da coluna de água (RWCS) foram maiores para o ponto P02 nos meses de outubro de 2007 e 2008 (182,71 para ambos os meses); para P03 em fevereiro e outubro de 2008 (40,74 e 217, 28, respectivamente); e para o ponto P04 fevereiro (130,86) e outubro (261,72) de 2008. Nestes meses, o reservatório permaneceu estratificado em todos os pontos amostrais. A instabilidade da coluna de água foi maior no mês de junho de 2008, para P02 (0), P03 (28,39) e P04 (55,55), período no qual o reservatório estava em processo de mistura (figura 3).
P04
33
0 50 100 150 200 250 300
out dez fev abr jun ago out
RWCS
P02 P03 P04
Figura 3-) Variação dos valores de estabilidade da coluna de água (RWCS) para os três pontos amostrais (P02, P03 e P04) durante o período de outubro de 2007 a outubro de 2008.
Clorofila-a, oxigênio dissolvido e profundidade do Secchi:
Os valores médios da concentração de clorofila-a foram mais elevados nos meses de outubro de 2007 e 2008 nos pontos P03 (238,9 e 390,6 µg.L-1, respectivamente) e P04 (385,4 e 456,2 µg.L-1, respectivamente). No ponto P02 os maiores valores foram obtidos nos meses de dezembro de 2007 (253,1 µg.L-
1) e outubro de 2008 (318,4 µg.L-1). As menores concentrações foram registradas nos meses de fevereiro e junho de 2008 em P02 (39,8 e 74,2 µg.L-
1); P03 ( 56,5 e 87,7 µg.L-1); P04 (58,2 e 84,8 µg.L-1) (figura 4).
