MEDEIROS, Gabriela¹; AMARAL, Mailor Wellinton Wedig²; FERREIRA, Paula Carolina³; LUDWIG, Thelma Alvim Veiga⁴; BUENO, Norma Catarina⁵ RESUMO: Diatomáceas são comumente utilizadas como bioindicadores da qualidade da água
em ambientes aquáticos dulcícolas, uma vez que sua ocorrência possui intrínseca relação com as condições ambientais. Para o estudo, realizaram-se coletas de fitoplâncton no ribeirão Coati Chico, afluente do rio Cascavel, na área rural próximo a uma das três estações de tratamento de esgoto de Cascavel (ETE Sul), nos meses de fevereiro, março, julho e agosto de 2015. Para obter informações sobre a qualidade da água do ribeirão, as condições físico-químicas da água foram relacionadas com a composição das assembleias de diatomáceas presentes no ambiente. 51 táxons foram identificados, dos quais 17 apresentaram abundância relativa ≥ 2% e cinco apresentaram abundância ≥ 10%. A assembleia de diatomáceas analisada contém espécies tolerantes à poluição e indicadoras de ambientes com alta concentração de nutrientes, explicando a condição mesotrófica constante do ribeirão Coati Chico.
Palavras-chave: Ambiente lótico. Ação antrópica. Bacillariophyta. Fitoplâncton.
DIATOMS AS BIOINDICATORS OF WATER QUALITY OF IN THE COATI CHICO STREAM, CASCAVEL, PARANÁ
ABSTRACT: Diatoms are commonly used as water quality bioindicators in freshwater aquatic
environments, once their occurrence has intrinsic relationship with the environmental conditions. In this study, samples from phytoplankton were collected in February, March, July and August 2015 in the Coati Chico stream, a tributary of Cascavel river, in a rural area next to one of three Cascavel sewage treatment plants (South STP). To collect information about the stream water quality, the physical-chemical water conditions were related to the diatoms assembly composition present in the environment. 51 taxa were identified, of which 17 presented relative abundance ≥ 2% and five presented relative abundance ≥ 10%. The examined diatom assemblage contains pollution-tolerant species and indicators of high nutrient concentrated environments, explaining the constant mesotrophic condition of the Coati Chico stream.
Keywords: Lotic environment. Anthropic action. Bacillariophyta. Phytoplankton.
¹Mestranda do Programa de Pós-Graduação em Conservação e Manejo de Recursos Naturais (PPRN) - (UNIOESTE) Cascavel, Paraná, Brasil. E-mail: gabsmedeiros@gmail.com.
² Acadêmico de Ciências Biológicas pela UNIOESTE. E-mail: wedig_npi@hotmail.com. ³ Acadêmica de Ciências Biológicas pela UFPR. E-mail: paulacarolina2712@gmail.com.
⁴ Doutora em Ciências Biológicas (Biologia Vegetal) pela UNESP. Professora Titular da UFPR e docente permanente do Programa de Pós-graduação em Botânica. E-mail: veigaufpr@gmail.com.
⁵ Doutora em Biologia Vegetal pela UNESP. Professora associada da UNIOESTE e docente permanente Programa PPRN. E-mail: normacatarina@hotmail.com.
INTRODUÇÃO
O crescente impacto antrópico, principalmente pelas atividades industriais e agrícolas, reflete-se sobre a qualidade das águas superficiais e escassez dos recursos hídricos (SILVA e SOUZA, 2013). De modo geral, a precipitação e a evaporação são as principais variáveis que determinam a quantidade de água disponível em ambientes dulcícolas (ESTEVES, 2011), e o fluxo d'água é influenciado por variáveis como gravidade, ventos e temperatura (CROSSETTI et al., 2013). Ao lado disso, alterações locais estão associadas principalmente à cobertura vegetal ou à queda de galhos que ocasionam mudanças na velocidade da água, profundidade e disponibilidade de luz (WETZEL, 2001), além de descartes de efluentes líquidos que elevam a disponibilidade de matéria orgânica e os nutrientes do meio (ARCHELA et al., 2003).
Modificações nas características do meio aquático interferem diretamente sobre a dinâmica do fitoplâncton, uma vez que o desenvolvimento das algas, neste caso das diatomáceas, está condicionado a fatores como a turbulência e a disponibilidade de nutrientes, os quais têm intrínseca relação com as alterações na massa d'água (CROSSETTI et al., 2013).
As diatomáceas são consideradas cosmopolitas, sendo encontradas em praticamente todas as latitudes do globo, e geralmente possuem grande abundância de indivíduos em comparação com outros organismos planctônicos (BATTARBEE, 1986; VILELA e CARVALHO, 2004; HERMANY et al., 2006). Por apresentarem curto ciclo de vida, fácil amostragem e rápida recuperação após interferências que modificam sua flora são utilizadas com frequência como bioindicadoras da qualidade da água (ROUND et al., 1990; LOBO, CALLEGARO e BENDER, 2002; LOBO et al., 2014).
O uso das características de tolerância ecológica baseia-se no pressuposto de que muitas espécies de diatomáceas são distribuídas globalmente e que sua ocorrência é determinada pela preferência ou tolerância a condições ambientais específicas (REID et al., 1995), podendo então relacionar as características locais ou regionais com a presença de espécies de diatomáceas no meio (POTAPOVA e CHARLES, 2002; VAN DER MOLEN, ADAMS e BATE, 2002).
Portanto, relacionar os dados ambientais com a composição das assembleias de diatomáceas identificadas no ribeirão Coati Chico, município de Cascavel/PR, poderá fornecer informações sobre a qualidade da água local, bem como os limites de tolerância e sensibilidade desses organismos as mudanças ambientais.
METODOLOGIA
O ribeirão Coati Chico, afluente da margem direita do rio Cascavel, está localizado em área rural, e recebe grande aporte de material proveniente de pré-tratamento de esgoto, além de sofrer interferências agrícolas e da agropecuária (ORSSATTO et al., 2009). A estação de amostragem possui características lóticas e está localizada em área rural (25° 1'43.24"S e 53°28'2.61"W), sendo receptora de uma das três estações de tratamento de esgoto de Cascavel denominada ETE Sul (Figura 1).
Figura 1 - Localização da estação de amostragem no ribeirão Coati Chico, município de Cascavel, Paraná.
As coletas do material fitoplanctônico foram realizadas em quatro períodos, fevereiro e julho de 2015. Para o estudo taxonômico, realizaram-se arrastos horizontais na coluna d'água com rede de plâncton (25 µm de abertura de malha). As amostras coletadas foram preservadas com solução Transeau na proporção de 1:1 (LUDWIG e TREMARIN, 2006). Para o estudo quantitativo, as coletas consistiram na passagem de frascos abertos na superfície da coluna de água, os quais foram preservados em solução de
Lugol acético a 1%. As amostras analisadas foram depositadas no Herbário UNOP-Algae, campus Cascavel.
As lâminas permanentes foram preparadas com subamostras de 10 mL, oxidadas pela técnica de Simonsen (1974) modificada por Moreira-Filho e Valente-Moreira (1981) utilizando resina Naphrax® como meio de inclusão. O método de contagem seguiu Battarbee (1986), sendo estabelecido como critério de contagem o mínimo de 400 valvas e como critério de eficiência mínima 90% da contagem (PAPPAS e STOERMER, 1996). O cálculo da densidade foi realizado de acordo com APHA e os resultados da densidade das diatomáceas foram expressos em valvas.mL-1 (American Public Association, 2005), considerando para as análises os táxons que ocorreram com abundância relativa ≥ 2% no plâncton (PAPPAS e STOERMER, 1996).
Dados sobre a precipitação pluviométrica foram fornecidos pelo Sistema Meteorológico do Paraná (SIMEPAR/PR). Temperatura (temp), condutividade elétrica (cond), oxigênio dissolvido (OD) e pH foram medidos in situ pela sonda multiparâmetro HORIBA, modelo U-115000, em concomitância às coletas do fitoplâncton. As demais variáveis químicas (sólidos totais dissolvidos (ST), nitrito (NO2), nitrato (NO3), amônio (NH4) nitrogênio orgânico (NID), fósforo total (PT)) foram mensuradas de acordo com as técnicas descritas em APHA (2005). As análises foram realizadas no laboratório de limnologia do GERPEL (Grupo de Pesquisa em Recursos Pesqueiros e Limnologia) da UNIOESTE, campus Toledo. Para determinação do índice de estado trófico (IET) foi utilizado o Índice de Carlson (1977) modificado por Lamparelli (2004), estabelecido para ambientes lóticos.
Os dados obtidos para cada uma das variáveis físico-químicas foram agrupados por estação sazonal (verão e inverno) e comparados através do teste não-paramétrico de Wilcoxon (α=0,05), para comparação entre quatro amostras. Como análise exploratória foi utilizada a Análise de Componentes Principais (PCA) para ordenar as amostragens a partir da matriz de covariância com os dados transformados, com intuito de normalizar as diferenças de escala dos valores das variáveis. A densidade dos táxons foi calculada de acordo com a fórmula proposta por APHA (2005), em que a densidade total das espécies resulta em valvas.mL-1. Com base nos dados de densidade, realizou-se uma Análise de Correspondência (CA) a fim de analisar a ordenação da população de diatomáceas fitoplanctônicas entre as amostras. Todas as análises foram realizadas com auxílio software R (R CORE TEAM, 2015) com auxílio do pacote vegan (OKSANEN et al., 2013).
RESULTADOS E DISCUSSÃO
De maneira geral, os períodos estudados não foram considerados diferentes (Teste Wilcoxon p > 0,05) com base nas variáveis abióticas descritas na tabela 1. Porém, analisando individualmente, pôde-se observar que as variáveis precipitação, vazão, sólidos, e as formas de nitrogênio NID, NO , NO foram superiores em julho quando 2 3 comparadas aos outros meses. Já o mês de agosto se destaca pela menor profundidade e concentração de nutrientes, diferindo dos demais meses do ano.
Tabela 1 - Valores das variáveis mensuradas no ribeirão Coati Chico, Cascavel/PR. Precipitação (ml), Vazão (m³/s), Temperatura (C), Condutividade (µS.cm-1), Profundidade (cm), Sólidos totais (mg.L-1), Turbidez (NTU), Oxigênio Dissolvido (mg.L-1), Nitrogênio Inorgânico Dissolvido (µg.L-1), NO (µg.L-1), NO (µg.L-1), NH (µg.L-1), Fósfor total (Pt) (µg.L-1).2 3 4
O índice de estado trófico calculado com base na concentração de fósforo diferenciou os períodos, classificando os meses mais quentes como mesotrófico (IETfev = 57,4, IETmar= 57,4), e os meses mais frios como oligotrófico (IETjul = 47,6, IETago r= 47,3). Uma vez que a amostragem foi realizada em períodos sazonais extremos, o ambiente pode ser classificado como oligo-mesotrófico (LAMPARELLI, 2004). A análise de componentes principais (PCA) explicou aproximadamente 97,63% da variabilidade total dos dados amostrados no ribeirão Coati Chico. A dispersão dos escores dos locais e períodos amostrados evidenciou um gradiente espacial com uma clara separação no diagrama dos meses de coleta (Figura 2). O primeiro eixo da PCA explicou 63,52% da variabilidade dos dados e foi influenciado negativamente por NID (-0,29), NO (-0,39), NH4 (-0,23) e Pt (-0,72). O segundo eixo explicou 34,11% da 3 variabilidade, sendo influenciado positivamente por temperatura (0,12) e negativamente por precipitação (-0,64), vazão (-0,27) e NO (-0,3). A análise evidenciou 2 que os fatores climáticos interferiram na distinção do estado trófico entre os períodos de estudo, uma vez que modificam a concentração de nutrientes no meio.
Figura 2 - Análise de Componentes Principais (PCA) relacionando os meses amostrados com as respectivas variáveis analisadas do ribeirão Coati Chico, município de Cascavel, Paraná.
A assembleia de diatomáceas fitoplanctônicas foi composta por 51 táxons, dos quais 17 apresentaram abundância relativa ≥ 2% (Figura 3). Verificou-se que os táxons
Nitzchia palea (Kützing) W. Smith, Discostella stelligera (Cleve & Grunow) Houk &
Klee, Aulacoseira tenella (Nygaard) Simonsen, Gomphonema parvulum (Kützing) Kützing e Achnanthidium minutissimum (Kützing) Czarnecki apresentaram abundância relativa igual ou superior a 10%. Nos períodos analisados não houve dominância de nenhum táxon, baseando-se em informações descritas por Lobo e Leighton (1986).
Figura 3 – Diatomáceas fitoplanctônicas ocorrentes no ribeirão Coati Chico com abundância relativa ≥ 2%. 1-6. Cyclotella cryptica Reimann, Lewin & Guillard. 7-12. Discostella stelligera (Cleve & Grunow) Houk & Klee. 13-15. Aulacoseira granulata var. angustissima (O. Müller) Simonsen. 16-19. Aulacoseira ambigua (Grunow) Simonsen. 20-21. Aulacoseira tenella (Nygaard) Simonsen. 22-26. Melosira varians C.Agardh. 27-30. Achnanthidium minutissimum (Kützing) Czarnecki. 31-33. Fragilaria tenera var. nanana (Lange-Bertalot) Lange-Bertalot & Ulrich. 34. Ulnaria ulna (Nitzsch) Compère. 35-36. Frustulia crassinervia (Brébisson ex W.Smith) Lange-Bertalot & Krammer. 37-38. Brachysira neoexilis Lange-Bertalot. 39-40.
Gomphonema graciledictum Reichardt. 41-43. Gomphonema parvulum (Kützing) Kützing.
44-46. Gomphonema lagenula Kützing. 47-48. Luticola charlatii f. simplex (Hustedt) D. Metzeltin, H. Lange-Bertalot & F. García-Rodríguez. 49-50. Navicula symmetrica Patrick. 51-53. Nitzschia
palea (Kützing) W.Smith. Escala equivalente a 10 µm.
A análise de correspondência (CA) explicou aproximadamente 85,5% da densidade dos táxons entre os períodos analisados no ribeirão Coati Chico. Nesta análise observou-se dois eixos de ordenação sendo que o primeiro eixo explicou 51,7% da variabilidade da densidade das espécies, influenciado positivamente pelo mês de julho e negativamente pelo mês de maço (-0,64). O segundo eixo explicou 33,11% da variabilidade densidade das espécies, sendo influenciado positivamente pelo mês de
fevereiro e negativamente pelo mês de agosto.
A densidade dos táxons ordenada pela CA foi, de maneira geral, dispersa, diferenciando os períodos apenas pela relação das espécies Fragilaria tenera (W. Smith) Lange-Bertalot e Luticola charlatii f. simplex (Hustedt) D. Metzeltin, H. Lange-Bertalot & F. García-Rodríguez relacionadas ao mês de fevereiro, Gomphonema lagenula Kützing e Cyclotella cryptica Reimann, JCLewin & Guillard ao mês de julho, e Brachysira neoexilis Lange-Bertalot e Frustulia crassinervia (Brébisson ex W.Smith) Lange-Bertalot & Krammer com os meses de março e agosto.
Figura 4 - Resultado da análise de correspondência (CA) da assembleia de diatomáceas fitoplanctônicas do ribeirão Coati Chico, município de Cascavel, Paraná. Cc: Cyclotella cryptica. Ds: Discostella stelligera. Aga: Aulacoseira granulata var. angustissima. Aa: Aulacoseira ambigua. At:
Aulacoseira tenella. Mv: Melosira varians. Ft: Fragilaria tenera var. nanana. Ul: Ulnaria ulna. Am: Achnanthidium minutissimum. Bn: Brachysira neoexilis. Fc: Frustulia crassinervia. Gg: Gomphonema graciledictum. Gl: Gomphonema lagenula. Gp: Gomphonema parvulum. Lc: Luticola charlatii f. simplex. Ns: Navicula symmetrica. Np: Nitzschia palea.
A amostra de julho apresentou características específicas devido a precipitação elevada, as quais podem ser relacionadas à ocorrência preferencial das espécies
Dela-Cruz et al. (2006) caracterizaram G. lagenula como tolerante, sendo encontrada em ambiente mesotrófico a eutrófico, o que também foi proposto por Sonneman et al. (2000), que relacionaram a ocorrência da espécie com a concentração de nutrientes de moderada a alta. Em um estudo de Slocombe et al. (2015), a espécie C.
cryptica foi selecionada entre 175 cepas de diatomácea como uma das principais
produtoras de proteínas e nitrogênio responsável pela elevada concentração de tais nutrientes no ambiente. Tal informação corrobora os resultados encontrados na amostra do mês de julho para o ribeirão Coati Chico, quando a presença de C. cryptica refletiu na elevação das séries nitrogenadas.
Em recente revisão do gênero, Lange-Bertalot e Ulrich (2014) discutiram o complexo Fragilaria tenera e a ocorrência do táxon em lagos eutróficos ou oligo-mesotróficos. Esta espécie também foi relatada recentemente para ambientes mesotróficos de São Paulo (ALMEIDA et al. 2016) com dados similares de temperatura e pH aos registrados no mês de fevereiro no ribeirão Coati Chico. O mesmo táxon foi relacionado por Moro e Fürstenberger (1997) em ambientes eutrofizados, o que demonstra seu grande limite de tolerância a impactos ambientais. Esses relatos explicam que a ocorrência de F. tenera var. nanana em fevereiro pode estar relacionada com a elevação da temperatura e do pH, e não necessariamente a condição trófica e carga de nutrientes.
Brachysira neoexilis e Frustulia crassinervia foram relacionadas aos meses de
março e agosto, que não apresentaram características físico-químicas específicas similares, porém, na literatura são relatadas como espécies indicadoras de ambiente mesosapróbico a polissapróbico (SALOMONI et al., 2011), além de ambientes oligo a mesotróficos (MARRA et al., 2016), indicando que são típicas para o ribeirão Coati Chico.
Já Ulnaria ulna (Nitzsch) Compère é registrada na literatura relacionada a ambientes com baixas concentrações de oxigênio e grande concentração de nutrientes, tendo preferência por ambientes pouco turbulentos (MONTOYA-MORENO e AGUIRRE-RAMÍREZ, 2013). Além disso, é considerada como tolerante a poluição e comum em ambientes eutróficos (LOBO, CALLEGARO e BENDER, 2002; LOBO et al., 2014). No ambiente estudado, comparando-se os períodos analisados, verificou-se que os menores valores de vazão e maiores valores de pH foram decisivos na ocorrência de
U. ulna nos meses com precipitação menor.
Discostella stelligera (Cleve & Grunow) Houk & Klee é um táxon cosmopolita,
sendo encontrado em ambientes com diferentes níveis tróficos, preferencialmente em águas eutróficas e ligeiramente ácidas (ECTOR et al., 2015). Nitzschia palea (Kützing)
W. Smith, caraterizado como extremamente tolerante à poluição (SALOMONI et al., 2006), também pode ser encontrado em ambientes com baixos valores de pH (DENICOLA, 1996). Assim, o considerável número de indivíduos dessas espécies registrados no ribeirão Coati Chico reflete que a condição trófica do ambiente é independente do período.
Salienta-se ainda o sucesso das diatomáceas cêntricas nas amostras analisadas, registradas por Round et al. (1990) como geralmente predominantes entre organismos planctônicos de rios. Além disso, as mesmas são citadas para ambientes mesotróficos a eutróficos, e caracterizadas de maneira geral como tolerantes a ambientes impactados com elevada carga de nutrientes (LOBO, CALLEGARO e BENDER, 2002; SILVA et al., 2010; LOBO et al., 2014). Bicudo et al. (2016) registraram a ocorrência de táxons do gênero Aulacoseira em condições similares de concentração de nitrogênio inorgânico e fósforo total aos encontrados no presente estudo. O mesmo estudo descreve a preferência ecológica das espécies por ambientes ricos em nutrientes e a tolerância a ambientes eutróficos.
Faria, Tremarin e Ludwig (2010) consideraram as espécies de Gomphonema tolerantes à poluição e relacionaram sua presença no ambiente a condições eutróficas. Pode-se relacionar a predominância destes táxons no ribeirão Coati Chico com a elevada concentração de nutrientes presentes no ambiente.
CONCLUSÃO
A assembleia de diatomáceas características do ribeirão Coati Chico é formada por espécies tolerantes à poluição e indicadoras, de maneira geral, de ambientes com alta concentração de nutrientes, respondendo às características físico-químicas analisadas. As amostras apresentaram distinção química relacionadas a elevação da precipitação, logo, os táxons com densidades distintas entre os meses indicaram a variação das características climáticas que diferenciaram os períodos e, consequentemente, a concentração da carga de nutrientes.
Assim, pode-se concluir que o ambiente, independente de variações sazonais, mantém características mesotróficas, as quais refletem diretamente na comunidade de diatomáceas fitoplanctônicas do rio Coati Chico. Sugerem-se futuros estudos de monitoramento da qualidade da água ao longo do curso do ribeirão, para avaliação do impacto gerado principalmente pelo descarte das lagoas de tratamento de esgoto.
AGRADECIMENTOS
A CAPES, pela bolsa de mestrado concedida ao primeiro autor, ao CNPq, pela bolsa PIBIC-AF concedida ao segundo autor, pela bolsa PIBIC concedida ao terceiro autor e pelas bolsas produtividade concedidas ao quarto e quinto autor, e ao GERPEL/campus Toledo, pela realização das análises químicas.
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