UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
PÓS-GRADUAÇÃO EM ECOLOGIA, CONSERVAÇÃO E MANEJO DE VIDA SILVESTRE
CARACTERIZAÇÃO LIMNOLÓGICA E PRODUTIVIDADE SECUNDÁRIA DAS PRINCIPAIS ESPÉCIES DE
MICROCRUSTÁCEOS EM DOIS BRAÇOS DOS RESERVATÓRIOS DE TRÊS MARIAS E FURNAS, MINAS GERAIS, BRASIL.
SOFIA LUIZA BRITO
Belo Horizonte, Minas Gerais
2010
SOFIA LUIZA BRITO
CARACTERIZAÇÃO LIMNOLÓGICA E PRODUTIVIDADE SECUNDÁRIA DAS PRINCIPAIS ESPÉCIES DE
MICROCRUSTÁCEOS EM DOIS BRAÇOS DOS RESERVATÓRIOS DE TRÊS MARIAS E FURNAS, MINAS GERAIS, BRASIL.
Orientadora: Profa. Dra. Paulina Maria Maia-Barbosa Co-Orientador: Prof. Dr. Ricardo Motta Pinto-Coelho
Belo Horizonte, Minas Gerais 2010
Tese apresentada ao Curso de Ecologia,
Conservação e Manejo da Vida
Silvestre da Universidade Federal de
Minas Gerais, como um dos requisitos à
obtenção do título de Doutor em
Ecologia.
Ao meu amado Cláudio:
...você sabe.
AGRADECIMENTOS
À todas as Deusas, especialmente a das Águas que me protegeu ao longo de todas as coletas e a das Ciências que sempre me inspirou ao longo de minha carreira de bióloga.
Ao curso de Pós-Graduação em Ecologia, Conservação e Manejo de Vida Silvestre – ECMVS, que juntamente com a USFISH proporcionaram esta oportunidade.
À secretaria do curso, em especial Joyce, Fred, Cristiane e Mary, por serem os facilitadores de todo este processo.
Ao Projeto Parques Aqüícolas (SEAP/SECTES/FUNDEP-UFMG), pelo apoio financeiro e logístico.
Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – CNPq, pela concessão da bolsa de estudos e pela taxa de bancada, indispensável para realização das coletas.
À banca avaliadora, pela colaboração para o crescimento deste trabalho.
À Profa. Dra. Paulina Maria Maia-Barbosa, por me ajudar a alcançar mais este degrau na minha carreira de bióloga e por ensinar a ser cada vez mais profissional.
Ao Prof. Dr. Ricardo Motta Pinto-Coelho, pelo convite para participar do projeto Parques Aqüícolas e ampliar meus horizontes através dos grandes reservatórios.
A todos os professores do curso PG-ECMVS, especialmente a Profa. Dra. Arnola Rietzler e Profa.
Dra. Cláudia Jacobi, permitindo meu amadurecimento ao longo do curso, bem como serem uma fonte inspiradora para meu trabalho.
A todos os membros dos laboratórios de Ecologia do Zooplâncton, de Gestão Ambiental de Reservatórios e de Limnologia, especialmente: Atenágoras, Filipe e Alessandra, companheiros de coleta insubstituíveis, Simone e Cid, por auxiliarem tanto em laboratório quanto em campo, Rosinha, Cristiane, Akemi, Meire, Vanessa e Ericson, pela enorme ajuda, por ouvirem meus desabafos e acima de tudo por me aturarem.
Aos barqueiros, seu Pico em Três Marias e seu Alberico em Furnas, por nos guiarem pelos “mares”
de Minas Gerais.
A duas famílias incríveis que me adotaram enquanto estive hospedada em suas pousadas, durante o período de coleta: César, Edilamar e Ana Júlia, da pousada Recanto das Buganvílias em Três Marias e Simonides e Luci, da pousada Bella Minas, em Furnas. Obrigada pelo enorme carinho e tratamento em regime de engorda!
À minha mãe, Lenita; meu irmão e minha cunhada, Élcio e Cláudia e ao meu sobrinho, Herbert, que nasceu quando eu pleiteava uma vaga no curso de doutorado, foi crescendo junto com este trabalho e sempre foi motivo de alegria e descontração, me fazendo esquecer as intempéries do caminho.
E especialmente ao meu amado Cláudio, grande companheiro da jornada da vida, meu maior
entusiasta, um dos mais sacrificados ao longo das coletas, que acreditou em mim quando eu já não
acreditava mais. Muito obrigada pela companhia, críticas e compreensão e me perdoe pelas faltas.
SUMÁRIO
RESUMO 1
ABSTRACT 2
INTRODUÇÃO GERAL 3
Referências Bibliográficas 8
ARTIGO 1 - Zooplâncton como Indicador de Condições Tróficas em Dois Braços dos Reservatórios de
Três Marias e Furnas, Minas Gerais, Brasil. 12
Resumo/Abstract 12
Introdução 13
Material e Métodos 14
Resultados 17
Discussão 23
Referências Bibliográficas 27
ARTIGO 2 – Regressões Peso-Comprimento e Flutuação da Biomassa das Principais Espécies de Microcrustáceos em Dois Braços dos Reservatórios de Três Marias e Furnas, Minas Gerais, Brasil. 33
Resumo/Abstract 33
Introdução 34
Material e Métodos 35
Resultados 39
Discussão 43
Referências Bibliográficas 48
ARTIGO 3 - Produtividade Secundária das Principais Espécies de Microcrustáceos em Dois Braços dos
Reservatórios de Três Marias e Furnas, Minas Gerais, Brasil. 52
Resumo/Abstract 52
Introdução 53
Material e Métodos 54
Resultados 58
Discussão 62
Referências Bibliográficas 66
DISCUSSÃO GERAL 69
CONCLUSÕES 72
Referências Bibliográficas 73
ANEXOS 74
1 RESUMO
Os inúmeros reservatórios construídos no Brasil, inicialmente com o objetivo principal de geração de energia elétrica, foram aos poucos diversificando seus usos para atender as necessidades das atividades desenvolvidas na bacia hidrográfica. Atualmente, na maioria deles, a água também é utilizada para irrigação, abastecimento, turismo e pesca. O atual governo, visando incrementar a produção aqüícola e otimizar o uso dos reservatórios no país propôs, através Instrução Normativa Interministerial nº. 6, de 28 de maio de 2004, repassar aos produtores rurais de baixa renda autorizações para uso da água pública para a produção de pescados em tanques-rede. Neste contexto, o “Estudo Técnico-Científico Visando a Delimitação de Parques Aqüícolas nos Lagos das Usinas Hidroelétricas de Furnas e Três Marias – MG” (Convênio 8713, SEAP/SECTES/FUNDEP- UFMG) se propôs a selecionar e indicar áreas com águas oligotróficas dentro destes reservatórios para a instalação de tanques-redes para cultivo de tilápias, e estimar a capacidade suporte destas áreas, com o intuito de minimizar os impactos deste tipo de atividade sobre a qualidade das águas.
Considerando a importância do zooplâncton na transferência de energia entre os níveis tróficos, além de seu papel como indicadores de qualidade de água, este trabalho teve como objetivos, descrever esta comunidade em termos de composição, biomassa e produtividade secundária, em braços dos reservatórios de Três Marias e Furnas, como suporte para a avaliação da sustentabilidade do potencial pesqueiro nestes ambientes. Apesar de considerados oligotróficos, estes reservatórios apresentaram diferenças marcantes na comunidade zooplanctônica. No reservatório de Três Marias predominaram ciclopóides e cladóceros de pequeno tamanho corporal, e em densidades elevadas (valores médios do zooplâncton total de 23.721 org.m
-³ e 90.872 org.m
-³ nos períodos de seca e chuva, respectivamente) caracterizando este ambiente como mesotrófico. Em Furnas (valores médios do zooplâncton total de 9.022 org.m
-³ e 40.434 org.m
-³ nos períodos de seca e chuva, respectivamente) calanóides e cladóceros de maior tamanho corporal contribuíram de forma mais significativa para o zooplâncton, sugerindo águas de melhor qualidade neste reservatório. Apesar de copépodes contribuirem com a maior parte da biomassa de microcrustáceos (entre 68 e 80%), as espécies de cladóceros apresentaram maiores taxas de produtividade e razão P:B em ambos os reservatórios. Cladóceros são considerados presas preferenciais de peixes, por sua maior digestibilidade e menor capacidade de fuga, se comparados aos copépodes. A comunidade zooplanctônica natural terá uma grande importância como fonte de alimento adicional para as formas juvenis de tilápias, podendo diminuir sua mortalidade no início de cada ciclo de criação.
Além disso, uma vez conhecidas a composição em espécies e a estrutura desta comunidade, bem como a magnitude da biomassa e da produtividade secundária, alterações nestes parâmetros, em decorrência da atividade proposta, permitirão adequações e um manejo mais adequado, visando à conservação da qualidade das águas destes reservatórios ao longo de todo o empreendimento.
PALAVRAS-CHAVE:
comunidade zooplanctônica, microcrustáceos, biomassa, produtividade secundária, reservatórios
tropicais, parques aqüícolas
2 ABSTRACT
Limnologic Characterization and Secondary Productivity of the Main Microcrustacean Species in Two Arms of Três Marias and Furnas Reservoirs, Minas Gerais, Brazil. The large number of reservoirs built in Brazil with the initial aim of electric energy generation, were slowly diversified in order to supply other needs of the activities developed in the water basin. Currently, the water is mainly used for irrigation, water supply, tourism and fishing. In order to increase the aquaculture production and optimize the use of the reservoirs in the country, the current government proposed the Inter-ministerial Instruction number 6, May, 28, 2004, to the transference of authorizations of public water use for fish production in cage farming to the low-income rural producers. Thus, the “Technical-Scientific Study Aiming the Delimitation of Aquaculture Areas in the Lakes of Furnas and Três Marias Reservoirs – MG, Brazil” was proposed to select areas with oligotrophic waters within these reservoirs to install the cage farming for the cultivation of tilapia and estimate these areas’ support capacity, with the objective of minimizing the impact of these kind of activities on water quality. Considering the importance of zooplankton on energy transference between the trophic levels, as well as it’s roll as water quality indicator, this study had as objectives describe this community in terms of composition, biomass and secondary productivity, in the reservoirs of Furnas and Três Marias, as a support for the evaluation of the sustainability of the fishing potential in these environments. Although these reservoirs may be considered oligotrophic, they show important differences in the zooplankton community. In the Três Marias reservoir, there’s a predominance of small body-sized cyclopoids and cladocerans in high densities (mean values of total zooplankton of 23,721 org.m
-³ and 90,872 org.m
-³ in dry and rainy periods, respectively), characterizing this environment as mesotrophic. In the Furnas reservoir (mean values of total zooplankton of 9,022 org.m
-³ and 40.434 org.m
-³ in dry and rainy periods, respectively), larger bodied calanoids and cladocerans contribute more significantly to the zooplankton, suggesting better quality waters. Although the copepods contribute with most of the microcrustacean biomass (between 68 and 80%), the species of cladocerans showed the higher productivity and P:B ratios in both reservoirs. Cladocera are considered the favourite prey by the fish due to its higher digestability and lower ability of escaping, when compared to the copepods.
The natural zooplankton community will be very important for the young tilapias as an additional food source, being able to decrease their mortality at the beginning of each creation cycle.
Furthermore, once the composition in species and the structure of this community, as well as the biomass magnitude and secondary productivity are well-known, changes in these parameters, due to the proposed activity, will allow a more appropriate management, aiming at the conservation of the quality of water at these reservoirs throughout all the joint enterprise.
KEY-WORDS:
zooplankton community, microcrustacean, biomass, secondary productivity, tropical reservoirs,
aquaculture areas
3 INTRODUÇÃO GERAL
Devido às extensas bacias localizadas em rios de planalto, a maior parte da energia elétrica produzida no Brasil é de origem hídrica. Desta forma, cerca de 73% da energia elétrica brasileira (107.796 MW) é gerada por 530 usinas hidrelétricas (UHEs) e pequenas centrais hidrelétricas (PCHs) (ANEEL, 2010). Com a criação da Eletrobrás (Centrais Elétricas Brasileiras S/A) na década de 1960, a expansão do setor foi caracterizada pela implantação de grandes projetos hidrelétricos como Itaipu (1966), Sobradinho (1974), Tucuruí (1976) e Ilha Solteira (1978). O Brasil aproveita atualmente 25% de seu potencial hidroelétrico inventariado (metade do potencial não explorado se encontra na bacia Amazônica), enquanto outros países já esgotaram os seus próprios potenciais.
A maior parte das usinas hidroelétricas do Brasil se encontra nos Estados de Minas Gerais, São Paulo e Paraná, utilizando recursos da bacia do rio Paraná, quase 60% do potencial instalado no país. A bacia do rio São Francisco corresponde a 15% do potencial instalado (ANEEL, 2010).
Localizadas nas regiões Sudeste e Sul, estas bacias estão entre as mais densamente povoadas e intensamente exploradas pela agropecuária. Além da geração hidrelétrica, outros usos se agregaram com o tempo: irrigação, abastecimento, navegação, turismo e pesca (Straškraba & Tundisi, 2000).
O atual governo, numa tentativa de incrementar a produção pesqueira e aumentar a geração de empregos e renda, lançou as normas para autorizações de uso dos espaços físicos em corpos d’água de domínio da União através da Instrução Normativa Interministerial nº. 6, de 28 de maio de 2004 (Secretaria Especial de Aqüicultura e Pesca – SEAP, na época ainda vinculada ao Ministério da Agricultura e Pecuária). A partir dela, o atual Minístério da Pesca e Aqüicultura (antiga SEAP), repassará aos produtores interessados as autorizações para uso da água pública para a produção de pescados, e organizará os parques aqüícolas nas diversas regiões do país. Com relação aos reservatórios, o Projeto de Produção de Peixes em Grandes Lagos selecionou sete para esta primeira etapa do projeto: Furnas e Três Marias (MG), Sobradinho (BA), Tucuruí (PA); Serra da Mesa (GO), Ilha Solteira (SP) e Itaipu (PR) (Diretoria de Desenvolvimento da Aqüicultura do Ministério de Pesca e Aqüicultura - MPA) (MPA, 2009).
O projeto Parques Aqüícolas (Estudo Técnico-Científico Visando a Delimitação de Parques
Aqüícolas nos Lagos das Usinas Hidroelétricas de Furnas e Três Marias – MG, Convênio 8713,
SEAP/SECTES/FUNDEP-UFMG) foi criado com o objetivo de atender a esta política de
reestruturação do setor de pesca e aqüicultura, buscando otimizar e ampliar o uso dos grandes
reservatórios no Estado de Minas Gerais. O projeto visou, numa fase inicial, o levantamento de
informações sobre a qualidade das águas destes reservatórios através de parâmetros físicos,
químicos e biológicos. Numa segunda etapa a capacidade suporte (em tanques rede por área) foi
estimada para áreas selecionadas nos dois reservatórios (Parques Aqüícolas, 2007a e b) onde “lotes”
4 de água de 1.500 m² foram demarcados e serão concedidos pelo período de 20 anos a produtores rurais com renda até cinco salários mínimos (MPA, 2009). A preferência por áreas ou braços oligotróficos, bem como das regiões mais profundas dos reservatórios, garantirá a longa vida do projeto, evitando alterações na composição em espécies e aumento da biomassa da comunidade fitoplanctônica, além do comprometimento das trocas gasosas e da penetração de luz causada pela colonização excessiva de macrófitas (Parques Aqüícolas, 2006a e b).
Há um grande volume de trabalhos realizados em reservatórios, de modo que generalizações sobre sua estrutura física, dinâmica de nutrientes e padrões das comunidades bióticas são encontrados na literatura: Thornton et al. (1990); Pinto-Coelho et al. (1994); Tundisi et al. (1995);
Henry (1999); Tundisi & Straškraba (1999) e Straškraba & Tundisi (2000); Rodrigues et al. (2003);
Rodrigues et al. (2005). Da mesma forma, padrões da comunidade zooplanctônica em reservatórios são conhecidos através de vários trabalhos como os de Marzolf (1990); Matsumura-Tundisi (1999);
Rocha et al. (1995); Rocha et al. (1997); Rocha et al. (1999); Lansac-Tôha et al. (2003); Lansac- Tôha et al. (2005).
A comunidade zooplanctônica possui uma grande importância ecológica nos ambientes aquáticos atuando como elo entre o nível dos produtores (fitoplâncton) e os níveis tróficos superiores. Tem grande importância na estruturação e funcionamento do ecossistema aquático, desempenhando um papel fundamental na transferência de energia e decomposição de matéria orgânica, ou através de interações como herbivoria e predação, (Bozelli & Huszar, 2003).
Alguns autores têm procurado relacionar a composição e densidade das espécies com o grau de trofia do ambiente (Gannon & Stemberger, 1978; Sendacz, 1984; Matsumura-Tundisi et al., 2002 e Ferdous & Muktadir, 2009). Sob condições de enriquecimento de nutrientes, espécies de menor tamanho, com ciclo de vida mais curto, dietas mais amplas e taxas de reprodução mais rápidas (bactérias, protozoários e rotíferos) geralmente predominam na comunidade zooplanctônica.
Com relação aos Copepoda, espécies da ordem Calanoida têm sido associadas a ambientes oligotróficos, enquanto que Cyclopoida têm predominado em ambientes meso-eutróficos (Tundisi et al., 1988; Rocha et al., 1995).
A biomassa é considerada o peso de matéria viva existente num dado momento podendo ser expressa por unidade de área ou volume (Begon et al., 2006). É um importante parâmetro das comunidades que permite inferências sobre a cadeia trófica, ciclagem de matéria e fluxo energia além de fornecer a real contribuição de cada espécie nos processos ecológicos (McCauley, 1984).
Dependendo da abordagem a ser adotada, a densidade descreve bem a estrutura do zooplâncton,
mas se o objetivo é comparar ambientes e quantificar as interações tróficas, a biomassa é a melhor
variável para descrever esta comunidade (Bozelli & Huzsar, 2003).
5 Desta forma, apesar de geralmente Rotifera ser um grupo numericamente dominante, microcrustáceos contribuem com maior proporção na biomassa, comprovando que estudos de abundância não refletem a real estrutura da comunidade zooplanctônica (Pace, 1986; Matsumura- Tundisi et al., 1989; Rocha et al., 1995). Zimmer et al. (2001) comparando a comunidade zooplanctônica de áreas úmidas no centro-oeste de Minnesota, não observou diferença significativa entre a estrutura de tamanho de corpo destas comunidades, mas sim entre a composição taxonômica, biomassa e produção.
No entanto, a biomassa de um organismo, num determinado momento, pode não refletir as taxas de produção de novo material ou taxas nas quais a energia é processada no ecossistema, uma vez que porções consideráveis podem ser eliminadas do ambiente, por exemplo, por predação (Lampert & Sommer, 2007). Portanto, a produtividade é uma medida realística da contribuição de cada componente no fluxo de energia da comunidade (Melão & Rocha, 2000).
A produtividade secundária do zooplâncton faz parte de um amplo esquema de movimentação de matéria e energia através do ecossistema aquático, baseado nas atividades de indivíduos e populações animais (Edmondson, 1974). Trata-se da “biomassa acumulada pelas populações heterotróficas por unidade de tempo. A produtividade secundária do zooplâncton é a soma do crescimento (incluindo mudas e os produtos sexuais) de todos os indivíduos da população”
(Sipaúba-Tavares & Rocha, 2001).
Estudos de produtividade secundária são importantes, pois permitem o entendimento do ciclo de matéria e fluxo de energia na comunidade, detectando os efeitos de impactos ambientais, (como eutrofização, introdução de espécies exóticas) (Rocha et al., 1997), sobre suas populações, auxiliando no manejo racional dos recursos hídricos e inferindo sobre o sucesso de uma espécie numa comunidade ou ecossistema (Downing & Rigler, 1984). Através da comparação com outros estudos de biomassa e produtividade secundária pode-se ainda avaliar a regularidade nas comunidades ecológicas, fornecendo subsídios para o manejo de ecossistemas aquáticos (Rietzler et al., 2004).
Apesar da importância das informações obtidas através dos dados de biomassa e
produtividade secundária para a compreensão da dinâmica da matéria e energia dos ecossistemas
aquáticos, estudos desta natureza são ainda escassos em regiões tropicais. A tabela 1 sumariza os
principais estudos realizados no país envolvendo biomassa e/ou produtividade. Analisando a tabela,
fica evidente o predomínio de estudos de produtividade secundária nos corpos d’água do Estado de
São Paulo (tipicamente subtropicais). A maioria destes estudos procurou comparar a produtividade
secundária de espécies zooplanctônicas entre períodos de chuva e seca dentro de um mesmo
ambiente.
6 Tabela 1 – Estudos sobre biomassa e produtividade secundária do zooplâncton realizados no Brasil.
*=Trabalhos que envolveram ambos os parâmetros. Demais trabalhos forneceram biomassa, peso seco ou regressões peso-comprimento.
Ambiente Grupo/Espécies Autores
Reservatório do Broa (SP) Argyrodiaptomus furcatus Rocha & Matsumura-Tundisi (1984)*
Lagos Dom Helvécio, Carioca e
Amarela (MG) Copepoda, Cladocera Matsumura-Tundisi & Tundisi (1986) Reservatório do Broa (SP) Copepoda, Cladocera, Rotifera Matsumura-Tundisi et al. (1989) Reservatório de Monjolinho (SP) Copepoda, Cladocera, Rotifera Okano (1994)*
Lago Batata (PA) Cladocera Maia-Barbosa (2000)*
Lagoa Dourada (SP) Copepoda, Cladocera, Rotifera Melão & Rocha (2000, 2004, 2006)*
Represa Lobo-Broa (SP) Rotifera Peláez-Rodríguez, & Matsumura-Tundisi (2002)*
Reservatório Barra-Bonita (SP) Copepoda, Cladocera, Rotifera Santos-Wisniewski et al. (2002)*
Santos-Wisniewski & Rocha (2007)*
Lagoa do Nado (MG) Chaoborus brasiliensis Bezerra-Neto & Pinto Coelho (2002)*
Lagoas Coqueiral e Camargo (SP) Cladocera Panarelli (2004)*
Reservatório de Salto Grande (SP) Copepoda, Cladocera, Rotifera Rietzler et al. (2004)*
Res. Ponte Nova e Guarapiranga (SP) Copepoda, Cladocera, Rotifera Sendacz et al. (2006)
Laboratório Ceriodaphnia silvestrii Santos et al. (2006)*
Rio Caeté (PA) Pseudodiaptomus spp Magalhães et al. (2007)
Lago Monte Alegre (SP) Copepoda, Cladocera,
Chaoborus brasiliensis Castilho-Nol & Arcifa (2007) Res. Segredo, Mourão e Iraí (PR) Copepoda, Cladocera, Rotifera Blettler & Bonecker (2007),
Bonecker et al. (2007) Reservatório Bariri (SP) Copepoda, Cladocera, Rotifera González et al. (2008)
Em Minas Gerais, onde a maioria dos corpos d’água é de clima tropical, apesar da enorme malha hídrica e grande número de usinas hidrelétricas (35 grandes e médios reservatórios, 17.270 MW representando 18,6% da energia gerada no país), apenas um estudo foi registrado envolvendo Chaoborus brasiliensis de uma lagoa periurbana, a Lagoa do Nado (Bezerra-Neto & Pinto Coelho, 2002).
Por se tratar de um processo avaliado através de medidas discretas, e por esta comunidade apresentar grandes variações ao longo do tempo, a metodologia a ser empregada deve minimizar os erros na estimativa da produtividade secundária (Edmondson, 1974). Intervalos curtos de amostragem, que contemplem o período de reposição das espécies, são recomendados. Portanto, amostragem em dias consecutivos ou alternados parece ser mais apropriada para um estudo acurado da produção secundária (Melão & Rocha, 2000).
Segundo Winberg et al. (1965) o método do incremento da biomassa é o mais adequado para
a estimativa da produtividade secundária. Este método baseia-se na soma dos incrementos diários
em peso, para cada estágio de desenvolvimento, idade ou classe de tamanho e requer o
conhecimento destas variações durante todo o ciclo de vida do indivíduo, desde a eclosão até a
morte.
7 Quando estes dados não estão disponíveis, ou quando sua obtenção não é possível, estimativa da produção pode ser obtida através do produto da biomassa (B) da população e da taxa de crescimento, ou seja, da taxa finita de natalidade (β) (Hart, 1987). Este enfoque, aplicado anteriormente para populações em equilíbrio com uma distribuição de idade estável, tem sido usado para populações que violam o pressuposto do estado de equilíbrio, oferecendo uma estimativa aproximada da produção.
A partir da estimativa de biomassa e produtividade do zooplâncton é possível avaliar a importância desta comunidade como recurso alimentar para os níveis tróficos superiores, uma vez que trata-se de um alimento rico em ácidos graxos e vitaminas, mais completo em termos de nutrientes do que rações, e essencial para a sobrevivência de peixes nos estágios iniciais de desenvolvimento (Sipaúba-Tavares & Rocha 2001; Roche & Rocha, 2005).
Se considerarmos que no mundo milhões de pessoas vivem direta ou indiretamente de produtos animais de água doce ou salgada (cerca de 97 milhões de toneladas de pescado por ano – FAO, 2004), esta comunidade possui um grande valor econômico, pois, a produção de peixes e invertebrados depende da qualidade da alimentação nos estágios larvais cuja mortalidade pode chegar a 90% nesta fase (Sá Júnior, 1994).
OBJETIVOS
Com base nas considerações feitas acima, este trabalho compara a densidade, biomassa e
produtividade secundária das espécies de microcrustáceos mais abundantes dos reservatórios de
Três Marias e Furnas (MG); e assim pretende determinar a importância da comunidade
zooplanctônica para a sustentabilidade do potencial pesqueiro nestes reservatórios. Neste sentido,
esta tese foi dividida em três capítulos: o primeiro descreve a comunidade zooplanctônica dos
reservatórios de Três Marias e Furnas e propõe seu uso na caracterização do estado trófico; o
segundo e terceiro capítulos, apresentam as estimativas da biomassa e da produtividade secundária
das principais espécies de microcrustáceos, e os possíveis fatores responsáveis pelas variações
registradas. Na discussão geral, os dados obtidos nesta tese, bem como outros estudos realizados no
contexto do projeto Parques Aqüicolas, são apresentados a fim de se avaliar o impacto da criação de
peixes em tanques-rede nas comunidades aquáticas e a importância do monitoramento destas
comunidades em longo prazo.
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12 ARTIGO 1 – ZOOPLÂNCTON COMO INDICADOR DE CONDIÇÕES TRÓFICAS EM DOIS BRAÇOS DOS RESERVATÓRIOS DE TRÊS MARIAS E FURNAS, MINAS GERAIS, BRASIL.
RESUMO
As variáveis físicas e químicas da água, bem como a composição e a estrutura da comunidade zooplanctônica dos reservatórios de Três Marias e Furnas (MG) foram comparados com o objetivo de caracterizar estes ambientes quanto ao seu estado trófico. Maiores valores de condutividade elétrica, concentrações de clorofila-a, sólidos totais e orgânicos em suspensão e nitrogênio total foram registrados no reservatório de Três Marias, enquanto maior transparência da água e concentrações de nitrito e nitrato foram observadas em Furnas (p<0,000). Maiores densidades do zooplâncton sempre foram obtidas no reservatório de Três Marias e no período de chuvas (p<0,000) com valores médios na seca e chuva em Três Marias de 23.721 org.m
-³ e 90.872 org.m
-³ e em Furnas de 9.022 org.m
-³ e 40.434 org.m
-³, respectivamente, sendo Copepoda o grupo dominante em ambos os reservatórios, principalmente devido aos estágios juvenis (náuplios e copepoditos). Dentre os cladóceros, bosminídeos ocorreram com maior abundância em Três Marias, e dafinídeos e sidídeos no reservatório de Furnas. Em valores absolutos e relativos, a contribuição de rotíferos foi maior no reservatório de Três Marias em relação ao de Furnas. Apesar do Índice de Estado Trófico, baseado na transparência da água, concentrações de clorofila-a e fósforo total, apontar os dois ambientes como oligotróficos, no reservatório de Três Marias, as maiores densidades da comunidade zooplanctônica bem como o predomínio de ciclopóides e cladóceros de menor tamanho corporal como bosminídeos caracterizam este ambiente como mesotrófico. No reservatório de Furnas, espécies de maior porte como calanoídes, dafinídeos e sidídeos caracterizam as águas deste ambiente como de melhor qualidade.
PALAVRAS-CHAVE: zooplâncton, indicador de qualidade de água, estado trófico, reservatórios tropicais
ABSTRACT
Zooplankton as an Indicator of Trophic Conditions in Two Arms of Três Marias and Furnas Reservoirs, MG, Brazil. The physical and chemical variables of water, as well as the composition and structure of the zooplankton community of Três Marias and Furnas reservoirs (MG, Brazil) were compared in order to characterize these environments in relation to their trophic state. Higher values of electric conductivity, chlorophyll-a concentrations, total solids and suspended organic matter and total nitrogen were registered in Três Marias reservoir, while higher water transparence and nitrite and nitrate concentrations were observed in Furnas (p<0.000). Higher zooplankton densities were always obtained at Três Marias reservoir and during the rain period (p<0.000) with average values in dry and rain periods in Três Marias of 23,721 org.m
-3and 90,872 org.m
-3and in Furnas of 9,022 org.m
-3and 40,434 org.m
-3, respectively. Copepoda was the dominant group in both reservoirs, mainly due to the younger stages (nauplii and copepodids). Within the cladoceran, bosminids were more abundant in Furnas reservoir. According to absolute and relative values, the contribution of rotifers was higher in Três Marias reservoir, in relation to Furnas. Although the Trophic State Index, based in water transparency, chlorophyll-a concentrations and total phosphorous, shows both environments as oligotrophic, in Três Marias reservoir, the higher densities of the zooplankton community as well as the predominance of cyclopoids and smaller body-sized species such as bosminids characterize this environment as mesotrophic. In Furnas reservoir, larger species such as calanoids, daphnids and sidids characterize the better water quality of this environment.
KEY-WORDS: zooplankton, water quality indicator, trophic state, tropical reservoirs
13 INTRODUÇÃO
Os reservatórios constituem uma complexa rede interativa entre os organismos (espécies, populações, comunidades) e o seu ambiente físico e químico. Esta rede é dinâmica e resulta de um processo permanente de resposta às funções de força climatológicas e aos efeitos produzidos pela manipulação do sistema na barragem (Henry, 1999).
A eutrofização é um problema crescente nos reservatórios brasileiros uma vez que a urbanização e industrialização (fontes pontuais) e o intenso uso do entorno em atividades agro- pastoris (fontes difusas) têm comprometido a qualidade de suas águas. Em longo prazo, levam à perda da diversidade biológica, diminuição da vida útil dos reservatórios e de estoques pesqueiros (Straškraba & Tundisi, 2000). Neste contexto, estudos sobre variáveis físicas, químicas e biológicas de suas águas são fundamentais para avaliar os impactos destas atividades e auxiliar na proposição de medidas preventivas e mitigatórias.
A estrutura e abundância da comunidade zooplanctônica, bem como sua distribuição espacial, são influenciadas por fatores abióticos e pelas interações entre as espécies. Geralmente em ecossistemas aquáticos tropicais se observa maior abundância de rotíferos e cladóceros (Esteves, 1998); contudo modificações nas condições físicas e químicas da água podem alterar a composição da comunidade fitoplanctônica, ou seja, do alimento disponível, alterando também a estrutura da comunidade zooplanctônica (Harper, 1992, Kozlowsky-Suzuki & Bozelli, 2002).
Apesar do zooplâncton não depender diretamente dos nutrientes para sua sobrevivência, já que são afetados pela qualidade e quantidade de algas, bactérias e detritos, o estado trófico de um ambiente pode influenciar a riqueza, estrutura, tamanho de corpo e produtividade da comunidade zooplanctônica (Sládeček, 1958, McCauley & Kalff, 1981, Harper, 1992, Lathrop & Carpenter, 1992).
Segundo Gannon & Stemberger (1978) uma vez que muitos ambientes não exibem claramente atributos de oligotrofia ou eutrofia, o zooplâncton pode ser usado como indicador destas características intermediárias. Contudo, devido à ampla distribuição de algumas espécies, estes autores sugerem o uso da abundância relativa dentro da comunidade como um indicador mais sensível. Desta forma, padrões como aqueles observados por Matsumura-Tundisi et al. (2000) no sistema em cascata do médio e baixo Tietê (SP), onde a dominância de Rotifera sobre Copepoda em reservatórios eutróficos e o inverso em reservatórios mesotróficos ou oligotróficos, têm sido descritos para a comunidade zooplanctônica.
A ictiofauna também pode influenciar na estrutura da comunidade zooplanctônica uma vez
que peixes planctívoros consomem indivíduos de maior tamanho corporal promovendo a
14 dominância de pequenos copépodes e cladóceros (Carpenter et al., 1985) mesmo que a biomassa de microcrustáceos não seja alterada (Quirós & Boveri, 1999).
Além disso, visando ampliar o uso e aumentar o potencial pesqueiro dos reservatórios de Três Marias e Furnas, o projeto Parques Aqüícolas (SEAP/SECTES/FUNDEP-UFMG), no qual este trabalho está inserido, visou à delimitação de áreas para produção pesqueira através de tanques- rede. Neste projeto, variáveis abióticas e bióticas foram medidas para estimar a capacidade suporte de áreas selecionadas. Os conhecimentos levantados sobre o zooplâncton auxiliarão, em fase posterior, não só pelo uso destes organismos como importante fonte alimentar, bem como no monitoramento da qualidade de água, sendo utilizados para tanto como possíveis bioindicadores, mitigando os impactos da criação de peixes sobre toda a comunidade aquática.
Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a composição e a densidade da comunidade zooplanctônica em alguns braços dos reservatórios de Três Marias e Furnas (MG), e a possibilidade do uso desta comunidade como indicadora de qualidade de água destes reservatórios, através da relação de sua estrutura com as variáveis ambientais medidas.
MATERIAL E MÉTODOS
ÁREA DE ESTUDOS
Os reservatórios das Usinas Hidrelétricas (UHEs) de Três Marias (18°12’S e 45°15’W) e Furnas (46°19’W e 20°40’S) foram criados há mais de 40 anos para geração de energia elétrica, sendo também utilizados para recreação, pesca amadora e profissinal, irrigação e abastecimento. O reservatório da UHE de Três Marias localiza-se no alto rio São Francisco, Centro-Oeste do Estado de Minas Gerais. Concluído em 1960, atualmente o assoreamento é o principal impacto que compromete a capacidade geradora de energia e a qualidade da água, seguido pela substituição da vegetação ripária por monoculturas de Eucaliptus spp e pecuária extensiva (Sampaio & López, 2003). O reservatório de Furnas está localizado na bacia do rio Grande, Sul do Estado de Minas Gerais, sendo o braço norte formado pelo rio Grande e o braço sul pelo rio Sapucaí. O reservatório foi concluído em 1962 tendo, atualmente, como principais impactos atividades como a agropecuária, monoculturas, o despejo de efluentes domésticos e o lançamento de resíduos sólidos e agrotóxicos (Nogueira et al., 2008). Algumas características morfométricas dos dois reservatórios são apresentadas na tabela 1.
Em cada reservatório foram escolhidos como pontos amostrais dois braços com
características diferentes de entorno (figura 1). Desta forma, no reservatório de Três Marias foram
selecionados os braços Barrão (Zmáx=21,8 metros, com vegetação original do tipo Cerrado) e
15 Extrema (Zmáx=20,9 metros, com monocultura de Eucaliptus spp), localizados no município de Morada Nova de Minas. No reservatório de Furnas foram selecionados os braços Varjão (Zmáx=17,5 metros, com nascente localizada no Parque Municipal do Paredão e entorno com monocultura de café) e Mendonça (Zmáx=25,5 metros, com pecuária em pastagem nativa), localizados no município de Guapé. Estes braços foram selecionados a fim de caracterizar as diferentes feições do entorno destes reservatórios.
Tabela 1 – Características morfométricas dos reservatórios das UHEs de Três Marias e Furnas (MG). Fonte: CEMIG, 2009 e FURNAS, 2009.
UHE Três Marias UHE Furnas
Área Inundada 1.100 km
21.440 Km²
Volume Útil 15,27 x 10
9m³ 17,21 x 10
9m³
Vazão Média 700 m³.s
-1800 m³.s
-1Tempo Médio de Residência 120 dias 160 dias
Profundidade Máxima 75 m 90 m
Profundidade Média 12 m 13 m
Capacidade Geradora 396 MW 1126 MW
Figura 1 – Reservatórios de Três Marias (esquerda, 1:10.000) e Furnas (direita, 1:20.000) (MG) com as setas apontando os braços utilizados para as coletas. Modificado de Miranda & Coutinho, 2004.
PROCEDIMENTOS
16 As amostras foram coletadas a cada dois dias, durante quatro semanas, em dois períodos de seca (julho/agosto de 2006 e julho/agosto de 2007) e dois de chuvas (janeiro/março de 2007 e janeiro/março de 2008), considerados os mais contrastantes em termos de variações de temperatura e precipitação. As coletas foram realizadas no ponto mais profundo da região limnética de cada braço.
Em todas as coletas foi medida a transparência da água (disco de Secchi) e realizados perfis de temperatura (°C), oxigênio dissolvido (mg.L
-1) e condutividade ( S.cm
-1) com auxílio das sondas YSI30 e YSI55. Semanalmente foi também coletada água, da sub-superfície para determinação das concentrações de clorofila-a, fósforo total, nitrogênio total, nitrito, nitrato, amônio, sólidos totais em suspensão e sua fração orgânica. As amostras foram analisadas em laboratório, seguindo recomendações de Lorenzen (1967), Golterman et al. (1978) e Mackereth et al. (1978). Para nitrogênio total as concentrações foram determinadas apenas para o segundo ano de coletas seguindo as recomendações de Wetzel & Likens, (1991) e Strickland & Parsons, (1972). O Índice Estado Trófico (IET) foi calculado segundo Carlson (1977), modificado por Toledo et al.
(1983).
Para as coletas quali-quantitativas da comunidade zooplanctônica, foram realizados arrastos com rede de plâncton de 68 m de abertura de malha. Devido à presença de “paliteiros” (vegetação original não removida) nos pontos de coleta, os arrastos foram realizados apenas na zona eufótica, determinada a partir da leitura do disco de Secchi. Os organismos coletados foram anestesiados com água mineral gaseificada, corados com corante vital Rosa de Bengala e fixados com solução neutralizada de formol 4%. Sub-amostras de 1,0 mL foram contadas sob microscópio ótico Olympus (modelo CBA), em câmaras de Sedgewick-Rafter. Os dados apresentados correspondem ao número de organismos por m
3. Foram considerados os três grupos principais da comunidade zooplanctônica: Rotifera, Cladocera e Copepoda. A metodologia para contagem das amostras seguiu as recomendações de Bottrell et al., (1976).
A fim de relacionar a estrutura da comunidade zooplanctônica e o estado trófico dos reservatórios foram calculados o Quociente Brachionus:Trichocerca (Q
B/T), segundo Sládeček (1983), e a razão Calanoida/Cyclopoida, segundo Tundisi et al. (1988). A diversidade foi avaliada através do índice de Shannon-Wiener (Magurran, 1988). Também foram realizadas correlações de Pearson entre as variáveis ambientais e a densidade da comunidade zooplanctônica (Sampaio, 2002).
Para testar as diferenças das variáveis ambientais e da densidade da comunidade
zooplanctônica entre braços, reservatórios e períodos de coleta (seca e chuva) foi empregada uma
Análise de Variância bi-fatorial, seguida do teste de Tukey para detectar as diferenças. Quando os
pressupostos de normalidade e homogeneidade de variâncias não foram atendidos, foi realizado
17 teste não paramétrico (Mann-Whitney) (Sampaio, op. cit.). Para análise das variáveis ambientais foi empregada uma Análise de Componentes Principais, onde as variáveis foram transformadas (log10) a fim de atender aos pressupostos de linearidade da ordenação (Valentin, 2000). Todos os testes foram realizados com auxílio do programa Statistica 7.0 (StatSoft).
RESULTADOS
VARIÁVEIS AMBIENTAIS
A transparência da coluna d’água sempre foi maior no período de seca em ambos os reservatórios (F=636,4; p<0,000) (Tabela 2), com valores maiores sempre registrados no reservatório de Furnas (F=247,3; p<0,000) (Anexo 1). A coluna d’água apresentou-se desestratificada nos períodos secos e estraficada nos chuvosos (Anexo 2), com diferenças de temperatura significativas entre os períodos (F=203,8; p<0,000). Durante o período de desestratificação, as concentrações de oxigênio dissolvido e a condutividade elétrica não apresentaram diferenças ao longo da coluna d’água (Anexos 3 e 4). Durante a estratificação, foi observada hipóxia e menores valores de condutividade elétrica nas maiores profundidades. Valores de oxigênio dissolvido apresentaram diferenças significativas apenas entre os períodos seca e chuva (F=12,3; p=0,003) e a condutividade elétrica apenas entre os reservatórios (F=153,9; p<0,000) sendo os maiores valores registrados em Três Marias (Tabela 2). Para a transparência, temperatura, oxigênio dissolvido e condutividade elétrica as diferenças não foram significativas entre braços de um mesmo reservatório (F=1,594; p=0,2094). No segundo período de chuva (janeiro/março de 2008), devido à menor precipitação neste ano (Tabela 2; SIMGE/IGAM, 2010), houve uma menor redução na transparência no reservatório de Furnas e maior concentração de íons na coluna d’água no reservatório de Três Marias. Os valores de pH, medidos entre 2006 e 2007, durante o projeto Parques Aqüícolas por Pinto-Coelho (2006), oscilaram entre 8,0 e 8,5 no reservatório Três Marias e 7,3 e 8,3 no reservatório de Furnas, não apresentando diferenças significativas (F = 1,746;
p=0,2109).
Clorofila-a apresentou maiores concentrações no reservatório de Três Marias (F= 103,1;
p<0,000) e durante o período chuvoso (F=52,5; p<0,000) (Tabela 2) (Anexo 5). Sólidos totais e
orgânicos em suspensão sempre apresentaram maiores valores no reservatório de Três Marias
(F=10,3; p<0,000 e F=16,7; p<0,000 respectivamente), à exceção do período de chuvas de 2008
quando a menor precipitação aumentou a concentração destas variáveis no reservatório de Furnas
(F=8,17; p=0,007 e F=9,00; p<0,000, respectivamente). As diferenças não foram significativas
entre braços de um mesmo reservatório (F=0,1333; p=0,7163).
18 Tabela 2 – Valores médios das principais variáveis ambientais medidas durante os períodos de seca (2006/07) e chuvas (2007/08) nos reservatórios de Três Marias e Furnas (Minas Gerais). As letras entre parênteses representam os valores do Índice de Estado Trófico (IET) para transparência da água (Disco de Secchi), Clorofila-a e Fósforo Total. O = oligotrófico, M = mesotrófico.
Precipitação média (referente aos dias de coleta a partir dos dados de SIMGE/IGAM, 2010).
Variável Três Marias Furnas
seca/06 chuva/07 seca/07 chuva/08 seca/06 chuva/07 seca/07 chuva/08 Disco de Secchi (m) 3,5 (O) 1,4 (M) 3,96 (O) 1,82 (M) 5,44 (O) 1,98 (M) 5,5 (O) 3,69 (O)
Temperatura (°C) 22,52 26,70 23,30 27,04 22,01 26,84 21,91 26,23
Oxigênio Dissolvido (mg/L) 6,67 5,24 6,46 6,05 6,89 5,44 7,06 6,78
Condutividade Elétrica (µS/cm) 55,20 50,53 53,84 62,70 34,02 31,25 33,95 34,74 Clorofila-a (µg/L) 0,88 (O) 1,02 (O) 0,71 (O) 1,16 (O) 0,05 (O) 0,57 (O) 0,19 (O) 0,16 (O)
Sólidos Totais Suspensão (mg/L) 2,61 4,00 2,23 3,54 0,55 2,91 1,18 8,50
Sólidos Orgânicos Suspensão (mg/L) 1,13 1,73 1,52 1,68 0,49 1,24 0,44 2,63 Fósforo Total (µg/L) 0,8 (O) 0,12 (O) 13,62 (O) 1,52 (O) 0,24 (O) 0,38 (O) 13,96 (O) 6,02 (O)
Nitrito (µg/L) 0,19 2,07 1,45 2,37 1,29 4,24 1,64 2,51
Nitrato(µg/L) 1,07 1,15 2,75 1,01 4,88 5,07 5,34 3,82
Amônio (µg/L) 1,08 30,96 22,74 nd Nd 8,03 7,35 nd
Nitrogênio Total (µg/L) 691,20 707,00 636,60 497,00
Precipitação média (mm) 5,0 315,0 4,7 253,0 7,3 180,1 5,2 137,0
Os valores de fósforo total foram sempre muito baixos (variação de 0,0 a 27,1 µg/L) não apresentando diferenças significativas entre os reservatórios. Maiores valores (F=24,5; p<0,000) foram obtidos na segunda campanha dos períodos de seca (julho/agosto de 2007) e de chuva (janeiro/março de 2008) (Anexo 5) refletindo, provavelmente, a menor precipitação e concentração deste nutriente. Nitrito e nitrato apresentaram maiores valores no reservatório de Furnas (F=9,66;
p=0,002 e F=37,6; p<0,000, respectivamente), contudo diferenças entre os períodos foi observada apenas para nitrito (F= 26,3; p<0,000) (Anexo 6). Opostamente, maiores valores de amônio (U=346,5; Z=2,45; p=0,014) e nitrogênio total (F=6,37; p=0,017) foram observados no reservatório de Três Marias, sem diferenças significativas entre os períodos. Entre braços de um mesmo reservatório s diferenças não foram significativas (F=0,3028; p=0,5846).
Valores do Índice de Estado Trófico (IET) classificaram os braços coletados no reservatório
de Três Marias como oligo-mesotróficos para transparência da água e oligotrófico para clorofila-a e
fósforo total. No reservatório de Furnas os braços foram classificados como oligotróficos para os
três parâmetros com exceção do braço Mendonça, classificado como mesotrófico para transparência
da água, no período de chuva de 2007 (Anexo 7).
19 A Análise de Componentes Principais (figura 2) evidenciou dois grupos entre as variáveis ambientais: o primeiro representando pelo fator 1 (44,4% de explicação da variância), referente à sazonalidade nos reservatórios, onde temperatura, clorofila-a e sólidos totais em suspensão sua fração orgânica estiveram positivamente correlacionados e transparência da água (disco de Secchi) negativamente correlacionada. O fator 2 (23,4% de explicação da variância) representa a diferença entre ambientes, onde nitrito e nitrato estiveram negativamente correlacionados e condutividade elétrica positivamente correlacionada (tabela 3). A variância explicada pelos dois fatores foi de 67,8%.
Tabela 3 – Correlações para os três primeiros fatores da Análise de Componentes Principais das variáveis ambientais dos reservatórios de Três Marias e Furnas (MG). OD = oxigênio dissolvido, CE = condutividade elétrica, STS e SOS = sólidos totais e orgânicos em suspensão, PTOTAL=
fósforo total.
Variáveis Fator 1 Fator 2 Fator 3 Disco de Secchi 0,897 0,122 -0,167 Temperatura -0,881 -0,363 0,073
OD 0,655 0,311 -0,293
CE -0,502 0,771 -0,131
Clorofila-a -0,757 0,459 0,021
P-Total 0,363 -0,085 -0,791
Nitrito -0,319 -0,844 0,063
Nitrato 0,494 -0,718 -0,103
STS -0,731 -0,221 -0,488
SOS -0,769 -0,073 -0,466
Autovalores 4,441 2,336 1,232
% Var. Explicada 0,444 0,234 0,123
