Influência do cultivo de cana-de-açúcar em córregos adjacentes: macroinvertebrados aquáticos como bioindicadores

(1)

Influência do cultivo de cana-de-açúcar

em córregos adjacentes: macroinvertebrados

aquáticos como bioindicadores

Prof. Dr. Juliano José Corbi

Universidade de São Paulo (USP)

Departamento de Hidráulica e Saneamento (SHS)

(2)

Cultivo da cana-de-açúcar no Brasil

• A cana-de-açúcar sempre originou um

dos principais produtos de consumo e

de exportação do Brasil;

• A atividade canavieira no Brasil passou

por períodos variados, porém, sempre

apresentando crescimento tanto na área

cultivada quanto na quantidade

(3)

Cultivo da cana-de-açúcar no Brasil

63 223 338 378 500 637 0 100 200 300 400 500 600 700 1975 1991 1997 2000 2010 2015

Milhões de Toneladas

(4)

Evolução da produção brasileira de cana, açúcar e etanol.

Fonte: IBGE, Unica (2008)

(5)

• O Brasil é o maior produtor, com 25% da

produção mundial;

• Cultivo atual está em 10 milhões de

hectares.

(Fonte: IBGE, 2014)

(6)

Cana-de-açúcar e outras culturas no Brasil

Cultura

Área colhida

(milhões de ha)

Produção

(milhões ton.)

% Área colhida*

Produtividade

(em Ton. por ha)

Soja

20,58

57,95

35,6

2,82

Milho

13,82

51,83

23,9

3,75

Cana-de-açúcar

6,69

515,83

11,6

77,10

Feijão

3,83

3,25

6,6

0,85

Arroz

2,90

11,05

5,0

3,81

Café

2,22

2,17

3,8

0,97

Mandioca

1,91

26,92

3,3

14,09

Trigo

1,85

4,09

3,2

2,21

Algodão herbáceo

1,12

4,09

1,9

3,65

Laranja

0,80

18,50

1,4

23,13

Outros

2,06

7,22

3,6

3,50

(7)

Cana-de-açúcar:

Estado de São Paulo, Brasil

– Maior produtor nacional, com cerca de 50% da

produção nacional!;

– Cana representa cerca de 25% do total do uso

do solo rural;

– Nos últimos anos, tem se observado um

deslocamento dessa cultura para o eixo

centro-norte do Estado;

(8)

– produção de 337x10

6 _{toneladas e uma área de 5 milhões}

de hectares:

Cultivo da cana-de-açúcar no

Estado de São Paulo

174 180 185 190 195 200 264 337 170 190 210 230 250 270 290 310 330 350 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2006 2015

MilhõesToneladas

(Fonte: IBGE, 2014)

(9)

O Estado de São Paulo

é referência global no cultivo

e na produção de derivados de cana-de-açúcar: Cana Moída

(10)

O Estado de São Paulo

é referência global no cultivo e na

produção de derivados de cana-de-açúcar: Açúcar

(11)

O Estado de São Paulo

é referência global no cultivo e na

produção de derivados de cana-de-açúcar: Etanol

(12)

Exportações

Ranking de exportação de etanol por estado na safra

2015/2016 (mil litros)

Número 1 - SÃO PAULO 958.971 (mil litros)

91,76% (de participação nas exportações do país)

Ranking de exportação de Açúcar por estado na safra

2015/2016 (mil litros)

Número 1 - SÃO PAULO 8 milhões de toneladas

62,77% (de participação nas exportações do país)

(13)

Destaques!

• As exportações da cadeia produtiva da cana somaram

US$ 11 bilhões, em 2011, representando 53% das

exportações brasileiras desse segmento;

• A área do canavial de São Paulo é equivalente aos

territórios da Croácia ou da Costa Rica!;

• A cultura da cana está distribuída em praticamente todo

o Estado de São Paulo, com destaque para o

centro-norte (Piracicaba, Ribeirão Preto, Araraquara, São

Carlos Franca e Barretos), as regiões de Campinas,

Bauru e Jaú e, mais recentemente, o oeste (Araçatuba e

Presidente Prudente).

(14)

Sustentabilidade?

• Para reforçar seu compromisso com o meio

ambiente, o Estado de São Paulo adotou, em

2007, o Protocolo Agroambiental do Setor

Sucroalcooleiro, com o objetivo de substituir a

queima da palha pela colheita mecanizada.

• Na safra de 2012, a utilização da colheita limpa

superou a marca de 70%.

(15)

Sustentabilidade?

(16)

• Plantio: aplicação de fertilizantes, pesticidas

e herbicidas;

• Processo de lixiviação do solo;

• Problemas ambientais:

- Acumulação no sedimento aquático

- bioacumulação em diferentes níveis

tróficos;

Cultivo da cana-de-açúcar no Estado

de São Paulo

(17)

A expansão agrícola no Brasil

• Falta de planejamento e conseqüente

destruição dos recursos naturais,

(18)

(19)

(20)

(21)

• Retirada das Matas ciliares

– Ao longo do tempo, a agricultura brasileira cresceu

em produtividade e área cultivada, acompanhada pelo

uso intenso de agrotóxicos e fertilizantes que também

sofreram grandes transformações.

(22)

(23)

Macroinvertebrados aquáticos de

ambientes lóticos

• Macroinvertebrados aquáticos de sistemas

lóticos têm servido de modelo para estudos de

distribuição e de organização funcional desses

sistemas.

– Conceito do Contínuo Fluvial (RCC)

, por

(24)

• A estrutura dessa comunidade também tem sido

amplamente utilizada para diagnóstico de

situações de impacto ambiental:

– despejos orgânicos

– poluentes específicos, tais como metais “pesados”

– práticas agrícolas que aportam aos sistemas

aquáticos fertilizantes químicos e pesticidas

– contribuem para estabelecer situações capazes de

modificar a comunidade lótica pré-existente.

(25)

Distribuição ampla

Abundância numérica

Variabilidade ecológica baixa

Tamanho grande

Mobilidade limitada

Ciclo de vida relativamente longo

Características ecológicas bem definidas

A utilização de macroinvertebrados aquáticos como

bioindicadores de poluição deve-se a vários fatores

(26)

• Estudos no Brasil:

– desmatamentos, assoreamentos e impactos da

agricultura em geral

– mineração

– impacto do cultivo de Eucalyptus na diversidade de

macroinvertebrados

– enriquecimento orgânico e metais

– fragmentação do habitat decorrente de

desmatamentos e/ou represamentos

(27)

Macroinvertebrados aquáticos de ambientes lóticos

No entanto, pouca atenção tem sido direcionada

para as implicações decorrentes do cultivo de

cana-de-açúcar na organização estrutural dessa

comunidade aquática.

(28)

Local de estudo

• Córrego Água Sumida (S1): Localizado entre o

(29)

• Córrego São João (S2): Localizado no distrito

de Guarapiranga.

(30)

• Córrego Bela Vista (S3): Localizado entre o

município de Araraquara e a fazenda Bela Vista

(Assentamento Bela Vista).

(31)

• Córrego Andes (S4): Localizado na fazenda

Bela Vista (Assentamento Bela Vista).

(32)

• Córrego Água Preta (S5): Localizado entre o

distrito de Guarapiranga e o município

Ribeirão Bonito.

(33)

• Ribeirão do Monjolinho (M4): Localizado

no município de São Carlos.

(34)

• Córrego Fazzari (M3): Localizado no

município de São Carlos.

(35)

• Córrego Espraiado (M2): Localizado no

município de São Carlos.

(36)

Processamento das amostras e identificação

dos organismos

– Fauna coletada

• Armazenamento

• Laboratório

• Fixação

• Identificação

Materiais e métodos

(37)

Materiais e métodos

Análise dos resultados

• Macroinvertebrados aquáticos

– Aplicação das métricas

– As características faunísticas da comunidade de

macroinvertebrados de cada córrego foram

determinadas através da participação de cada grupo

taxonômico, do total de indivíduos coletados, da

riqueza (Margalef - I

_Mg

), da diversidade (Shannon - H’)

e a avaliação da qualidade da água foi feita

utilizando-se as utilizando-seguintes métricas

:

(38)

• Índice biótico Biomonitoring Working Party System (BMWP),

• Índice Biótico Belga (IBB),

• Porcentagem de EPT (Ephemeroptera, Plecoptera e Trichoptera),

• A razão entre o número de famílias de EPT e o número de famílias de

macroinvertebrados (fam. EPT/Total de famílias X 100),

• A razão entre o número de indivíduos de EPT e o número de larvas de

Chironomidae (EPT/Chironomidae X 100),

• A razão entre a quantidade de Chironomidae e a quantidade total de

indivíduos coletados (Chironomidae/Total X 100),

• A razão entre o número de larvas de Chironomus e o número total de

Chironomidae (Chironomus/Chironomidae)

• A razão entre a quantidade de espécimes fragmentadores e coletores

(fragmentadores/coletores x 100)

Materiais e métodos

Análise dos resultados

(39)

•Macroinvertebrados aquáticos

–Estrutura taxonômica

(40)

Macroinvertebrados aquáticos

Métricas

C1 C2 C3 C4 C5 M1 M2 M3 M4 P1 P2

Número de famílias – F

4

7 12 12 10 17

22

18

22

9

7 (Chironomidae/total) x 100

90 74 60 84 83 58

54

65

63 64 88

EPT (%)

0 17 19 10 25 25

28

44

27 12 16

(Chironomus/Chironomidae) x 100

98 65 22 16 35

7 3,2

0 1,6 88 89

(EPT/Chironomidae) x 100

0 6,1 15 0,7

5 9,7 46

28 21 0,9 2,4

(nº fam. EPT/total fam.) x 100

0 17 17 10 26 24

26

43

24 13 17

(fragmentadores/coletores) x100

0

0 20 80

50

77

40

0

0 Índice de diversi. de Shannon (H’)

0,2 1,7 3,0 2,1 2,7 2,2 3,5 3,2 3,3 1,3 1,4

Índice de riqueza de Margalef (I

Mg

)

0,7 2,7 5,6 4,7 5,1 4,8 8,7 6,8 7,9 2,3 2,4

Índice Biótico (BMWP)

6 23 53 55 53

91 130 94 130

35 31

Índice Biótico Belga (IBB)

3

6

5

6

9

10

9

8

5

Fai xa de “score” Fai xa de “score” Cor i ndi cati va IBB BM W P (p adrão) 1 9 a 10 > 81 Excel ente 2 7 a 8 80 - 61 Boa 3 6 60 - 41 Regul ar 4 4 a 5 40 - 26 Rui m 5 < 3 < 25 Péssi ma

Cl asse Qual i dade

(41)

• Variáveis físicas e químicas do sedimento

– Matéria orgânica

Ág u a Su m id a Sã o J o ã o O u ro Be la Vi sta Chi b a rro S. Vi ce n te Es p ra ia d o Fa zz a ri M o n jo lin h o Ág u a Pre ta An d e s 0 5 10 15 20 25 30 35

M

atér

ia or

g

ân

ica (

%)

(42)

(43)

Código

Córrego Tributário Município Uso da terra

Localização geográfica C1

São João Jacaré-Guaçu Guarapiranga Cana-de-açúcar 21º57’(S) 48º15’(W) C2

Água Sumida Jacaré-Guaçu Araraquara Cana-de-açúcar 21º56’ (S) 48º16’ (W) C3

Ouro Jacaré-Guaçu Araraquara Cana-de-açúcar 21º47’(S) 48º0,7’(W) C4

Chibarro Jacaré-Guaçu Araraquara e Ibaté Cana-de-açúcar 21º52’(S) 48º0,5’(W) C5

Bela Vista Jacaré-Guaçu Araraquara Cana-de-açúcar 21º54’ (S) 48º13’ (W) C6

Água Preta Jacaré-Guaçu Ribeirão Bonito Área de Pastagem 22º00’ (S) 48º12’(W) C7

Andes Jacaré-Guaçu Araraquara Área de Pastagem 21º55’ (S) 48º11’(W) C8

Fazzari Jacaré-Guaçu São Carlos Mata ciliar 21º59’ (S) 47º54’ (W) C9

São Vicente Jacaré-Guaçu Guarapiranga Mata ciliar* 21º59’(S) 48º15’(W) C10

Espraiado Jacaré-Guaçu São Carlos Mata ciliar 21º53’ (S) 47º52’ (W) C11

Monjolinho Jacaré-Guaçu São Carlos Mata ciliar 22º00’ (S) 47º50’ (W)

2006

(44)

Local

Ref.

Cu

Zn

Fe

Cd

Cr

Córrego Cafundó

22 4,66

6,15

*

0,08

nd

Córrego Boa Sorte

22 2,2

3 *

nd

0,44

Córrego Jataí

22 6,65

7,15

*

0,05

1,06

Ribeirão Anhumas

6 16,78

*

0,41

0,93

Represa de Barra Bonita

23 5,2

10,7

*

nd

2,4

Represa Billings

23

62

444 *

1,7

25 Rio Jacaré Guaçu

15

2 3,49

1000

nd

Rio Monjolinho

15 8,86

5,46

850 nd

nd

Córrego São João

Presente estudo

7,3

10,9

4979

nd

Córrego Água Sumida

Presente estudo

53,55

51,85

3958

nd

*

Córrego Ouro

Presente estudo

35,05

18 1606

nd

2,11

Córrego Chibarro

Presente estudo

32 13,25

7647

nd

0,71

Córrego Bela Vista

Presente estudo

25,6

13,3

*

nd

*

Córrego Água Preta

Presente estudo

< LD

4,4

2531

nd

0,38

Córrego Andes

Presente estudo

56,25

29,5

*

nd

0,16

Córrego Fazzari

Presente estudo

7,6

6,75

1655

nd

*

Córrego São Vicente

Presente estudo

2 5,35

2141

nd

0,67

Córrego Espraiado

Presente estudo

4,45

3,95

*

nd

2,1

Córrego Monjolinho

Presente estudo

3,15

11,05

*

nd

(45)

2006

Compostos/ Amostras

C1

C2

C3

C4

C5

C6

C7

C8

C9

C10

C11

Alfa BHC

nd

16,4

1,75

7,71

nd

2,24

2,8

Beta BHC

8,3

9,03

7,15

12,9

17,4

nd

6,9

nd

5,4

nd

Delta BHC

nd

12,2

8,7

93,8

12,9

16,9

nd

4,2

Heptacloro

nd

15,5

20,8

24,9

nd

6,57

Aldrin

49,7

277,3

1787

95,4

51,99

7,14

77,3

22,7

34,9

123,8

106 Epóxido de Heptacloro

nd

4,86

0,876

13,1

0,7

2,38

0,41

0,67

nd

31,9

Endosulfan I

nd

3,39

4,93

nd

27,4

nd

4,4 DDE

nd

22,9

nd

Dieldrin

5,8

0,203

1,74

nd

3,56

1,34

12,8

nd

1,21

Endrin

10,1

1,83

1,164

5,48

8,77

nd

31,7

nd

4,4 DDD

nd

4,05

7,05

5,3

3,41

nd

0,53

0,846

Endosulfan II

nd

1,92

7,52

12,8

2,48

nd

3,1

2,15

74,8

nd

4,4 DDT

nd

0,97

nd

3,35

nd

23,4

1,85

110 nd

nd

Endrin Aldeído

nd

57,7

nd

45,6

82,3

nd

8,51

nd

Endosulfan Sulfato

64,6

12,2

31 14,9

6,06

10,97

45,6

144,1

98,7

nd

23,2

(46)

Cana-de-açúcar Pastagem Mata Ciliar -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

m

g

/k

g

Cr Ni Cd Mn Fe Zn

Cana-de-açúcar Pastagem Mata Ciliar

0 5 10 15 20 25 30 35

m

g

/k

g

Cr Ni Cu Zn Fe Mn

2006

(47)

(48)

Legend Stream City Land use Coordinates

S1

Água Sumida Araraquara Sugar cane 21º56’ (S) 48º16’ (W) S2 São João Guarapiranga Sugar cane 21º57’(S) 48º15’(W) S3 Bela Vista Araraquara Sugar cane 21º54’(S) 48º13’(W) S4 Andes Araraquara Sugar cane 21º55’ (S) 48º11’(W) S5 Água Preta Ribeirão Bonito Sugar cane 22º00’ (S) 48º12’(W) S6 São Vicente Guarapiranga Sugar cane 21º47’(S) 48º0.7’(W) S7 Monjolinho São Carlos Riparian vegetation 22º00’ (S) 47º50’ (W) S8 Anhumas Américo Brasiliense Riparian vegetation 21º42’ (S) 48º00’ (W) S9 Fazzari São Carlos Riparian vegetation 21º59’ (S) 47º54’ (W) S10 Espraiado São Carlos Riparian vegetation 21º53’ (S) 47º52’ (W)

(49)

Mean values and standard deviation of metal

concentrations determined in sediments

S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 Fe m g k g -1 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 0 10 20 30 40 50 60 m g k g -1 Cu S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 0 10 20 30 40 50 m g k g -1 Zn S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 m g k g -1 Cr

(50)

Mean values and standard deviations of metal

concentrations detected in the dragonflies

S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 0 20 40 60 80 Fe m g k g -1 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 m g k g -1 Cu S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 m g k g -1 Zn S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 m g k g -1 Cr S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 0.000 0.001 0.002 0.003 0.004 m g k g -1 Cd S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 0 2 4 m g k g -1 Al S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 m g k g -1 Pb

(51)

(52)

Legend Stream City Land use Coordinates

S1

Água Sumida Araraquara Sugar cane 21º56’ (S) 48º16’ (W)

S2 São João Guarapiranga Sugar cane 21º57’(S) 48º15’(W) S3 Água Preta Ribeirão Bonito Sugar cane 22º00’ (S) 48º12’(W)