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Ecología austral

On-line version ISSN 1667-782X

Ecol. austral vol.24 no.3 Córdoba Dec. 2014

 

ARTÍCULO ORIGINAL

Integridade da paisagem e sua influência sobre a composição da comunidade de Chironomidae (Diptera) em riachos de pequena ordem

 

Kamila R. De Toni1,2; Diane Nava1,2; Rozane M. Restello1,2; Vanderlei Decian1,3; Ivan L. Rovani1,3 & Luiz U. Hepp*1,2

1. Programa de Pós-Graduação em Ecologia, Universidade Regional Integrada do Alto Uruguai e das Missões, Brazil.
2. Laboratório de Biomonitoramento.
3. Laboratório de Geoprocessamento e Planejamento Ambiental

* luizuhepp@gmail.com

Recibido: 14 de agosto de 2013; Fin de arbitraje: 27 de febrero de 2014; Última versión revisada: 14 de abril; Aceptado: 9 de julio.

 


Resumo. Trabalhos com ecologia de riachos tem buscado compreender os padrões de distribuição das comunidades aquáticas procurando responder de que forma os fatores locais e regionais, infuenciam na ocorrência e persistência de determinadas espécies nesses ecossistemas. Este estudo investigou a infuência dos usos e ocupação da terra sobre a comunidade de Chironomidae em riachos em duas áreas de drenagem no sul do Brasil. Larvas de Chironomidae foram coletadas em riachos de 1a e 2a ordens. A zona ripária dos riachos (30 m em ambas as margens) teve sua paisagem analisada utilizando técnicas de geoprocessamento e diferentes usos e ocupação da terra foram classifcados e quantifcados. Os usos e ocupação da terra foram diferentes entre as duas áreas de drenagem estudadas. Da mesma forma, a composição da comunidade de Chironomidae nos riachos foi diferente entre as duas áreas de drenagem. Dentre os diferentes usos e ocupação da terra quantifcados, a comunidade foi infuenciada principalmente pela agricultura e vegetação arbórea nativa. As variações na paisagem demonstraram que o aumento na área de agricultura e a diminuição da área de vegetação ripária são os principais atributos da paisagem que infuenciam as comunidades de Chironomidae.

Palabras clave: Bioindicadores; Uso e ocupação da terra; Macroinvertebrados bentônicos; Vegetação ripária

Abstract. Landscape integrity and influence on Chironomidae composition assemblages in small order streams: Studies in stream ecology are aimed at understanding the patterns of distribution of aquatic communities, trying to answer how local and regional factors influence the occurrence and persistence of species in these ecosystems. This study investigated the influence of land use on the Chironomidae community in streams in two drainage areas in southern Brazil. Chironomid larvae were collected in1st and 2nd orders. The riparian zone of streams (30 m on both sides) had its landscape analyzed using GIS techniques, and land uses classified as consistent and non-consistent. The land use influence was different between the two drainage areas. Likewise, the composition of Chironomidae community in streams was different between the two drainage areas. Among the different land uses, the community was influenced mainly by agriculture and arboreous vegetation. We conclude that the aquatic communities respond to environmental changes not only at local scale but also at broader scales, such as landscape features of the surrounding areas.

Keywords: Bioindicators; Land uses; Benthic macroinvertebrates; Riparian vegetation


 

INTRODUÇÃO

A ecología da paisagem trabalha com os processos ecológicos em múltiplas escalas, influenciando na diversidade biológica dos ecossistemas (Wiens 2002). Estudos relacionados à ecologia de riachos reconhecem que as agóes humanas dentro da escala de paisagem são a principal ameaga para a integridade ecológica dos ecossistemas aquáticos (Alian et al. 2004; Budke et al. 2012; Sensolo et al. 2012). Em urna perspectiva mais teórica, as paisagens ribeirinhas tém sido vistas como riverscapes, ou seja, unidades passíveis de estudo pela ampia gama de diferentes escalas traçadas, intercaladas por pequeños fragmentos de diferentes habitats (Palmer et al. 2000; Tockner et al. 2002; Alian 2004).

Como componente da paisagem, a vegetação ripária é um componente fundamental nos ecossistemas aquáticos, pois inúmeros processos que ocorrem nestes ambientes dependem diretamente das condiçoes da vegetação ripária, sua preservação, densidade e diversidade (Tundisi & Matsumura-Tundisi 2010). Como componente da paisagem, deve-se pensar na largura suficiente da vegetação ripária para que esta desempenhe de forma satisfatória todas as suas funções (Metzger 2010). Diante disso, a aplicação de tecnologias de informação geográfica, ou popularmente conhecidas por Sistemas de Informação Geográfica, tem auxiliado na identificação, quantificação e monitoramento da dinâmica da paisagem (Johnson & Host 2010).

A biota aquática é capaz de responder a uma serie de distúrbios, sintetizando os fatos recentes das condições ambientais (Buss et al. 2008) principalmente quando relacionados aos diferentes usos e ocupação da terra (Hepp & Santos 2009; Hepp & Restello 2010). Desta forma, a associação de abordagens tecnológicas com biológicas podem gerar informações mais integradas sobre a qualidade dos ambientes naturais e antropizados (Budke et al. 2012).

Larvas de Chironomidae são organismos considerados bons bioindicadores da qualidade da água, pois são frequentes em inúmeros ambientes aquáticos continentais (Hepp & Santos 2009; Lencione et al. 2012; Sensolo et al. 2012). Em adição, são organismos que respondem a alterações ambientais em escalas locais (riachos) e regionais (áreas de drenagem) (Sensolo et al. 2012) e até mesmo em escalas mais amplas, como bacias hidrográficas (Restello et al. 2012). Este estudo investigou a influência de diferentes usos e ocupação da terra sobre a comunidade de Chironomidae em riachos de pequena ordem. Os riachos estudados são situados em duas áreas de drenagem, sendo uma com predomínio de agricultura e outra com uma variedade maior de usos da terra. A hipótese de estudo é que as variações na paisagem das zonas ripárias estudadas serão refletidas pelos organismos e isso irá gerar variação na composição das comunidades de Chironomidade. Como as duas áreas de drenagem, diferem especialmente em porcentagem de área agrícola e vegetação, esperamos que estes dois usos sejam os principais geradores de efeitos sobre a comunidade. Em adição, esperamos que nas áreas com predomínio de agricultura gêneros da subfamília Orthocladiinae sejam dominantes, por serem mais tolerantes a estas condições.

Métodos

Área de Estudo

Este estudo foi realizado em 22 riachos localizados em duas áreas de drenagem situadas nas sub-bacias dos rios Tigre e Suzana, ambas compõem em escala maior a Bacia hidrográfica do Rio Uruguai e estão localizadas no município de Erechim-RS (Figura 1). O clima é classificado como Cfb, segundo classificação de Köppen e a formação geológica e edáfica é constituída por basalto, o solo é composto predominantemente pela classe dos latossolos, mais especificamente o Latossolo Vermelho Aluminoférrico típico (LVaf) (Moreno 1961; Streck et al. 2008; Bernardi & Budke 2010). A vegetação é caracterizada por um misto de Floresta Subtropical do Alto Uruguai, seguindo os vales do rio Uruguai e seus afluentes e Floresta Ombrófila Mista (Budke et al. 2010). A área de drenagem do rio Tigre possui área total de 2121 ha, com predominância de atividades antropizadas (73.7%) e cerca de apenas 26.3% de usos naturais como vegetação arbórea. A área de drenagem do rio Suzana possui uma área 2729 ha, sendo 30.9% no perímetro urbano. Os usos antropizados, caracterizados principalmente por atividades agrícolas corresponde a 64.6%, enquanto que os usos naturais, como vegetação arbórea, representam 35.4% da área.


Figura 1. Localização Geográfica do Município de Erechim/RS e distribuição dos pontos de coleta na Área de drenagem do rio Suzana (A) e na Área de drenagem do rio Tigre (B).
Figure 1. Geographic localization of the Erechim/RS city and sampling sites distribution in Drenaige Area of Suzana river (A) and Drenaige Area of Tigre river (B).

Coleta das larvas de Chironomidae

Foram selecionados 11 riachos de 1ª e 2ª ordens em cada área de drenagem, totalizando 22 riachos amostrados (Figura 1). Em cada riacho foram realizadas três sub-amostragens em substrato pedregoso, com um amostrador Surber com malha de 250 µm e área de 0.09 m². A densidade dos organismos foi expressa em organismos m-2. As larvas foram fixadas em campo com álcool 80% e levadas ao laboratório para triagem. Para identificação dos organismos foram confeccionadas lâminas semi-permanentes com meio de Hoyer (Trivinho-Strixino & Strixino 1995) e identificadas até o nível taxonômico de gênero utilizando a chave de identificação de Epler (2001) e Trivinho-Strixino (2011).

Variáveis Limnológicas e da Paisagem

Para caracterização limnológica dos riachos foram quantificadas as variáveis ambientais: velocidade de correnteza e vazão, utilizando um fluxômetro, temperatura da água, turbidez, condutividade elétrica, sólidos dissolvidos totais, oxigênio dissolvido e pH utilizando um analisador multiparâmetro HORIBA® U50. As metodologias de análise estão descritas em Standard Methods (Apha 1998).

Para análise da paisagem foram calculadas as porcentagens de usos e ocupação da terra na área de preservação permanente definida pela extensão de 30 m em ambas as margens do riacho (escala espacial com imagens 1: 2500). A quantificação dos atributos da paisagem nesta escala foi definida seguindo os parâmetros cartográficos de seleção dos corpos hídricos e uso de operações boleanas e operações de distância e contexto dos aplicativos SIG. Para análise de ambos foi utilizado o software MapInfo 8.5 e Idrisi 32. A classificação de uso e ocupação da terra seguiu o método de Classificação Supervisionada por Máxima Verossimilhança (Maxlike) no SIG IDRISI 32, a partir das coordenadas geográficas obtidas em campo e imagem de satélite das áreas de drenagem. A descrição dos limites e demarcações do uso e ocupação da terra foi baseada na carta de Espacialização da Legislação Ambiental e na Carta de Conflitos Ambientais para demarcação dos usos da terra nas áreas de Preservação Permanente. Foram adotadas duas classes para o uso da terra em relação as áreas de preservação permanente de acordo com a Resolução CONAMA-Brasil 303/2002 (usos condizentes e usos não condizentes). Os usos condizentes são (i) vegetação em estádio intermediário, (ii) vegetação em estádio avançado e (iii) áreas úmidas nas áreas de Preservação Permanente. Os usos da terra não condizentes foram (i) solo exposto, (ii) agricultura implantada (milho, soja, feijão), (iii) pastagem e (iv) monoculturas (Erva-mate, Pinus, Eucalipto) encontrados nas áreas de Preservação Permanente.

Análise dos dados

Para a análise dos dados foi organizada uma matriz biológica constituída por dados de abundância dos gêneros de Chironomidae identificados e uma matriz com atributos da paisagem quantificados em uma zona ripária de 30 m em ambas as margens dos riachos. A matriz biológica foi previamente transformada pelo método de Hellinger (Legendre & Legendre 1998), enquanto que os valores dos diferentes usos da terra foram relativizados. Para avaliar a diferença do percentual de usos da terra entre as duas áreas de drenagem, foi utilizada uma Teste t. Para avaliar a diferença na composição da comunidade de Chironomidae e dos atributos da paisagem entre as áreas de drenagem foi utilizada Análise de Variância Multivariada (MANOVA) baseada em distâncias (Dissimilaridade de Bray-Curtis). O efeito dos usos da terra sobre a comunidade de Chironomidae nos riachos foi avaliada pelo uso de uma Análise de Redundância (Legendre & Legendre 1998). As análises foram realizadas no ambiente estatístico R (R Core Team, 2012) usando funções do pacote "vegan" (Oksanen et al. 2012).

Resultados

Comunidade de Chironomidae

Foram amostradas um total de 5177 larvas de Chironomidae distribuídas em 48 gêneros. Dentre os gêneros mais abundantes estão Cricotopus/Orthocladius com um total de 1642 exemplares (31.7% do total) e Onconeura com total de 996 organismos (19.2%) (Figura 2; Tabela 1 - Material Suplementar). A composição da fauna de Chironomidae nos riachos foi diferente entre as das duas áreas de drenagem estudadas (F(1,20) = 5.59, p= 0.002). Nos riachos da área de drenagem do rio Tigre foram coletados um total de 1815 organismos (35.1% do total), distribuídos em 43 gêneros. O gênero mais abundante foi Cricotopus/Orthocladius (média±desvio padrão: 200.3±371.1 org m-2), seguido de Corynoneura (84.4±175.9 org m-2), Tanytarsus (29.6±40.7 org m-2), Paratanytarsus (16.6±28.5 org m-2) e Pentaneura (9.6±16.2 org m-2) (Figura 2; Tabela 1 - Material Suplementar). Na área de drenagem do rio Suzana foram coletados um total de 3362 organismos (64.9% do total) distribuídos em 39 géneros. O género mais abundante foi Crycotopus/Orthocladius (média±desvio padrão: 352.5±348.1 org m-2), seguido dos géneros Onconeura (290±450 org nr-2), Rheotanytarsus (162.5±300 org m-2), Polypedilum (29.2±37.4 org m-2) e Thienemannimyia (38.8±111.1 org m-2) (Figura 2; Tabela 1 - Material Suplementar).


Figura 2. Porcentagem de organismos distribuídos em subfamílias (superior) e pelos gêneros mais representativos (inferior) nos riachos das áreas de drenagem dos rios Tigre e Suzana.
Figure 2. Percentage of organims in subfamilies (up) and more representative genus (down) in the rivers Tigre and Suzana drainage area streams.

Tabela 1. Valores médios e desvio padrão das variáveis limnológicas e da paisagem mensuradas nos riachos das Áreas de drenagem do rio Suzana e rio Tigre em Erechim - RS.
Table 1. Average and standard deviance of the limnological and landscape variables in Drenaige Areas of Suzana and Tigre rivers, Erechim/RS city.

Variáveis Limnológicas e da Paisagem

As variáveis limnológicas foram semelhantes entre os riachos das duas áreas de drenagem estudadas quando analisadas isoladamente (Teste t p> 0.05) e em conjunto (MANOVA: p> 0.05). De maneira geral, as águas de todos os riachos estiveram bem oxigenadas (OD> 6 mg L-1) com baixos valores de condutividade elétrica (< 70 US cm-1). As águas dos riachos na área de drenagem do rio Suzana apresentaram valores de pH próximos da neutralidade, enquanto que os riachos na área de drenagem do rio Tigre apresentaram pH levemente ácido (Tabela 1).

Por outro lado, as características da paisagem apresentaram diferencias significativas entre as duas áreas de drenagem (F(1,20 = 5.12 p= 0.006; Figura 3). A área de drenagem do rio Tigre apresenta predomínio da agricultura implantada, solo exposto e áreas de pastagem (Tabela 1). Nessa área os usos não condizentes se destacam (54% da área), havendo maior ocupa^áo por agricultura (32%). A área de drenagem do rio Suzana apresenta valor relativo maior em rela^áo aos usos condizentes em suas áreas de Preservado Permanente (Tabela 1). A vegeta^áo arbórea avanzada ocorre como um fator positivo para a integridade da área de drenagem do rio Suzana na escala analisada (35%).

Efeitos ambientáis sobre os organismos

Dentre os atributos da paisagem quantificados, os usos não condizentes influenciam as comunidades de Chironomidae nos riachos da área de drenagem do rio Tigre (Figura 3). Por outro lado, os atributos ligados aos usos condizentes influenciam as comunidades de Chironomidae nos riachos da área de drenagem do rio Suzana (Figura 3). A agricultura implantada foi o principal atributo de uso da paisagem que gerou variagáo sobre a comunidade de organismos na área de drenagem do rio Tigre. Por outro lado, a vegetagáo em estádio intermediário e avanzado influenciaram as comunidades nos riachos na área de drenagem do rio Suzana (Figura 3). Outro atributo da paisagem que contribui com a integridade da área de drenagem do rio Suzana foi a quantidade de áreas alagadas.


Figura 3. Análise de Redundância com a comunidade de Chironomidae e os atributos da paisagem. (S) Área de Drenagem do rio Suzana; (C) Área de Drenagem rio Tigre; (Banh) Banhados; (Mon) Monoculturas; (PouPast) Pousio e Pastagem; (Agri) Agricultura; (Solo) Solo exposto; (Arbini) Vegetação arbórea em estádio intermediário; (Arbava) Vegetação arbórea em estádio avançado.
Figure 3. Redundance analysis with Chironomidae community and lanscape attributes.

DISCUSSÃO

A regiáo de estudo apresenta intensiva prática agrícola acarretando em alteragões significativas na paisagem (Decian et al. 2009). Desta forma, as áreas de drenagem estudadas estáo inseridas em urna intensiva matriz agrícola, o que faz deste uso da térra o elemento predominante da paisagem diminuindo o papel de conectividade dos fragmentos de vegetagáo. Isso fica muito evidente na área de drenagem do rio Tigre. Por outro lado, na área de drenagem do rio Suzana ocorre a presenta dos elementos naturais da paisagem, com maiores índices de vegetagáo arbórea nativa, composta principalmente pela presenta de vegetagáo em estádio intermediário e avanzado. No entanto, a maior porcentagem de área com vegetagáo na área de drenagem do rio Suzana, não garante um alta integridade ambiental da área, pois os usos náo-condizentes são presentes. A integridade da rede de drenagem reflete a condigáo decorrente da evolugáo natural do ecossistema, ou seja, é o resultado da integração natural da área de drenagem na paisagem ao longo do processo evolutivo (Lima et al. 1998). A diferenga na paisagem das duas áreas de drenagem é um resultado relacionado a estrutura morfológica das regióes onde estáo inseridas, urna vez que a área de drenagem do rio Tigre é dominada por agricultura, pois seu relevo é mais plano facilitando a agricultura mecanizada. Em contra ponto, a área de drenagem do rio Suzana possui relevo mais sinuoso dificultando a agricultura mecanizada. Esta característica favorece a ocorréncia de maior área com fragmentos de vegetação..

Porém, como observado neste estudo, as variáveis limnológicas mensuradas não apresentaram relagáo com as características da paisagem. Isto demonstra dois aspectos importantes: (i) as alteragóes observadas na paisagem das áreas de drenagem não são suficientes para alterar os padróes das variáveis limnológicas estudadas e (ii) as variagóes que observamos na comunidade de Chironomidae são reflexos diretos da paisagem. O resultado direto do papel desempenhado pela vegetagáo ripária na hidrología da rede de drenagem pode ser verificado com mais facilidade, em termos da qualidade da água quando ocupa as áreas mais sensíveis da bacia, como as margens da rede hidrográfica, ao redor de nascentes e áreas saturadas. A presenta da vegetação ripária contribui tanto para diminuir a ocorréncia de escoamento superficial, que pode causar erosáo e arraste de nutrientes e de sedimentos para os cursos d'água, quanto para desempenhar um efeito de filtragem superficial da água que flui para os cañáis (Kunkle 1974; Tundisi & Tundisi 2010). Na maioria dos locáis estudados, os riachos apresentam um percentual de vegetação ripária. Esta condição, somada a topografía das áreas de drenagem podem contribuir para o menor aporte de material alóctone ao corpo hídrico (Sensolo et al. 2012).

Em resposta às variações na paisagem, a f auna de Chironomidae variou entre as duas áreas de dr enagem principalmente quanto a abundância de organismos e composição da fauna. As diferenças observadas na comunidade de Chironomidae são reflexodireto dos diferentes percentuais de usos e ocupação da terra que a paisagem das duas áreas apresentam tanto em sua área ripária quanto em relação ao entorno. Diversos estudos têm salientado a grande abundância de Chironomidae e a sua colonização em uma grande variedade de habitats (Sanseverino et al. 1998; Nessimian et al. 2003; Suriano et al. 2004). Além disso, essa família é abundante em riachos expostos a interferências antrópicas, como o desmatamento (Sponseller et al. 2001; Sensolo et al. 2012). O predomínio de Orthocadiinae e Chironominae em áreas antropizadas é esperado devido principalmente pela quantidade de matéria orgânica particulada dissolvida na água (Townsend et al. 2003). Porém, Orthocladiinae são predominantes em riachos sob influência agrícola (Sensolo et al. 2012). Henrique-Oliveira et al. (2003) consideraram que o teor de matéria orgânica representa a principal fonte de alimento para organismos destes sistemas, mas seu aumento pode desestabilizar a comunidade, resultando tanto em um grande aumento da abundância de alguns grupos e eliminação de outros.

A composição da comunidade pode ser influenciada pela perda da biodiversidade da região riparia e representa uma variação limitada em resposta a outros distúrbios (Ferreira et al. 2009). Além de fatores ambientais, outras variáveis como características históricas, distúrbios naturais ou antrópicos e interações biológicas influenciam na presença e abundância de macroinvertebrados em uma parte específica do riacho e sua substituição ao longo do mesmo (Tejerina & Malizia 2012). A preferência de alguns táxons, sobretudo larvas de insetos, por áreas com vegetação ripária se deve em função da diversidade de oferta de alimento, como material alóctone e autóctone e pela disponibilidade de abrigo (Barbola et al. 2011). Isto foi observado a partir da maior ocorrência de Cricotopus/Orthocladius e Corynoneura nos riachos mais florestados da área de drenagem do rio Suzana.

Na área de drenagem do rio Tigre, a diminuição da abundância de organismos ocorreu devido à influência dos usos predominantemente agrícola e pela diminuição da vegetação ripária. Essas alterações favorecem a ocorrência de erosão dos corpos da água e consequentemente a entrada de agroquímicos oriundos do entorno da bacia de drenagem (Egler et al. 2012). Os riachos expostos à intensa atividade agrícola se tornaram mais homogêneos e mais semelhantes entre si do que riachos com vegetação preservada.

Neste estudo, houve o predomínio de organismos dos gêneros Cricotopus/ Orthocladius e Onconeura o que sugere que estes grupos se adaptam a diferentes condições de habitat. Cricotopus é um gênero muito comum e abundante em corpos d'água, pois apresentam um ampla plasticidade, suportando diferentes condições de qualidade deágua (García & Añón Suárez 2007). Bagatini et al. (2010) observaram alta abundância desses organismos em riachos de primeira ordem por serem muito adaptados a ambientes lóticos com ou sem perturbação. Em um estudo realizado no sul do Brasil, Restello et al. (2012) registraram grande abundância de Cricotopus/Orthocladius em riachos com influência da urbanização. Os resultados do presente estudo demonstraram que as diferenças nas condições ambientais, como a presença ou ausência de vegetação ripária são mais importantes na estruturação das comunidades que diferenças na localização espacial. De acordo com Kleine & Trivinho-Strixino (2005) a composição taxonômica de vários organismos bentônicos sofre alterações significativas em áreas com diferentes formas de ocupação em decorrência de desmatamentos, agricultura e urbanização.

Diante dos resultados do presente estudo, pode-se concluir que a porcentagem de agricultura e a vegetação arbórea na zona ripária (30 m em ambas as margens) foram os atributos da paisagem que mais influenciaram a comunidade de Chironomidae nos riachos estudados, evidenciando que o uso e ocupação favorecem a manutenção de características sobre o ecossistema aquático, mesmo em pequenos riachos. Além disso, este estudo mostrou que embora seja comum haver uma dependência das variáveis ambientais com a paisagem, pode ocorrer um independência das variáveis. Isso demonstra que a comunidade de Chironomidae pode ser um bioindicador em diferentes escalas, não apenas a local. Além disso, este estudo demonstrou que a inclusão de atributos da paisagem em programas de monitoramento e recuperação de recursos hídricos é pertinente. A integridade da paisagem na área de drenagem reflete de forma significativa sobre a abundância dos organismos, reiterando a premissa de que a integridade da vegetação ripária influencia de forma positiva os ambientes aquáticos.

Material Suplementar

Tabela 1. Subfamílias e gêneros de Chironomidae (org m-2; média e desvio padrão de organismos) identificados nas áreas de drenagem (AD) do rios Tigre e Suzana em Erechim–RS.
Table 1. Chironomidae subfamilies and genus (org m-2; average and standard deviance) in Dreinage Areas (AD) in Tigre and Suzana rivers, Erechim/RS city.

 

Agradecimentos: Os autores agradecem as sugestões feitas pela Dra. J Molozzi (UEPB). LUH recebe apoio financeiro da FAPERGS (Proc. Nº 1354/12-0) e CNPq (Proc. Nº 471572/2012-8). RMR recebe apoio financeiro de CNPq (Proc. Nº 477274/2011-0). DN e IR recebem bolsa CAPES/Prosup.

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