diatomáceas em estudos paleoambientais: uma revisão

DISTRIBUIÇÃO DE DIATOÁCEAS EM SEDIMENTOS SUPERFICIAIS DE LAGOS
DO NORDESTE VISANDO A ELABORAÇÃO DE MODELOS DE FUNÇÃO DE
TRANSFÊNCIA PARA APLICAÇÃO EM ESTUDOS PALEOAMBIENTAIS.
Rodrigo da Rocha Machado1; Ana Luiza Spadano Albuquerque1; Doriedson Ferreira
Gomes1,3; Bruno Jean Turcq1,2; Abdelfettah Sifeddine2; Denise de Campos Bicudo4
1
Programa de Pós-Graduação em Geoquímica, UFF ([email protected]); 2
Institut de Recherche pour le Developpement-IRD/França ; 3Depto. de Botânica – UFBa ;
4
Instituto de Botânica - SP
Abstract. Accurate reconstructions of regional climate changes are needed in order to
understand the response of ecosystems to climatic changes and to assess global circulation
models on a regional scale. Among the numerous proxies used to paleoenvironmental
reconstruction, diatoms assemblage (Bacillariophyceae) has been very useful, especially because
of its good preservation in the sediments, as well as, the lower ecological tolerance demonstrated
for many species. Quantitative inferences of environmental changes based on diatoms
assemblage has been used in different places, but its success depends on the elaboration of a
transfer functions model. This work has as propose collect surface sediments in ca. of 50
different lakes in northeastern Brazil, with simultaneous measurements of physical and chemical
parameters (depth, pH, conductivity, salinity, temperature, dissolved oxygen), as well as, water
sampling to nutrient analyses. The diatoms presents in the surface sediments will be identified
always that possible to the specific level. The generated matrix data will be treated using
numerical models to elaborate a ponderate ecological optimum and tolerance for each identified
species. The transfer function will be elaborated using the variation of relative abundances of
diatoms species, which should be validated with confront between diatom-inferred data and
empirical observation.
Palavras-chave: Diatomáceas; Função de Transferência; Nordeste.
1. Introdução
O uso de diatomáceas como bioindicadores
de mudanças ambientais teve início no final do
Séc. XVIII (Stoermer e Smol, 1999).
Características como alto grau de sensibilidade
específica as mudanças das condições
ambientais, sua considerável abundância em
diversos tipos de sistemas (águas doces
lênticas, lóticas, estuários, águas marinhas e
hipersalinas) e alto potencial de preservação
das frústulas em sedimentos, confere as
diatomáceas qualificações que as destacam
como “proxy”. Por tais características, é
possível apontar as diatomáceas como um dos
mais utilizados “proxies” para reconstituir
mudanças paleoambientais (Polyakova e Stein,
2004; Korhola et al, 2002; Sylvestre et al,
1999; Valiranta et al; 2003). No entanto, o uso
integrado das assembléias de diatomáceas com
ferramentas matemáticas, como por exemplo
em
funções
de
transferências,
têm
possibilitado não apenas o uso das
diatomáceas para reconstituição das mudanças
relativas dos ambientais, como também
mensurar o grau de alteração e as taxas das
alterações ambientais (Bigler e Roland, 2003;
Sawai et al., 2004; Battarbee et al., 2005).
Reid (2005), estudando 53 lagos na Nova
Zelândia com o objetivo de verificar as
relações entre as assembléias de diatomáceas,
a qualidade da água e a produtividade
primária, mostrou que as mais fortes
correlações observadas foram entre as espécies
de diatomáceas, os teores de clorofila a, de
fósforo total, o fosfato dissolvido reativo, a
concentração de íons e o pH. Porém o autor
indicou uma necessidade de se realizar uma
investigação mais cuidadosa, no sentido de
entender melhor as relações ecológicas entre
as diatomáceas com níveis de nutrientes, uma
vez que diversos fatores tais como a
luminosidade também podem ser relacionados
com a produtividade e a assimilação destes
nutrientes.
O uso das diatomáceas como indicadoras de
mudanças paleoambientais no Brasil é ainda
limitado (Fürstenberger, 2002; Gomes, 2002;
Nascimento, 2003; Sylvestre et al., 1999) e
restrito as descrições das mudanças relativas
do ambiente estudado. Neste sentido, este
estudo pretende contribuir para melhorar o
entendimento das relações ecológicas e do
espectro de tolerâncias ambientais específicas
das diatomáceas da região Nordeste do Brasil,
como uma ferramenta de construir uma base
de dados para formatação de modelos de
função de transferência, que permita a
quantificação das mudanças ambientais.
sedimentos superficiais (camada nefelóide) em
cerca de 2 pontos de cada sistema aquático
(região limnética e litoral), além da coleta de
fragmentos de macrófitas marginais para
análise do perifíton, naqueles ambientes com
extensas formações de bancos macrofíticos
marginais.
Complementarmente
serão
realizadas medidas in situ das condições
físico-químicas em perfis verticais na coluna d
´água (profundidade máxima, temperatura,
condutividade, oxigênio, pH, salinidade), além
da coleta de água (fundo e superfície) para
análise dos principais nutrientes (nitrogênio
total dissolvido, nitrogênio total, fosfato,
fósforo total e teores de sílica). As amostras de
sedimentos serão coletadas através de
mergulho em apnéia, ou quando a
profundidade não permitir, os sedimentos
serão coletados com auxilio de uma minidraga de Eckman. As condições físicoquímicas serão medidas com auxílio de uma
sonda Hidrolab QUANTA que possibilita
medidas simultâneas dos parâmetros estudados
em perfis verticais. A coleta de água será
realizada com auxílio de uma mini-garrafa de
van Dorn. Ainda em campo, as amostras serão
filtradas com membranas 0,22 µm e fixadas
com formol.
3. Técnicas de Laboratório
2. Planejamento Amostral
Este estudo pretende coletar amostras de
sedimentos superficiais em pelo menos 50
sistemas aquáticos da região Nordeste, as
quais devem cobrir um amplo espectro de
condições ambientais. Desta forma, a primeira
parte do planejamento será baseada na
consulta de mapas e imagens de satélite da
região que possibilitará a seleção dos
ambientes a serem coletados, os quais serão
georeferenciados e catalogados em termos de
caracterítiscas morfométricas e de suas relação
área da bacia/área do lago. Após a seleção dos
ambientes, estes serão visitados em um mesmo
período do ano (janeiro 2006) para coleta de
Em laboratório, as amostras de sedimentos
serão oxidadas com peróxido de hidrogênio a
quente 80ºC para a retirada da matéria
orgânica associada (Gasse, 1992). Após a
oxidação, serão realizados testes com o uso de
centrifugação ou decantação, de forma que o
atingir tanto a integridade das frústulas, como
também não produzir artefatos de seleção por
tamanho em amostras heterogêneas. O
material remanescente será montado em
lâminas permanentes com Naprax, e as
diatomáceas presentes serão identificadas ao
microscópio ótico, em magnificação de até
1000x, com auxílio da bibliografia e apoio da
Dra. Denise de Campos Bicudo (Instituto
Botânico – SP). As lâminas estudadas e as
espécies identificadas serão fotomicrografadas
e farão parte do acervo de referência do Museu
de Paleontologia e Micropaleontologia da
UFF. As amostras de água (pré-filtradas em
campo e fixadas com formol) serão analisadas
nos laboratório de hidrogeoquímica do
Departamento de Geoquímica da UFF, através
dos métodos para análise de nitrogênio e
fósforo total de acordo com Grasshoff (1983).
4. Análise e Aplicação dos Dados
Após a coleta de dados, identificação das
diatomáceas a nível específico (sempre que
possível), a matriz de dados obtidos será
trabalhado no sentido de traçar faixas de
tolerânica ecológicas das espécies encontradas,
em relação a todas as variáveis ambientais
mensuradas (Figura 1).
100
90
80
70
Abundância %
60
50
40
%
30
20
10
0
0,01
1
10
25
100
Salinidade medida
sp 1
sp 2
sp 3
sp 4
sp 5
Figura 1: Exemplo da análise dos limites de
distribuição e tolerância das espécies
identificadas para a variável salinidade.
Após esta análise inicial serão
utilizados métodos matemáticos para se
determinar as médias e os desvios padrões
ponderados para cada espécie identificada,
segundo as equações sugerida por Ter Braak e
van Dam (1989) e por Gianini (2003):
n
n
i =1
i =1
ûk = ∑ YikXi / ∑ Yik
Eq. (1)
Onde:
ûk = ótimo ecológico da espécie;
Yik = a abundância da espécie k no lago i;
Xi = o valor da variável ambiental no lago i
^
^
n
 1/ 2

2 n
t k = ∑ yik  xi − uk  / ∑ yik  Eq. (2)
 i =1 
 i =1 
Onde:
= tolerância da espécie;
Yik = a abundância da espécie k no lago i;
Xi = o valor da variável ambiental no lago i;
ûk = ótimo ecológico da espécie
Após esta primeira avaliação serão
realizadas análises estatísticas multi-variadas
(PCA, “Cluster”, Análise Canônica) que
permitam
identificar
os
parâmetros
controladores das abundâncias das diferentes
espécies de diatomáceas, bem como identificar
graus de similaridade ou dissimilaridades entre
as diferentes assembléias de cada ambiente.
Por fim, pretende-se elaborar modelos
(equações matemáticas) que relacionem as
abundâncias das diferentes espécies estudadas
e as variáveis ambientais encontradas como
chaves (ou controladoras), os quais deverão
ser validados através do confronto entre os
resultados dos modelos (valores inferidos) e
das variáveis mensuradas. A partir daí, este
estudo pretende servir de base para as
quantificações das mudanças paleoambientais
dos lagos do nordeste, no escopo do subprojeto Paleohidrologia do Nordeste Brasileiro
(PHNE), o qual é parte integrante do Projeto
PALEOTROPICA
da
cooperação
internacional entre o CNPq e o IRD-França.
5. Considerações Finais
As diatomáceas são, portanto uma valiosa
ferramenta em estudos geoquímicos e
paleoambientais, apresentando um enorme
potencial para elaboração de modelos
quantitativos. Apesar destes modelos de
função de transferência estarem sendo
aplicados com sucesso em diversas partes do
mundo, o Brasil ainda necessita de um esforço
no sentido de caracterizar melhor a
distribuição espacial das diatomáceas, a nível
específico, correlacionando suas abundâncias
com informações ambientais, visando a
elaboração de funções de transferência para
nossos ambientes.
6. Referências
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