Bioindicadores 6_b - Professor Antônio Ruas

Universidade Estadual do Rio Grande do Sul
Curso Superior de Tecnologia em Gestão Ambiental
Componente curricular: BIOINDICADORES AMBIENTAIS
Aula 5
Professor Antônio Ruas
1. Créditos: 30
2. Carga horária semanal: 2 (4 concentradas)
3. Semestre: 1°
4. Bioindicadores da qualidade da água II.
• 1. Estudo de caso: qualidade da água em Tapes-RS.
• Segundo pesquisa feita em Tapes, é possível correlacionar
qualidade da água com parâmetros fisico-químicos e
bioindicadores. Observar e discutir as seguintes análises de água
corrente e superficial, com laudo de contaminação e poluição.
• Discutir os resultados, a partir da Resolução 357/05 do
CONAMA (complementar com a leitura da resolução).
• 2. Bioindicadores de qualidade da água
• Os organismos que vivem em um dado ecossistema estão
adaptados às suas condições ambientais e por isso devem refletir
o nível de preservação de condições naturais ou as alterações
provocadas pela emissão de poluentes ambientais.
• Em princípio todas as observações e monitoramento dos
bioindicadores aquáticos devem ser acompanhadas de medições
isoladas ou combinadas dos parâmetros fisico-químicos.
• A Environmental Protection Agency dos EUA, adota um índice
combinado de parâmetros, o WQI, water quality index.
•
• 2. Bioindicadores de qualidade da água
• Atributos positivos dos bioindicadores da qualidade da água:
• Baixo custo, rapidez e eficiência dos resultados, sendo uma
ferramenta de manejo, conservação e gestão ambiental,
inclusive, tendo papel político-social.
• Bioindicadores como protozoários, ciliados, algas e peixes,
possuem respostas significativas quanto à utilização para o
biomonitoramento.
• Além destes, os macroinvertebrados tem um grande destaque.
Apresentam um campo de resposta quando em contato com
agentes poluidores muito importante.
• Isto faz com que o macroinvertebrados sejam muito utilizados
nos diversos trabalhos desenvolvidos sobre biomonitoramento da
qualidade da água.
• 3. Macroinvertebrados bioindicadores de qualidade da água
• Macroinvertebrados bentônicos são organismos que habitam o
fundo de ecossistemas aquáticos durante pelo menos parte de
seu ciclo de vida, associado aos mais diversos tipos de
substratos, tanto orgânicos (folhiço, macrófitas aquáticas), quanto
inorgânicos (cascalho, areia, rochas, etc.)
• O uso desses organismos como bioindicadores é baseado em
um princípio simples: submetidos a condições adversas, os
organismos se adaptam ou morrem.
• Macroinvertebrados importantes são larvas de insetos
aquáticos, minhocas d’água, caramujos, vermes (nematódeos) e
crustáceos, com tamanhos de corpo maiores que 0,5mm.
• Observar imagens dos grupos.
• 3. Macroinvertebrados bioindicadores de qualidade da água
• Os invertebrados macrobentônicos apresentam:
•a) hábito sedentário, sendo representativos da área na qual
foram coletados;
•b) ciclos de vida relativamente curtos em relação aos ciclos dos
peixes, mas longo em relação ao plâncton (“organismos
sentinela”);
•c) Refletem mais rapidamente as modificações do ambiente
através de mudanças na estrutura das populações e
comunidades;
•d) os macroinvertebrados vivem e se alimentam dentro, sobre, e
próximo aos sedimentos, onde as toxinas tendem a acumular;
• 3. Macroinvertebrados bioindicadores de qualidade da água
•e) as comunidades de macroinvertebrados bentônicos
apresentam elevada diversidade biológica, o que significa em
uma maior variabilidade de respostas frente a diferentes tipos de
impactos ambientais;
•f) os macroinvertebrados são importantes componentes dos
ecossistemas aquáticos, formando como um elo entre os
produtores primários e servindo como alimento para muitos
peixes, além de apresentar papel fundamental no processamento
de matéria orgânica e ciclagem de nutrientes
•
• 4. Classificação dos bioindicadores animais de qualidade da
água
• Classificação
dos
bioindicadores
macroinvertebrados
bentônicos (complementar com descrições e imagens).
•a) 1º Grupo: ordens de insetos aquáticos Ephemeroptera,
Trichoptera e Plecoptera: são caracterizados por organismos que
possuem necessidade de elevadas concentrações de oxigênio
dissolvido na água.
• Normalmente são habitantes de
diversidade de habitats e microhábitats;
ambientes
com
alta
• 4. Classificação dos bioindicadores animais de qualidade da
água
•b) 2º Grupo: é formado por uma ampla variedade de insetos
aquáticos e outros invertebrados, incluindo moluscos, bivalves,
algumas famílias de Diptera e, principalmente, por representantes
das ordens Heteroptera, Odonata e Coleoptera embora algumas
espécies destes grupos sejam habitantes típicos de ambientes
não poluídos.
• A necessidade de concentrações elevadas de oxigênio
dissolvido é menor, uma vez que parte dos representantes deste
grupo, como os Heteroptera, adultos de Coleoptera e alguns
Pulmonata (Gastropoda) utilizam o oxigênio atmosférico. O
requerimento da diversidade de habitats e microhabitats também
diminui, em função de uma maior plasticidade do grupo (muitos
heterópteros e coleópteros vivem na lâmina d’água ou interface
coluna d’água-superfície);
• 4. Classificação dos bioindicadores animais de qualidade da
água
•c) 3º Grupo: é formado por organismos extremamente tolerantes,
por isso chamados de resistentes.
• É formado principalmente por larvas de Chironomidae e outros
Diptera e por toda a classe Oligochaeta. Esses organismos são
capazes de viver em condição de anóxia (depleção total de
oxigênio) por várias horas, além de serem organismos
detritívoros, se alimentando de matéria orgânica depositada no
sedimento, o que favorece a sua adaptação aos mais diversos
ambientes.
• Tanto os Oligochaeta quantos os Chironomidae são organismos
de hábito fossorial, não possuindo nenhum tipo de exigência
quanto à diversidade de habitats e microhábitats.
• 4. Classificação dos bioindicadores animais de qualidade da
água
•
Tubifex sp
• 5. Uso dos bioindicadores animais de qualidade da água
• A distribuição e diversidade de macroinvertebrados são
diretamente influenciadas pelo tipo de substrato, morfologia do
ecossistema, quantidade e tipo de detritos orgânicos, presença
de vegetação aquática, presença e extensão de mata ciliar, e
indiretamente afetados por modificações nas concentrações de
nutrientes e mudanças na produtividade primária.
• O uso de bioindicadores ambientais tem se tornado comum
entre a comunidade científica. Vários autores/pesquisadores têm
apresentado ótimos resultados a partir da utilização de
organismos em projetos de biomonitoramento ambiental, dentre
esses, os macroinvertebrados bentônicos
•
• 5. uso de bioindicadores de qualidade da água
• As pesquisas com bioindicação ou biomonitoramento da
qualidade da água tem tido um grande avanço, apresentando
excelentes resultados, na direção de um desenvolvimento
sustentável.
• Bioindicadores são espécies, grupos de espécies ou
comunidades biológicas cuja presença, quantidade e distribuição
indicam a magnitude de impactos ambientais em um ecossistema
aquático e sua bacia de drenagem.
• Sua utilização permite a avaliação integrada dos efeitos
ecológicos causados por múltiplas fontes de poluição.
• O uso dos bioindicadores em conjunto com as análises físicoquímicas é muito eficiente na avaliação da qualidade da água.
• A Agência de Controle Ambiental dos Estados Unidos (U.S.
Environmental Protection Agency – USEPA) e a Diretriz da União
•Européia (94C 222/06, 10 de agosto de 1994) recomendam esta
utilização de bioindicadores como complemento às informações
sobre a qualidade das águas.
• 5. Uso de bioindicadores de qualidade da água
• Existem
diversos
bioindicadores
utilizados
para
o
monitoramento de qualidade da água (protozoários, ciliados,
algas, macroinvertebrados bentônicos e peixes).
• Estes organismos são importantes para avaliações de impactos
e integridade das comunidades que habitam mananciais hídricos.
• Os bioindicadores mais utilizados são aqueles que conseguem
diferenciar entre fenômenos naturais (mudanças de estação
períodos de chuva e seca) e estresses de origem antrópica
relacionados a fontes de poluição pontuais ou difusas.
• Os principais organismos comumente utilizados na avaliação de
impactos ambientais em ecossistemas aquáticos são os
macroinvertebrados bentônicos, peixes e comunidade perifítica.
•
• 5. Uso de bioindicadores de qualidade da água
• Há grupos de espécies diretamente relacionados a um
determinado agente poluidor ou a um fator natural potencialmente
poluente (altas densidades de Oligochaeta e de larvas vermelhas
de Chironomus, em rios com elevados teores de matéria
orgânica).
• Dentre esses grupos, as comunidades de macroinvertebrados
bentônicos têm sido freqüentemente utilizadas na avaliação de
•impactos ambientais e monitoramento biológico.
• 5. Uso dos bioindicadores animais de qualidade da água
• Assim, o uso de bioindicadores, em especial os
macroinvertebrados bentônicos, pode refletir o impacto ambiental
de atividades antrópicas sobre a biota, incluindo a saúde do
ecossistema aquático e a qualidade da água.
• Nos Estados Unidos, através da Environmental Protectiona
Agency (EPA) observa-se um estágio avançado quanto à
utilização dos macroinvertebrados e outros grupos de organismos
na avaliação de impactos ambientais, com generalização de
índices biológicos e processos de avaliação.
•
• 5. Uso dos bioindicadores animais de qualidade da água
• O EPA tem vários protocolos para uso de bioindicadores
aquáticos.
• Entre os mais usados estão os índices de dominância,
diversidade ou combinados, como o Index of Biological Integrity –
IBI.
• Até o momento, cada país ou região deve procurar a melhor
combinação de dados para o biomonitormento aquático porque
não é possível adotar-se um padrão internacional.
•
• 5. Uso dos bioindicadores animais de qualidade da água
• O estímulo para a adoção de redes de biomonitoramento tem
sido o apoio de legislações em outros países.
• A literatura indica que no Canadá, uma portaria, "Ontario Water
Resources Act", decreta que:
• "A qualidade da água será considerada preservada quando
nenhuma das comunidades de organismos do sistema aquático
estiver sendo determinada por fator antropongênico".
• Nos EUA, o Clean Water Act (1972) serviu para que o US/EPA
incrementasse o uso de biomonitoramento.
•
• 5. Uso dos bioindicadores animais de qualidade da água
• A condição ambiental é definida como saúde ecológica, onde a
integridade biológica é fundamental e é definida como:
• "Capacidade de sustentar e manter uma comunidade
equilibrada, integrada e adaptada, com uma diversidade
biológica, composição e organização funcional comparáveis
àquelas de ecossistemas aquáticos naturais da região".
•
• 6. Uso de macroinvertebrados bentônicos.
• Os macroinvertebrados bentônicos vem sendo usados em
todas estes cenários.
• Eles integram os efeitos de todos os poluentes e as condições
do ambiente ao longo do tempo e, assim, proporcionam uma
medida holística do impacto ecológico.
• Como monitores contínuos do habitat em que vivem,
possibilitam análises a longo prazo dos efeitos de descargas
regulares, intermitentes e difusas, de concentrações variáveis de
poluentes, de poluição simples ou múltipla e de efeitos
sinergísticos e antagônicos de contaminantes.
• 7. Exemplos.
• Índices de riqueza, diversidade
bioindicadores aquáticos.
e
equilíbrio
• Índice biótico (BI) para insetos aquáticos;
•
• Índice de diversidade de Shannon (H).
• Índice de equitatividade ou equilíbrio de Shannon (EH )
• Índice de diversidade de Simpson.
• Índice de equitatividade de Simpson (ED)
• Exercícios.
•
com
• 8. Ecotoxicologia aquática.
• Entre as definições de ecotoxicologia, temos:
• Para Butler, "a ciência preocupada como os efeitos tóxicos de
agentes químicos e físicos sobre organismos vivos,
especialmente sobre populações e comunidades dentro de
ecossistemas definidos, incluindo os destinos e interações desses
agentes no ambiente" (1978).
• A ecotoxicologia aquática segue estes princípios, aplicados ao
ambiente aquático.
• A ecotoxicologia aquática distingue-se da avaliação geral da
qualidade da água, com ou sem bioindicadores. Isto porque usa
padrões toxicológicos, expressos nos testes de ecotoxicidade.
• Estes testes são feitos em laboratório e consistem em
exposição de organismos teste a poluentes específicos ou
combinados.
• 8. Ecotoxicologia aquática.
• Entre as aplicações dos testes de ecotoxicologia, temos:
• 1. Toxicidade de agentes químicos para organismos aquáticos;
• 2. Sensibilidade relativa de organismos aquáticos para um
determinado agente;
• 3. Monitoramento da qualidade da água e do sedimento
visando a preservação;
• 4. Conscentrações seguras de agentes químicos para a
preservação da vida aquática.
• 5. Efeitos de fatores ambientais na toxicidade de agentes
químicos.
• Causas de mortandade de peixes;
• Toxicidade de efluentes líquidos (agentes combinados, como de
hospitais).
• Debater estas aplicações.
• 9. Testes em ecotoxicologia aquática.
• Os testes são classificados como:
• 1. Ecotoxicidade propriamente: em laboratório, por exposição
dos organismos à várias concentrações em períodos definidos.
Resultados em CL, CE50 para exposição aguda e CENO
(concentração de efeito não observado) para efeitos crônicos. As
repostas observadas são: letalidade, imobilidade, redução do
crescimento e inibição do crescimento, da reprodução, da
fertilização e do desenvolvimento embrionário.
• 2. Bioconcentração: em laboratório, as concentrações são
aumentadas até a estabilidade.
• 3. Bioacumulação: Coleta de organismos para detecção de
cncentração do agente.
• 4. Comportamentais: a resposta observada é a modificação de
qualquer comportamento, como locomoção.
• 5. Micro e mesocosmos: os ecossistemas são simulados.
• 9. Testes em ecotoxicologia aquática.
• Os testes são classificados como:
• 1. Ecotoxicidade: padrões.
• CER <- CE50/10
• CER <- CENO
• CER+ concentração do efluente no rio =
•
vazão do efluente x 100
•
vazão do efluente + vazão do rio
• CE50 = concentrção efetiva mediana.
• CENO - concentração do efeito não observado.
• Divisor 10 = fator de aplicação para prevenir efeitos crônicos.
•
• 10. Exercícios.
• Simulações de testes de ecotoxicidade.
• Sugerir usos de bioindicadores aquáticos.
• Quais os grupos mais indicados?