Reservatórios no semiárido e sua avaliação ecológica: dos padrões ambientais e biológicos à elaboração de ferramenta de suporte à reabilitação

Autor: Daniele Jovem da Silva Azevêdo
Přispěvatelé: Jose Fernandes Bezerra Neto, Joseline Molozzi, Maria João de Medeiros Brazão Lopes Feio
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFMG
Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)
instacron:UFMG
Popis: Os reservatórios representam águas de transição entre rios e lagos e têm como principal finalidade a retenção de água para suprimento de demandas humanas (geração de energia, abastecimento, dessedentação animal, irrigação, lazer). Apesar de artificiais, os reservatórios são importantes elementos na paisagem, sendo ecossistemas que possibilitam a conservação da biota aquática, especialmente em regiões em que eventos de seca são frequentes (ex. regiões áridas e semiáridas) e a malha hidrográfica é predominantemente representada por rios intermitentes. Os reservatórios podem ser ecossistemas de água doce ainda mais importantes no futuro, pois de acordo com a perspectiva de mudanças climáticas, há previsões de aumento na intermitência das bacias hidrográficas. Desde os anos 70, a construção de barragems tem crecimento consideravelmente em todo o mundo, número que atualmente chega a 700 barragens/ano. Esse dado é preocupante e ao mesmo tempo desafiador, pois o desenvolvimento não planejado de diversas atividades humanas ao entorno desses ecossistemas, exige o acompanhamento permanente do seu estado de saúde, ou estado ecológico, além da proposição de medidas de reversão do estado de degradação. O principal objetivo dessa tese foi analisar características ecológicas de reservatórios no semiárido (padrões ambientais, estruturais e funcionais das comunidades de macroinvertebrados) para classificação do estado ecológico, bem como, elaborar uma ferramenta multivariada e emprega-la para simulações de reabilitação desses corpos hídricos. Nossa base de dados foi obtida a partir de seis reservatórios localizados no Nordeste brasileiro, em região semiárida. Esses reservatórios pertencem a duas bacias hidrográficas: bacia do rio Piranhas-Assu (estado do Rio Grande do Norte) e bacia do rio Paraíba (estado da Paraíba). As amostragens foram realizadas em quatro períodos: Junho, Setembro e Dezembro de 2014 e Março de 2015. O período de amostragem foi classificado como atípico, com seca intensa e prolongada, o que ainda direcionou o nosso olhar para análise dos padrões ambientais e bióticos frente a eventos extremos. O conjunto de dados bióticos demonstrou que a comunidade de macroinvertebrados é dominada em muitos locais por uma espécie de molusco invasor (Melanoides tuberculata). Verificou-se que a diversidade beta entre as bacias hidrográficas é principalmente mantida pela substituição das espécies (turnover), mas que no período mais seco, quando as condições ambientais são mais limitantes, a perda de espécies (nestedness) é um fator similarmente importante para o padrão de distribuição da diversidade, o que torna as comunidades mais pobres e dominadas por espécies tolerantes (como Melanoides tuberculata). A variação da diversidade ao longo do tempo também se reflete na alteração do padrão funcional das comunidades. De fato, ao longo do período seco há perda da riqueza funcional e aumento da uniformidade funcional, indicando homogeneização biótica. Adicionalmente, analisando a variação dos gradientes tróficos, observamos altos níveis de trofia (ambientes hipereutróficos) e de carbono orgânico dissolvido (COD). Locais com maior nível de trofia (durante o período mais seco) foram aqueles com menores valores COD. Sob estas condições, o carbono orgânico autóctone indica ser uma importante fonte para o COD e assim pode favorecer o processo de eutrofização. Todos os resultados obtidos demonstram que alto nível de degradação é uma realidade, e por isso nosso maior desafio foi propor medidas de suporte para reversão da baixo estado ecológico. Para isso, elaboramos um modelo preditivo que indica as comunidades esperadas em determinadas condições ambientais e. Adicionalmente, testamos o efeito de medidas de mitigação em diferentes cenários de reabilitação. Os resultados são promissores e demonstram que a alteração de variáveis relacionadas a eutrofização (ex. fósforo, transparência e clorofila-a) sozinhas já resultam em mudanças do estado ecológico (com melhoria ambiental e biótica), incluindo a expansão de taxa sensíveis (Ephemeroptera e Trichoptera). Os resultados obtidos a partir desta tese reunem informações sobre a flutuação dos padrões estruturais e funcionais das comunidades sob uma condição de perturbação intensa e fornece importantes insights para o biomonitoramento de reservatórios e suas respectivas bacias hidrográficas. A baixa qualidade ecológica em reservatórios no semiárido é preocupante e ações para a reversão do estado de degradação são necessárias. Aqui, demos um passo promissor em direção as ações de melhoria e assim, estudos futuros podem ser desenvolvidos com esta metodologia, considerando diferentes níveis de melhorias a partir de outros condicionantes de impactos. The reservoirs represent transitional waters between rivers and lakes and have as main goal the water storage to supply the human demands (e.g., electric power generation, cities supply, irrigation or recreation). Although artificial, the reservoirs are important elements on landscape, being ecosystems that support biota conservation, especially in regions where drought events are frequent (as arid and semi-arid regions) and its hydrographic networks are predominantly represented by intermittent rivers. The reservoirs may be freshwater ecosystems even more important in future, as according the climate changes predictions, watersheds will increase their intermittency. In fact, the number of dams is growing in the entire world, at a rate of 700 dams/year. This data is worrying and challenging at the same time, as the development of several human activities associated to these ecosystems, requires the monitoring their health status, or ecological status, and the elaboration of rehabilitation measures to improve their degradation status. Thus, the main aim this thesis was analyze ecological characteristics of reservoirs (environmental, structural and functional patterns) to classified their ecological status, as well as to elaborate a multivariate tool to simulate the effect of rehabilitation measures in macroinvertebrate communities. Our dataset was obtained from six reservoirs on Brazilian Northeast, semi-arid region. These reservoirs belong to two watersheds: Piranhas-Assu river (Rio Grande do Norte state) and Paraíba river (Paraíba state). The samplings were performed during four periods: June, September and December (2014) and March (2015). This period was classified as atypical, with an intense and prolonged drought, which led to the analysis of the effects of extreme events. Our results had demonstrated the high degradation level of reservoirs, including the in the increase of densities of an invader mollusk (Melanoides tuberculata). We found that the diversity among sites at watersheds is mainly maintained by random substitution (turnover), however in the driest period, when the environmental conditions are most limiting, the species loss (nestedness) is a factor with similar importance for the distribution pattern of diversity, resulting in poorer communities dominated by tolerant species (as Melanoides tuberculata). The diversity variation over time is reflected on changes in communities functional patterns. Indeed, along the drought period there was a loss in functional richness and increasing of functional evenness, indicating biotic homogenization. Additionally, analyzed the variation of trophic gradients we observed high trophic levels and also of dissolved organic carbon (DOC). Sites with highest trophic level (during the drier period) were those with lower DOC values. Under these conditions, the autochthonous DOC indicates be an important source to DOC in ecosystem and favor the eutrophication process. All results obtained show that the poor ecological status is a reality and therefore our largest challenge is to propose useful measures to reverse the low ecological condition. Therefore, we elaborated a predictive model to simulate the effect of rehabilitation measures in macroinvertebrate communities and tested its applicability the study sites. The results are promising and demonstrate that a change in variables associated to eutrophication alone (e.g., phosphorus, transparency and chlorophyll-a) results in changes in the ecological status (environmental and biotic improvement) of reservoirs, including expansion of sensible taxa. The obtained results from of this thesis gathers information on the fluctuation of structural and functional patterns of the communities under intense perturbation condition and provides important insights to biomonitoring of reservoirs and its watersheds. The low ecological quality in semi-arid reservoirs is worrisome and actions to the reversal from degradation status are need. Here, we given a promising step in direction to these actions, and thus future studies may be develop with this method, considering different levels of improvement from others impact factors.
Databáze: OpenAIRE
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