Os estudos realizados em diversas partes do mundo sobre a utilização de pesticidas e os impactos que estes podem causar ao ambiente são uma das ações prioritárias para o desenvolvimento da agricultura, principalmente para aqueles pesticidas que são persistentes ao meio biótico e abiótico, como o inseticida heptacloro, que apesar de seu uso restrito para tratamento de madeira, ainda é muito usado no Brasil clandestinamente para outros fins. A maioria dos estudos realizados até agora sobre biomagnificação envolve o meio terrestre e uma pequena porcentagem desses é direcionada para o meio aquático e tem sido realizada em modelos de campo. O objetivo deste projeto foi determinar a CL50 96 horas para peixes a acumulação, biomagnificação e depuração do heptacloro em um modelo de sistema aquático. Como não existe nenhuma norma que defina o efeito cumulativo através dos níveis tróficos, pretendeu-se com esta pesquisa estimar a biomagnificação e depuração do heptacloro. Este estudo foi realizado em laboratório, em um modelo dividido em compartimentos individualizados, no qual somente as algas (Pseudokirchneriella subcapitata) foram submetidas por um período de 7 dias ao heptacloro, obtendo-se uma concentração final de 0,10 x 10-5µg heptacloro/µg algas, as quais posteriormente serviram de alimento para os microcrustáceos (Daphnia magna) durante 9 dias, que ao final concentraram 0,12 x 10-5 µg heptacloro/µg organismos. Por último, os peixes (Danio rerio) foram alimentados com microcrustáceos, no período de 5 dias, alcançando uma concentração final de 0,62 x 10-8 µg heptacloro/µg organismos. Nos últimos 9 dias, durante o período de depuração, os peixes foram alimentados em dias intercalados com microcrustáceos e ração sem contaminação com o produto, atingindo uma concentração final de 0,25 x 10-8 µg heptacloro/µg organismos. Nos testes realizados com esses três organismos, observou-se que a concentração ficou maior conforme o nível dentro do modelo proposto era mais alto, comprovando assim a hipótese do poder de bioacumulação, biomagnificação e depuração do heptacloro. / The studies carried out in different parts of the world about the pesticides use and the impacts that they can cause to the environment, are one of the priority actions for the agriculture development, mainly for those pesticides that are persistents in the biotic and abiotic environment, such as the heptachlor insecticide, which is still illegally used for others purposes in Brazil, although its use is limited for the wood treatment. The majority of the studies carried out until now about biomagnification involves the terrestrial environment and a small percentage of these studies are directed for the aquatic environment, and this small percentage has been carried out in field models. The aim of this project was to determine the LC50 96 hours for fish, accumulation, biomagnifications, and depuration of heptachlor in an aquatic system model and, as there isn?t any norm that defines the cumulative effect through trophic levels, it was claimed with this research to esteem the heptachlor biomagnification and depuration. This study was carried out in a laboratory, in a model divided in single chambers, in which the algae (Pseudokirchneriella subcapitata were submitted during 7 days to the heptaclhor, getting a final concentration of 0.10 x 10-5µg heptaclhor/µg algae, which was later served as food for the microcrustaceans (Daphnia magna) were submitted during 7 days to the heptaclhor, getting a final concentration of 0.10 x 10-5Mµg heptaclhor/µg algae, which was later served as food for the microcrustaceans (Daphnia magna) were fed with microcrustaceans, in the period of 5 days, reaching a final concentration of 0.62 x 10-8 µg heptaclhor/µg organisms. In the last 9 days, during the period of depuration, the fish were fed in days intercalated with microcrustaceans and ration without contamination with the product, reaching a final concentration of 0.25 x 10-8 µg heptacloro/µg organisms. In tests carried out with these three organisms, it was observed that the concentration was bigger as higher the level inside of the considered model, thus proving the hypothesis of the bioaccumulation, biomagnification, and depuration power of heptachlor.

Sistemas de testes biológicos com espécies representativas têm sido utilizados para avaliar os efeitos causados por substâncias tóxicas no meio aquático. Os bioensaios contam com protocolos definidos, porém os organismos estão isolados de seu meio. O objetivo deste trabalho é desenvolver um sistema de testes capaz de avaliar os efeitos adversos, não apenas sobre uma única espécie, mas sobre um ecossistema. Para esta finalidade foi construído em laboratório um ecossistema aquático microbiano experimental capaz de gerar uma comunidade microbiológica e reproduzir em escala reduzida os componentes de um ecossistema natural, formando uma estrutura ecológica. Dois grupos morfológicos foram observados em sequência ecológica na medida em que as condições do meio eram alteradas. Curvas de dinâmicas de crescimento indicaram comportamento típico para o grupo de protozoários ciliados e apresentaram crescimento logarítmico em torno do quarto dia de aeração. Inibição no crescimento fora observada quando concentrações de 12,28 mg/l de cobre (3,12 ppm) e 2,5 ml/l de inseticida DDVP 20 são introduzidos nos sistemas. Não foi observada dinâmica típica para o grupo de bactérias filamentosas. Para análise dos resultados foi aplicado teste estatístico de análise de variância. O método não permitiu o estudo de relações ecológicas que se estabelecem, mas fornece informações sobre aspectos teóricos da ecologia referentes ao funcionamento dos ecossistemas e seus atributos como a capacidade de auto-organização e o processo de sucessão ecológica. Para maior precisão do método, sugere-se estudo da composição da comunidade incluindo métodos de biologia molecular, alongamento do período do experimento e aplicação de modelos populacionais. / Biological testing systems with representative species have been used to assess the effects caused by toxic substances in the aquatic environment. Bioassays rely on defined protocols, but organisms are isolated from their environment. The objective of this work is to develop a test system capable of evaluating adverse effects, not only on a single species, but on an ecosystem. For this purpose an experimental microbial aquatic ecosystem was built in the laboratory capable of generating a microbiological community and reproducing the components of a natural ecosystem in a reduced scale, forming an ecological structure. Two morphological groups were observed in ecological sequence as the conditions of the environment were altered. Growth dynamics curves indicated typical behavior for the group of ciliate protozoa and presented logarithmic growth around the fourth day of aeration. Growth inhibition was observed when concentrations of 12.28 mg / l copper (3.12 ppm) and 2.5 ml / l DDVP 20 insecticide are introduced into the systems. No typical dynamics were observed for the group of filamentous bacteria. Statistical analysis of variance was applied to analyze the results. The method did not allow the study of established ecological relations, but provides information on the theoretical aspects of ecology related to the functioning of ecosystems and their attributes such as the capacity of self-organization and ecological succession process. For better precision of the method, we suggest a study of community composition including methods of molecular biology, elongation of the experiment period and application of population models.

Visando compreender os impactos da visitação pública sobre ecossistemas aquáticos continentais, desenvolveu-se o presente estudo no rio Formoso, Planalto da Bodoquena, Mato Grosso do Sul, Brasil. Através de um estudo de caso, buscou-se caracterizar os impactos provocados pelas diferentes modalidades de uso público no rio Formoso, considerando o emprego de variáveis físicas e biológicas como indicadoras do impacto da visitação pública em um período de alta temporada, carnaval de 2006. Complementarmente, para melhor compreender a relação entre os impactos impressos no ambiente e o uso predominante na região, foram caracterizados aspectos da relação dos empreendimentos turísticos com os ecossistemas aquáticos no Planalto da Bodoquena, a estrutura dos empreendimentos turísticos abertos ao uso público ao longo do rio Formoso e o perfil e aspectos da percepção ambiental dos visitantes desses empreendimentos. Os dados foram obtidos a partir de pesquisa documental, aplicação de questionários aos visitantes do rio Formoso e coleta em campo de dados relativos às variáveis físicas e biológicas descritoras dos diferentes compartimentos do ecossistema aquático. Os seguintes resultados ficaram evidenciados: 1. Os ambientes aquáticos são os atrativos naturais mais demandados pelos empreendimentos de turismo e visitantes; 2. os balneários exibem os maiores níveis de impacto em todos os compartimentos do ecossistema aquático analisado; 3. a movimentação da água e o pisoteio do fundo são as interferências da visitação pública mais pronunciadas sobre o rio Formoso; 4. as áreas mais impactadas são aquelas que recebem os visitantes com menos exigência ambiental; 5. as variáveis transparência da água, folhedo, riqueza e diversidade taxonômica de macroinvertebrados bentônicos e o índice de alteração da estrutura física de ecossistemas foram selecionadas como os indicadores mais aplicáveis à avaliação e ao monitoramento dos impactos da visitação pública no rio Formoso. / With the aim of understanding the impacts of visits by the public on inland aquatic ecosystems, the present study was developed at the Formoso river, Bodoquena plateau, Mato Grosso do Sul, Brazil. Through a case study, it was attempted to characterize the impacts provoked by different modes of public use of the Formoso river, considering the use of physical and chemical variables as indicators of public visitation impacts during the high season, Carnaval of 2006. In conjunction, to better understand the relationships between the impacts on the environment and the predominant use of the region, aspects of the relationship between tourist undertakings and the aquatic ecosystems of the Bodoquena plateau, the structure of the tourist undertakings open to the public along the river, and the profile and aspects of environmental perception of the visitors to these tourist undertakings were characterized. The data were obtained from research of documents, use of questionnaires filled-out by visitors to the river, and collection in the field of physical and biological variables describing different compartments of the aquatic ecosystem. The following results were obtained: 1. The aquatic environments are the most sought-after by the tourist undertakings and visitors; 2. the bathing areas exhibit the highest levels of impact of all the compartments analyzed of the aquatic ecosystem; 3. water movement and trampling of the bottom substrate are the most pronounced interferences of public visitation in the river; 4. the most impacted areas receive the least environmentally demanding visitors; 5. the variables water transparency, leaf litter, richness and diversity of benthic macroinvertebrates, and the index of ecosystem physical structure alteration were selected as the most applicable indicators of environmental evaluation and monitoring of public visitation impacts on the Formoso river.

A distribuição espacial dos peixes em ecossistemas aquáticos é dependente de diversos fatores físicos, químicos e biológicos. Os peixes jovens e adultos podem direcionar seu movimento seguindo condições favoráveis no que concerne às condições ambientais e de biomassa de presas e predadores. Dentro desse contexto, o presente trabalho visou analisar as contribuições da incorporação da movimentação à modelagem ecológica baseada em processos, quando estimada a distribuição espacial da biomassa de grupos funcionais de peixes em lago raso subtropical. O movimento é representado através do efeito combinado entre os movimentos passivo, em função da hidrodinâmica da lagoa, e comportamental, baseado na capacidade dos peixes de buscar ambiente mais adequado. A cada intervalo de tempo, a velocidade e a direção da corrente, calculadas no módulo hidrodinâmico do modelo IPH-ECO, são utilizadas juntamente com a velocidade e direção obtidos para o movimento comportamental de cada grupo funcional de peixes, para atualizar a biomassa íctica. O movimento comportamental é determinado através da utilização de um índice de adequabilidade do habitat (HSI), considerando as respostas funcionais a fatores tais como biomassa de presas, biomassa de predadores, luz, temperatura e oxigênio dissolvido. O modelo sem a rotina de movimentação dos peixes resultou na estimativa de biomassas homogêneas de todos os grupos funcionais ao longo da lagoa. Com a incorporação da movimentação observaram-se diferenças significativas na dinâmicas das biomassas dos grupos funcionais de peixes tanto entre regiões geográficas quando entre regiões biológicas da lagoa. As biomassas de omnívoros e planctívoros adultos apresentaram forte relação com as biomassas de alimento, em especial com os zoobentos. A biomassa de piscívoros, além da biomassa de alimento, teve dependência de fatores físicos, tais como o coeficiente de atenuação da luz e temperatura. O modelo com movimentação beneficia o modelo ecológico ao representar a possibilidade dos peixes de escolher o habitat, no entanto, adiciona complexidade em função da inserção de parâmetros relacionados às respostas funcionais e aos pesos de cada resposta na formação do índice. Os movimentos comportamental e passivo podem ter importâncias relativas diferentes na definição da movimentação das biomassas dos grupos funcionais de peixes. O equacionamento e os parâmetros existentes no módulo de peixes no modelo IPH-ECO podem não estar representando de forma suficientemente adequada as comunidades de peixes de ecossistemas subtropicais. / The spatial distribution of fish in aquatic ecosystems is dependent on various physical, chemical and biological factors. Unlike early life stages, young and adult fish can direct their movement following favorable environmental and biomass of prey and predators conditions. This study aimed to analyze the contribution of fish movement incorporation in a process-based ecological modeling, when estimating the spatial distribution of fish functional groups biomass in a subtropical shallow lake. Fish movement is represented by the combined effect of passive movement, due to lake hydrodynamics, and behavioral movement, based on the ability of fish to seek more suitable environments. At each time step, the flow speed and direction estimated on IPH-ECO’s hydrodynamic module are used along with the speed and direction estimated for behavioral movement to update each fish’s functional group biomass position. The behavioral movement is determined using a habitat suitability index (HSI) considering the functional responses to factors such as prey and predator biomass, light, temperature and dissolved oxygen. Process-based modeling, without fish movement, resulted in homogeneous biomass estimatives along the lake when analizing all functional groups. Significant differences in fish biomass between geographical regions as well as between biological regions were observed when movement was incorporated. There is a strong relationship between adult omnivorous and planktivorous distribution and food biomass. Besides food biomass, piscivorous distribution did show dependence on physical factors such as the extinction coefficient of light and temperature. The opportunity of moving improves fish dynamics representation. Nonetheless, movement adds complexity to ecological modeling since there is the inclusion of parameters related to functional responses and the need of defining each ones weight when calculating the index. Behavioral and passive movements may have distinct relative importance to the biomass movement definition. Existing equations and parameters used to describe fish processes in the model might not be representing properly fish communities from subtropical ecosystems.

Submitted by Marilene Donadel (marilene.donadel@unioeste.br) on 2017-08-26T00:42:02Z No. of bitstreams: 1 Bruna_Fitarelli_2017.pdf: 1036139 bytes, checksum: 9afee945c38ba8969285caeb05124bdf (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-26T00:42:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bruna_Fitarelli_2017.pdf: 1036139 bytes, checksum: 9afee945c38ba8969285caeb05124bdf (MD5) Previous issue date: 2017-04-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Assuming the presumption that the anthropic impacts influence benthic macroinvertebrates, this study aimed to verify, through the analysis of the colonization by benthic macroinvertebrates in the artificial substrate, possible influences of different degrees of impact on the attributes of community, colonization And ecological succession and composition of functional trophic groups. Specifically, this study sought to answer the following questions: i) will there be changes in community attributes and functional groups at the sampling points and over the exposure period of the artificial substrates? Ii) Does the degree of impact influence the process of colonization and ecological succession and the distribution of functional trophic groups? Samples were collected in the Toledo river (Toledo-PR) between March and May 2016 at three sampling points distributed in the nascent-foz direction (P1 – Nascente, P2 - Meio and P3 – Foz). It was verified the colonization of 2,019 individuals (ind) being the highest occurrence of Chironomidae (1044 ind) followed by Oligochaeta (475 ind) and Glossiphoniidae (347 ind). Although the equitability had lower values temporarily in P3, the community attributes did not have significant influence, both in the points as in the exposure period of the substrate. In relation to the distribution of the taxa temporally and spatially, it was possible to observe a process of ecological succession mainly in the points with the lowest degree of impact and, together with the higher occurrences of tolerant species in P3, indicates an influence of the environmental degradation on the distribution of the taxa . However, the distribution of the functional trophic groups did not show any influence on the time of exposure of the substrate, but in relation to the collection points, the degree of impact may have influenced the occurrences, since it changed the proportion of the occurrence of these groups, due to the increase of Organisms belonging to tolerant groups. / Partindo do pressuposto que os impactos antrópicos exercem influência sobre os macroinvertebrados bentônicos, este estudo teve como objetivo verificar, através da análise da colonização por macroinvertebrados bentônicos em substrato artificial, possíveis influências de diferentes graus de impacto sobre os atributos de comunidade, colonização, sucessão ecológica e na composição dos grupos tróficos funcionais. Especificamente, este estudo buscou responder as seguintes questões: i) haverá alterações nos atributos de comunidade e de grupos funcionais nos pontos de amostragem e ao longo do período de exposição dos substratos artificiais? ii) O grau de impacto influencia no processo de colonização e sucessão ecológica e na distribuição dos grupos tróficos funcionais? As amostragens foram realizadas no rio Toledo (Toledo-PR) entre março e maio 2016 em três pontos amostrais distribuídos no sentido nascente-foz (P1 – Nascente, P2 - Meio e P3 - Foz). Foi verificada a colonização de 2.019 indivíduos (ind) sendo que a maior ocorrência de Chironomidae (1044 ind) seguido de Oligochaeta (475 ind) e Glossiphoniidae (347 ind). Embora a equitabilidade tenha tido menores valores temporalmente no P3, os atributos de comunidade não sofreram influência significativa, tanto nos pontos como no período de exposição do substrato. Em relação à distribuição dos táxons temporal e espacialmente, foi possível observar um processo de sucessão ecológica principalmente nos pontos com menor grau de impacto e, aliado com as maiores ocorrências de espécies tolerantes no P3, indica uma influência da degradação ambiental sobre a distribuição dos táxons. Já a distribuição dos grupos tróficos funcionais não evidenciou influências do tempo de exposição do substrato, porém em relação aos pontos de coleta, o grau de impacto pode ter influenciado, uma vez que alterou a proporção da ocorrência destes grupos, devido ao aumento de organismos raspadores pertencentes a grupos tolerantes.

Cerca de um milhão de hectares são ocupados com cultivo de arroz irrigado no Rio Grande do Sul, e aproximadamente 48,5% da água utilizada é originada de açudes. Na depressão Central do Estado, a região apresenta relevo dominado por áreas planas a levemente onduladas, e permite a construção de açudes com taipas em áreas deprimidas. Nesses ambientes, ocorre uma rápida colonização por plantas aquáticas. Algumas espécies de gramíneas e ciperáceas são dominantes, aumentando a evapotranspiração, acelerando a eutrofização e comprometendo a qualidade da água. Uma das espécies de plantas aquáticas encontradas nessas condições é a grama-boiadeira (Luziola peruviana), planta nativa, perene, anfíbia, enraizada, com reprodução por sementes e estolões, desenvolvimento vegetativo durante todo o ano formando massas semi-flutuantes. O objetivo deste trabalho é avaliar os efeitos da L. peruviana no ecossistema açude e seu controle biológico pela carpa capim (Ctenopharyngodon idella). O açude deste estudo está localizado no município de São Jerônimo, RS, Brasil. Acumula somente a água precipitada na bacia de acumulação e da drenagem do entorno. Possui uma área de 7,62 ha de lâmina de água e profundidade máxima de 1,24m. Para tanto foi feito a morfologia do açude, o levantamento da estrutura da comunidade de macrófitas aquáticas, analisada a água, o sedimento e verificadas as características da L. peruviana (composição química, rebrota, decomposição e biomassa). A introdução da carpa capim foi realizada em quatro anos consecutivos, entre outubro e retirada em abril do ano seguinte, com medidas das áreas pastejadas, e do desempenho da carpa capim neste sistema extensivo tendo como alimento a L. peruviana. As medidas efetuadas indicam que L. peruviana é a espécie dominante, contribuindo com grande quantidade de biomassa para esse ambiente. A distribuição de nutrientes nos compartimentos sedimento, água e planta indicam a grande capacidade estocadora de nitrogênio, fósforo e carbono dessa macrófita aquática. O experimento de decomposição mostra sua lenta decomposição. A carpa capim é eficiente controladora biológica de L. peruviana. Paralelamente foram realizados testes de bioeletrografia com água de diferentes composições e origens: água do açude retirada de áreas com e sem a presença da macrófita aquática Luziola peruviana. Foram comparadas fotos obtidas de água de diferentes temperaturas, condutividades elétrica, pH e concentrações de nitrito e nitrato. As interpretações das fotos bioeletrográficas sugerem a existência de variáveis não explicadas pelos métodos convencionais utilizados e a necessidade de inclusão de outras variáveis que melhor expliquem as condições do ambiente. A bioeletrografia pode ser uma metodologia que auxilia no acompanhamento dos processos que ocorrem no meio aquático. / About one million hectares in Rio Grande do Sul are occupied with irrigated rice cultivation, and approximately 48.5% of the water used is originated from shallow ponds. The topography on the Central Depression is mainly flat to slightly hilly, allowing the construction of small reservoirs in the lower areas. In such environments, there usually is a rapid colonization by aquatic plants. Some species of grasses and sedges are dominant, increasing evapotranspiration, accelerating eutrophication and compromising water quality. One species of aquatic plant found in these conditions is the Peruvian watergrass (Luziola peruviana), native, perennial, amphibious, rooted, with reproduction by seed and stolons, vegetative growth throughout the year forming semi-floating masses. The aim of this study was to assess the effects of L. peruviana in the pond ecosystem and its biological control by the grass carp (Ctenopharingodon idella). The study area is a pond located in São Jerônimo, RS, Brazil. It stores rainfall from the accumulation basin as well as runoff surrounding land. The water slide surface area is 7.62 ha and the maximum depth of 1.24 m. The following aspects were measured: pond morphology, aquatic macrophyte community structure, water quality, sediment variables and characteristics of L. peruviana (chemical composition, sprouting, decomposition and biomass). The introduction of the grass carp was carried out in four consecutive years, between October (introduction) and April (collection) of the following year. Total grazing areas, and the performance of the grass carp in this extensive system as feeding on L. peruviana were measured. The results indicated that L. peruviana is the dominant species, contributing with large amounts of biomass for that environment. The distribution of nutrients in the sediment, water and plant showed the great capacity for stocking nitrogen, phosphorus and carbon by the Peruvian watergrass. The experiment shows its slow decomposition. The grass carp is an efficient biological controller of L. peruviana. Also, bioeletrography tests were carried out with water of different compositions and origins: pond water from areas with and without the aquatic macrophyte L. peruviana; also, photos of water with different temperatures, conductivity, pH and concentrations of nitrite and nitrate were compared. The interpretations of the bioeletrography photographs suggested the existence of variables not explained by conventional methods and the need for inclusion of other variables that best explain the conditions of the environment. Bioeletrography may be a methodology that will come to help monitoring processes in the aquatic environment.

Tendo em vista que a qualidade das águas dos rios reflete as condições das bacias de drenagem, o objetivo principal deste trabalho foi estudar a dinâmica do nitrogênio (N), do carbono (C) e dos íons maiores em seis rios que drenam áreas de preservação da Mata Atlântica, e investigar os impactos causados pela influência antrópica na biogeoquímica de dois rios que drenam também áreas de ocupação urbana consolidada. Além disso, uma vez inserido no Projeto Temático BIOTA - Gradiente Funcional, que busca compreender a composição, a estrutura e o funcionamento da Floresta Ombrófila Densa Atlântica, o presente estudo objetivou também determinar os fluxos de N e C em um dos rios estudados, contribuindo desta forma para o cálculo do balanço destes nutrientes no ecossistema em questão. Foram selecionados oito rios no município de Ubatuba-SP e realizadas as coletas mensais (set/06 a dez/07). As coletas intensivas, a cada dois dias (dez/06 a mar/08), foram realizadas apenas no rio onde foram estimados os fluxos dos nutrientes, sendo que em mar/08 foi realizada ainda neste rio a coleta diu-noturna (de hora em hora por dois dias consecutivos). As microbacias que possuem características hidrológicas, geomorfológicas e fisiográficas semelhantes apresentaram mesmo padrão de distribuição dos gases biogênicos, das formas de carbono e nitrogênio e dos íons maiores dissolvidos nas águas. Os rios que drenam áreas urbanas diferiram significativamente dos demais rios estudados, tanto em relação às variáveis relacionadas ao metabolismo aquático (apresentando menores concentrações de oxigênio dissolvido e maiores valores de pressão parcial do dióxido de carbono e das taxas respiratórias), quanto em relação às concentrações de nutrientes e íons maiores (apresentando maiores concentrações de carbono e nitrogênio inorgânico dissolvido, assim como maiores valores do somatório de cargas iônicas). Estas diferenças foram relacionadas às interferências antrópicas nestas duas microbacias, principalmente aos aportes de efluentes domésticos. Através dos resultados obtidos na coleta diu-noturna, foi constatada a importância dos eventos de chuvas intensas na dinâmica temporal das formas de carbono dissolvido, assim como de íons maiores. Além disso, foram obtidos, no estudo intensivo, fluxos relativamente elevados de carbono orgânico dissolvido (6,9 kg C ha-1 ano-1), de carbono inorgânico dissolvido (22,4 kg C ha-1 ano-1) e de nitrogênio inorgânico dissolvido (3,2 kg N ha-1 ano-1). De acordo com os resultados obtidos, concluí-se que a influência antrópica promoveu significativas alterações na biogeoquímica dos rios e que a Floresta Ombrófila Densa Atlântica apresenta expressivas perdas das formas dissolvidas de C e N, via fluxo hidrológico. / Based on the fact that streams water quality reflects the conditions of the landscape, the objectives of this study were: to investigate nitrogen (N), carbon (C) and major ions dynamics in six streams covered by Atlantic Forest; and assess the impacts of the human activities over the biogeochemistry of two urban streams at same region. Since this study is part of BIOTA Thematic Project Functional Gradient, N and C fluxes were determined at one of the streams, in order to contribute with the estimation of nutrient balances for the Atlantic Forest. Eight streams were selected at Ubatuba, State of São Paulo. Water was monthly sampled from Sept-06 to Dec-07 at all streams. At one of the streams (Indaiá) water samples were taken every two days from Dec-06 to Mar-08; and also water samples were collected every hour during a 48h period at Mar-08. The pristine watersheds showed the same pattern in terms of distribution of biogenic gases, C, N and major ions concentrations in the streamwater. The urban streams were significantly different from the pristine streams regarding to: (i) aquatic metabolism - low dissolved oxygen concentrations, high carbon dioxide concentrations and high respiration rates; and (ii) nutrient and major ions concentrations - high dissolved inorganic nitrogen and carbon concentrations as well as high ionic concentrations. These differences were attributed to anthropogenic impacts at water quality, especially domestic sewage discharge. Besides, it was found relatively high fluxes of dissolved organic carbon (6.9 kg C ha-1 yr-1), dissolved inorganic carbon (22.4 kg C ha-1 yr-1), and dissolved inorganic nitrogen (3.2 kg N ha-1yr-1). Through the 48h sampling at Indaiá stream it was possible to observe the importance of intense rainfalls events over temporal dynamics of dissolved carbon forms and major ions concentrations. These results reveal the influence of human activities over the biogeochemistry of costal streams and also show the importance of Atlantic Forest hydrological fluxes of dissolved C and N to the ocean.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:32:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5535.pdf: 7207431 bytes, checksum: 523a8fec3f0f24a0756174126c56beba (MD5) Previous issue date: 2013-08-29 / Universidade Federal de Sao Carlos / Lotic systems are highly influenced by the landscape through which they flow, and changes in the landscape are the main threat to their ecological integrity. Evaluating the ecological "health" of lotic systems is essential and of great importance to the management of water resources worldwide. In this study, we evaluated the integrity of streams in southeastern Brazil using the protocol WHEBIP (Watershed Habitat Evaluation and Biotic Integrity Protocol), which combines information about the coverage of riparian vegetation, geomorphology, land cover and human activities to assess the physical characteristics of the sub-basin and to evaluate the integrity of streams. We compared this protocol with the protocol RCE (Riparian, Channel and Environmental), already widely used in tropical regions, to directly assess stream physical condition. As a measure of the functional integrity of streams, we estimated leaf breakdown rates, an important process in lotic systems. Furthermore, we sorted and identified the macroinvertebrates that colonized leaves in the 2nd and 28th days of the decomposition experiment and calculated environmental quality metrics related to these communities to test their relationship with WHEBIP. The protocols WHEBIP and RCE were significantly correlated to each other, with greater differentiation among streams especially when RCE was high. Possibly, the WHEBIP, by incorporating spatial variables on a large scale in the landscape, best differentiates these streams. None of the protocols tested were correlated with leaf breakdown rates. However, when calculating variation of decay rates (standard error), we observed a positive relationship with the protocol WHEBIP. Thus, we grouped the metrics of the protocol WHEBIP in a Principal Component Analysis (PCA), noting the trend to a significant correlation between changes in leaf breakdown rates and the first axis of the PCA, which indicates that the increase of forest cover in the microbasin could reduce variation in leaf breakdown rates in streams. The WHEBIP and RCE showed no correlation with the environmental quality metrics related to macroinvertebrate communities. But we tested the hypothesis that higher values of WHEBIP decreases the variation in leaf breakdown rates due to higher stability of macoinvertebrate communities, we found a significant correlation to withdraw one of the streams of the analysis. This stream differed greatly from the rest, because even getting down in value in WHEBIP, showed a differentiation between communities, due to the dominance of certain taxa in the days analyzed. This is the first study in the tropics that relates the variation in leaf breakdown rates in streams and forest cover of the microbasin within they are inserted. Our results suggest that WHEBIP protocol can be used to assess the integrity of streams in tropical regions. This protocol showed significant relationships with the variation in leaf breakdown rates, which may prove to be an interesting metric for use in monitoring, and the stability of the macroinvertebrate community, which is greater in less impacted streams, as suggested by other studies. / Os sistemas lóticos são extremamente influenciados pela paisagem através da qual fluem, e as transformações na paisagem são a principal ameaça à sua integridade ecológica. Avaliar a saúde ecológica dos sistemas lóticos é fundamental e de grande importância para o manejo dos recursos hídricos em todo o mundo. Neste estudo, avaliamos a integridade de córregos no sudeste brasileiro utilizando o protocolo WHEBIP (Watershed Habitat Evaluation and Biotic Integrity Protocol), que combina informações sobre a cobertura de vegetação ripária, geomorfologia, cobertura da terra e atividades humanas para avaliar as características físicas da sub-bacia e estimar a integridade de córregos. Comparamos esse protocolo com o protocolo RCE (Riparian, Channel and Environmental), já bastante utilizado em regiões tropicais, para avaliação física direta dos córregos. Como medida da integridade funcional dos córregos, estimamos a taxa de decomposição foliar, importante processo nos sistemas lóticos. Além disso, triamos e identificamos os macroinvertebrados que colonizaram as folhas referentes ao 2º e ao 28º dias do experimento de decomposição e calculamos métricas de qualidade ambiental relacionadas às comunidades desses organismos, para testar sua relação com o WHEBIP. Os protocolos WHEBIP e RCE foram significativamente correlacionados entre si, havendo maior diferenciação entre os córregos principalmente quando o RCE foi alto. Possivelmente o WHEBIP, por incorporar variáveis espaciais em uma escala maior na paisagem, diferencia melhor esses córregos. Nenhum dos protocolos testados apresentou correlação com as taxas de decomposição. No entanto, ao calcularmos a variação das taxas de decomposição (erro padrão), observamos uma relação positiva com o protocolo WHEBIP. Assim, agrupamos as métricas do protocolo WHEBIP em uma Análise de Componentes Principais (PCA), observando tendência a uma correlação significativa entre a variação das taxas de decomposição e o primeiro Eixo da PCA, o que indica que o aumento da cobertura florestal na microbacia poderia reduzir a variação nas taxas de decomposição foliar nos córregos. O WHEBIP e o RCE não apresentaram correlações com as métricas de qualidade ambiental relacionadas às comunidades de macroinvertebrados. Mas ao testarmos a hipótese de que os maiores valores do WHEBIP diminuiriam a variação das taxas de decomposição devido a maior estabilidade das comunidades de macroinvertebrados, encontramos uma correlação significativa ao retirarmos um dos córregos das análises. Esse córrego diferenciava-se bastante do restante, pois mesmo obtendo baixo valor no protocolo WHEBIP, apresentou uma baixa diferenciação entre as comunidades, devido à dominância de alguns táxons nos dias analisados. Este é o primeiro trabalho para os trópicos que relaciona a variação nas taxas de decomposição foliar nos córregos e a cobertura florestal das microbacias em que estão inseridos. Nossos resultados sugerem que o protocolo WHEBIP pode ser utilizado para avaliar a integridade de córregos em regiões tropicais. Esse protocolo apresentou relações significativas com a variação nas taxas de decomposição, que pode vir a ser uma métrica interessante para o uso em monitoramento, e com a estabilidade da comunidade de macroinvertebrados, que é maior em córregos menos impactados, conforme sugerido por outros estudos.

A distribuição espacial dos peixes em ecossistemas aquáticos é dependente de diversos fatores físicos, químicos e biológicos. Os peixes jovens e adultos podem direcionar seu movimento seguindo condições favoráveis no que concerne às condições ambientais e de biomassa de presas e predadores. Dentro desse contexto, o presente trabalho visou analisar as contribuições da incorporação da movimentação à modelagem ecológica baseada em processos, quando estimada a distribuição espacial da biomassa de grupos funcionais de peixes em lago raso subtropical. O movimento é representado através do efeito combinado entre os movimentos passivo, em função da hidrodinâmica da lagoa, e comportamental, baseado na capacidade dos peixes de buscar ambiente mais adequado. A cada intervalo de tempo, a velocidade e a direção da corrente, calculadas no módulo hidrodinâmico do modelo IPH-ECO, são utilizadas juntamente com a velocidade e direção obtidos para o movimento comportamental de cada grupo funcional de peixes, para atualizar a biomassa íctica. O movimento comportamental é determinado através da utilização de um índice de adequabilidade do habitat (HSI), considerando as respostas funcionais a fatores tais como biomassa de presas, biomassa de predadores, luz, temperatura e oxigênio dissolvido. O modelo sem a rotina de movimentação dos peixes resultou na estimativa de biomassas homogêneas de todos os grupos funcionais ao longo da lagoa. Com a incorporação da movimentação observaram-se diferenças significativas na dinâmicas das biomassas dos grupos funcionais de peixes tanto entre regiões geográficas quando entre regiões biológicas da lagoa. As biomassas de omnívoros e planctívoros adultos apresentaram forte relação com as biomassas de alimento, em especial com os zoobentos. A biomassa de piscívoros, além da biomassa de alimento, teve dependência de fatores físicos, tais como o coeficiente de atenuação da luz e temperatura. O modelo com movimentação beneficia o modelo ecológico ao representar a possibilidade dos peixes de escolher o habitat, no entanto, adiciona complexidade em função da inserção de parâmetros relacionados às respostas funcionais e aos pesos de cada resposta na formação do índice. Os movimentos comportamental e passivo podem ter importâncias relativas diferentes na definição da movimentação das biomassas dos grupos funcionais de peixes. O equacionamento e os parâmetros existentes no módulo de peixes no modelo IPH-ECO podem não estar representando de forma suficientemente adequada as comunidades de peixes de ecossistemas subtropicais. / The spatial distribution of fish in aquatic ecosystems is dependent on various physical, chemical and biological factors. Unlike early life stages, young and adult fish can direct their movement following favorable environmental and biomass of prey and predators conditions. This study aimed to analyze the contribution of fish movement incorporation in a process-based ecological modeling, when estimating the spatial distribution of fish functional groups biomass in a subtropical shallow lake. Fish movement is represented by the combined effect of passive movement, due to lake hydrodynamics, and behavioral movement, based on the ability of fish to seek more suitable environments. At each time step, the flow speed and direction estimated on IPH-ECO’s hydrodynamic module are used along with the speed and direction estimated for behavioral movement to update each fish’s functional group biomass position. The behavioral movement is determined using a habitat suitability index (HSI) considering the functional responses to factors such as prey and predator biomass, light, temperature and dissolved oxygen. Process-based modeling, without fish movement, resulted in homogeneous biomass estimatives along the lake when analizing all functional groups. Significant differences in fish biomass between geographical regions as well as between biological regions were observed when movement was incorporated. There is a strong relationship between adult omnivorous and planktivorous distribution and food biomass. Besides food biomass, piscivorous distribution did show dependence on physical factors such as the extinction coefficient of light and temperature. The opportunity of moving improves fish dynamics representation. Nonetheless, movement adds complexity to ecological modeling since there is the inclusion of parameters related to functional responses and the need of defining each ones weight when calculating the index. Behavioral and passive movements may have distinct relative importance to the biomass movement definition. Existing equations and parameters used to describe fish processes in the model might not be representing properly fish communities from subtropical ecosystems.

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