Made available in DSpace on 2016-06-02T19:29:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3810.pdf: 4030962 bytes, checksum: 9220db196366265563e469d5adbf5e95 (MD5) Previous issue date: 2011-06-30 / Universidade Federal de Sao Carlos / Comunidades perifíticas (especialmente diatomáceas) constituem um sistema rico em informações para o monitoramento ambiental, colocando-as entre os indicadores mais importantes das condições ecológicas em sistemas lóticos. Nesta tese, os estudos de campo e experimentos de laboratório foram realizados para esclarecer os confusos efeitos da seleção do substrato, eutrofização, poluição orgânica, força iônica, padrões de uso do solo e poluição por metais pesados nas comunidades bentônicas de diatomáceas. Características das comunidades bentônicas de diatomáceas em relação ao nível e tipo de poluição foram analisadas através de critérios gerais (clorofila a, peso seco, peso seco de cinza e densidade celular no caso dos experimentos de laboratório) e critérios específicos (método de valor de indicador, técnicas de análise multivariada e índices baseados nas diatomáceas). Para estudos de campo, as comunidades de diatomáceas epilíticas, epífitas, epipsâmicas e epipelicas, além das que crescem em tijolos e vidros, foram avaliadas, assim como a qualidade da água. Um gradiente decrescente da qualidade da água foi observado a partir da área agrícola/florestal até a área urbana. A estrutura da comunidade de diatomáceas refletiu este gradiente. Pontos em áreas de nascentes, com boa qualidade da água, foram caracterizados por espécies como Eunotia bilunaris, E. intermedia, Aulacoseira alpigena, Cymbopleura naviculiformis e Stauroneis phoenicenteron. Pontos em áreas urbanas, com média à baixa qualidade da água foram caracterizados por espécies como Frustulia rhomboids, Nitzschia linearis, Cyclotella pseudostelligera, Pinnularia gibba e Achnanthidium minutissimum e os pontos em áreas urbanas próximo à jusante, com baixa qualidade da água, por espécies como Luticola geoppertiana, Nitzschia palea, Sellaphora pupula, Planotidium lanceolatum e Fallacia monoculata. Espécies comuns de diatomáceas não foram restritas em um único substrato, embora a preferência fosse geralmente alta para natural (especialmente macrófitas) em comparação com substratos artificiais. Os resultados da análise multivariada da qualidade da água baseados em diatomáceas amostradas em diferentes substratos demonstraram ser intercambiáveis. Variância nos dados das diatomáceas foi dividida entre dois conjuntos de variáveis exploratórias, ou seja, força iônica (26,9%), outras variáveis como, eutrofização e poluição orgânica (23,0%), variância compartilhada (11,3%) e variação não explicada (38,8%). Finalmente, 17 índices desenvolvidos em outras regiões provaram ser úteis para fornecer uma indicação da qualidade das águas estudadas. 4 Para os experimentos de laboratório, os efeitos do cádmio, cromo III e chumbo sobre as comunidades perifíticas naturais amostradas no rio Monjolinho, foram estudados. Hormese foi demonstrado com um EC50 de 0,077 mgL-1 Cd registrado. Boa capacidade de acumulação de metal (total e intracelular) pelo perifíton foi demonstrada, dependendo da concentração do metal e duração da exposição. Pb e Cr III diminuíram os efeitos da toxicidade de Cd em comunidades perifíticas sugerindo antagonismo. Finalmente, os efeitos combinados de freqüência, duração, período de recuperação, tipo de produto químico e tempo de pulsos com elevadas concentrações de Cd, Cr III e Pb em comunidades perifíticas foram avaliados. Quanto mais a freqüência e a duração do pulso se aproximam de uma exposição contínua, maiores serão os efeitos dos contaminantes sobre a vida aquática. Quanto maior a freqüência de pulsos de curta duração, mais provável é a produção de efeitos semelhantes aos das exposições de longa duração. A luminosidade mostrou ter um papel importante na modulação dos efeitos de toxicidade de metais sobre a vida aquática. Mudanças na composição de espécies (desenvolvimento de espécies mais resistentes como A. minutissimum e redução das espécies mais sensíveis, como Navicula viridula, Navicula cryptocephala e E. bilunaris), diminuição da riqueza e diversidade, alterações morfológicas (deformidade) das células de diatomáceas, aumento da concentração de metais, duração de exposição e diferentes cenários de exposição foram observados. / Periphyton communities (especially diatoms) constitute a system rich in information for environmental monitoring, placing them among important indicators of ecological conditions in lotic systems. In this thesis, field studies and laboratory experiments were conducted to elucidate the confounding effects of substrate selection, eutrophication, organic pollution, ionic strength, land-use patterns, and heavy metal pollution on benthic diatom communities. Characteristics of benthic diatom communities in relation to pollution level and type were analysed through general criteria (chlorophyll a, dry weight, ash-free dry weight, and cell densities in the case of laboratory experiments) and specific criteria (indicator value method, multivariate techniques and diatom-base indices). For field studies, epilithic, epiphytic, epipsammic and epipelic diatom communities and those growing on bricks and glasses and water quality were assessed. A gradient of decreasing water quality was observed from the agricultural/forested area to the urban area. Diatom community structure closely reflected this gradient. Upstream sites with good water quality were characterized by such species as Aulacoseira alpigena, Cymbopleura naviculiformis, Eunotia bilunaris, E. intermedia and Stauroneis phoenicenteron. Urban sites with medium to bad water quality were characterised by such species as Frustulia rhomboids, Nitzschia linearis, Cyclotella pseudostelligera, Pinnularia gibba and Achnanthidium minutissimum. Downstream urban sites with very bad water quality were characterised by such species as Luticola geoppertiana, Nitzschia palea, Sellaphora pupula, Planotidium lanceolatum and Fallacia monoculata. Common diatom species were not restricted to a single substrate, though preference was generally high for natural (especially macrophytes) compared to artificial substrates. The results of diatom-based multivariate water quality assessment based on different substrates were shown to be interchangeable. Variance in diatom data was partitioned between two sets of exploratory variables, i.e. ionic strength (26.9%), other variables, particularly eutrophication and organic pollution (23.0%), shared variance (11.3%) and unexplained variance (38.8%). Finally, 17 indices developed in other regions proved useful in providing an indication of the quality of the investigated waters. For laboratory experiments, effects of cadmium, chromium III and lead on natural periphyton community sampled from the Monjolinho River were studied. Hormesis was demonstrated with a Cd EC50 of 0.077 mg.L-1 being recorded. High metal accumulation 2 capacity (total and intracellular) by periphyton was demonstrated depending on metal concentration and exposure duration. Pb and Cr III were shown to decrease the toxicity effects of Cd on periphyton communities suggesting antagonism. Finally, combined effects of frequency, duration, recovery period, chemical type and timing of pulses with elevated Cd, Cr III and Pb concentrations on periphyton communities were assessed. The closer the frequency and duration of the pulse is to a continuous exposure, the greater the effects of the contaminant on aquatic life. The higher the frequency of short duration pulses the more likely they are to produce effects similar to that of long duration exposures. Light was shown to have a potential role in modulating the effects of metal toxicants on aquatic life. Shifts in species composition (development of more resistant species like A. minutissimum and reduction of sensitive ones like Navicula viridula, Navicula cryptocephala, and Eunotia bilunaris), decreases in species richness and diversity and morphological alterations (deformities) of diatom cells with increasing metal concentration and exposure duration and different exposure scenarios were observed.

O aumento do consumo de agrotóxicos, em geral nos países em desenvolvimento cuja base econômica é a agricultura, como no Brasil (primeiro no ranking mundial), tem sido relacionado à expansão da degradação dos ecossistemas e à perda da biodiversidade, principalmente das espécies não alvo, incluindo ainda os riscos inerentes à saúde humana. Além disso, a ausência de políticas e programas mais efetivos relacionados à regulação e uso de agrotóxicos no Brasil, bem como o estabelecimento de normas restritivas baseadas em resultados gerados em países de clima temperado, tornam-se cada vez mais preocupantes, pois podem subestimar os reais riscos da contaminação ambiental por agrotóxicos em ecossistemas tropicais. Nesse contexto, o presente estudo teve como objetivo avaliar os efeitos diretos e indiretos do agrotóxico pyrimethanil, um fungicida utilizado em diversas culturas de climas temperado e tropical, sobre a comunidade aquática tropical, considerando experimentos laboratoriais e o uso de modelos ecossistêmicos para avaliação destes efeitos. Para atender aos objetivos propostos foram realizados testes de toxicidade com as espécies Pseudokirchneriella subcapitata (alga), Ceriodaphnia silvestrii e Daphnia similis (zooplâncton) e Danio rerio (peixes), além de um experimento em mesocosmos, monitorado em longo prazo (durante 15 dias antes e 366 dias após a contaminação), avaliando as variações físicas e químicas, bem como as respostas das comunidades zooplanctônicas e fitoplanctônicas frente à contaminação por pyrimethanil, em uma concentração média de 1,36 mg.L-1. Nos testes de toxicidade, as CEs obtidas foram de 0,67 mg.L-1 (crônica) e 3,26 mg.L-1 (aguda) para C. silvestrii; de 3,65 mg.L-1 (agudo) para D. similis; de 9,65 mg.L-1 para P. subcapitata e para D. rerio os valores obtidos para imobilidade foram de 10,45 mg.L-1 (96h) e 13,77 mg.L-1(48h) e para a mortalidade foram de 27,45 mg.L-1 (96h) e 32,17 mg.L-1 (48h). Pelos resultados dos experimentos em mesocosmos verificaram-se efeitos negativos diretos sobre o zooplâncton (redução da densidade e alteração na composição de espécies) e indiretos sobre o fitoplâncton, decorrentes da diminuição da pressão de pastagem, além do desaparecimento de algumas espécies mais sensíveis. Os efeitos tóxicos observados foram além do período em que foi observada a degradação completa do pyrimethanil, demonstrando o alto impacto do agrotóxico em ecossistemas aquáticos e a complexidade da dinâmica desse tipo de contaminação em ecossistemas naturais. O design experimental revelou-se adequado, gerando informações importantes sobre os impactos dos agrotóxicos nos ecossistemas aquáticos. A partir dos resultados obtidos sugere-se que a utilização de espécies nativas de regiões tropicais seja ampliada nos testes de toxicidade laboratoriais, sendo fundamental que os mesmos sejam complementados com os experimentos em modelos ecossistêmicos, o que permite uma avaliação dos efeitos diretos e indiretos dos contaminantes em nível de população e comunidade, bem como uma melhor compreensão destes efeitos nas funções e serviços ecossistêmicos. / The increase in the consumption of pesticides, mainly in developing countries whose economic base is agriculture, as Brazil (first in the world ranking), has been associated to the expansion of ecosystem degradation and biodiversity losses, especially of non-target species, also including the risks to human health. In addition, the absence of policies and effective programs related to the regulation and use of pesticides in Brazil, and the establishment of restrictive standards based on results generated in temperate countries, make it becomes increasingly worrisome because it may underestimate the real risks of environmental contamination by pesticides in tropical ecosystems. In this context, the present study aim to evaluate the direct and indirect effects of the pesticide pyrimethanil, a fungicide used in many temperate and tropical crops, upon a tropical aquatic community, considering laboratory experiments and the use of ecosystem models to evaluate these effects. To achieve the proposed objectives toxicity tests were performed with the species Pseudokirchneriella subcapitata (algae), Ceriodaphnia silvestrii and Daphnia similis (zooplankton) and Danio rerio (fish), as well as an experiment in mesocosms, monitored for a long-term (15 days before and 366 days after infection), evaluating the physical and chemical variations, and also the responses of phytoplankton and zooplankton communities across the pyrimethanil contamination in an average concentration of 1.36 mg.L-1. In toxicity tests, the ECs obtained were 0.67 mg.L-1 (chronic) and 3.26 mg L-1 (acute) for C. silvestrii; 3,65 mg.L-1 (acute) for D. similis; 9.65 mg.L-1 for P. subcapitata; and the values obtained for D. rerio immobility were 10.45 mg.L-1 (96h) and 13.77 mg.L-1 (48h) and mortality were 27.45 mg.L-1 (96h) and 32.17 mg.L-1 (48h). The results of the experiments in mesocosms showed direct negative effects on zooplankton (reduced density and change in species composition) and indirect effects on phytoplankton, resulted from the decrease in grazing pressure in addition to the exclusion of some sensitive species. Even after the complete degradation of pyrimethanil, toxic effects were observed, demonstrating the high impact of this pesticide on aquatic ecosystems and the complexity of the dynamics of this type of contamination in natural ecosystems. The design of the experiment revealed to be appropriate for the study, generating important information about the impacts of pesticides on aquatic ecosystems. From the results, it is suggested an increase in the use of native tropical species in the toxicity laboratory tests. Also, this process should be complemented with experiments in ecosystem models, allowing the evaluation of the direct and indirect effects of contaminants in the population and in community level as well as a better understanding of these effects on ecosystem functions and services.

Agrotóxicos são produtos químicos aplicados no ambiente para controlar as espécies que causam danos às culturas agrícolas. No entanto, podem atingir espécies não-alvo ao serem carreados para os ecossistemas aquáticos e ainda causar sérios danos a saúde humana. Dentre os diversos agrotóxicos destaca-se o Vertimec®, utilizado em várias culturas agrícolas, incluindo morango e batata, produtos que compõem a renda econômica de muitos produtores rurais. Porém, apesar de seu uso intenso, existe ainda uma carência de estudos sobre seus potenciais riscos a biota terrestre e aquática. Dentro desse contexto, procurou-se avaliar os efeitos da aplicação do Vertimec® sobre o fitoplâncton, por meio de estudos laboratoriais (bioensaio unialgal com Pseudokirchneriella subcapitata) e in situ (composição e densidade, em mesocosmos) a partir da simulação da contaminação do solo com Vertimec® e posterior carreamento ao corpo hídrico, utilizando a água do runoff em bioensaio unialgal; da adição da água do runoff em mesocosmos, em quatro tratamentos (controle, runoff contaminado, não contaminado e adição direta do contaminante), avaliando os efeitos na estrutura da comunidade e do bioensaio unialgal com Abamectina, principal princípio ativo do Vertimec®. Os resultados obtidos demonstram que os efeitos do runoff sobre a densidade celular de P. subcapitata não ocorreram em função do produto aplicado e sim pela elevada turbidez das amostras. Nos testes com a água dos mesocosmos, os tratamentos que receberam o runoff estimularam o crescimento de P. subcapitata, indicando o efeito do aporte de nutrientes ao meio de cultura, enquanto menores densidades ocorreram no tratamento com adição direta de Vertimec®, porém, ainda maiores em relação ao controle. Na análise da estrutura da comunidade de fitoplâncton nos mesocosmos, verificou-se alterações nas características físicas e químicas da água (pH, oxigênio dissolvido, turbidez, condutividade e nutrientes), caracterizando efeitos do runoff (com ou sem Vertimec®) ou da adição direta do contaminante, os quais implicaram em mudanças na densidade e composição do fitoplâncton (como a redução de Bacillariophyta, o aumento de Chlorophyceae e, entre estas, uma maior contribuição da espécie Monoraphidium minutum). Apesar do reconhecimento dos efeitos do Vertimec® no fitoplâncton, por meio dos estudos in situ, os resultados com a Abamectina não demonstram toxicidade a alga P. subcapitata, indicando a presença de outros contaminantes no produto comercial. / Pesticides are chemical products applied to environment in order to control species which cause harm to agriculture. However, these chemicals can reach non-target species when flushed into aquatic ecosystems and even bring grave diseases to human health. Amongst many, Vertimec® stands out in a range of pesticides, being utilized in numerous agricultures, including potatoes and strawberries, which constitute the income of many farmers. Nevertheless, despite its intensive use, there is still lack of research and study on its potential risks on terrestrial and aquatic biota. In this context, we sought to evaluate the effects of the application of Vertimec® on phytoplankton, through laboratorial study (unialgal bioassay, with Pseudokircheneriella subcapitata) and in situ (composition and density, in mesocosms) starting from the simulation of soil contamination with Vertimec® and subsequent flushing into the body of water, making use of the runoff water in unialgal bioassay; the addition of runoff water from mesocosms in four treatments (control, contaminated runoff, non-contaminated and direct addition of contaminant), evaluating the effects on the community structure and unialgal bioassay with Abamectin, main Vertimec®s active principle. The results obtained show that the runoff effects on the cellular density of P. subcapitata will not occur according the product used but due to the high turbidity of the samples. At the tests with water at the mesocosms, the treatments which received runoff motivated the growing of P. subcapitata, indicating the nutrient-contributing effect to the environment of the culture. At the analysis of the phytoplanktonic community at the mesocosms, alterations on the physical and chemical characteristics of the water were observed (pH, dissolved oxygen, turbidity, conductivity and nutrients) featuring effects of runoff (with or without Vertimec®) or the direct addition of the contaminant, which implicated chances in the density and composition of the phytoplankton (such as the reduction of Bacillariophyta, increase of Chlorophyceae and, along with these , a larger contribution to the species Monoraphidium minutum). Despite acknowledging the effects of Vertimec® on phytoplankton, though in situ studies, the results from Abamectin do not show toxicity to the algae P.subcapitata, demonstrating the presence of other contaminants in the marketable product.

O Vertimec® 18CE, cujo principio ativo é a abamectina, tem sido comercializado no Brasil desde 1994 como acaricida, inseticida e nematicida em fruticulturas, horticulturas e plantas ornamentais; mas, apesar da ampla utilização e de sua classificação toxicológica como medianamente tóxica, é considerado muito perigoso ao meio ambiente, altamente persistente e extremamente tóxico para microcrustáceos e peixes. Considerando essa periculosidade ambiental, objetivou-se nesse estudo avaliar os efeitos diretos e indiretos do agrotóxico Vertimec® 18CE nos ecossistemas aquáticos por meio de estudos experimentais laboratoriais e in situ, contemplando diferentes etapas. Na etapa 1 foram realizados experimentos de campo associados aos testes laboratoriais, avaliando se a água de escorrimento superficial (decorrente da precipitação de 19 mm em solo contaminado com Vertimec® 18CE, em concentração de 0,125 litros de calda/\'M POT.2\', recomendada para culturas de morango) ocasionava toxicidade aos organismos-teste Daphnia similis, Ceriodaphnia dubia, Chironomus xanthus e Danio rerio. Na etapa 2 procurou-se avaliar a influência do agrotóxico Vertimec® 18CE na composição e densidade da comunidade zooplanctônica em experimentos in situ (mesocosmos). Para tanto, utilizou-se a água do escorrimento superficial, a qual foi transferida para as unidades experimentais, nos seguintes tratamentos: 1) controle dos mesocosmos - C; 2) runoff não contaminado - RNC, com água de escorrimento do solo não contaminado; 3) runoff contaminado - RC, com água de escorrimento do solo contaminado com o Vertimec® 18CE, 4) aplicação direta do Vertimec® 18CE - V e 5) amostras coletadas aleatoriamente para verificar se houve contaminação entre os mesocosmos - A. A etapa 3 incluiu a determinação da faixa de sensibilidade dos organismos-teste Daphnia similis, Chironomus xanthus e Danio rerio à abamectina (ingrediente ativo). Os resultados obtidos demonstraram toxicidade do Vertimec® 18CE, associado ao runoff, a todos os organismos-teste, sendo C. dubia a mais sensível, com toxicidade crônica ocorrendo na maior diluição da amostra (3,125%). Com relação aos resultados da etapa 2 verificou-se que o Vertimec® 18CE, associado ao runoff e adicionado diretamente nos mesocosmos, causou alterações na composição e densidade da comunidade zooplanctônica, sendo observado efeitos deletérios especialmente para Copepoda e Cladocera, com menores efeitos sobre Rotifera. Os resultados obtidos na etapa 3 demonstraram que a abamectina é altamente tóxica em concentrações muito baixas, obtendo-se valores de \'CE IND.50\', 48 h para D similis de 5,1 ng/L; \'CL IND.50\', 96 h para C. xanthus de 2,67 \'mü\'g/L e \'CL IND.50\', 48 h para Danio rerio de 33 \'mü\'g/L. Diante do exposto, conclui-se que o agrotóxico Vertimec® 18CE e o seu princípio ativo, a abamectina, causaram toxicidade em baixas concentrações para os organismos aquáticos avaliados neste estudo, o que sugere a adoção de medidas mais restritivas para o uso desse agrotóxico. / The Vertimec® 18EC, whose active ingredient is abamectin, has been commercialized in Brazil since 1994 as acaricide, insecticide and nematicide on fruit and vegetal crops and ornamental plants. Despite its widespread use and toxic classification as moderately hazardous, it is considered very dangerous to the environment, highly persistent and highly toxic to fish and microcrustaceans. In this context, the present study aimed to evaluate the direct and indirect effects of Vertimec® 18EC in aquatic ecosystems through experimental laboratory and in situ studies, comprising different steps. In step 1, field experiments were performed associated to laboratory tests, evaluating if the runoff (from the precipitation of 19 mm in Vertimec® 18EC contaminated soil, in a concentration of 0.125 L/\'M POT.2\', recommended for strawberry crops) caused toxicity to test organisms Daphnia similis, Ceriodaphnia dubia, Chironomus xanthus and Danio rerio. In step 2 the effect of Vertimec® 18EC on the composition and density of zooplankton were evaluated by in situ experiments (mesocosms). Therefore, runoff water was transferred to the experimental units in the following treatments: 1) control of the mesocosm - C; 2) uncontaminated runoff - UC, runoff from the uncontaminated soil); 3) contaminated runoff - CR, runoff from the soil contaminated with Vertimec® 18EC; 4) direct application of Vertimec® 18EC - V; and 5) random sampling in order to verify crossed contamination among the mesocosms - A. Step 3 comprised determination of the sensitivity range of test organisms Daphnia similis, Chironomus xanthus and Danio rerio to abamectin (active ingredient). Results obtained displayed Vertimec® 18EC toxicity associated to runoff to all test organisms, with C. dubia being the most sensitive, with chronic toxicity occurring at a higher sample dilution (3.125%). Concerning the results for step 2, it was verified that Vertimec® 18EC associated with runoff and added directly into the mesocosms caused changes in the composition and density of zooplankton with deleterious effects especially to Copepoda and Cladocera with less effects to Rotifera. The results obtained for step 3 showed that abamectin is highly toxic to aquatic organisms, even at low concentrations, yielding 48 h EC50 values for D. similis of 5.1 ng/L, 96 h \'LC IND.50\' for C. xanthus of 2.67 \'mü\'g/L and 48 h \'LC IND.50\' for Danio rerio of 33 \'mü\'g/L. In this context, it was verified that Vertimec® 18EC and its active ingredient, abamectin, caused toxicity to the test organisms evaluated in this study in low concentrations, what demands restrictive measurements for the use of this pesticide.

O crescente desenvolvimento industrial e urbano tem acarretado a introdução de grandes quantidades de metais nos ecossistemas aquáticos, expondo, potencialmente, sua biota e toda a cadeia alimentar que dela se origina à contaminação por esses elementos. Muitos estudos sobre o comportamento dos metais no meio aquático vêm sendo desenvolvidos, pois os metais representam um problema ambiental por sua persistência no ambiente e não biodegradabilidade. No entanto, pouco se conhece sobre seus efeitos ecológicos na estrutura e função das comunidades aquáticas. O presente trabalho, neste sentido, visa contribuir para um melhor conhecimento desses efeitos sobre a comunidade zooplanctônica em experimentos de campo que reproduzem, com maior fidelidade, o ecossistema. O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos dos metais cromo e cobre sobre a estrutura da comunidade zooplanctônica de espécies holo-zooplanctônicas em experimentos de mesocosmos realizados na Represa do Lobo-Broa (CHREA/USP). Os mesocosmos constituíram-se de três cercados de filme de PVC transparente, com volume aproximado de 5000 litros, em contato com o sedimento de fundo. Um mesocosmos foi mantido como controle, não sendo contaminado, e os outros dois foram contaminados inicialmente com as concentrações máximas permitidas pelo CONAMA/86 para o cobre (20µg/L) e cromo (40µg/L). O experimento foi realizado de 28 de Março a 30 de Abril de 2002, quando amostras de água (para análises limnológicas) e plâncton foram coletadas duas vezes antes da contaminação e em intervalos de dois e três dias após a introdução dos metais. Na análise das amostras de zooplâncton foram contadas e identificadas as espécies dos três principais grupos zooplanctônicos (Copepoda, Cladocera e Rotifera), quantificados os ovos e classes populacionais de Cladocera e Copepoda, e posteriormente feitos os cálculos de diversos índices ecológicos. Os resultados obtidos indicam que as concentrações dos metais aplicadas causaram efeitos sobre a comunidade zooplanctônica. No entanto, estes efeitos foram diferenciados entre os diversos grupos e espécies observadas, sendo que para avaliar os efeitos sub-letais, uma análise populacional demonstrou ser mais eficiente do que índices ecológicos gerais. Apesar dos índices ecológicos terem demonstrado que os efeitos da contaminação por cromo foram mais severos sobre a comunidade zooplanctônica em relação ao cobre, os microcrustáceos apresentaram um melhor desenvolvimento no tanque contaminado cromo, sendo estes efeitos diferentes para as diversas espécies. Foram observadas alterações na abundância, produção e estoque de ovos de Calanoida, com efeito mais pronunciado no tanque contaminado com cobre. Os Cyclopoida foram mais resistentes à contaminação pelos metais, porém apresentaram sensibilidade diferenciada entre as espécies e entre os estágios de desenvolvimento. Em geral, os cladóceros foram mais sensíveis à contaminação, com efeito tóxico agudo em várias espécies, e efeitos crônicos para ambos os metais, avaliados pela redução no desenvolvimento e produção de ovos. Foram observadas ainda diferenças na sensibilidade entre as espécies de Cladocera, e a competição por recursos demonstrou ser um fator importante na sucessão de espécies nos mesocosmos. O cromo causou efeitos tóxicos mais acentuados sobre a maioria das espécies de Rotifera. A competição por recursos e a predação sobre Rotifera foram fatores importantes na estruturação de suas populações, sendo bastante influenciadas por efeitos indiretos causados pela contaminação do meio / The urban and industrial development has been contributing to the introduction of great amounts of heavy metals in the aquatic ecosystems, exposing its biota and the whole food chain to the contamination with these elements. A lot of studies about the behavior of heavy metals in the aquatic environment have been developed, since heavy metals represent an environmental problem due to its persistence and no biodegradability in the environment. However, little is known about the ecological effects of heavy metals on the structure and function of the aquatic communities. This work contributes for a better knowledge of these effects on the zooplankton community in field experiments. The purpose of this work was to evaluate the effects of chromium and copper on the zooplankton community structure in mesocosms experiments at the Lobo-Broa reservoir (CHREA/USP). The mesocosms were constituted of three 5000 liters transparent PVC littoral enclosures in contact with the bottom sediment. One mesocosms was maintained as control (not contaminated), and two were contaminated with the CONAMA/86 maximum concentrations allowed for copper (20µg/L) and chromium (40µg/L). The experiment was conducted from March 28 to April 30, 2002, when samples of water (for limnological analyses) and plankton were collected before and after the contamination in intervals of two to seven days. The zooplankton samples were counted and the species of the three main groups (Copepoda, Cladocera and Rotifera) were identified, eggs and population classes of Cladocera and Copepoda were quantified, and ecological indexes were calculated. According to the results, the concentrations of metals applied caused several effects on the zooplankton community. The ecological indexes showed that the effects of the chromium contamination were more severe over the zooplankton community than copper. However, the effects of the contamination were different for each metal, zooplankton group and species, and for the evaluation of these effects, the analysis based on population data was more efficient than the analyses based on ecological indexes. Copper caused more deleterious effects over the Crustaceans than chromium, but these effects were different for each species. It was observed a different sensibility among the species and the development stages of Copepoda. A more severe reduction in the population abundance and production of eggs of Calanoida occurred in the copper contaminated mesocosms than in the chromium one. Cyclopoida were more resistant to the metal contamination than Calanoida. Cladocera were the most sensitive group, reducing Its abundance and egg production in the contaminated mesocosms, and presenting acute and chronic effects for both metals. It was observed differences in the sensibility among the species of Cladocera, and the competition for resources demonstrated to be an important factor in the succession of species. Several species of Rotifera were more sensitive to chromium than copper, and indirect effects of contamination, like changes in the competition for resources and predation, were important factors in the determination of the Rotifera population structure

Ecological risk assessment (ERA) studies are important to assess environmental changes that have been caused by anthropogenic activities. These integration models show the estimation of adverse risk effects across the levels of biological organization potentially exposed to perturbation, including a better understanding of the ecosystems complexity. It is well known that the pesticide have severe environment effects contributing to biodiversity loss and trophic levels changes. In this context, the aim of this study was to evaluate the ecological risk assessment in pesticide contamination scenarios for aquatic and terrestrial compartments. To attempt it direct and indirect effects on individual response for different biological organization and for multi trophic interactions responses with ecosystems models were evaluated. Thus the environmental impacts in relation to losses and changes of the ecosystems functions and services were analyzed. For this purpose, a risk scenario was designed to compare the Ivermectin contamination exposure routes, via dermal (soil) and oral (food) on Eisenia fetida reproduction tests. An experimental approach was constructed to characterise the effects of the fungicide Scala® (Pyrimethanil) in spraying application comparing to homogenous soil application on a constructed soil multi-species test system. n experiment was performed to reported the effects of the fungicide Mythos® (Pyrimethanil) with terrestrial plant test followed by elutriate test with non-targets freshwater organisms and avoidance test with soil invertebrates and quantify the ecosystems services framework. A holistic higher tier fungicide risk assessment was done with terrestrial and aquatic responses and trophic levels with multitrophic interactions in ecosystem models and supplementary with individuals\' responses. The results obtained suggest that the analyzed reproduction parameters for earthworms were affected with the increase of ivermectin concentrations with statistical significant differences between the contamination exposure routes. The fungicide pyrimethanil has adverse effect on soil invertebrates\' response for the application and spatial distribution with the habitat preferences and foraging abilities has affected directly or indirectly by the fungicide toxicity. The impacts by the runoff and leaching pesticides into adjacent water bodies and surrounding soil showed changes in the organism\'s structure with changes and loss in the provisioning, regulatory and supporting services. The integrated holistic four-tiered fungicide risk assessment showed the possible impacts and the adverse effects on the terrestrial and aquatic organisms, ecosystems and processes in the simulate scenarios. From the results, it is possible to conclude that the experiments performed crossed the multiple aspects of contaminations and show the individuals to ecosystems responses approaches using the exposure routes of contamination, multi trophic interactions of experimental ecosystems models, behavioral, individual and some comparatives responses with aquatic and terrestrial compartments in risk assessment. Furthermore, this study are an important register for the deleterious effects and responses to impacts of pesticides, prompting the possible environmental losses and changes of the ecosystems functions and services in disturbances areas. / Os estudos de avaliação de risco ecológico consistem em avaliar os riscos ecológicos ocasionados pelas diversas atividades antropogênicas a um determinado sistema. Essa abordagem de integração reporta a estimativa dos efeitos de risco adverso através dos níveis de organização biológica potencialmente expostos a pertubação, incluindo assim uma melhor compreensão da complexidade dos ecossistemas. É bem conhecido que os pesticidas possuem efeitos nocivos ao meio ambiente, contribuindo para a perda de biodiversidade e mudanças nos níveis tróficos. A partir dessa análise, o objetivo geral desse estudo foi uma avaliação de risco ecológico em cenários de contaminação por pesticidas em relação aos compartimentos terrestres e aquáticos. Para tanto, foram avaliados os efeitos diretos e indiretos sobre as respostas individuais para diferentes níveis de organização biológica e para as interações multitróficas através de modelos ecossistêmicos. Assim, foram analisados os impactos ambientais em relação as perdas e mudanças das funções e serviços dos ecossistemas. Para esse propósito, foram desenvolvidos cenários de risco em relação as rotas de exposição do antiparasitário Ivermectin para a minhoca Eisenia fetida em relação a testes de reprodução, através da via dermal (solo) e oral (comida). Foi construída uma abordagem experimental para caracterizar os efeitos do fungicida Scala® (Pyrimethanil), comparando a aplicação através de pulverização por spray com a aplicação homogênea no solo em um sistema terrestre multiespécies. Experimentos foram realizados para reportar os efeitos do fungicida Mythos® (Pyrimethanil) em plantas terrestres alvo, seguidos por teste com elutriato com organismos de água doce não-alvo e testes de fuga com invertebrados terrestres não-alvo e uma quantificação dos serviços ecossistêmicos. Foi realizada uma avaliação de risco holística do fungicida pyrimethanil com respostas dos organismos terrestres e aquáticos e das interações tróficas através dos modelos ecossistêmicos e complementados com respostas individuais. Os resultados obtidos sugerem que os parâmetros de reprodução para as minhocas foram afetados com o aumento das concentrações de ivermectina com diferenças estatísticas significativas entre as rotas de exposição a contaminação. O fungicida pyrimethanil mostrou efeitos adversos sobre os invertebrados terrestres para as aplicações do pesticida e para a distribuição espacial, sendo as preferências de habitat e habilidade de forageio direta ou indiretamente afetadas pela toxicidade do fungicida. Os possíveis impactos do runoff e lixiviação nos corpos de água e solos adjacentes mostram mudanças na estrutura da comunidade com mudanças e perdas nos serviços ecossistêmicos de provisão, regulação e suporte. A avaliação de risco holística mostrou os impactos e efeitos adversos sobre os organismos terrestres e aquáticos, ecossistemas e processos nos diferentes cenários de simulação. Ao analisar os dados obtidos é possível concluir que os experimentos realizados permeiam os múltiplos aspectos da contaminação por pesticidas, mostrando respostas de indivíduos a ecossistemas através das rotas de exposição da contaminação, interações multitróficas a partir dos experimentos de modelos ecossistêmicos, respostas individuais, comportamentais e comparativas com os sistemas terrestres e aquáticos em avaliações de risco ecológico. Portanto, esse estudo se apresenta como um importante registro dos efeitos deletérios e das respostas dos impactos por pesticidas, levando a possíveis perdas e mudanças das funções e serviços ecossistêmicos em áreas com distúrbios.

Experimentos em mesocosmos, por se tratarem de estudos in-situ, possibilitam extrapolar para o campo, investigações realizadas em menor escala, com maior seguridade. Em fevereiro de 2002, foram instalados às margens da represa do Lobo (22º15\'S e 47º49\'W) nove mesocosmos, construídos com plástico (PVC) em forma de hexágono com 2 metros de altura, com fundo aberto em contato com o sedimento e volume variando entre 4,5 e 5,1 m3, em função da declividade do terreno. De acordo com a resolução 20/86 do Conselho Nacional do Meio Ambiente, as concentrações máximas permitidas para os metais cobre (0,02 mg/L) e cromo (0,5 mg/L) em corpos d\'água Classe 2 foram adicionadas aos mesocosmos, originando-se triplicatas, adotando-se outros três mesocosmos como controles. O objetivo principal deste trabalho foi verificar as possíveis alterações no ambiente sedimento, particularmente o enriquecimento e a indução de toxicidade, em função da adição dos metais mencionados. Para tanto, amostras foram coletadas através de dragas e testemunhos nos tempos 0 dia (antes da contaminação), 10 dias, 20 dias e 30 dias após a contaminação (final do experimento). Em seguida, as amostras foram preparadas e submetidas às análises físicas e químicas, caracterização da macrofauna bentônica e diversos ensaios toxicológicos. A partir dos dados gerados, efetuou-se o estudo integrativo da tríade de qualidade de sedimentos. Os resultados obtidos mostraram um discreto aumento na concentração total dos metais cobre e cromo nos sedimentos dos mesocosmos contaminados em comparação aos controles, sendo verificada diminuição na abundância de organismos bentônicos e efeitos tóxicos sobre os organismos-teste submetidos a estes sedimentos. As respostas da tríade foram essenciais para a caracterização da qualidade dos sedimentos dos mesocosmos controle em relação aos dos mesocosmos contaminados. / In-situ mesocosms experiments allow the extrapolation of laboratory data to the field with high reliability. In the present study, nine hexagonal PVC mesocosms with 2 m height and 4.5 to 5.1 m3 volume were installed in contact with the sediment near the Lobo reservoir dam (22º15\'S e 47º49\'W) in february of 2002. In accordance with the National Environmental Council (CONAMA) 20/86 resolution for Class 2 water bodies, the maximum allowed concentrations of copper (0,02 mg/L) and chromium (0,5 mg/L) were added to the mesocosms (triplicate), and three other ones were used as controls. The main purpose of this study was to evaluate the possible changes in the sediment environment, particularly the enrichment and induction of toxicity, by the contamination of these metals. The sediment was sampled by means of Eckman-Birge and core samplers on the 0 (before the contamination), 10th, 20th and 30th days (end of the experiment). Afterwards, physical and chemical analyses, benthic macrofauna characterization and several toxicity assays were conducted with the samples. In order to better evaluate these results, the sediments quality triad was considered. A discrete increase in the total concentration of copper and chromium was observed in the sediments of the contaminated mesocosms when compared to the controls, as well as a reduction in the abundance of benthic organisms and toxic effects over the organisms tested with these sediments. The triad responses were essential for quality characterization of the control mesocosms sediments in comparison with the contaminated ones.

The relation between zooplankton biomass and size structure and the trophic state and depth of shallow lake ecosystems was studied. Presented dataset describes monthly sampling within the experimental season 2011. Generally, total zooplankton biomass clearly correlated with high nutrient concentration mesocosms.

Experimentos em mesocosmos, por se tratarem de estudos in-situ, possibilitam extrapolar para o campo, investigações realizadas em menor escala, com maior seguridade. Em fevereiro de 2002, foram instalados às margens da represa do Lobo (22º15\'S e 47º49\'W) nove mesocosmos, construídos com plástico (PVC) em forma de hexágono com 2 metros de altura, com fundo aberto em contato com o sedimento e volume variando entre 4,5 e 5,1 m3, em função da declividade do terreno. De acordo com a resolução 20/86 do Conselho Nacional do Meio Ambiente, as concentrações máximas permitidas para os metais cobre (0,02 mg/L) e cromo (0,5 mg/L) em corpos d\'água Classe 2 foram adicionadas aos mesocosmos, originando-se triplicatas, adotando-se outros três mesocosmos como controles. O objetivo principal deste trabalho foi verificar as possíveis alterações no ambiente sedimento, particularmente o enriquecimento e a indução de toxicidade, em função da adição dos metais mencionados. Para tanto, amostras foram coletadas através de dragas e testemunhos nos tempos 0 dia (antes da contaminação), 10 dias, 20 dias e 30 dias após a contaminação (final do experimento). Em seguida, as amostras foram preparadas e submetidas às análises físicas e químicas, caracterização da macrofauna bentônica e diversos ensaios toxicológicos. A partir dos dados gerados, efetuou-se o estudo integrativo da tríade de qualidade de sedimentos. Os resultados obtidos mostraram um discreto aumento na concentração total dos metais cobre e cromo nos sedimentos dos mesocosmos contaminados em comparação aos controles, sendo verificada diminuição na abundância de organismos bentônicos e efeitos tóxicos sobre os organismos-teste submetidos a estes sedimentos. As respostas da tríade foram essenciais para a caracterização da qualidade dos sedimentos dos mesocosmos controle em relação aos dos mesocosmos contaminados. / In-situ mesocosms experiments allow the extrapolation of laboratory data to the field with high reliability. In the present study, nine hexagonal PVC mesocosms with 2 m height and 4.5 to 5.1 m3 volume were installed in contact with the sediment near the Lobo reservoir dam (22º15\'S e 47º49\'W) in february of 2002. In accordance with the National Environmental Council (CONAMA) 20/86 resolution for Class 2 water bodies, the maximum allowed concentrations of copper (0,02 mg/L) and chromium (0,5 mg/L) were added to the mesocosms (triplicate), and three other ones were used as controls. The main purpose of this study was to evaluate the possible changes in the sediment environment, particularly the enrichment and induction of toxicity, by the contamination of these metals. The sediment was sampled by means of Eckman-Birge and core samplers on the 0 (before the contamination), 10th, 20th and 30th days (end of the experiment). Afterwards, physical and chemical analyses, benthic macrofauna characterization and several toxicity assays were conducted with the samples. In order to better evaluate these results, the sediments quality triad was considered. A discrete increase in the total concentration of copper and chromium was observed in the sediments of the contaminated mesocosms when compared to the controls, as well as a reduction in the abundance of benthic organisms and toxic effects over the organisms tested with these sediments. The triad responses were essential for quality characterization of the control mesocosms sediments in comparison with the contaminated ones.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:33:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CarolineGBM_DISSERT.pdf: 778935 bytes, checksum: 2a19b59e3c8f14ceef97a9f6a966da73 (MD5) Previous issue date: 2010-02-28 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / O aumento da concentra??o de CO2 na atmosfera tem sido observado, principalmente a partir da revolu??o industrial. Uma das causas principais desse comportamento tem sido a queima de combust?veis f?sseis. Isso tem levado a altera??es globais no ciclo do carbono. Desta forma tem sido de suma import?ncia trabalhos que mostrem a influ?ncia dos sistemas em geral e suas contribui??es relativas na din?mica e ciclo do carbono. Dentro deste contexto, os ecossistemas aqu?ticos apresentam import?ncia no processamento da mat?ria org?nica produzida internamente nos sistemas aqu?ticos (aut?ctone), bem como a mat?ria org?nica trazida dos sistemas terrestres (al?ctone). Os principais organismos que metabolizam a mat?ria org?nica dissolvida (carbono org?nico dissolvido COD) presente nos sistemas aqu?ticos s?o as bact?rias. No entanto a qualidade da mat?ria org?nica determina a prefer?ncia e a via metab?lica (produ??o bacteriana - PB ou respira??o bacteriana - RB) pela qual o carbono ser? direcionado quando assimilado pelas bact?rias. Nos sistemas aqu?ticos a diversidade da mat?ria org?nica presente, muitas vezes estimula a produ??o bacteriana. Desta forma, os objetivos deste trabalho foram avaliar os efeitos do COD al?ctone e aut?ctone na PB e RB, al?m de avaliar o efeito da mistura de COD sobre o balan?o de CO2 no experimento de mesocosmo. Para testar os objetivos realizamos um experimento de mesocosmo com o arranjo experimental do tipo (2x2) destinado a simular condi??es onde houvesse o predom?nio de mat?ria org?nica aut?ctone (fitopl?ncton), al?ctone (detrito de vegeta??o terrestre) e ambas combinadas. Consistindo em quatro tratamentos incluindo o Controle. A dura??o do experimento foi de 42 dias. Verificamos no geral que os tratamentos enriquecidos com mat?ria org?nica al?ctone apresentaram as maiores taxas metab?licas (RB, CO2), o que provavelmente esteve relacionado ? qualidade da mat?ria org?nica utilizada. Conclu?mos que o aporte de mat?ria org?nica de origem terrestre resulta em aumento da atividade de decomposi??o resultando na condi??o de heterotrofia nos tanques estudados. Conclu?mos ainda que com o esgotamento da mat?ria, os tanques passaram a apresentarem-se subsaturados em CO2, resultando na condi??o de autotrofia. Conclu?mos tamb?m que nos tanques com mistura de fonte o efeito observado foi antag?nico. / The increased concentration of CO2 in the atmosphere has been observed, mainly from the industrial revolution. One of the main causes of this behavior has been the burning of fossil fuels. This has led to changes in the global carbon cycle. Thus it has been extremely important work showing the influence of systems in general and their contributions on the dynamics and the carbon cycle. Within this context, aquatic ecosystems have importance in the processing of domestically produced organic matter in aquatic systems (indigenous) and the organic matter brought from the terrestrial (allochthonous). The main organisms that metabolize dissolved organic matter (dissolved organic carbon - DOC) present in aquatic systems is bacteria. However the quality of organic matter determines the preference and the metabolic pathway (bacterial production - PB or bacterial respiration - RB) by which carbon will be directed when assimilated by bacteria. In aquatic systems, the diversity of organic matter present, often stimulates bacterial production. Thus, the objectives were to evaluate the effects of allochthonous and autochthonous DOC in the PB and RB, and to evaluate the effect of mixing of DOC on the CO2 balance in the mesocosm experiment. For testing purposes we conducted a mesocosm experiment with the experimental arrangement of type (2x2) to simulate conditions where there was a predominance of autochthonous organic matter (phytoplankton), allochthonous (terrestrial vegetation detritus) and both combined. Consisting of four treatments including control. The experiment lasted 42 days. We note that in general the treatments enriched with allochthonous organic matter showed the highest metabolic rates (RB, CO2), which probably was related to the quality of organic matter used. We conclude that the input of organic matter from terrestrial origin results in increased activity of decomposition resulting in the condition of heterotrophy in the tanks studied. We also concluded that the exhaustion of matter, the tanks began to present themselves in subsaturados CO2, resulting in the condition of autotrophy. We also conclude that the tanks blend with the source of the observed effect was antagonistic.