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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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/1723 |
| Date | 30 June 2011 |
| Creators | Bere, Taurai |
| Contributors | Tundisi, José Galizia |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Programa de Pós-graduação em Ecologia e Recursos Naturais, UFSCar, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | English |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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