Padrões de diversidade α (alfa) e β (beta) zooplanctônica em lagos tropicais: a importância da estrutura do habitat e da identidade das espécies

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Padrões de diversidade α (alfa) e β (beta) zooplanctônica em lagos tropicais: a importância da estrutura do habitat e da identidade das espécies

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Environmental impacts of freshwater use and suspended solids in life cycle assessment

Perturbation of natural ecosystems, namely by increasing freshwater use and its degradative use, as well as topsoil erosion by water of land-use production systems, have been emerging as topics of high environmental concern. Freshwater use has become a focus of attention in the last few years for all stakeholders involved in the production of goods, mainly agro-industrial and forest-based products, which are freshwater-intensive consumers, requiring large inputs of green and blue water. This thesis presents a global review on the available Water Footprint Assessment and Life Cycle Assessment (LCA)-based methods for measuring and assessing the environmental relevance of freshwater resources use, based on a life cycle perspective. Using some of the available midpoint LCA-based methods, the freshwater use-related impacts of a Portuguese wine (white ‘vinho verde’) were assessed. However, the relevance of environmental green water has been neglected because of the absence of a comprehensive impact assessment method associated with green water flows. To overcome this constraint, this thesis helps to improve and enhance the LCA-based methods by providing a midpoint and spatially explicit Life Cycle Impact Assessment (LCIA) method for assessing impacts on terrestrial green water flow and addressing reductions in surface blue water production caused by reductions in surface runoff due to land-use production systems. The applicability of the proposed method is illustrated by a case study on Eucalyptus globulus conducted in Portugal, as the growth of short rotation forestry is largely dependent on local precipitation. Topsoil erosion by water has been characterised as one of the most upsetting problems for rivers. Because of this, this thesis also focuses on the ecosystem impacts caused by suspended solids (SS) from topsoil erosion that reach freshwater systems. A framework to conduct a spatially distributed SS delivery to freshwater streams and a fate and effect LCIA method to derive site-specific characterisation factors (CFs) for endpoint damage on aquatic ecosystem diversity, namely on algae, macrophyte, and macroinvertebrates organisms, were developed. The applicability of this framework, combined with the derived site-specific CFs, is shown by conducting a case study on E. globulus stands located in Portugal as an example of a land use based system. A spatially explicit LCA assessment was shown to be necessary, since the impacts associated with both green water flows and SS vary greatly as a function of spatial location.

Invertebrados aquáticos no detrito de Salvinia herzogii de la Sota em lagos rasos do sul do Brasil

A colonização por invertebrados aquáticos no detrito de Salvinia herzogii foi estudada em dois lagos rasos subtropicais de diferentes estados tróficos (eutrófico e oligotrófico) localizados no campus Carreiros da Universidade Federal do Rio Grande, extremo sul do Brasil. Aproximadamente 6g (peso úmido) de S. herzogii foram incubados em experimentos com litter bags (30 X 20 cm com 10 mm de malha) e a decomposição do detrito acompanhada durante 110 dias (entre setembro de 2008 e janeiro de 2009), período no qual o detrito decompôs-se cerca de 95%. Quatro réplicas foram retiradas após os intervalos de 1, 30, 60, 90 e 110 dias de incubação e o detrito foi limpo em água corrente sob peneira de 250µm de malha para que fossem retidos os organismos e depois fixados em álcool 80%. As plantas depois de limpas foram secas à 60ºC por 72 horas para obtenção do peso seco, depois trituradas, para as análises de nitrogênio e fósforo total e para obtenção do peso seco livre de cinzas, equivalente a porcentagem de massa remanescente (%R). Os invertebrados foram identificados até o menor nível taxonômico possível e depositados na coleção de Invertebrados Límnicos – ICB - FURG. Para cada amostra foram calculadas a riqueza e a densidade de táxons, os índices de diversidade de Shannon - Wiener (H’), homogeneidade de Pielou (J). Para determinar qual grupo de invertebrados foi mais importante para a estruturação da comunidade em cada lago, foi realizada a análise de espécies indicadoras (indicator especies analysis). Um total de 32.399 organismos distribuídos em 38 táxons foram registrados para os lagos estudados. Dezoito táxons foram comuns entre os lagos em cada experimento. Um total de 1.449.612 ind. 100g PS no ambiente eutrófico e 372.380 ind. 100g PS para o ambiente oligotrófico foi registrado (p=0,4771). O táxon mais abundante encontrado para o lago eutrófico foi Goeldichironomus (Chironomidae; 81% de todos os organismos coletados), enquanto queno lago oligotrófico, o táxon mais abundante foi Caenis (Caenidae; 29,1% de todos os organismos coletados). A colonização do detrito foi rápida, nas primeiras 24 horas foram registrados 10 táxons nos lagos eutrófico e oligotrófico, sendo os predadores o grupo dominante (52 e 70%, respectivamente) neste período. Durante o período do experimento,no lago eutrófico, os coletores-catadores foram os mais abundantes (91,2 % do número total de organismos), seguido de coletores-filtradores (4,7 %) e predadores (3,5 %). No lago oligotrófico, os coletores-catadores foram os mais abundantes (34,1 % do número total de organismos), seguido de predadores (26,8 %), raspadores (24,9 %) e fragmentadores (10,5 %). O Índice de diversidade acompanhou os aumentos de densidade durante os experimentos, sendo que o valor máximo observado foi no lago oligotrófico(H’=2,31) no 60º dia de incubação, enquanto que o menor valor foi registrado para o lago eutrófico (H’=0,19) no 110º dia de incubação. A taxa de decomposição de S. herzogii foi diferente no lago eutrófico (k = 0,019; R2 = 0,88) e oligotrófico (k = 0,021; R2 = 0,81),porém essa diferença não foi significativa (ANCOVA; F = 6,38 e p = 0,6755).

Efeitos do cobre na macrófita potamogeton pectinatus L. e sua possível utilização o monitoramento ou remediação de ambientes aquáticos contaminados por este metal

O cobre é um metal essencial para as plantas, porém considerado tóxico quando em elevadas concentrações na água. No caso de macrófitas aquáticas já foi demonstrado que este metal inibe o processo fotossintético e provoca alterações pigmentares. Neste contexto, expusemos (96h) a macrófita aquática Potamogeton pectinatus (L.) à diferentes concentrações de cobre 1, 10, 100 e 1000 µM para avaliar o potencial bioacumulador da planta, e às concentrações de 1, 10 e 100 µM de Cu para verificar os possíveis efeitos do metal na taxa fotossintética (24 e 96h) em diferentes intensidades luminosas (17, 100, 300 e 500 µmol/m2 /s), no teor pigmentar (96h) e no crescimento das macrófitas (30 dias). Para os experimentos de bioacumulação mantivemos um grupo de plantas controle (sem adição de cobre no meio), enquanto que para os outros testes mantivemos um grupo controle e um grupo em solução nutritiva de Hoagland 100%, que contem cobre e outros micronutrientes em concentrações ideais para sobrevivência e crescimento de P. pectinatus. Nossos resultados mostram que a macrófita P. pectinatus é capaz de acumular altas concentrações de cobre, sendo que este acúmulo aumenta com a elevação dos níveis do metal na água. Apesar de basicamente não haver diferença estatística entre a concentração do metal nos diferentes órgãos da planta, as raízes mostraram-se capazes de acumular mais cobre que as folhas e caule com base no fator de bioconcentração. Com relação aos teores de clorofila “a”, “b” e carotenoides, estes foram menores nas folhas das plantas controle em comparação com as plantas em solução de Hogland, mas esta diferença só foi significativa nas plantas expostas ao cobre, que apresentaram menor concentração dos teores pigmentares já à 1 µM de Cu. Quanto à fotossíntese, em 24h de exposição, novamente observamos um efeito negativo da ausência e presença de cobre nas concentrações de 1, 10 e 100 µM, bem como, um efeito da luminosidade, de forma que as plantas em solução de Hoagland apresentaram maior taxa fotossintética quando em 100 µmol/m2 /s. Em virtude de um aumento na respiração em 96h, a fotossíntese, quando ocorreu, foi menor que em 24h e não diferiu entre os grupos e luminosidade. Em relação ao crescimento, as plantas perderam biomassa, mas mantiveram seus comprimentos e apenas aquelas em solução de Hoagland aumentaram seu número de folhas. Ainda, verificou-se clorose e necrose nas plantas controle e expostas ao cobre. Diante do exposto, concluímos que a macrófita P. pectinatus acumula altas concentrações de cobre, principalmente na raiz, sendo capaz e refletir as concentrações do metal no meio. Esta condição, sugere seu uso no biomonitoramento e fitorremediação de locais contaminados por cobre. Por outro lado, elas mostram-se sensíveis ao metal pela redução no teor pigmentar e fotossíntese, sugerindo estes como mecanismos toxicidade do cobre.

Comunidade fitoplanctônica e qualidade da água da Lagoa do Jiqui, Parnamirim, RN

It is important to evaluate the quality of water for proper management of these resources, since the increase of environmental degradation and the multiple use of water resources are decreasing the quality of water consumed by living beings. The objective of this study was to characterize the phytoplankton community and its variations during periods of dray and rain in Jiqui Lake located in Parnamirim, RN. It was also aimed to analyze the physical and chemical factors of this environment, in order to contribute to the knowledge of water quality used for human consumption. The collection of water samples were carried out in September 2008 to August 2009. The collection of the phytoplankton community was carried out in four sampling sites (surface, bottom, margin of the lake without macrophytes and site dominated by macrophytes). Phytoplankton was collected using plankton net of 20m. The analysis of nutrients and identification of phytoplankton were performed in the laboratory. The results indicate that concentration of chlorophyll a was high in the bottom with mean value of 1.07 μgL-1 (SD ± 1.61). During the study period there was a dominance of the following species: Euglena gracilis, Trachelomonas sp, Cyclotellas sp, Gomphonema apuncto, Navicula cuspidata var. cuspidata, Navicula sp, Rhopalodia gibba. There was homogeneity between limnological values in the four study sites, with significant difference between the periods of drought and rain. The Jiqui Lake is considered oligotrophic due to its low concentrations of chlorophyll a, high transparency and low levels of nutrients. The values of BOD and chlorophyll a concentration remained below the permitted standards existing for freshwaters in Brazil, thus the water from Lake Jiqui is of good quality, suitable for human consumption.

AVALIAÇÃO COMPARATIVA DO ESTADO NUTRICIONAL DE MUDAS DE BARU ( Dipteryx alata )

Para o sucesso de um processo de revegetação, além de melhorar as condições edáficas da área, deve-se dispor de mudas de boa qualidade, o que pode ser avaliado pelo estado nutricional. Neste trabalho, avaliaramse os teores foliares de N, P, K, Ca, Mg, S, B, Cu, Fe, Mn e Zn de mudas de Dipteryx alata produzidas a pleno sol ou em cultivo protegido (30% de sombreamento), utilizando como substrato solo degradado, condicionado ou não com resíduo orgânico (32 t ha-1 macrófitas) e com diferentes doses de fósforo (0, 100, 200 e 300 mg dm-3 P2O5), comparativamente à mudas e parte aérea de plantas adultas, coletadas em campo. A cada coleta de folhas em campo, o solo foi coletado e analisado para P, MO, pH, K, Ca, Mg, H+Al, SB e CTC. A mesma análise foi realizada nas unidades experimentais, ao final do experimento. Os resultados mostram que o Dipteryx alata é pouco exigente em P, que os teores foliares, nas mudas de campo, são superiores às plantas adultas em N, P, K e S e inferiores para Ca e que o estádio de desenvolvimento da planta não influenciou os teores foliares de Mg, B, Cu, Fe, Mn e Zn. O resíduo orgânico não foi suficiente para fornecer o N necessário às mudas produzidas. O cultivo a pleno sol propiciou maiores teores foliares de N, P, Ca, Mg, B, Cu, Fe e Mn. Teores foliares de N, P, K, Ca, B, Fe e Zn foram superiores na presença de resíduo orgânico.

Biomonitoramento da comunidade de macroinvertebrados de um reservatório de abastecimento público no sul do Brasil

The faunal inventory of the macroinvertebrate community is important to the environmental assessment, since this biota is sensitive to human disturbance. The reservoir of Rio Verde, located on the first plateau of Paraná, is inserted into an agricultural region with several forest fragments Araucaria. The aim of this study was to evaluate the environmental integrity of the reservoir through ecological indexes of macroinvertebrate community benthic and associated with macrophytes. Five sampling points were defined in the study area, which comprise distinct microhabitats in the basin. There were four sampling campaigns, each by weather station: Spring (2014); Summer (2015); Autumn (2015) and Winter (2015). In each sample were measured abiotic various parameters in the field and be collected water samples for nutrient analysis in the laboratory. The macroinvertebrates were collected in triplicate at adapted Macan method using mesh sieve 1 mm and CPUE (catch per unit effort) for 20 minutes. In order to pellet sample was used a dredger model Petersen 2L. Still in the field, by season, samples were collected from macrophytes Myriophyllum aquaticum (Vell) Verdc. and Potamogeton montevidensis A. Benn. in triplicates in the fluvial region of the reservoir, to analyze the associated fractal dimension and macrofauna. For this we used a PVC sampler specific volume 0.025 m3. the following ecological descriptors were calculated in each case: abundance, wealth tax, wealth Margalef, Shannon-Wiener diversity, evenness evenness through the Past software. The index Biological Monitoring Working Party (BMWP) for monitoring sampling points was also calculated. Regarding the statistical analysis, we used the analysis of PERMANOVA to compare points and seasons and canonical correspondence analysis (CCoA) for variables. Regarding M. aquaticum and P. montevidensis it was not verified difference to the average associated macroinvertebrates. However there was a difference for abundance of organisms in the fractal dimension and biomass of specimens. M. aquaticum is more complex and took more macrofauna in relation to P. montevidensis. Regarding the monitoring of the reservoir, it showed up mesotrophic with moderate nutrient concentrations and within the regulatory limits. Benthic macrofauna showed statistical differences in relation to the reservoir region, sample point and temporal variation. The BMWP index showed that the river region has the highest biotic integrity (in all samples above 70 points), and the ecological descriptors of wealth and Margalef diversity of Shannon- Wiener higher. In point 4 (dam downstream) were recorded evidence of possible impacts due to lower wealth and BMWP index which resulted in a questionable quality water. New approaches are needed to focus on the aquatic community in the best understanding of this ecosystem and also with a view to environmental preservation of the Green River Basin.

Tanques sépticos seguidos de leitos cultivados com diferentes espécies de macrofitas no tratamento de esgoto

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária, Programa de Pós-Graduação em Agronomia, 2016.

Utilization of macrophyte biofilter in effluent from aquaculture: I. Floating plant

O objetivo deste trabalho foi confeccionar um biofiltro de baixo custo constituído por macrófita flutuante (Eichhornia crassipes). Os estudos limnológicos foram realizados 7 dias depois de colocadas as macrófitas no biofiltro, durante um período de 30 dias consecutivos, com amostragens 3 vezes por semana nas épocas de chuva, seca e de alta produção de organismos cultivados. Quanto aos compostos nitrogenados, as menores concentrações foram observadas no período de jul./ago., correspondendo à época de baixa produção de peixes e baixa adição de alimento nos tanques e viveiros de cultivo. O pH manteve-se ligeiramente ácido a alcalino ao longo do período experimental, não apresentando oscilações com os maiores valores médios no período de abr./mai. Os valores de pH influenciaram diretamente a alcalinidade e a dominância de bicarbonato no meio. Quanto à microfauna associada, entre os fitoplanctônicos as Chlorophyta foram o grupo dominante e entre os zooplanctônicos foram os Rotifera. Recomenda-se, no período de alta produção, substituição das plantas aquáticas por brotos bem pequenos a cada 10 dias.

Effect of Urucu oil (Brazilian Amazon) on the biomass of the aquatic macrophyte Eichhornia crassipes (Mart.) Solms (Pontederiaceae)

Os rios e lagos de várzea da província petrolífera de Urucu, na Amazônia Central, são amplamente colonizados por macrófitas aquáticas, que podem ser afetadas por acidentes durante a exploração e o transporte de petróleo. Entre as macrófitas, a espécie flutuante Eichhornia crassipes (aguapé) ocorre abundantemente na região; OBJETIVO: O objetivo desse estudo foi verificar o efeito de diferentes dosagens do petróleo de Urucu (0; 0,5; 1,5 e 3,0 L.m-2) na biomassa viva e morta de E. crassipes e em algumas características físicas e químicas da água; MÉTODOS: O experimento teve oitenta e quatro dias de duração. A cada sete dias foi determinada a biomassa (viva e morta) de E. crassipes e os valores de temperatura, pH, condutividade elétrica e oxigênio dissolvido da água; RESULTADOS: A dosagem de 0,5 L.m-2 foi suficiente para causar mortalidade parcial (48%) em E. crassipes após trinta e cinco dias de exposição ao petróleo. A dosagem de 3,0 L.m-2 causou mortalidade total (100%) em E. crassipes em oitenta e quatro dias de exposição. A decomposição do petróleo e da biomassa morta de E. crassipes provocam a redução do oxigênio dissolvido e do pH, e aumento da condutividade elétrica e de fósforo total na água; CONCLUSÕES: Nós concluímos que um derramamento de petróleo pode provocar mortalidade total em uma população de uma espécie de macrófita, mas não em uma outra. Isto pode alterar a diversidade de espécies de macrófitas na região impactada. No caso de Eichhornia crassipes e Pistia stratiotes, um derramamento de petróleo de Urucu pode favorecer E. crassipes, a espécie menos sensível ao petróleo.

Eficácia do diquat no controle de Hydrilla verticillata, Egeria densa e Egeria najas e toxicidade aguda para o Guaru (Phallocerus caudimaculatus), em condições de laboratório

No Brasil, as macrófitas aquáticas submersas, Egeria densa e Egeria najas, têm causado prejuízos aos usos múltiplos da água. Hydrilla verticillata foi recentemente introduzida, mas tem histórico como planta problemática nos EUA, no México e na Austrália. O objetivo deste trabalho foi avaliar as suscetibilidades relativas dessas três macrófitas aquáticas ao diquat e os riscos da utilização desse herbicida para o guaru (Phallocerus caudimaculatus). Para isso, foram instalados ensaios em condições de laboratório, a fim de avaliar a suscetibilidade relativa das três macrófitas por meio da manutenção de ponteiros dessas plantas em soluções contendo 0,0; 0,2; 0,4; 0,8; e 1,6 mg L-1 de diquat (Reward®) por 14 dias. A avaliação foi realizada pela variação do acúmulo de matéria fresca e do comprimento dos ponteiros no período de exposição ao herbicida. H. verticillata mostrou maior sensibilidade ao diquat em comparação com as duas macrófitas do gênero Egeria, mesmo em baixas concentrações do herbicida. Nas maiores concentrações, E. densa mostrou maior sensibilidade que E. najas. O risco da aplicação do diquat para P. caudimaculatus foi estimado pela toxicidade aguda. Alevinos de P. caudimaculatus de 0,4 ± 0,2 mg foram expostos a soluções de 0,0; 1,0; 5,0; 10,0; 15,0; 20,0; 25,0; e 30,0 mg L-1 de diquat. A concentração letal de 50% (CL(I) (50;96h)) do diquat estimada para P. caudimaculatus foi de 7,17 mg L-1. Para P. caudimaculatus, a toxicidade aguda foi superior à concentração recomendada para o controle de macrófitas aquáticas submersas, indicando risco muito baixo para esse peixe.

Comunidade fitoplanctônica e qualidade da água da Lagoa do Jiqui, Parnamirim, RN

It is important to evaluate the quality of water for proper management of these resources, since the increase of environmental degradation and the multiple use of water resources are decreasing the quality of water consumed by living beings. The objective of this study was to characterize the phytoplankton community and its variations during periods of dray and rain in Jiqui Lake located in Parnamirim, RN. It was also aimed to analyze the physical and chemical factors of this environment, in order to contribute to the knowledge of water quality used for human consumption. The collection of water samples were carried out in September 2008 to August 2009. The collection of the phytoplankton community was carried out in four sampling sites (surface, bottom, margin of the lake without macrophytes and site dominated by macrophytes). Phytoplankton was collected using plankton net of 20m. The analysis of nutrients and identification of phytoplankton were performed in the laboratory. The results indicate that concentration of chlorophyll a was high in the bottom with mean value of 1.07 μgL-1 (SD ± 1.61). During the study period there was a dominance of the following species: Euglena gracilis, Trachelomonas sp, Cyclotellas sp, Gomphonema apuncto, Navicula cuspidata var. cuspidata, Navicula sp, Rhopalodia gibba. There was homogeneity between limnological values in the four study sites, with significant difference between the periods of drought and rain. The Jiqui Lake is considered oligotrophic due to its low concentrations of chlorophyll a, high transparency and low levels of nutrients. The values of BOD and chlorophyll a concentration remained below the permitted standards existing for freshwaters in Brazil, thus the water from Lake Jiqui is of good quality, suitable for human consumption.

Diferenciación molecular de Lemna aequinoctialis y L. Valdiviana (lemnaceae) por patrones proteicos

El estudio se llevó a cabo en el Laboratorio de Genética Molecular de la Universidad Nacional, Heredia, Costa Rica. Se utilizaron plantas acuáticas macrófitas de Lemna valdiviana y L. aequinoctialis previamente identificadas. Estas especies habitan en aguas ricas en sales disueltas y aguas servidas. Recientemente se les consideró como un indicador de la contaminación ocasionada por pesticidas y herbicidas en el agua. La composición proteica llega a niveles entre 38 y 43% de materia seca, importante para diversos usos. La extracción de proteínas totales, por medio de electroforesis discontinua en gel de poliacrilamida, se realizó en condiciones reductoras con SDS (SDS-PAGE). Los geles separadores empleados fueron al 8 y 10%, gel espaciador al 4% y la tinción se efectuó con azul commassie. Los diversos patrones proteicos reflejaron diferencias genéticas entre ambas especies que se pueden deber a las diferencias de hábitat y de reproducción.