Integridade ambiental de riachos: bases para conservação e ...labs.icb.ufmg.br/benthos/index_arquivos/pdfs_pagina... · Curso de Capacitação –P&D Aneel/CEMIG –GT487 Integridade

Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487

Integridade ambiental de riachos: bases para conservação e manejo

de bacias hidrográficasPrograma de Pos-graduacao em Ecologia, Conservacao e Manejo de Vida Silvestre & Programa

de Pos-graduacao em Analise e Modelagem de Sistemas Ambientais

Profs. Responsaveis: Marcos Callisto (Lab. Ecologia de Bentos/BIG-ICB- UFMG), Diego Macedo (IGC-UFMG)

Profs. Colaboradores: Rafael Leitao (UFMG), Raphael Ligeiro (UFPA), Diego Castro (LEB/UFMG), Carlos Bernardo M. Alves (Proj. Manuelzao/UFMG), Debora Carvalho (PG-EA/UFLA), Barbara Becker (PUC- Minas), Barbara Sanches (PUC-Minas), Deborah Regina O. Silva (LEB/UFMG), Daniele Kasper (UFRJ)


Ementa: Esta disciplina abordara as etapas de desenvolvimento de Indices de Integridade Biotica, suas bases conceituais incluindo gradientes de condicoesambientais, definicao de areas de referencia, homogeneizacao de habitats devido a atividades humanas, avaliacao de uso e cobertura do solo, etapas para definicao de desenho amostral, planejamentos amostrais em campo, Protocolos US-EPA avaliacaohabitats fisicos em riachos e reservatorios, historico e evolucao abordagens, desdobramentos e perspectivas, exemplos nos EUA, China, Brasil, Europa e Australia.

Atividades: Aulas teoricas (9-11hs), Seminarios de grupos de alunos sobre artigos pre-selecionados (14-15hs), Palestras Aplicadas (15-17hs), Aulas Praticas em Campo (2 e 3/09), Redacao Manuscrito de Revisao por grupos de alunos (setembro).


Avaliacao: presen(i) ca nas atividades teoricas, seminarios, palestras, saida de campo (20%); apresenta(ii) cao seminario em grupo e discussao sobre temas selecionados (40%);

(iii) redacao manuscrito opiniao (40%).

Obs:1- Esta disciplina podera ter participantes convidados da CEMIG, SEMAD, orgaos de gestao ambiental, por fazer parte de um Curso de Capacitacao do Projeto P&D Aneel/Cemig GT-487.

2- Serao disponibilizados os PDFs das aulas e palestras dos professores e palestrantesconvidados.


Cronograma de Atividades


Bases Conceituais IBI:habitat, gradiente de condiçõesambientais, áreas de referência,

homogeneização biológica

Prof. Marcos Callisto


• Reservatórios – múltiplas funções (p.ex. estocagem água,

controle de cheias, geração energia) – benefícios diretos e

indiretos à humanidade.

• Causam mudanças ecológicas e influencia composição e

estrutura da biota aquática


Barramentos hidrelétricos alteram hidrologia dos rios

Montante: ecossistema (semi) lêntico

artificialJusante: vazão

regulada

Castro et al. 2013a (BJB), 2013b (Ann Limnol), Molozzi et al. 2013a (EcoInd), 2013b (EMAS), 2013c (MarFreshRes), Tupinambás et al. 2013

(Ecohydrology), Azevedo et al. 2014 (Biot Neot), Martins et al. 2015 (Biota Neot.), Tupinambás et al. 2015a (BJB), 2015b (Ecohydrology), Becker

et al. 2015 (J Limnol), Soares et al. 2015 (AquaLac), Sanches et al. 2016 (BJB), Azevedo et al. 2016 (Biot Neot), Morais et al. 2016 (J Limnol).

Macro,meso, micro escalas

driftAlien

species

Manipulações vazões

(vazão ambiental/ecológica)

Zonação spp peixes

e invertebrados


Regiõeshidrograficasbrasileiras

Ferreira ME et al (em preparacao)


PCHs e UHEs no Cerrado

Ferreira ME et al (em preparação)


PCHs emÁreasPrioritariasparaConservacao

Ferreira ME et al (em preparacao)


Gradiente de Condições Biológicas: Respostas Biológicas a Estresse

(Davies & Jackson, 2006 - Ecological Applications)

Quimica da agua, habitat, e/ou vazao severamente

alteradas

5

6

4

3

2

1

Bacia, habitat, vazao, quimica da agua emcondicoes naturais

Res

po

stas

Bio

lógi

cas

(p.e

x. R

iqu

eza,

Div

ersi

dad

e,

Trai

ts)

Gradiente de Condições Ambientais

Condições

Referência

?

- Riachos de cabeceira

em condições pristinas

- Menos alterados

- Riachos em Áreas

Protegidas particulares

(RPPNs)

- Riachos em Parques

Nacionais

Severamente

impactados


GRADIENTE DE DISTURBIO HUMANOLOCAIS

PERTURBADOS

REFERÊNCIA

(locais menos

perturbados)

Habitat

Físico

PEIXES

Uso Solo

% Cobertura

Cobertura

Vegetação

Ripária

Invert.

Bentônicos


Sensíveis Tolerantes Resistentes

Riqueza & Diversidade

SÍTI

OS

DE

REF

ERÊN

CIA

SÍTI

OS

IMP

AC

TAD

OS

Ligeiro et al. (2014) – livro IBI-CEMIG


Sen

sive

isTolerantes

Resistentes

Tese Juliana França

12 ➢ municipios

52 ➢ escolas

200 ➢ professores

1500 ➢ estudantes

4 ➢ anos (2013-2016)


Disturbios humanos


Abordagem

Métricas➢ de habitats físicos

Métricas➢ biológicas

Indice➢ de Estado Trófico

Indice➢ de Disturbio Integrado


Marcos Callisto – [email protected] - www.icb.ufmg.br/labs/benthos

US-EPA Protocols

Adaptações às condições

ambientais do cerrado e

validação para avaliar

mudanças ecológicas

Traducao protocolos

Callisto et al. 2014 a, b

mailto:[email protected]

http://www.icb.ufmg.br/labs/benthos


Desenho Amostral

Olsen & Peck, 2008

Strahler, 1957

1, 2 e 3 - Kaufmann et al., 1999

35 km - Hitt & Angermeier, 2008


Macedo et al. (2014) – livro IBI-CEMIG




Savana Neotropical (Cerrado)

40 sites / bacia

4 bacias

N = 160 riachos de cabeceira

+ 30 condições de referência

40 sites / reservatório

4 reservatórios

N = 160 sites região litorânea

TOTAL: 350 sites

Esforço Amostral

Riachos

Reservatórios


Agricultura

Solo nu

Mata

Campo


Uso solo & cobertura

Metodologia esquemática

Macedo et al. (2014) – livro IBI-CEMIG





Amostragens equipes

campo




Medidas in situ


Perguntas ecologicas norteadoras

Quem• como o que e por quê?

Por• que este taxon esta aqui … e não la?

Por• que tantos indivíduos deste taxon (ou tão poucos?)?

Qual• informação atual explica a composição de assembléias?

Como • os organismos se distribuem na paisagem?

Composiçãotaxonômica

Estruturaassembleias

Espéciesexóticas

Indicadoresexergia

Atributos(traits)

Indices Integridade

Biótica

Limiaresecologicos

metacomunidades


Escalas espaciais x Bioindicadores

Pool regional espécies

Filtrosambientais

composicaoassembleias

Espéciesexóticas

traits


Informacoes ➢ regionais: Usos do solo nas bacias de drenagem (% agricultura, % pasto, %

urbano)

➢ Informacoes locais: Evidências de alteracoes humanas em leitos de riachos e em suas

zonas riparias (presenca de lixo, estradas, pasto, canos esgotos, etc)


Distúrbio local crescente

Dis

túrb

io r

egio

na

l cre

scen

te

Riachos menos perturbados

Riachos mais perturbados


Condições de Referência

Ref

erên

cia Im

pactad

o

Gradiente de condicoes ambientais


Riachos conservados?


Riachos impactados?


Riachos alterados?


Condições de Referência

Representam o estado ecologico imperturbado ou o melhor ➢

possivel disponivel em uma regiao

Condicao Historica (antes da perturbacao humana➢ )

Minimally➢ Disturbed Condition (MDC)

Least➢ Disturbed Condition

➢ Áreas de referência sao essenciais em programas de biomonitoramento de condicoes ecologicas em bacias hidrograficas.


Condicões de Referência

• A selecao de areas de referência deve considerar a variabilidade ambiental existente dentro de uma bacia hidrografica


➢ Monitorar o estado de conservação

➢ Definir metas em projetos de restauração

➢ Ausência de caracterização de condições de referência

Condicões de Referência



2014-2015: seca atipica

Anacleto et al. Biota Neotropica (in press)

Variables 2010 2014 t

% Cobbles (64 - 250 mm) 16.42 ± 25.73 0.00 ± 0.00 4.036*

% Gravel (2 - 63 mm) 8.59 ± 15.38 1.98 ± 5.46 2.449*

% Fine sand (0.1 - 0.249 mm) 13.02 ± 8.83 18.89 ± 10.15 -2.594*

% Very Fine Sand (0.125 - 0.062 mm) 13.02 ± 8.83 43.65 ± 15.42 -3.933*

Secchi (m) 3.13 ± 1.45 1.47 ± 1.10 7.994*

pH 7.56 ± 0.19 7.94 ± 0.52 -3.683*

Conductivity (µS cm -1) 22.80 ± 4.21 2.77 ± 1.47 36.919*

Turbidity (UNT) 2.53 ± 1.47 33.27 ± 49.24 -3.947*

Chlorophyll a (µg L-1) 0.86 ± 0.43 1.37 ± 1.28 -2.233*

Total alkalinity (mEq L-1 CO2) 155.35 ± 33.16 234.58 ± 83.74 -6.437*


Distúrbio humano (RDis_IX)

Vegetação ripária (RVegQ)

Vegetação litorânea (LitCvrQ)

Zona ripária + zona litorânea (LitRipCvQ)

Índices Habitat Físico


Métricas Habitat Físico como indicadoras de sites mais e menos alteradas

Ma

ce

do

et a

l. (2014

) –IB

I-CE

MIG

bo

ok


Prof. Marcos Callisto – UFMG

[email protected]

www.icb.ufmg.br/labs/benthos

Composição Macroinvertebrados Bentônicos (riachos)

Ligeiro et al. (2014) – livro IBI-CEMIG



Ferreira et al – Freshwater Science 2014

Nova Ponte Três Marias

Métricas de Habitat Físicos indicadoras distribuição EPT (taxa sensíveis)


Quais fatores ambientais influenciam

riqueza e distribuição?Oliveira et al. 2016 (EMAS)

Ferreira et al. 2014 (Freshwater Sci)

Quais os habitats com maior riqueza de

invertebrados?Ferreira et al. 2015 (Ann. Limnologie)

Oliveira et al. 2014 (EMAS)

Depósitos de detritos foliares: ilhas de

biodiversidade (abrigo e alimento)Ligeiro et al. 2013 (EMAS)

A dieta de invertebrados é relacionada

aos habitats físicos?Ferreira et al. 2015 (Ann. Limnologie)

Partição diversidade alfa, beta, gama?Heino et al. 2015 (Ecol. Evolution),

Ferreira et al. in press (Ecol Indicators)



(Davies & Jackson, 2006 - Ecological Applications)

Quimica da agua, habitat, e/ou vazaoseveramente alteradas

5

6

4

3

2

1

Bacia, habitat, vazao, quimica da agua emcondicoes naturais

Re

spo

stas

Bio

lógi

cas

(p.e

x. R

iqu

eza

, D

ive

rsid

ade

, Tra

its)

Gradiente de Condicões Ambientais

Condiçõ

es

Referênc

ia?

Severame

nte

impactado

s

IDI > 0,49 perda de gêneros sensíveis;

IDI > 0,59 aumento de gêneros tolerantesCampylocia (Euthyplociidae) Miroculis (Leptophlebiidae)

Limiares de extinção assembléias

Ephemeroptera




Riachos abertos Riachos sombreados (mata ripária)

Maiores densidades invertebradosMaior biomassaMaior Producao Secundaria Instantânea

Maior Diferenca K (sp boa qualidade (Eucalyptus) vs ma qualidade (Inga sp.)

PARNA Canastra (CNPq)

UFMG + UNB + Un Coimbra

Experimentos em curso (J. França et al.)

➢ 3 abertos vs 3 fechados

➢ Eucalyptus vs Ingá

➢ Malhas grossa e fina

Linares et al. STOTEN (in press)Callisto et al. (em prep)

Mais energia radiante disponívelMaior eco-exergiaMaior producao secudaria

Menos energia radiante disponívelMenor eco-exergia

Menor producao secudaria


Hipótese

A presença de peixes predadores altera o comportamento de larvas de Phylloicus na decomposição de detritos foliares.

Premissa

Larvas de Phylloicus alteram seu comportamento de fragmentação de folhas em resposta ao risco de predação por peixes. Seu

comportamento deve-se a: (i) presença de sinais químicos desencadeados (p. ex. odores); (ii) detecção visual e sensorial pelo

movimento do predador na água.

Mudanças nos usos do solo alteram utilização de recursos em cadeias

alimentares?

Projeto pós-doc

Dr. Wander R. Ferreira


Hipótese

A substituição na mata ripária de espécies nativas

por cana-de-açúcar, pasto e eliminação por fogo

alteram o consumo e construção de casulo por

macroinvertebrados fragmentadores.

Premissas

• As plantas C4 (gramíneas em geral, tais como

pastagens e cana-de-açúcar) apresentam baixa

qualidade nutricional em comparação com as plantas

C3 (Clapcott and Bunn, 2003).

• A queima da vegetação (cinzas) altera as propriedades

físicas e químicas da água (p. ex. temperatura, pH e

turbidez) ( Minshall, 2003; Katsos, 2013; Martins et al.,

2016) e, consequentemente, altera o comportamento

de fragmentação de folhas por larvas de Phylloicus.

Mudanças nos usos do solo alteram utilização de

recursos em cadeias alimentares?

Projeto pós-doc Dr. Wander R. Ferreira


Assembléias aquáticas:

múltiplas escalas espaciais estruturadoras

(Frissel et al. 1986; Poff 1997)

Filtros bacias

hidrográficas

Filtros

trechos rios

Filtro canal

do rio

Filtro

microhabitat

“pool” regional de

espécies, definido em

termos de múltiplos traits


Filtros ambientais

Composicao de especies e traits

DistúrbiosAntropicos

46(Frissel et al. 1986; Poff 1997; Leps et al. 2015)

Ima

ge

: a

da

pte

d fro

m P

eru

2010

http://lebufmg.wixsite.com/bentos [email protected]

http://lebufmg.wixsite.com/bentos


Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487IBI

Índices de

Integridade

Biótica

(IBI)

Métricas de hábitat físico

Morfologia do canalo

Substratoso

Fluxos da águao

Vegetação Ripáriao

Abrigos no leitoo

Usos do solo

o % cobertura natural

o %pastagem

o %agricultura

o % urbano

Qualidade de água

o pH

o Condutividade

o Turbidez

o Oxigênio dissolvido

Áreas de referência

Áreas minimamente o

perturbadas

Ausência de influência o

antrópica

Caracterização regionalo

Traits

Tamanho máximo corporalo

Número de cicloso

Tipo de reproduçãoo

Tipo de respiraçãoo

Métricas Biológicas

o Composição e riqueza

o Diversidade, dominância

o Respiração, mobilidade

o GTF

Síntese metricas e abordagens utilizadas para o desenvolvimento de Índices de Integridade

Biótica em bacias hidrográficas de empreendimentos hidreletricos.

Macedo et al. 2016 (EcolInd), tese Deborah Regina (doutorado sanduiche OSU-EUA)



Padrões de Distribuição x Fatores Ambientais

➢Dispersão x Filtros Ambientais x Atividades Humanas?

➢Características das espécies facilita adaptações a

condições ambientais locais;

➢A instabilidade criada por atividades antrópicas “acelera”

as estratégias: instabilidade seleciona a simplicidade

➢Perguntas dados informação

➢Conhecimento Ciência Novas Práticas Ambientais MG

➢As generalizações aplicações & desenvolvimento outros

biomas no Brasil


Indices Integridade Biótica: base metodológica paraavaliação e monitoramento no Estado Minas Gerais

Avaliacao Biologica Qualidade Ambiental

BIO-Monitoramento Qualidade Água

Metodologia Internacionalmente Valida

Robustez técnico-científica

Aplicabilidade segura e inovadora


Obrigado...

Documents

Integridade ambiental de riachos: bases para conservação e ...labs.icb.ufmg.br/benthos/index_arquivos/pdfs_pagina... · Curso de Capacitação –P&D Aneel/CEMIG –GT487 Integridade