Morpho-functional groups as an efficient tool for monitoring and management of the Billings reservoir (São Paulo, Brazil)
DOI:
https://doi.org/10.5327/Z2176-94782126Palavras-chave:
bioindicador, diagnóstico ambiental, eutrofização, microalgas, grupos funcionais baseados na morfologia, índice de estado tróficoResumo
Esta pesquisa aplicou os Grupos Funcionais Baseados na Morfologia (GFBMs) combinados com abordagens clássicas, como espécies descritoras e classes fitoplanctônicas no reservatório Billings. Este local é o maior reservatório de água doce da região metropolitana de São Paulo que tem cerca de 22 milhões de habitantes. Duas estações amostrais que apresentam diferenças nos usos predominantes foram utilizadas: Rio Grande, classificado como mesotrófico e Corpo Central, como super e hipereutrófico. A coleta de fitoplâncton e variáveis limnológicas foi feita ao longo de seis meses (n=12). O índice de estado trófico foi calculado usando concentrações de fósforo. Três análises de correspondência canônica foram calculadas com o objetivo de examinar o efeito das variáveis ambientais na estrutura do fitoplâncton de cada método de classificação (espécie descritora, classe e GFBM), identificando a influência das variáveis ambientais (variáveis independentes) nos padrões de abundância da comunidade fitoplanctônica (variáveis dependentes). As maiores concentrações de clorofila a e densidade fitoplanctônica foram registradas no local com as maiores concentrações de fósforo total (média de 99,86 μg/L no Corpo Central). Este local também foi associado à maior condutividade elétrica, sólidos dissolvidos totais, turbidez e concentrações de nitrogênio total e clorofila a. Os principais fatores associados à distribuição fitoplanctônica foram o estado trófico e o sistema operacional. Concluiu-se que a abordagem fitoplanctônica por meio do GFBM é eficiente para responder às flutuações nos atributos ecológicos do fitoplâncton e, por serem baseadas em características morfológicas, o GFBM reduz a complexidade de identificar e classificar organismos em um nível específico.
Downloads
Referências
Akhtar, N.; Syakir, M.I.; Bhawani, S.A.; Umar, K., 2021. Various natural and anthropogenic factors responsible for water quality degradation: a review. Water, v. 13 (19), 2660. https://doi.org/10.3390/w13192660.
Bicudo, C.E.M., 1990. Metodologia para o estudo qualitativo das algas do perifíton. Acta Limnol. Brasil, v. 3 (1), 477-491.
Bicudo, C.E.M.; Menezes, M., 2017. Gêneros de algas de águas continentais do Brasil: chave para identificação e descrições. 3. ed. RiMa, São Carlos.
Brasil, 2005. Conselho Nacional do Meio Ambiente. Resolução Conama n° 357, de 17 de março de 2005. Estabelece a classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes. Diário Oficial da União, Brasília, DF, 18 mar. 2005 (Accessed August 31, 2023) at:. https://www.icmbio.gov.br/cepsul/images/stories/legislacao/Resolucao/2005/res_conama_357_2005_classificacao_corpos_agua_rtfcda_altrd_res_393_2007_397_2008_410_2009_430_2011.pdf.
Brasil, J.; Huszar, V.L.M., 2011. O papel dos traços funcionais na ecologia do fitoplâncton continental. Oecologia Australis, v. 15 (4), 799-834. https://doi.org/10.4257/oeco.2011.1504.04
Cardoso-Silva, S.; Nishimura, P.Y.; Padial, P.R.; Mariani, C.F.; Moschini-Carlos, V.; Pompêo, M.L.M., 2014. Compartimentalização e qualidade da água: o caso da Represa Billings. Bioikos, v. 28 (1), 31-43.
Carlson, R.E., 1977. A trophic state index for lakes. Limnology and Oceanography, v. 22 (2), 361-369. https://doi.org/10.4319/lo.1977.22.2.0361.
Caroni, R.; Free, G.; Visconti, A.; Manca, M., 2012. Phytoplankton functional traits and seston stable isotopes signature: a functional-based approach in a deep, subalpine lake, Lake Maggiore (N. Italy). Journal of Limnology, v. 71 (1), 84-94. https://doi.org/10.4081/jlimnol.2012.e8.
Casé, M.; Leça, E.E.; Leitão, S.N.; Sant’Anna, E.E.; Schwamborn, R.; Junior, A.T.M., 2008. Plankton community as an indicator of water quality in tropical shrimp culture ponds. Marine Pollution Bulletin, v. 56 (7), 1343-1352. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2008.02.008.
Chandel, P.; Mahajan, D.; Thakur, K.; Kumar, R.; Kumar, S.; Brar, B.; ... Sharma, A. K., 2024. A review on plankton as a bioindicator: A promising tool for monitoring water quality. World Water Policy, v. 10 (1), 213-232. https://doi.org/10.1002/wwp2.12137.
Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB), 2017. Publicações e Relatórios, 2017. Relatório de Qualidade das Águas Interiores do Estado de São Paulo (Accessed May 10, 2021) at:. http://cetesb.sp.gov.br/aguas-interiores/publicacoes-e-relatorios/.
Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB), 2021. Qualidade das águas subterrâneas no Estado de São Paulo: Boletim 2021. CETESB, São Paulo (Accessed March 20, 2023) at:. https://cetesb.sp.gov.br/aguas-subterraneas/wp-content/uploads/site/13/2018/06/Qualidade-das-Águas-Interiores-no-Estado-de-São-Paulo-Boletim-2021.pdf.
Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo (SABESP), 2023. Dados dos Sistemas Produtores (Accessed June 19, 2023) at:. https://mananciais.sabesp.com.br/HistoricoSistemas?SistemaId=1.
Costa, M.R.; Cardoso, M.M.; Selmeczy, G.B.; Padisák, J.; Becker, V., 2024. Phytoplankton functional responses induced by extreme hydrological events in a tropical reservoir. Hydrobiologia, v. 851 (4), 849-867. https://doi.org/10.1007/s10750-023-05241-3.
Costa, R.L.; Schults, F.P.; da Cruz Nascimento, O., 2019. Microalgas Chlorophytas e variáveis limnológicas de uma microbacia urbana-Cuiabá-Mato Grosso/Brasil. Holos, v. 1, 1-14. https://doi.org/10.15628/holos.2019.2969.
Cunha, D.G.F.; Benassi, S.F.; Falco, P.B.; Calijuri, M.C., 2016. Trophic state evolution and nutrient trapping capacity in a transboundary subtropical reservoir: a 25-year study. Environmental Management, v. 57, 649-659. https://doi.org/10.1007/s00267-015-0633-7.
Cunha, D.G.F.; Calijuri, M.C., 2011. Variação sazonal dos grupos funcionais fitoplanctônicos em braços de um reservatório tropical de usos múltiplos no estado de São Paulo (Brasil). Acta Botanica Brasilica, v. 25 (4), 822-831. https://doi.org/10.1590/S0102-33062011000400009.
de Araujo, P.L., 2018. Relação entre a qualidade da água e o uso do solo em microbacias do reservatório Billings, na Região Metropolitana de São Paulo-SP. Revista de Gestão de Água da América Latina, v. 15, e2. https://doi.org/10.21168/rega.v15e2
Di Pane, J.; Wiltshire, K.H.; McLean, M.; Boersma, M.; Meunier, C.L., 2022. Environmentally induced functional shifts in phytoplankton and their potential consequences for ecosystem functioning. Global Change Biology, v. 28 (8), 2804-2819. https://doi.org/10.1111/gcb.16098.
Empresa Metropolitana de Águas e Energia S.A. (EMAE), (s.d.). Histórico (Accessed May 12, 2021) at:. http://www.emae.com.br/conteudo.asp?id=Historico.
Essa, D.I.; Elshobary, M.E.; Attiah, A.M.; Salem, Z.E.; Keshta, A.E.; Edokpayi, J.N., 2024. Assessing phytoplankton populations and their relation to water parameters as early alerts and biological indicators of the aquatic pollution. Ecological Indicators, v.159, 111721. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2024.111721.
Fundação Agência da Bacia Hidrográfica do Alto Tietê (FABH-AT), 2019. Relatório de situação dos Recursos Hídricos 2019: Bacia Hidrográfica Alto Tietê UGRHI 06. Ano base 2018 (Accessed May 20, 2021) at:. https://comiteat.sp.gov.br/wp-content/uploads/2020/03/Relat%C3%B3rio-de-Situa%C3%A7%C3%A3o-Bacia-do-Alto-Tiet%C3%AA.pdf.
Gargiulo, J.R.B.C., 2021. O reservatório Billings. In: Pompêo, M.L.M.; Moschini-Carlos, V. (Orgs.), Reservatórios que abastecem São Paulo: problemas e perspectivas. Instituto de Biociências, Universidade de São Paulo, São Paulo, pp. 63-81.
Häder, D.P.; Banaszak, A.T.; Villafañe, V.E.; Narvarte, M.A.; González, R.A.; Helbling, E.W., 2020. Anthropogenic pollution of aquatic ecosystems: Emerging problems with global implications. Science of the Total Environment, v. 713, 136586. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.136586.
Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), 2022. São Paulo – Panorama (Accessed October 23, 2023) at:. https://cidades.ibge.gov.br/brasil/sp/sao-paulo/panoram.
Instituto Nacional de Metereologia (INMET), 2023. Material consultado (Accessed November 22, 2023) at:. https://portal.inmet.gov.br/dadoshistoricos.
Krienitz, L.; Bock, B., 2012. Present state of the systematics of planktonic coccoid green algae of inland waters. Hydrobiologia, v. 698 (1), 295-326. https://doi.org/10.1007/s10750-012-1079-z.
Komárek, J.; J. Kaštovsky; J. Mareš; Johansen, J.R., 2014. Taxonomic classification of cyanoprokaryotes (cyanobacterial genera) 2014, using a polyphasic approach. Preslia, v. 86 (4), 295-335.
Kruk, C.; Devercelli, M.; Huszar, V.L., 2021. Reynolds functional groups: a trait-based pathway from patterns to predictions. Hydrobiologia, v. 848, 113-129. https://doi.org/10.1007/s10750-020-04340-9.
Kruk, C.; Huszar, V.L.M.; Peeters, E.T.H.M.; Bonilla, S.; Costa, L.; Lürling, M.; Reynolds, C.; Scheffer, M., 2010. A morphological classification capturing functional variation in phytoplankton. Freshwater Biology, v. 55 (3), 614-627. https://doi.org/10.1111/j.1365-2427.2009.02298.x.
Kruk, C.; Peeters, E.T.H.M.; Van Nes, E. H.; Huszar, V.L.M.; Costa, L.S.; Scheffer, M., 2011. Phytoplankton community composition can be predicted best in terms of morphological groups. Limnology and Oceanography, v. 56 (1), 110-118. https://doi.org/10.4319/lo.2011.56.1.0110.
Lamparelli, M.C., 2004. Grau de trofia em corpos d'água do Estado de São Paulo: Avaliação dos métodos de monitoramento. Doctoral Thesis, Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo. São Paulo. Retrieved 2024-11-28, from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/41/41134/tde-20032006-075813/.
Legendre, P.; Legendre, L.F., 2012. Numerical ecology. Elsevier, Amsterdam.
Lima, V.H.M., 2017. Cianobactérias em reservatórios do estado de Pernambuco: Ocorrência e toxicidade. Holos, v. 4, 111-124. https://doi.org/10.15628/holos.2017.4470.
Lobato, T.C.; Hauser-Davis, R.A.; Oliveira, T.F.; Silveira, A.M.; Silva, H.A.N.; Tavares, M.R.M.; Saraiva, A.C.F., 2015. Construction of a novel water quality index and quality indicator for reservoir water quality evaluation: A case study in the Amazon region. Journal of Hydrology, v. 522, 674-683. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2015.01.021.
Lobo, F.D.L.; Nagel, G.W.; Maciel, D.A.; Carvalho, L.A.S.D.; Martins, V.S.; Barbosa, C.C.F.; Novo, E.M.L.D.M., 2021. AlgaeMAp: algae bloom monitoring application for inland waters in Latin America. Remote Sensing, v. 13 (15), 2874. https://doi.org/10.3390/rs13152874.
Lund, J.W.G.; Kipling, C.; Lecren, E.D., 1958. The invert microscope method of estimating algal numbers and the statistical basis of estimations by counting. Hydrobiologia, v. 11, 143-170. https://doi.org/10.1007/BF00007865.
Machado, K.B.; Vieira, L.C.G.; Nabout, J.C., 2019. Predicting the dynamics of taxonomic and functional phytoplankton compositions in different global warming scenarios. Hydrobiologia, v. 830 (1), 115-134. https://doi.org/10.1007/s10750-018-3858-7.
Marcondes, M.A.; Nascimento, A.; Pessôa, R.; Victor, J.R.; da Silva Duarte, A.J.; Sanabani, S.S., 2021. Comparison of bacterial communities from the surface and adjacent bottom layers water of Billings reservoir. bioRxiv, 2021-06. https://doi.org/10.1101/2021.06.03.447016.
Marker, A.F.H.; Nusch, E.A.; Rai, H.; Riemann, B., 1980. The measurement of photosynthetic pigments in freshwaters and standardization of methods: conclusions and recommendations. Archiv für Hydrobiologie, v. 14, 91-106.
Matsumura-Tundisi, T.; Tundisi, J.G.; Luzia, A.P.; Degani, R.M., 2010. Occurrence of Ceratium furcoides (Levander) Langhans 1925 bloom at the Billings Reservoir, São Paulo State, Brazil. Brazilian Journal of Biology, v. 70 (3 Suppl), 825-829. https://doi.org/10.1590/S1519-69842010000400013.
McCune, B.; Mefford, M.J., 2011. PC-ORD. Multivariate analysis of Ecological Data. 6. ed. MjM Software, Gleneden Beach, Lincoln.
Moura, L.C.D.S.; Santos, S.M.D.; Souza, C.A.D.; Santos, C.R.A.D., Bortolini, J C., 2021. Phytoplankton richness and abundance in response to seasonality and spatiality in a tropical reservoir. Acta Limnologica Brasiliensia, v. 33, e13. https://doi.org/10.1590/S2179-975X11419.
Padisák, J.; Naselli-Flores, L., 2021. Phytoplankton in extreme environments: importance and consequences of habitat permanency. Hydrobiologia, v. 848 (1), 157-176. https://doi.org/10.1007/s10750-020-04353-4.
Penteado, C.L.C.; Almeida, D.L.; Benassi, R.F., 2017. Conflitos hídricos na gestão dos reservatórios Billings e Barra Bonita. Estudos Avançados, v. 31 (89), 299-322. https://doi.org/10.1590/s0103-40142017.31890023.
Peres-Neto, P.R.; Legendre, P.; Dray, S.; Borcard, D., 2006. Variation partitioning of species data metrices: estimation and comparison of fractions. Ecology, v. 87, 2614-2625. https://doi.org/10.1890/0012-9658(2006)87[2614:vposdm]2.0.co;2.
Pineda, A.; Iatskiu, P.; Jati, S.; Paula, A.C.; Zanco, B.F.; Bonecker, C.C.; Moresco, G.A.; Ortega, L.A.; Souza, Y.R.; Rodrigues, L.C., 2020. Damming reduced the functional richness and caused the shift to a new functional state of the phytoplankton in a subtropical region. Hydrobiologia, v. 847 (18), 3857-3875. https://doi.org/10.1007/s10750-020-04311-0.
Pires, P.; Díaz, X.F.G.; de Sousa, E.B.; de Melo, N.F.A.C., 2023. Ecological indexes and phytoplankton structure of urban reservoirs supplied by estuarine waters and under the effects of seasonality (Belém, Pará, Brazil). Scientia Plena, v. 19 (7). https://doi.org/10.14808/sci.plena.2023.072401.
Pompêo, M.; Cardoso-Silva, S.; Moschini-Carlos, V., 2015. Rede independente de monitoramento da qualidade da água de reservatórios eutrofizados: uma proposta. Ecologia de reservatórios e interfaces. Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo (IB/USP), São Paulo, 460 p.
Prakash, S.; Verma, A.K., 2022. Anthropogenic activities and Biodiversity threats. International Journal of Biological Innovations, IJBI, v. 4 (1), 94-103. https://doi.org/10.46505/IJBI.2022.4110.
Reynolds, C.S., 2006. Ecology of Phytoplankton. Cambridge University Press, Cambridge. https://doi.org/10.1017/CBO9780511542145.
Reynolds, C.S.; Elliott, J.A.; Frassl, M.A., 2014. Predictive utility of trait-separated Phytoplankton groups: A robust approach to modeling population dynamics. Journal of Great Lakes Research, v. 40, 143-150. https://doi.org/10.1016/j.jglr.2014.02.005.
Reynolds, C.S; Huszar, V.; Kruk C.; Nassel-Flores, L.; Melo, S., 2002. Towards a functional classification of the freshwater phytoplankton. Journal of Plankton Research, v. 24 (5), 417-428. https://doi.org/10.1093/plankt/24.5.417.
Rojas-Castillo, O.A.; Pereira, L.; Buffon, P.; de Souza Cardoso, L., 2023. Drivers and ecology of Ceratium furcoides invasion of a Brazilian subtropical reservoir and its interaction with the phytoplankton community. Limnologica, v. 101, 126080. https://doi.org/10.1016/j.limno.2023.126080.
São Paulo. Decreto nº 10.755, de 22 de novembro de 1977. Dispõe sobre o enquadramento dos corpos de água receptores na classificação prevista no Decreto no 8.468, de 8 de setembro de 1976, e dá providências correlatas. Diário Oficial do Estado de São Paulo, 1977.
Sartory, D.P.; Grobellar, J.U., 1984. Extraction of chlorophyll a from freshwater phytoplankton for spectrophotometric analysis. Hydrobiologia, v. 114, 177-187. https://doi.org/10.1007/BF00031869.
Silva, M.V.D.; Bortolini, J. C.; Jati, S., 2022. The phytoplankton community as a descriptor of environmental variability: a case study in five reservoirs of the Paraná River basin. Acta Limnologica Brasiliensia, v. 34, e1. https://doi.org/10.1590/S2179-975X4621.
Silva, M.V.D.; Jati, S., 2024. Rainfall increases the biomass and drives the taxonomic and morpho-functional groups variability of phytoplankton in a subtropical urban lake. Acta Limnologica Brasiliensia, v. 36, e27. https://doi.org/10.1590/S2179-975X7823.
Souza, L.R.; Duarte, C.G., 2024 Avaliação de sustentabilidade no planejamento da água: um estudo de caso na bacia hidrográfica do reservatório Billings. Desenvolvimento e Meio Ambiente, v. 63, 103-130. http://dx.doi.org/10.5380/dma.v63i0.88042
Utermöhl, H., 1958. Zur Vervolkommung der quantitativen Phytoplankton- Methodik. Internationale Vereinigung für Theoretische und Angewandte Limnologie: Mitteilungen, v. 9 (1), 1-38.
Valderrama, J.C., 1981. The simultaneous analysis of nitrogen and phosphorus total in natural waters. Marine Chemistry, v. 10 (2), 109-122. https://doi.org/10.1016/0304-4203(81)90027-X.
van den Hoek, C.; Mann, D.G.; Jahns, H.M., 1995. Algae: an introduction to phycology. Cambridge University Press, Cambridge.
Wehr, J.D.; Sheth, R.G., 2003. Freshwater algae of north America: ecology and classification. Academic, San Diego, 897 p.
Welbara, D. E.; Gebre-Meskel, D.K.; Hailu, T.F., 2024. Morpho-functional traits of phytoplankton functional groups: a review. Biologia, v. 79 (7), 1983-1998. https://doi.org/10.1007/s11756-024-01669-7
Wengrat, S.; Bicudo, D.D.C., 2011. Spatial evaluation of water quality in an urban reservoir (Billings Complex, southeastern Brazil). Acta Limnologica Brasiliensia, v. 23 (2), 200-216. https://doi.org/10.1590/S2179-975X2011000200010.
Zanon, F.M.; Iatskiu, P.; Lemke, M.J.; Velho, L.F.M.; Rodrigues, L.C., 2021. Grupos funcionais fitoplanctônicos evidenciam diferenças ambientais em uma planície de inundação temperada. Oecologia Australis, v. 25 (3), 648-661. https://doi.org/10.4257/oeco.2021.2503.02
Znachor, P.; Nedoma, J.; Hejzlar, J.; Seďa, J.; Komárková, J.; Kolář, V.; Mrkvička, T.; Boukal, D.S., 2020. Changing environmental conditions underpin long-term patterns of phytoplankton in a freshwater reservoir. Science of the Total Environment, v. 710, 135626. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.135626.
Downloads
Publicado
Como Citar
Edição
Seção
Licença
Copyright (c) 2024 Revista Brasileira de Ciências Ambientais
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution 4.0 International License.
