Dissertação Sabrina Amaral

 

Embed or link this publication

Description

Dissertação Sabrina Amaral

Popular Pages


p. 1

ministÉrio da educaÇÃo universidade federal do rio grande furg programa de pÓs-graduaÇÃo em biologia de ambientes aquÁticos continentais estrutura da comunidade de macrÓfitas aquÁticas em um banhado associado À lagoa caiubÁ rio grande/rs sabrina amaral pereira dissertação apresentada ao programa de pósgraduação em biologia de ambientes aquáticos continentais para obtenção de título de mestre em biologia de ambientes aquáticos continentais rio grande abril/2011 i

[close]

p. 2

ministÉrio da educaÇÃo universidade federal do rio grande furg programa de pÓs-graduaÇÃo em biologia de ambientes aquÁticos continentais estrutura da comunidade de macrÓfitas aquÁticas em um banhado associado À lagoa caiubÁ rio grande/rs bióloga sabrina amaral pereira orientador prof dr cleber palma silva co-orientadora prof dra sônia mariza hefler rio grande abril/2011 ii

[close]

p. 3

ao meu irmão cristian amaral pereira aos meus pais lucia do amaral pereira e josé amauri vieira pereira dedico iii

[close]

p. 4

agradecimentos agradeço de uma forma geral a todas as pessoas que de alguma maneira contribuíram para a elaboração desta dissertação sou grata a furg e a capes pelos recursos concedidos e pela possibilidade de realização do curso agradecimentos pessoais agradeço especialmente ao prof dr cleber palma-silva orientador pela confiança apoio e oportunidades que muito contribuíram para minha formação a prof dra sônia mariza hefler co-orientadora pelos indispensáveis auxílios e contribuições gostaria de expressar meus agradecimentos muito especiais ao msc claudio rossano trindade trindade pela amizade pela parceria nos trabalhos e nas aventuras na lagoa pela ajuda nos momentos de desespero as quais com certeza contribuíram não só para minha formação profissional mas também para meu enriquecimento pessoal a prof dr edélti faria albertoni pelas ajudas e contribuições para minha formação através de conversas produtivas aos amigos franko telöken e raquel wigg cunha pela amizade pelo companheirismo tanto nas disciplinas do mestrado quanto nas aventuras em campo nas caronas nos almoços e nas discussões sempre produtivas agradeço em especial a todo o pessoal do icmbio a carolina ao silvério entre outros que proporcionaram com que as coletas pudessem ser desenvolvidas e também pela paciência e pela disposição em encarar todas as aventuras na lagoa conosco aos amigos leonardo furnaletto mariane helen e clara de lima pela ajuda nas coletas e nas análises de laboratório ao laboratório de solos da universidade pela ajuda na análise de algumas coletas a uma pessoa muito especial dolores fiussen pelo carinho dedicação e compreensão estando sempre disposta a me ajudar e confortar nos momentos de mais de desespero estando sempre ao meu lado aos familiares que mesmo longe sempre se fizeram presentes dando o combustível e motivação necessária para continuar por sempre acreditarem nos meus sonhos e por sempre estarem do meu lado confiando em mim finalizando gostaria de agradecer aos membros da banca examinadora pelas valiosas sugestões e correções iv

[close]

p. 5

resumo o regime hidrológico é considerado o maior determinante das funções ecológicas e dos padrões de diversidade de espécies de macrófitas aquáticas em banhados na região sul do brasil os banhados estão associados principalmente às lagoas costeiras apresentando uma grande variedade de comunidades macrofíticas este trabalho tem por objetivo descrever as características ambientais e a estrutura da comunidade de macrófitas aquáticas em um banhado associado à lagoa caiubá em duas fases hidrológicas fase seca menor nível da lagoa e fase inundada maior nível da lagoa para amostragem foram analisadas 30 parcelas distribuídas em três transectos de 30m em cada parcela foram estimados os valores de cobertura das espécies de macrófitas profundidade da água variáveis da coluna d água e do sedimento os valores de profundidade da água e a maioria das variáveis ambientais revelaram diferenças significativas entre as duas fases hidrológicas um total de 37 espécies distribuídas em 35 gêneros e 20 famílias foram registradas a riqueza específica e o índice de diversidade foram significativamente maiores no transecto 2 único a receber influência do pulso de inundação da lagoa a estrutura da comunidade de macrófitas aquáticas foi principalmente relacionada com a profundidade da água e as características do sedimento as espécies emergentes estiveram relacionadas às menores profundidades em contraste com as flutuantes que foram favorecidas por níveis mais altos o efeito da profundidade da coluna d água nos valores de potencial redox do sedimento foi evidenciada sendo que as diferentes estratégias de colonização das espécies apresentaram um padrão de zonação em relação a esta característica do mesmo modo a heterogeneidade espacial da vegetação aquática resultante das diferentes respostas de cada espécie as pressões ambientais influenciaram a dinâmica do banhado através de modificações nos valores de potencial redox estes resultados indicam a importância do clima regional e das flutuações dos níveis de água principalmente os eventos de conectividade entre os sistemas que atuam sobre a estrutura da vegetação aquática e as funções ecológicas dos banhados no sul do brasil palavras-chave regime hidrológico wetlands conectividade potencial redox v

[close]

p. 6

abstract the hydrological system is considered the major determinant of ecological functions and patterns of species diversity of macrophytes in wetlands in southern brazil the wetlands are mostly associated with coastal lagoons in a wide variety of communities macrophytes this paper aims to describe the environmental characteristics and community structure of macrophytes in a wetland associated with the cauibá lagoon in two phases hydrological drought phase lower level of the pond and flooded phase highest level of the pond were analyzed for 30 sampling plots distributed in three transects of 30m in each plot we estimated the values of coverage of macrophytes water depth variable water column and sediment the values of water depth and most of the environmental variables showed significant differences between the two hydrological phases a total of 37 species belonging to 35 genera and 20 families were recorded the richness and diversity index were significantly higher in transect 2 only to receive the influence of flood pulse of the pond the community structure of aquatic macrophytes was mainly related to water depth and sediment characteristics the emerging species were related to lower depths in contrast to the floating that were favored by higher levels the effect of the depth of water column redox potential values of the sediment was observed and the different strategies of colonizing species had a pattern of zonation in relation to this feature similarly the spatial heterogeneity of aquatic vegetation resulting from different responses of each species to environmental pressures influenced the dynamics of wetland through changes in redox potential values these results indicate the importance of regional climate and fluctuations of water levels especially the events of connectivity between systems for the structure of aquatic vegetation and ecological functions of wetlands in southern brazil keywords hydrology wetlands connectivity redox potential vi

[close]

p. 7

sumÁrio resumo v abstract vi lista de figuras viii lista de tabelas ix 1 introdução geral 1 1.1 definição de banhados 1 1.2 importância e funcionamento dos banhados 2 1.3 caracterização geral do ambiente estudado 5 2 referencias bibliográficas 6 3 capítulo 1 10 4 capítulo 2 29 5 considerações finais 52 vii

[close]

p. 8

lista de figuras figura 1 diagrama conceitual ilustrando os efeitos da hidrologia nas funções dos banhados e os feedbacks bióticos que afetam a hidrologia 3 capÍtulo 1 figura 1 Área de estudo a localização geográfica b delineamento amostral 13 figura 2 riqueza de espécies por transecto nas duas fases hidrológicas os valores representam as médias e o desvio padrão da riqueza de espécies ao longo de cada transecto t1 t2 e t3 as diferentes letras representam diferenças significativas na riqueza de espécies entre os transectos p<0,001 17 figura 3 tipos ecológicos das espécies de macrófitas por transecto nas duas fases hidrológicas os valores estão representados em proporção de porcentagem de cobertura 17 figura 4 Índice de diversidade de shannon-wiener e homogeneidade de pielou por transecto nas duas fases hidrológicas os valores representam as médias e o desvio padrão da riqueza de espécies ao longo de cada transecto as diferentes letras representam diferenças significativas na riqueza de espécies entre os transectos p<0,001 18 figura 5 a resultado da análise de componentes principais pca com a ordenação das unidades amostrais e espécies de macrófitas nas duas fases hidrológicas fase seca 1 a 30 fase inundada 31 a 60 b unidades amostrais plotadas sobre a pca mostrando a localização dos grupos a-d formados pela análise twinspan 21 capÍtulo 2 figura 1 Área de estudo a localização geográfica b delineamento amostral 33 figura 2 efeito da variabilidade ambiental representado pelos distúrbios da variação do nível de água estimado através da soma dos coeficientes de variação da profundidade da água e potencial redox com os valores de substituição de espécies diversidade beta ­ 1 e 2 as medidas correspondem a cada transecto em cada fase hidrológica 38 figura 3 dendograma da análise de agrupamento mostrando a formação das três comunidades 40 figura 4 diagrama de ordenação da cca os vetores representam as variáveis ambientais selecionadas a ­ ordenação das unidades amostrais e plotagem das três comunidades b ordenação das espécies para as variáveis ambientais ver código tabela 1 e para as espécies ver código tabela 2 42 viii

[close]

p. 9

lista de tabelas capÍtulo 1 tabela 1 variação dos níveis de água ao longo de cada transecto do banhado os valores representam a profundidade média cm e o coeficiente de variação cv dos níveis de água totais soma das duas fases hidrológicas e em cada fase hidrológica nos transectos 17 tabela 2 resultados da análise de twispan os valores representam o número de unidades amostrais em cada grupo formado a espécie indicadora e riqueza de espécie por grupo as diferenças entre a profundidade da água e os grupos twinspan também são mostrados os valores representam a média e o desvio padrão em que diferentes letras representam diferenças significativas p<0,001 20 capÍtulo 2 tabela 1 variáveis meteorológicas durante o ano do estudo em destaque os meses de amostragem 34 tabela 2 frequência das espécies de macrófitas aquáticas calculada pela média da freqüência de ocorrência por espécie por fase no banhado estudado listadas em ordem de abundância e por tipo ecológico 37 tabela 3 variáveis ambientais e dados de vegetação nas duas fases hidrológicas e por comunidade formada na análise de agrupamento os valores representam à média e o desvio padrão em que diferentes letras representam diferenças significativas p<0,05 p<0,01 e p 0,001 código das variáveis prof profundidade da água t temperatura od oxigênio dissolvido turb turbidez at alcalinidade total chl-a clorofila-a ms material em suspensão ntágua nitrogênio total da água ptágua fósforo total da água mo matéria orgânica redox potencial redox ntsed nitrogênio total do sedimento ptsed fósforo total do sedimento 39 tabela 4 resultados da análise de correspondência canônica cca código das variáveis ambientais ver tabela 3 41 ix

[close]

p. 10

1 ntroduÇÃo geral 1.1 definição de banhados os banhados são ecossistemas peculiares e extremamente dinâmicos que se encontram na zona de transição entre sistemas aquáticos e terrestres aquatic terrestrial transition zone attz junk et al 1989 compreendo cerca de 6 da superfície da terra batzer e sharitz 2006 esta posição de ecótono permite ao banhado funcionar como exportador de matéria orgânica ou como depósito de nutrientes inorgânicos e também conduz a uma alta biodiversidade suportando espécies de ambos os sistemas terrestre e aquático mitsch e gosselink 2000 dessa forma por combinar uma série de atributos de ambos os sistemas há um grande número de ambientes com características distintas o que por vezes dificulta a sua definição segundo mitsch e gosselink 2000 existem condições essenciais para a definição dos banhados que são a presença de águas rasas ou solo saturado condições únicas de solo que diferem do ecossistema adjacente e por fim os banhados suportam vegetação adaptada as condições de umidade e ausência de vegetação intolerante ao alagamento os ecossistemas de banhado têm sido reconhecidos como muito produtivos e responsáveis pela manutenção de grande biodiversidade na medida em que houve o reconhecimento da importância dos banhados e da criação das leis e regulamentações que garantissem a sua preservação muitas definições formais começaram a surgir uma das mais conhecidas e amplas foi à proposta pela convenção de ramsar apud mitsch e gosselink 2000 segundo a qual terras úmidas são extensões de restingas pântanos ou turfeiras ou superfícies cobertas por água sejam elas em regime natural ou artificial permanentes ou temporárias estanques ou correntes doces salobras ou salgadas incluindo extensões de água marinha cuja profundidade em maré baixa não exceda a seis metros no brasil o clima e as variações fisiográficas originam uma grande diversidade de banhados com diferentes tipos de solo origem da água geologia e altitude que influenciam a composição da comunidade aquática maltchik et al 2004 neste trabalho foi utilizado o sistema de classificação proposto por maltchik et al 2004 o qual se baseia nos modelos desenvolvidos por u.s fishand wildlife service cowardin 1

[close]

p. 11

et al 1979 e por ramsar convention bureau 1990 propondo uma classificação hierárquica dos banhados do estado do rio grande do sul com ênfase na estrutura da comunidade de plantas 1.2 importância e funcionamento dos banhados os banhados são ecossistemas prioritários para a conservação pois suportam uma rica biodiversidade apresentam uma alta produtividade e oferecem diversos benefícios à sociedade maltchik e rolon 2006 eles são importantes na recarga de aqüíferos armazenamento e purificação da água retenção de sedimento controle de inundações estoque e/ou fonte de nutrientes suporte para cadeia alimentar e lazer mitsch e gosselink 2000 junk e wantzen 2006 no entanto a ignorância destas funções já determinou por muitas vezes a diminuição das terras úmidas para produção agrícola e crescimento urbano por décadas barker et al 1996 estas funções ecológicas dos banhados são determinadas principalmente por seu regime hidrológico junk et al 1989 bunn e arthington 2002 junk e wantzen 2006 este pode ser descrito pela profundidade duração freqüência razão de enchimento tempo e previsibilidade das fases de inundação e seca bunn et al 1997 em um modelo conceitual mitsch e gosselink 2000 descrevem que o clima e a geomorfologia definem o grau com que os banhados podem existir mas o ponto inicial é a hidrologia figura 1 ela determina e modifica diretamente as características físicoquímicas do banhado particularmente a disponibilidade de oxigênio de nutrientes ph e toxicidade a hidrologia também causa fluxos de saída de água que freqüentemente removem material biótico e abiótico como carbono orgânico dissolvido salinidade excessiva toxinas e excesso de sedimento e detritos da mesma forma as modificações nas características físico-químicas podem ter impacto direto sobre a biota dos banhados quando as condições hidrológicas mudam mesmo que ligeiramente a biota pode responder com mudanças massivas na composição e riqueza de espécies e produtividade do ecossistema 2

[close]

p. 12

figura 1 ­ diagrama conceitual ilustrando os efeitos da hidrologia nas funções dos banhados e os feedbacks bióticos que afetam a hidrologia fonte adaptado de mitsch e gosselink 2000 os banhados ainda podem estar associados a rios e lagos onde periodicamente são inundados pelo fluxo lateral destes sistemas adjacentes e/ou diretamente pela precipitação e águas subterrâneas resultando em uma heterogeneidade de habitats sendo conhecidos por planície de inundação junk et al 1989 nestes sistemas tem sido relatado por muitos autores que o regime hidrológico é o principal determinante para o desenvolvimento da composição riqueza e diversidade de macrófitas aquáticas fernández-aláez et al 1999 weiher e keddy 1995 casanova e brock 2000 maltchik et al 2005 van geest et al 2005 van der valk 2005 maltchik et al 2007 o tempo a duração e a frequência dos períodos de inundação ou seca determinam o grau de tolerância das espécies definindo seus padrões de zonação van der valk 2005 a variação dos níveis de água pode resultar em uma heterogeneidade de habitats esta relação tem sido estudada por muitos autores em planícies de inundação 3

[close]

p. 13

tockner e ward 1999 tockner et al 2000 amoros e bornette 2002 santos e thomaz 2007 segundo thomaz et al 2007 nestes ecossistemas os eventos de inundação aumentam a conectividade entre os sistemas resultando em trocas de materiais e uma maior similaridade entre eles por outro lado em baixos níveis de água os habitats da planície de inundação estão isolados aumentando assim a dissimilaridade entre eles e a substituição de espécies dessa forma tem sido proposto que a riqueza de espécies é maximizada em planícies de inundação devido ao grau intermediário de três variáveis inter-relacionadas distúrbio intermediate disturbance hypohesis connell 1978 ocorrência de ecótono e conectividade hidrológica ward e tockner 2001 segundo ainda o modelo conceitual de mitsch e gosselink 2000 os componentes bióticos também podem controlar a hidrologia e as características físicoquímicas dos banhados por uma série de mecanismos a vegetação dos banhados influencia estas características através de processos como acumulação de material senescente retenção de sedimentos e nutrientes redução da erosão interrupção do fluxo da água modificações nas condições redox sombreamento e transpiração mitsch e gosselink 2000 muitos estudos têm demonstrado que os padrões de colonização das espécies de macrófitas podem afetar por exemplo as condições redox do sedimento pelas diferentes estratégias de enraizamento e crescimento das espécies moore e reddy 1994 newman et al 1996 pezeshki et al 1996 chabbi et al 2000 dessa forma fica evidente que a combinação dos efeitos da variabilidade hidrológica nas variáveis ambientais e na estrutura da comunidade de macrófitas aquáticas são responsáveis pela manutenção das funções ecológicas dos banhados consequentemente é esperado que alterações nos regimes hidrológicos destes sistemas resultem em sérios efeitos para a biodiversidade na região sul do brasil os banhados estão associados principalmente às lagoas costeiras apresentando uma grande variedade de comunidades vegetais macrofíticas que variam segundo o regime hidrológico morfometria e outras características físicas de cada sistema schwarzbold e schäfer 1984 estudos mostraram que as variações dos níveis de água afetam a riqueza e a composição de macrófitas aquáticas maltchik et al 2007 maltchik et al 2005 mostraram uma ausência de dominância de espécies com um maior número de eventos de inundação assim em planícies de inundação do sul do brasil fatores como duração freqüência e 4

[close]

p. 14

intensidade da inundação são importantes propriedades de distúrbio que afetam a estabilidade da comunidade de macrófitas 1.3 caracterização geral do ambiente estudado a lagoa caiubá 32°25 s e 52°30 w está localizada na planície costeira sul do rio grande do sul que faz parte do complexo do sistema hidrológico do taim sht e bacia hidrográfica da lagoa mirim a lagoa caiubá juntamente com a lagoa das flores e o banhado do maçarico fazem parte do subsistema norte do sht motta marques et al 2002 este subsistema tem uma área total de 387 km2 as características principais são a interligação entre as duas lagoas flores e caiubá o fluxo predominante no sentido norte-sul e uma capacidade de demanda instalada para irrigação que está acima da capacidade de armazenamento das lagoas ferreira 2005 esta lagoa apresenta um comprimento aproximado de 8,3 km e 1,2 km de largura em suas margens apresenta algumas áreas alagadas as quais em períodos de cheia recebem pulsos de inundação da lagoa conectando-se em algumas regiões por outro lado em períodos em que a lagoa encontra-se com menor volume de água esses dois ambientes apresentam-se isolados os dois períodos mencionados geralmente ocorrem no inverno e no verão respectivamente seguindo o padrão de precipitação característico da região no entanto pode haver variações deste padrão de ano a ano devido a eventos como el niño ou la niña as principais formas de ocupação da área de entorno da lagoa caiubá são a orizicultura e pecuária segundo motta marques et al 2002 a manutenção da alta produtividade de arroz já verificada exige uma lâmina permanente de água sobre o plantio por um período de aproximadamente 90 dias esse método de irrigação por inundação contínua tem uma demanda de água elevada 2 l s-1 ha-1 a qual é fornecida por levantes hidráulicos que bombeiam água da lagoa para um sistema de canais de distribuição a irrigação influencia a hidrologia do sistema pelo rebaixamento dos níveis e aumenta as chances de dessecamento em final de verão pois o período de irrigação da cultura de arroz na região coincide com períodos de maior evaporação e conseqüente déficit hídrico levando ao rebaixamento dos níveis de água no sistema que podem se tornar muito críticos essa prática altera a capacidade de 5

[close]

p. 15

armazenamento consumo canais de irrigação/drenagem ocorrendo também modificações de características tais como trajeto velocidade tempo de percurso infiltração evaporação evapotranspiração e qualidade de água em termos de nutrientes e produtos fitossanitários motta marques et al 2002 portanto atualmente observam-se interesses conflitantes na definição dos níveis de funcionamento do sistema dessa forma esta dissertação tem por objetivo geral descrever as características ambientais e a estrutura da comunidade de macrófitas aquáticas em um banhado associado à lagoa caiubá em duas fases hidrológicas fase seca menor nível da lagoa e fase inundada maior nível da lagoa a dissertação está dividida em dois capítulos sendo que o capítulo um tratará da variação dos níveis de água e do pulso de inundação da lagoa e seus efeitos na estrutura da comunidade de macrófitas aquáticas no capítulo dois serão apresentadas as mudanças das variáveis ambientais e da estrutura das macrófitas decorrentes da variação dos níveis de água e suas possíveis interações na manutenção da dinâmica do banhado o capítulo 1 segue as normas da revista aquatic botany e o capítulo 2 as da revista wetlands ecology and management 2 referÊncias bibliogrÁficas amoros c bornette g 2002 connectivity and bio-complexity in waterbodies of riverine floodplains freshwater biology 47 761­776 batzer d.p sharitz 2006 an introduction in batzer d.p e sharitz r r ecology of freshwater and estuarine wetlands eds university of california press los angeles p 407 ­ 435 bunn s.e arthington a.h 2002 basic principles and ecological consequences of altered flow regimes for aquatic biodiversity environmental management 30 492­507 bunn s.e boon p.i brock m a schofield n j 1997 national wetlands r d program scoping review land and water resources research and development corporation occasional paper 01/97 canberra 6

[close]

Comments

no comments yet