Post on 11-Jul-2020
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)
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
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).
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
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.
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
Cronograma de Atividades
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
Bases Conceituais IBI:habitat, gradiente de condiçõesambientais, áreas de referência,
homogeneização biológica
Prof. Marcos Callisto
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
• 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
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
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
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
Regiõeshidrograficasbrasileiras
Ferreira ME et al (em preparacao)
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
PCHs e UHEs no Cerrado
Ferreira ME et al (em preparação)
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
PCHs emÁreasPrioritariasparaConservacao
Ferreira ME et al (em preparacao)
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
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
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
GRADIENTE DE DISTURBIO HUMANOLOCAIS
PERTURBADOS
REFERÊNCIA
(locais menos
perturbados)
Habitat
Físico
PEIXES
Uso Solo
% Cobertura
Cobertura
Vegetação
Ripária
Invert.
Bentônicos
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
Sensíveis Tolerantes Resistentes
Riqueza & Diversidade
SÍTI
OS
DE
REF
ERÊN
CIA
SÍTI
OS
IMP
AC
TAD
OS
Ligeiro et al. (2014) – livro IBI-CEMIG
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
Sen
sive
isTolerantes
Resistentes
Tese Juliana França
12 ➢ municipios
52 ➢ escolas
200 ➢ professores
1500 ➢ estudantes
4 ➢ anos (2013-2016)
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
Disturbios humanos
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
Abordagem
Métricas➢ de habitats físicos
Métricas➢ biológicas
Indice➢ de Estado Trófico
Indice➢ de Disturbio Integrado
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
Marcos Callisto – callistom@ufmg.br - 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
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
Desenho Amostral
Olsen & Peck, 2008
Strahler, 1957
1, 2 e 3 - Kaufmann et al., 1999
35 km - Hitt & Angermeier, 2008
Marcos Callisto – callistom@ufmg.br - www.icb.ufmg.br/labs/benthos
Macedo et al. (2014) – livro IBI-CEMIG
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
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
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
Agricultura
Solo nu
Mata
Campo
Marcos Callisto – callistom@ufmg.br - www.icb.ufmg.br/labs/benthos
Uso solo & cobertura
Metodologia esquemática
Macedo et al. (2014) – livro IBI-CEMIG
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
Marcos Callisto – callistom@ufmg.br - www.icb.ufmg.br/labs/benthos
Amostragens equipes
campo
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
Medidas in situ
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
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
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
Escalas espaciais x Bioindicadores
Pool regional espécies
Filtrosambientais
composicaoassembleias
Espéciesexóticas
traits
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
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)
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
Distúrbio local crescente
Dis
túrb
io r
egio
na
l cre
scen
te
Riachos menos perturbados
Riachos mais perturbados
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
Condições de Referência
Ref
erên
cia Im
pactad
o
Gradiente de condicoes ambientais
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
Riachos conservados?
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
Riachos impactados?
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
Riachos alterados?
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
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.
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
Condicões de Referência
• A selecao de areas de referência deve considerar a variabilidade ambiental existente dentro de uma bacia hidrografica
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
➢ Monitorar o estado de conservação
➢ Definir metas em projetos de restauração
➢ Ausência de caracterização de condições de referência
Condicões de Referência
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
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*
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
Distúrbio humano (RDis_IX)
Vegetação ripária (RVegQ)
Vegetação litorânea (LitCvrQ)
Zona ripária + zona litorânea (LitRipCvQ)
Índices Habitat Físico
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
Métricas Habitat Físico como indicadoras de sites mais e menos alteradas
Ma
ce
do
et a
l. (2014
) –IB
I-CE
MIG
bo
ok
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
Prof. Marcos Callisto – UFMG
callistom@ufmg.br
www.icb.ufmg.br/labs/benthos
Composição Macroinvertebrados Bentônicos (riachos)
Ligeiro et al. (2014) – livro IBI-CEMIG
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
Ferreira et al – Freshwater Science 2014
Nova Ponte Três Marias
Métricas de Habitat Físicos indicadoras distribuição EPT (taxa sensíveis)
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
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)
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
Marcos Callisto – callistom@ufmg.br - www.icb.ufmg.br/labs/benthos
(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
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
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
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
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
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
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
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
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
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
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 callistom@ufmg.br
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)
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
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
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
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
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
Obrigado...