Coleção de macroinvertebrados bentônicos: ferramenta para o conhecimento da biodiversidade em ecossistemas aquáticos continentais

Zoological collections can be considered important registries of freshwater biodiversity for academical and research activities. The objective of this study was to organize a database of the diversity of benthic indicators of water quality collected in many freshwater ecosystems. The Benthic Macroinvertebrates Reference Collection of the Laboratory Ecology of Benthos, Institute of Biological Sciences, Federal University of Minas Gerais was created in 1997. This collection comprises 16,500 registers from different lotic and lentic ecosystems in Brazil and other countries. The taxa (with one or more organisms) are preserved in tubes, glasses, and wardrobes. In the tomb notebooks are registered: the taxonomical identification, origin, collection method, number of individuals, sample number and field observations. Besides the maintenance of the Reference Collection, a database is being constructed with the benthic biodiversity information. Up to this moment, the database has almost 71,000 registers preserved in 6,000 tubes and in 174 glasses. The incorporation of new organisms to the Collection is of c. 7,100.00 (+ 7,471.67) organisms per year. The aquatic insects are the main abundant and taxonomic diverse in the Collection. Diptera, Ephemeroptera, and Trichoptera were the most numerical important groups, with respectively 37.9%, 16.7%, and 14.5%. Among the Dipterans, Chironomidae comprises 59 genera. This Reference Collection represents an important tool for knowledge of benthic biodiversity in lotic and lentic ecosystems, allowing later taxonomical identification, and the development of population dynamics and community structure studies, due to the increase deposit of knew material. Moreover, it is of paramount importance to guarantee future taxonomical, biogeographical, phylogenetical and ecological studies, using this material. Key words: benthic macroinvertebrates, scientific collection, database.As coleções zoológicas podem ser consideradas como registros fundamentais da biodiversidade aquática para o desenvolvimento de atividades de ensino e pesquisa. O objetivo deste estudo foi sistematizar em um banco de dados informações referentes a exemplares da diversidade de macroinvertebrados bentônicos indicadores de qualidade de água coletados em ecossistemas aquáticos continentais. A Coleção de Referência de Macroinvertebrados Bentônicos do Laboratório de Ecologia de Bentos do ICB/Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) foi iniciada em 1997 e possui, em seu acervo, exemplares coletados em vários ecossistemas lóticos e lênticos no Brasil e no exterior, alcançando, atualmente 16.500 registros. Os taxa (com um ou mais exemplares) são preservados em tubos de ensaio, potes de vidro e em armários. Nos livros de tombos são registrados: a identificação do taxon, origem, método de coleta utilizado, número de indivíduos, número da amostra e observações. Concomitantemente à manutenção da Coleção, um banco de dados vem sendo alimentado com estas informações. Até o momento, o banco de dados possui cerca 71.000 exemplares preservados em mais de 6000 registros divididos em 174 lotes. A incorporação de novos exemplares à Coleção ocorre na média de 7.100,00 (+7.471,67) organismos/ano. Os insetos aquáticos são os mais abundantes e diversificados taxonomicamente na Coleção. Diptera, Ephemeroptera, e Trichoptera foram numericamente os mais representativos, com 37,9%, 16,7% e 14,5% respectivamente. Na ordem Diptera a predominância é da família Chironomidae com 59 gêneros. O acervo depositado representa uma ferramenta para o conhecimento da biodiversidade bentônica em ecossistemas lóticos e lênticos, permitindo o aprofundamento da identificação taxonômica, além de facilitar a realização de estudos de dinâmica de populações e estrutura de comunidades devido à crescente incorporação de material. Além disso, é de fundamental importância garantir que novos estudos taxonômicos, biogeográficos, filogenéticos e ecológicos possam ser realizados no futuro, a partir da utilização deste material. Palavras-chave: macroinvertebrados bentônicos, coleção biológica, banco de dados

Corbicula fluminea (Corbiculidae, Bivalvia) alters the taxonomic and functional structure of benthic assemblages in neotropical hydropower reservoirs

O objetivo deste estudo é compreender como as estruturas taxonômicas e funcionais das assembleias de macroinvertebrados bentônicos respondem às variações nas densidades de Corbicula fluminea, uma espécie invasora originada na Ásia, em reservatórios hidrelétricos neotropicais. Para isso testamos três hipóteses: (1) Locais com maiores densidades de C. fluminea excluem táxons bentônicos ligados a substratos moles e aumentam as densidades de táxons ligados a substratos duros. (2) Locais com densidades mais altas de C. fluminea suportam diversidades maiores do que aqueles com substratos macios naturais. (3) Densidades mais altas de C. fluminea suportam diversidades funcionais mais altas do que os locais de substrato macio natural. Os nossos resultados mostram que as densidades de C. fluminea estão correlacionadas com alterações na estrutura taxonómica, nomeadamente substituição de táxons escavadores por aqueles relacionados com substratos duros, e com aumento da diversidade funcional. Nenhum índice taxonômico apresentou correlação significativa com a densidade de C. fluminea, mas os índices funcionais (Riqueza Funcional, Dispersão Funcional e Entropia Quadrática de Rao) apresentaram correlações positivas significativas. Nossos resultados mostram que características funcionais são indicadores ecológicos mais sensíveis de alteração biológica do habitat físico do que aqueles baseados na composição taxonômica e métricas de diversidade.The objective of this study is to understand how the taxonomic and functional structures of benthic macroinvertebrate assemblages respond to variations in the densities of Corbicula fluminea, an invasive species originated in Asia, in neotropical hydropower reservoirs. For that we tested three hypotheses: (1) Sites with higher densities of C. fluminea exclude benthic taxa linked to soft substrates and increase the densities of taxa linked to hard substrates. (2) Sites with higher densities of C. fluminea support higher diversities than those with natural soft substrates. (3) Higher densities of C. fluminea support higher functional diversities than the natural soft substrate sites. Our results show that C. fluminea densities are correlated with changes in the taxonomic structure, namely substitution of burrowing taxa for those related to hard substrates, and with increased functional diversity. No taxonomic index showed significant correlation with C. fluminea density, but the functional indices (Functional Richness, Functional Dispersion and Rao’s Quadratic Entropy) showed significant positive correlations. Our results show that functional traits are more sensitive ecological indicators of biological alteration of physical habitat than those based on taxonomic composition and diversity metrics.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio

Efetividade de áreas protegidas (APs) na conservação da qualidade das águas e biodiversidade aquática em sub-bacias de referência no rio das Velhas (MG)

The creation of protected areas is one of the most important methods for the preservation of the biodiversity. It does not necessarily mean that the creation of these areas will guarantee the proper conservation of all biodiversity. It is necessary to evaluate the site, the protection capacity and the ecological status of this environment and if the management is effective. The proper conservation and management of rivers and the maintenance of their ecological integrity are essential to preserve the biodiversity and the health of freshwater ecosystems in Brazil. In this study, we assessed the effectiveness of six protected areas in maintaining the quality of freshwater habitats and in preserving the benthic assemblages in Das Velhas river watershed. Both abiotic and biotic analysis showed that the protected areas are effective in preserving the sampling stretches of Das Velhas watershed, due to the use control and the land occupation in the surrounding areas. The results suggest that, although the protected areas do not have the conservation of freshwater biodiversity as their priority, its effective management guaranteed the preservation of benthic communities in those rivers. Key words: protected areas, benthic invertebrates, watershed, environmental management.A criação de áreas protegidas (APs) é um dos métodos mais importantes para a conservação da biodiversidade. No entanto, a criação de APs não garante necessariamente a conservação adequada da biodiversidade aquática. É necessário avaliar a localização, a capacidade de proteção e a conservação do estado ecológico desses ambientes e da efetividade das medidas de manejo implementadas. A conservação e gestão adequada de rios e a manutenção de sua integridade ecológica são fundamentais para preservar a biodiversidade e a saúde de ecossistemas aquáticos no Brasil. Neste estudo, buscamos avaliar a efetividade de seis áreas protegidas na manutenção da qualidade de hábitats aquáticos e na conservação das assembléias de macroinvertebrados bentônicos na bacia hidrográfica do rio das Velhas. Tanto a avaliação de parâmetros físico-químícos quanto de assembléias biológicas evidenciam que as áreas protegidas são eficientes em proteger os trechos amostrados na bacia do rio das Velhas, devido ao controle do uso e à ocupação do solo em suas áreas de entorno. Embora as áreas protegidas não tenham como finalidade primordial a conservação da biodiversidade de organismos aquáticos e não tenham objetivos específicos para preservação de ecossistemas lóticos, os resultados obtidos sugerem que sua gerência eficiente garantiu a proteção das assembléias bentônicas nesses rios. Palavras-chave: unidades de conservação, macroinvertebrados bentônicos, bacia hidrográfica, planejamento e gestão ambiental

Chronic urbanization decreases macroinvertebrate resilience to natural disturbances in neotropical streams

As perturbações naturais desempenham papéis importantes no funcionamento e na estrutura dos ecossistemas lóticos, especialmente em pequenos riachos. A adaptação às perturbações naturais, sob a forma de resiliência, pode ser afetada por perturbações antropogénicas, como a urbanização e as zonas industriais, que por sua vez podem limitar a biodiversidade dos cursos de água. O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos do escoamento superficial de zonas urbanas e industriais na resiliência de assembleias de macroinvertebrados bentônicos em pequenos riachos. Para isso, testamos a hipótese de que assembleias de macroinvertebrados bentônicos em riachos afetados pela urbanização e industrialização apresentam menor resiliência a distúrbios naturais do que aquelas em áreas de referência. Calculamos as proporções de recuperação de Riqueza de Táxons, Abundância de Táxons, Riqueza de Táxons Resistentes, Abundância de Táxons Resistentes, Riqueza de Táxons Sensíveis e Abundância de Táxons Sensíveis. As proporções de recuperação da biodiversidade de água doce foram calculadas como os valores da variável alvo durante a estação seca divididos pela mesma variável na estação chuvosa anterior. A proporção de recuperação da Riqueza de Táxons e a proporção de recuperação da Riqueza de Táxons Sensíveis foram significativamente maiores (p < 0,01) nos locais de referência. A Riqueza de Táxons Resistentes e a Abundância de Táxons Sensíveis seguiram o mesmo padrão, mas foram menos significativas (p < 0,1). Estes resultados indicam que os cursos de água que drenam áreas urbanas e industriais têm uma resiliência significativamente menor às perturbações naturais do que os seus homólogos em áreas de referência. Nossos resultados também sugerem que tanto a paisagem quanto as condições ambientais locais desempenham papéis importantes na manutenção de ecossistemas lóticos naturalmente resilientes e da biodiversidade nos neotrópicos.Natural disturbances play important roles in the functioning and structure of lotic ecosystems, especially in small streams. Adaptation to natural disturbances, in the form of resilience, can be affected by anthropogenic disturbances such as urbanization and industrial zones, which in turn can limit stream biodiversity. The aim of this study was to assess the effects of runoff from urban and industrial zones on the resilience of benthic macroinvertebrate assemblages in small streams. For that, we tested the hypothesis that benthic macroinvertebrate assemblages in streams affected by urbanization and industrialization have lower resilience to natural disturbances than those in reference areas. We calculated the recovery proportions of Taxa Richness, Taxa Abundance, Resistant Taxa Richness, Resistant Taxa Abundance, Sensitive Taxa Richness and Sensitive Taxa Abundance. Recovery proportions of freshwater biodiversity were calculated as the target variable values during the dry season divided by the same variable in the previous rainy season. Taxa Richness recovery proportion and Sensitive Taxa Richness recovery proportion were significantly higher (p < 0.01) in the reference sites. Resistant Taxa Richness and Sensitive Taxa Abundance followed the same pattern but were less significant (p < 0.1). These results indicate that streams draining urban and industrial areas have significantly lower resilience to natural disturbances than their counterparts in reference areas. Our results also suggest that both landscape and local environmental conditions play important roles in maintaining naturally resilient lotic ecosystems and biodiversity in the neotropics.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio

Risco relativo e extensão de perda de biodiversidade na bacia do rio Pandeiros, tributário do rio São Francisco

Identifying the changes caused by human activities in aquatic ecosystems and understanding how they affect biodiversity are fundamental steps for managing the São Francisco River basin. The objective of this study was to evaluate the extent and relative risk of stressors for benthic macroinvertebrate biodiversity. 40 streams belonging to the Pandeiros River basin were sampled, using a spatially balanced and probabilistic methodology, to select sections that were representative of the most varied conditions in the basin. The risk to macroinvertebrate communities is 1.7 times greater in places where anthropogenic disturbance is greater (IDI) in relation to areas of lesser disturbance, and this stressor is present in 24.5% of the basin's extension. The fine substrate stressor is present in 29% of the entire basin, and represents a 1.21 times greater risk for biodiversity in sites where this substrate predominates, in relation to sites less impacted by fine substrate. Disturbances in the riparian zone also pose a 1.5x greater risk to communities and are present in 21% of the river basin. The presence of pasture in the riparian zone of the streams is 40%, and presented a 1.05x greater risk for macroinvertebrate communities. Therefore, local actions aimed at disturbances that potentially pose a risk to biodiversity must be a priority in the management of the São Francisco River basin and its tributaries.Identificar quais são as alterações causadas por atividades humanas em ecossistemas aquáticos e compreender de que forma afetam a biodiversidade são etapas fundamentais para a gestão da bacia do Rio São Francisco. O objetivo desse estudo foi avaliar a extensão e o risco relativo de estressores para a biodiversidade de macroinvertebrados bentônicos. Foram amostrados 40 riachos que pertencem à bacia do Rio Pandeiros, utilizando metodologia espacialmente balanceada e probabilística, para selecionar seções que fossem representativas das mais variadas condições na bacia. O risco para as comunidades de macroinvertebrados é 1,7 vezes maior nos locais onde o distúrbio antrópico é maior (IDI) em relação às áreas de menor distúrbio, e esse estressor está presente em 24,5% da extensão da bacia. O estressor substrato fino está presente em 29% de toda a bacia, e representa um risco de 1,21 vezes maior para biodiversidade nos sites onde há predominância deste substrato, em relação aos sites menos impactados por substrato fino. Distúrbios na zona ripária também apresentam risco às comunidades 1,5x maior e estão presentes em 21% da bacia hidrográfica. A presença de pasto na zona ripária dos riachos é de 40 %, e apresentou risco 1,05x maior para as comunidades de macroinvertebrados. Portanto, ações locais e direcionadas aos distúrbios que potencialmente trazem risco à biodiversidade devem ser prioritárias na gestão da bacia do Rio São Francisco e seus afluentes.CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoFAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas GeraisCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorOutra Agênci

Inventário da diversidade de macroinvertebrados bentônicos no reservatório da estação ambiental de Peti, MG, Brasil

The aim of this study was to inventory the diversity of benthic macroinvertebrates of the reservoir of the Peti Environmental Station in Minas Gerais State through the evaluation of these communities in space and temporal scales during the rainy and dry periods from June - 2002 up to June - 2004. The Peti reservoir has almost 50 years and is used for hydropower generation. The benthic macroinvertebrates are an important tool for the evaluation of water quality and environment monitoring through inventories of diversity and data on community structure. A total of 16 taxa was found and the most abundant groups were Chaoboridae (47,51 %), the Chironomidae genera Coelotanypus (15,1%) and Chironomus (2,77%), Bivalvia (19,11%) and Oligochaeta (9,54%). There were no signifi cant variations (R = 0,1927; p &gt;0,05) for the biotic data among the sampling stations during the studied periods. The evaluation of the distribution and structure of the benthic community showed that the quality of the reservoir’s water is preserved, because there was no predominance of bad quality indicator organisms. This situation is due to the constant oxygenation of the hypolimnion which is probably related with the reservoir operation. Key words: benthic communities, reservoir, inventory.O objetivo deste estudo foi inventariar a diversidade de macroinvertebrados bentônicos do reservatório na Estação Ambiental de Peti em uma escala espacial e temporal nos períodos de seca e chuvas entre junho de 2002 e junho de 2004. O reservatório de Peti foi construído há cerca de 50 anos com a finalidade de produção de energia elétrica. Os macroinvertebrados bentônicos são importantes na avaliação de qualidade de água e monitoramento ambiental através de inventários de diversidade e estrutura de comunidades. Foram coletados 16 táxons, sendo os grupos mais abundantes Chaoboridae (47,51%), Chironomidae dos gêneros Coelotanypus (15,1 %) e Chironomus (2,77 %), Bivalvia (19,11 %) e Oligochaeta (9,54 %). Não foram observadas diferenças significativas (R = 0,1927; p &gt; 0,05) para os dados bióticos entre os períodos de seca e chuvas. A avaliação da distribuição e estrutura das comunidades estudadas demonstrou que a qualidade das águas do reservatório é boa, pois não houve predomínio de organismos indicadores de má qualidade. Esta situação é proporcionada pela constante oxigenação do hipolímnio, provavelmente devido ao modo de operação do reservatório. Palavras-chave: comunidades bentônicas, reservatório, inventário

ECOLOGIA DE BENTOS: UMA SEMENTE NO SEDIMENTO DO LABORATÓRIO DE LIMNOLOGIA DA UFRJ

Os estudos relacionados à Ecologia de Organismos Bentônicos dedicam-se aos organismos que habitam o sedimento e substratos de fundo, consolidados ou não, de ecossistemas aquáticos continentais, tais como rios, riachos de cabeceira, lagos e reservatórios. Este artigo apresenta uma síntese sobre a importante contribuição do Prof. Francisco de Assis Esteves, do Laboratório de Limnologia da UFRJ, à formação de pessoal e à produção científica na área de Ecologia de Organismos Bentônicos no Brasil. Avaliamos os curricula vitae dos ex-alunos do Prof. Esteves, e seus orientados. Foram analisadas as bases Lattes/CNPq e Scopus, realizando avaliações qualitativas e quantitativas, respectivamente. Avaliamos a formação de pessoal desde a criação do Laboratório de Limnologia na UFRJ no final dos anos 80 e a produção científica (livros, capítulos de livros, artigos científicos publicados em revistas nacionais e internacionais), áreas de atuação, periódicos e programas de pós-graduação associados a ex-alunos do Prof. Esteves em que atualmente são realizados estudos sobre Ecologia de Organismos Bentônicos no Brasil. A contribuição científica desses estudos foi classificada em três grandes áreas: (i) Distribuição Espaço-temporal de Populações e Assembleias, e Estrutura de Comunidades Bentônicas; (ii) sua participação em Processos Ecológicos (p.ex.: Ciclagem de Nutrientes, Bioturbação e Decomposição de Matéria Orgânica, Interações Tróficas e Estequiometria Ecológica); e (iii) sua utilização como Bioindicadores de Qualidade de Água e em Índices Multimétricos de Integridade Ecológica. Identificamos as principais linhas de pesquisa desenvolvidas no período 1996-2021 e projetamos as perspectivas de novas abordagens para os próximos 20 anos, considerando o cenário político-ambiental no Brasil e na perspectiva de mudanças ambientais globais. A semente plantada no Laboratório de Limnologia da UFRJ pelo Prof. Esteves cresceu, frutificou e tem dispersado novas sementes para diferentes regiões do Brasil

A comparative analysis reveals weak relationships between ecological factors and beta diversity of stream insect metacommunities at two spatial levels.

The hypotheses that beta diversity should increase with decreasing latitude and increase with spatial extent of a region have rarely been tested based on a comparative analysis of multiple datasets, and no such study has focused on stream insects. We first assessed how well variability in beta diversity of stream insect metacommunities is predicted by insect group, latitude, spatial extent, altitudinal range, and dataset properties across multiple drainage basins throughout the world. Second, we assessed the relative roles of environmental and spatial factors in driving variation in assemblage composition within each drainage basin. Our analyses were based on a dataset of 95 stream insect metacommunities from 31 drainage basins distributed around the world. We used dissimilarity-based indices to quantify beta diversity for each metacommunity and, subsequently, regressed beta diversity on insect group, latitude, spatial extent, altitudinal range, and dataset properties (e.g., number of sites and percentage of presences). Within each metacommunity, we used a combination of spatial eigenfunction analyses and partial redundancy analysis to partition variation in assemblage structure into environmental, shared, spatial, and unexplained fractions. We found that dataset properties were more important predictors of beta diversity than ecological and geographical factors across multiple drainage basins. In the within-basin analyses, environmental and spatial variables were generally poor predictors of variation in assemblage composition. Our results revealed deviation from general biodiversity patterns because beta diversity did not show the expected decreasing trend with latitude. Our results also call for reconsideration of just how predictable stream assemblages are along ecological gradients, with implications for environmental assessment and conservation decisions. Our findings may also be applicable to other dynamic systems where predictability is low

Eficiência de projetos de reabilitação de rios urbanos no Brasil: um estudo de caso do programa DRENURBS - Belo Horizonte (MG)

The DRENURBS Program was part of the Urban Drainage Master Plan of the city of Belo Horizonte and included the Córrego do Onça sub-basin from 2003 to 2010, where the Baleares, First of May and Nossa Senhora da Piedade streams are located. The objective was to evaluate the efficiency of DRENURBS in the rehabilitation process of three urban streams, comparing the moment immediately after rehabilitation (2008) with current state (2018), including three other streams in reference conditions located in urban parks. We applied a rapid assessment protocol for physical habitats, measured physical and chemical parameters in the water column, and collected benthic bioindicators in six streams. Based on the comparative analysis of the current biological data with those collected 10 years ago, and also in comparison to the reference conditions, the rehabilitation project carried out in the three urban streams resulted in an improvement in water quality, an increase in the wealth of invertebrates bioindicators , including organisms that tolerate organic pollution.O Programa DRENURBS foi parte do Plano Diretor de Drenagem Urbana da cidade de Belo Horizonte e contemplou a sub-bacia do Córrego do Onça de 2003 a 2010, onde estão localizam-se os córregos Baleares, Primeiro de Maio e Nossa Senhora da Piedade. O objetivo foi avaliar a eficiência do DRENURBS no processo de reabilitação de três córregos urbanos, comparando o momento imediatamente após a reabilitação (2008) com estado atual (2018), incluindo três outros riachos em condições de referência localizados em parques urbanos. Aplicamos um protocolo de avaliação rápida de habitats físicos, mensuramos parâmetros físicos e químicos na coluna d'água e coletamos bioindicadores bentônicos nos 6 riachos. Com base na análise comparativa dos dados biológicos atuais com os coletados há 10 anos e, também, em comparação às condições de referência, o projeto de reabilitação realizado nos três córregos urbanos resultou em melhoria quanto à qualidade de água, aumento da riqueza de invertebrados bioindicadores, incluindo organismos tolerantes a poluição orgânica.CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoFAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas GeraisCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio