Avaliação do estado de qualidade ecológica em sistemas de transição

Doutoramento em BiologiaEstuaries are poles of attraction for human settlement which is a source of pressures to surface water bodies. The implementation of the European Water Framework Directive (WDF, 2000/60/EC) has increased the investigation in order to develop methodologies to assess the Ecological Quality Status (EQS) of aquatic ecosystems. Transitional systems are naturally stressed and characterized by highly dynamic physical, chemical and hydro-morphologic conditions and by species with a higher level of tolerance to change, being more difficult to develop suitable quality indicators for these systems. The general purpose of this study is to test the ability of synthesis descriptors, including primary (S, taxa richness) and derived biological variable (H’, Shannon-Wiener diversity), biotic indices (AMBI and M-AMBI), body size properties (abundance distribution by body size classes, length, weight and length-weight relationships) and non-taxonomic indices (ISS), as well as functional indicators related to the decomposition rates of various experimental substrates, a macrophyte (Phragmites australis) and an alga (Fucus vesiculosus), to evaluate the environmental quality in transitional systems. This study was carried out in one of the most pristine channels of the Ria the Aveiro, Mira Channel, along a full salinity gradient and in a metals and metalloid sediment contamination area, the Estarreja Channel, and two reference channels (Canelas and Salreu). In this study were used different sampling techniques, the leaf-bag technique and a hand-held corer. In Mira Channel, the alga and the macrophyte presented an opposite trend in the decomposition rate along the salinity gradient, with the decomposition rates of the alga always higher than those of the macrophyte. The decomposition rates of the macrophyte and the alga were higher in the mid estuary and in higher salinity areas, respectively, corresponding to the preferencial distribution areas of each species. The macrobenthic fauna associated with the decaying and an artificial substrate (control) showed equally well the benthic succession from the marine to the freshwater areas and, despite the strong differences in the decay rates, no significant differences were found between the benthic communities associated with the alga and the macrophyte. The body size properties of the macrobenthic fauna associated with the P. australis leaf-bag (1mm and 5mm) and corer samples were studied along the full salinity gradient. The dominant species of the sub-set of measured specimens were not the same of the original macrobenthic fauna sampled but, despite that, the sub-set of measured specimens was also able to show the benthic succession from the marine to the freshwater areas. The body size abundance distribution of the benthic macroinvertebrates according to the ISS size classes did not show a particular trend in any sampler along the salinity gradient. Significant differences were found in the length, weight and length-weight relationships of Annelids, , Molluscs and even some species along the salinity gradient. No significant differences were found in the AMBI, M-AMBI and ISS values along the salinity gradient for all the samplers. The EQS of the corer samples obtained using the M-AMBI was lower than that of the leaf-bags. The EQS obtained with the ISS was higher than that obtained with the M-AMBI in the leaf-bags but not in the corer samples. The ecological effects of contaminated sediments associated with the industrial chemical effluents discharged in the Estarreja Channel were studied a decade after ceasing the emissions, using the Sediment Quality Triad approach and two reference channels. The results showed that despite the emissions ceased in 2004, the sediment remains polluted with high levels of metals and metalloid, available to bioaccumulation and with severe consequences at the community level. The sediment contamination problem was also studied using the leaf-bag technique with a macrophyte, an alga and a control substrate. The results showed that the decay rates, the associated macrofauna and the application of the AMBI, M-AMBI and ISS indices to the mesh-bag samples were not able to identify the sediment contamination. Contrarily to the AMBI, the M-AMBI and the ISS showed significant differences between the contaminated and the reference channels for the corer samples. Although such statistical significance, the interest of using these complex biotic indices could be questioned, when much simple ones, like the S and H’ allow to reach the same conclusions.Os estuários são pólos de atração para a instalação de aglomerados humanos, constituindo uma fonte de pressão para as massas de água superficiais. Com a implementação da Diretiva Europeia Quadro da Água (DQA, 2000/60/CE) tem aumentado a investigação no sentido de desenvolver metodologias para avaliar o estado de qualidade ecológica (EQE) dos ecossistemas aquáticos. Os sistemas de transição são caracterizados por condições físico-químicas e hidromorfológicas extremamente dinâmicas e por espécies com uma maior tolerância à mudança, sendo difícil desenvolver indicadores de qualidade adequados para estes ecossistemas. O objetivo deste estudo é testar a capacidade de descritores de síntese, tais como a riqueza em espécies (S) e a diversidade de Shannon-Wiener (H'), índices de base taxonómica (AMBI e M-AMBI) e não taxonómica (ISS), as propriedades do tamanho corporal (distribuição de abundância por classes de tamanho corporal, comprimento, peso e relações comprimento-peso), bem como indicadores funcionais (taxas de decomposição de uma macrófita (Phragmites australis) e uma alga (Fucus vesiculosus)), para avaliar a qualidade ambiental dos sistemas de transição. Este estudo foi realizado ao longo de um gradiente completo de salinidade num dos canais com menor impacto antropogénico da Ria de Aveiro, o Canal de Mira, numa área com contaminação sedimentar por metais e metaloides, o Canal de Estarreja, e dois canais de referência (Canelas e Salreu). Neste estudo foram utilizadas diferentes técnicas de amostragem, a técnica dos sacos de folha e corers. No Canal de Mira, a alga e a macrófita apresentaram uma tendência oposta na taxa de decomposição ao longo do gradiente de salinidade, com as taxas de decomposição da alga sempre superiores. As taxas de decomposição da macrófita e da alga foram mais elevadas a meio do estuário e em áreas de maior salinidade, respetivamente, correspondendo às preferenciais áreas de distribuição de cada espécie. A fauna bentónica associada aos substratos orgânicos e a um substrato artificial (controlo) mostrou a sucessão bentónica ao longo do gradiente estuarino e, apesar das grandes diferenças nas taxas de decomposição, não foram encontradas diferenças nas comunidades bentónicas entre ambos os substratos. As propriedades do tamanho corporal da fauna bentónica dos sacos de folhas de P. australis (1mm e 5mm) e corers foram estudadas ao longo do gradiente estuarino. As espécies dominantes do sub-conjunto de espécimes medidos não são as mesmas da fauna bentónica original mas, apesar disso, foram capazes de mostrar a sucessão bentónica ao longo do gradiente salino. A distribuição da abundância pelas classes de tamanho estabelecidas para o cálculo do índice ISS não mostrou nenhuma tendência ao longo do gradiente de salinidade em nenhum dos amostradores. Foram encontradas diferenças significativas no comprimento, peso e na relação comprimento-peso dos Anelídeos, Artrópodes, Moluscos e de algumas espécies ao longo do gradiente de salinidade. Não foram encontradas diferenças significativas nos valores AMBI, M-AMBI e ISS ao longo do gradiente estuarino. O EQE das amostras dos corer foi inferior ao dos sacos de folhas. O EQE obtido com o ISS foi mais elevado do que o obtido com o M-AMBI nos sacos de folha, mas não nas amostras do corer. Os efeitos ecológicos associados à contaminação dos sedimentos por efluentes químicos lançados no Canal de Estarreja foram estudados uma década após a sua cessação, recorrendo à Tríade de Qualidade Sedimentar e dois canais de referência. Os resultados mostraram que o sedimento permanece contaminado com elevados níveis de metais e metaloide, disponíveis para serem bioacumulados e com graves consequências ao nível da comunidade. A contaminação do sedimento foi também estudada utilizando a técnica dos sacos de folhas com a macrófita, a alga e um substrato de controlo, tendo-se verificado que as taxas de decomposição, a macrofauna associada e a aplicação dos índices AMBI, M-AMBI e ISS aos sacos de folhas não foram capazes de identificar o problema. Ao contrário do AMBI, o M-AMBI e o ISS apresentaram diferenças significativas entre o canal contaminado e os canais de referência para as amostras do corer. No entanto, a utilização de índices tão complexos é questionável, na medida em que índices mais simples, tais como a S e a H', permitem chegar às mesmas conclusões

Utilização de indicadores integrativos em sistemas estuarinos

Mestrado em Biologia MarinhaO desenvolvimento de centros urbanos na zona costeira constitui a principal causa dos problemas e pressões a que estão sujeitos os ecossistemas de transição, nomeadamente os estuários. A premente necessidade de uma gestão sustentável destes ecossistemas, por forma a minimizar impactos negativos, e a dar resposta a problemas ambientais, passa pelo desenvolvimento de metodologias de avaliação da qualidade desses ecossistemas. O presente trabalho enquadra-se neste objectivo e nele se analisa a capacidade da utilização conjunta de vários indicadores de qualidade. Estes abordam problemas distintos que geram impactos de diferente natureza e severidade, sendo-lhes atribuídos “pesos” de modo a reflectirem a sua importância relativa no ecossistema. De forma a representar as relações existentes entre o ambiente e as actividades humanas, os indicadores são estruturados seguindo a abordagem DPSIR – Driving forces, Pressures, State, Impacts, Responses. No caso particular da Ria de Aveiro, os vários indicadores de qualidade ambiental são agrupados em três Indicadores Integrativos Ambientais: Alteração morfológica da linha costeira, Intensidade de utilização dos recursos e Qualidade ambiental. A Ria foi dividida em sectores tendo por base a sua estrutura, o desenvolvimento, sobretudo industrial e portuário e as características inerentes aos diferentes canais conhecidas a priori. A cada um dos sectores foram aplicados os vários indicadores de qualidade ambiental, permitindo a sua classificação ao nível da qualidade e grau de perturbação. Os resultados obtidos mostram que ao nível da Alteração morfológica da linha costeira o sector geográfico mais afectado abrange a zona portuária, classificando-a com um nível de impacto ambiental Muito Alto. Esta classificação está de acordo com a feita pelo Instituto da Água (INAG) relativa à aplicação da Directiva Quadro da Água, que classifica a zona portuária como uma Massa de Água Fortemente Modificada. O Indicador Integrativo Ambiental relacionado com a Intensidade de utilização dos recursos classifica os vários sectores geográficos com uma intensidade de utilização dos recursos Muito Baixa e Baixa. Finalmente, o Indicador Integrativo Ambiental relativo à Qualidade ambiental aponta como sector mais afectado o que engloba a Pateira de Fermentelos e o Rio Vouga, classificando-o com um nível de qualidade ambiental Baixo. De uma forma geral a aplicação destes indicadores revelou-se adequada, exceptuando o indicador relativo à intensidade de utilização dos recursos que, aparentemente, subestima a verdadeira intensidade das pressões antrópicas exercidas sobre a Ria de Aveiro. A ausência ou dificuldade na obtenção dos dados necessários para aplicar estes indicadores constituíram o principal problema na realização deste trabalho. ABSTRACT: The development of city centres in the coastal area is the main cause for the problems and pressures the transition ecosystems, namely the estuaries, are subject to. The immediate need for a sustainable management of the named ecosystems, so as to minimise the negative impacts and meet environmental problems, implies the development of evaluation methodologies on the quality of the same ecosystems. The present work fits into this objective and analyses the capacity of the simultaneous utilisation of several quality indicators. The latter approaches different issues that cause impacts of diversified nature and severity and to which “weights” are attributed so as to show their relative importance in the ecosystem. In order to represent the relations existing between the environment and the human activities, the indicators are structured according to the DPSIR – Driving forces, Pressures, State, Impacts, Responses approach. In the particular case of the Ria de Aveiro, the several indicators of environmental quality are grouped into three Environmental Integrative Indicators: Morphological change of the coastal line, Intensity of use of the resources and Environmental quality. The Ria was divided into different sectors, based upon its structure, development, especially industrial and port development, and the characteristics known a priori that are inherent to the different channels. Each of these sectors has been applied with the different indicators of environmental quality, which has allowed for their classification in terms of quality and degree of perturbation. The results that have been obtained show that, in terms of the Morphological change of the coastal line, the geographical sector that has been most affected covers the port area, classified with a Very high level of environmental impact. This classification is in accordance with the one presented by the Water Institute (INAG) concerning the application of the Water Framework Directive, which classifies the port area as a Heavily Modified Water Body. The Environmental Integrative Indicator referring to the Intensity of use of resources classifies the different geographical sectors with a Very low and Low intensity of use of the resources. Finally, the Environmental Integrative Indicator referring to the Environmental quality, points out that the sector that encloses the Pateira de Fermentelos and the Rio Vouga is the most affected one and classifies it with a Low environmental quality. Generally speaking, the application of these indicators has proved to be adequate, exception being made to the indicator concerning the change in the Intensity of the resources which, apparently, underestimates the real intensity of the anthropic pressures that are exercised on the Ria de Aveiro. The absence or the difficulty in obtaining the necessary data with a view to apply these indicators was the main problem in accomplishing this work

Characterisation of microbial attack on archaeological bone

As part of an EU funded project to investigate the factors influencing bone preservation in the archaeological record, more than 250 bones from 41 archaeological sites in five countries spanning four climatic regions were studied for diagenetic alteration. Sites were selected to cover a range of environmental conditions and archaeological contexts. Microscopic and physical (mercury intrusion porosimetry) analyses of these bones revealed that the majority (68%) had suffered microbial attack. Furthermore, significant differences were found between animal and human bone in both the state of preservation and the type of microbial attack present. These differences in preservation might result from differences in early taphonomy of the bones. © 2003 Elsevier Science Ltd. All rights reserved