Carcinofauna como indicador da integridade biótica de um ambiente estuarino no litoral de Santa Catarina, Brasil

Crustaceans as indicators of biotic integrity of a coastal estuarine area of Santa Catarina, Brazil

Resumos

Inúmeros métodos são utilizados para calcular índices de integridade biótica (IIB) em diferentes regiões do mundo. O objetivo deste trabalho foi verificar a variação da qualidade ambiental de uma região estuarina, no litoral de Santa Catarina, com base no cálculo do IIB que utiliza como parâmetros dados da comunidade de crustáceos que ocorrem na área. Os dados utilizados foram coletados por diversos autores para o período de 2000 até 2005 e comparados com os dados obtidos por este estudo para os anos de 2012 a 2013, utilizando os mesmos métodos de coleta dos anteriores. Para o cálculo do IIB foram escolhidos 14 atributos inerentes a carcinofauna local e definidas quatro categorias de integridade biótica (muito pobre, pobre, regular e bom). Os valores do IIB foram calculados para cada período e classificados em diferentes categorias para reconhecer suas variações temporais. Os valores obtidos oscilaram ao longo do período amostral, sendo maiores nos anos de 2000-2001, resultando em um valor equivalente a categoria regular, alterando para pobre em 2001-2003, regular entre 2003-2004 e pobre entre 2004-2005, regressando a categoria regular em 2012-2013. Os valores do IIB, encontrados para a região do Saco da Fazenda, refletem a situação de instabilidade da área, característica de ambientes estuarinos, quando avaliados em escalas temporais.

índice; qualidade ambiental; Sul do Brasil

Numerous methods are used to calculate indices of biotic integrity (IBI) in different regions of the world. The objective of this study was to determine the variation of the environmental quality of a coastal estuary of Santa Catarina State, based on the IBI calculation, using the data of the area's crustacean community as parameters. The data were collected by several authors for the period 2000 to 2005 and compared with the data obtained in this study for the years 2012 to 2013, using the same methods of the previous collections. To calculate the IBI, 14 attributes inherent to local crustaceans were chosen and four categories of biotic integrity (very poor, poor, regular and good) were defined. The values of IBI were calculated for each period and classified into different categories to distinguish their temporal variations. The values obtained ranged over the sample period, being higher in 2000-2001, resulting in an value equivalent to the regular category, changing to poor in 2001-2003, regular between 2003-2004, poor between 2004-2005 and regressing to the regular category in 2012-2013. The values of IBI found for the "Saco da Fazenda" region reflect the instability of the area, which is characteristic of estuarine environments when evaluated on time scales.

environmental quality; index; Southern Brazil

1. Introdução

Estuários são ecossistemas complexos que formam uma interface entre os ambientes de água marinha e continental, sendo utilizados como berçários ou refúgio para peixes, aves, moluscos e crustáceos (Pinto et al., 2009). A proximidade dos estuários com as aglomerações urbanas os tornam locais ideais para o monitoramento das ações antropogênicas (Alve, 1995; Scott et al., 2005). Assim, planos de gestão que incluam indicadores biológicos são vantajosos para o conhecimento do estado de conservação dos ambientes, ao incorporarem condições que facilitam a detecção dos impactos por meio de índices de biointegridade (Bryce et al., 2002; Elliott e Whitfield, 2011), que servem como ferramenta de processos decisórios ao descreverem as pressões que afetam os ecossistemas ou avaliando o estado do ambiente em relação a ações dos gestores (Pinto et al., 2009).

Neste sentido, a carcinofauna pode ser utilizada como um bioindicador por que: fornece índices ecológicos decorrentes de seus ciclos de vida curtos; responde rapidamente a modificações ambientais (Boltovosky, 1999); vive e se alimenta no interior ou sobre os sedimentos e tendem a acumular as toxinas que são incorporadas na cadeia alimentar; é sensível a estressores presentes na água; é fonte primária de alimento para muitos peixes; e contribui na degradação da matéria orgânica e na ciclagem dos nutrientes (Reynoldson, 1987; Schindler, 1987; Reice e Wohlenberg, 1993; Reece e Richardson, 2000).

O uso de índices de diversidade como bioindicadores tem diminuído pela dificuldade no estabelecimento de uma relação causa-efeito entre a estabilidade dos ecossistemas e a sua diversidade (Washington, 1984). Em sua maioria são calculados com base na riqueza ou distribuição da abundância de espécies e não consideram o tipo de organismo presente e a capacidade de se adaptar as mudanças no meio. A utilização de índices de integridade biótica alterou o "conceito" de organismo indicador que foi substituído por comunidade indicadora (Segnini, 2003). A integridade biótica é então compreendida como uma escala de condições biológicas de áreas muito perturbadas em relação às áreas com pouca ou nenhuma intervenção, (Karr, 1999).

Entre as vantagens deste índice estão a facilidade na interpretação dos resultados já que a informação é resumida em um único valor que é comparável a uma referência e assim possibilita uma maior "compreensão" dos tomadores de decisões, diferentes níveis de organização ecológica estão ordenados em uma única medida, a metodologia tem custo baixo o que facilita a sua execução e reflete as respostas biológicas em relação às intervenções antropogênicas. Como desvantagem a subjetividade no estabelecimento das variáveis que definem conceitualmente a integridade biótica, pois dificultam o entendimento entre as modificações naturais e as induzidas pelo homem (Fore et al., 1996; Karr e Chu, 1999).

Mas toda esta informação sobre um determinado ambiente precisava ser organizada e integrada de maneira que fosse possível a identificação dos fatores que a alteravam. Karr (1981) propôs então um cálculo do Índice de Integridade Biótica para a ictiofauna de um riacho e indicou as variáveis que poderiam afetar a sua integridade biótica (composição, riqueza de espécies e fatores ecológicos). Ele estabeleceu seis categorias de integridade (excelente, bom, ruim, regular, muito pobre, ausência de peixes) e para cada variável foi atribuído um valor (1,3,5) que somados indicariam uma das categorias de qualidade do ambiente.

Esta primeira proposta foi então modificada e utilizada em ambientes marinhos (Jameson et al., 2001), estuarinos (Breine et al., 2008), lacustres (Karr e Dionne, 1991) e terrestres (O'Connell et al., 2007) e também agregando outros componentes da biota aquática como macroinvertebrados (Couceiro et al., 2012) e anfíbios (Simon et al., 2000).

No Brasil os Índices de Integridade Biótica (IIB) foram propostos para ecossistemas de água doce (Araújo, 1998; Bozzetti e Schulz, 2004; Ferreira e Cassati, 2006; Ferreira e Flynn, 2012), estuários (Soares et al., 2011), como ferramenta para diagnosticar a integridade ambiental costeira, aplicado a Baixada Santista/SP (Bolta e Flynn, 2013) e para fragmentos florestais, utilizando aves como indicadores (Anjos et al., 2009).

Embora a utilização de crustáceos para a caracterização da integridade biótica de um ecossistema não seja recorrente (Gabriels et al., 2010), para o grupo dos braquiúros a variedade de espécies em determinadas regiões pode indicar a existência de ambientes favoráveis ao seu desenvolvimento e o seu estudo servir como base na definição de mecanismos de conservação, monitoramento e manutenção da biodiversidade (Braga et al., 2005).

O objetivo deste trabalho foi verificar a variação da qualidade ambiental de uma região estuarina, no litoral de Santa Catarina, utilizando-se o Índice de Integridade Biótica (Karr, 1981), utilizando como parâmetros para este cálculo dados da comunidade de crustáceos que ocorrem na área, coletados por diversos autores para o período de 2000 até 2005 (Branco e Freitas Jr., 2009; Branco et al., 2011; Freitas Jr. et al., 2013) e comparados com os dados obtidos por este estudo para os anos de 2012 a 2013, utilizando os mesmos métodos de coleta.

2. Material e Métodos

2.1. Área de estudo

A área de estudo, localizada no Saco da Fazenda (denominada como baía Afonso Wippel) (Itajaí, 2004), é um corpo de água costeiro, na área urbana do município de Itajaí/SC (Figura 1), com uma área de aproximadamente 0,7 km², submetido ao regime de micro-marés misto e hegemonia semidiurna, apresenta variação do nível de água entre 0,4 e 1,2 m para períodos de maré de quadratura e sizígia, respectivamente (Schettini, 2008). O Saco da Fazenda foi formado pelas obras de retificação e fixação do canal de acesso ao Porto de Itajaí (Vargas, 1935) e está inserido no sistema estuarino da foz do rio Itajaí-Açu, recebendo aporte de diversos pequenos tributários, tais como o Ribeirão Schneider. O Saco da Fazenda apresenta uma tendência a acumular sedimentos provenientes do rio Itajaí-Açu e do Ribeirão Schneider (Schettini, 2008). A ocupação desordenada de suas margens origina o lançamento direto de grandes quantidades de efluentes devido à inexistência de uma rede de escoamento sanitário (Theis e Fernandes, 2002). O Saco da Fazenda é uma unidade de conservação municipal (Itajaí, 2008), gerida pela Fundação Municipal de Meio Ambiente de Itajaí.

No ano de 2000 foram iniciadas obras de revitalização no local com a dragagem e desassoreamento, que foi concluída no ano de 2003 e acarretou em modificações ambientais ao ecossistema. O volume dragado foi de 627.518,4 m³ com uma redução entre 20 a 25% na toxicidade do sedimento em relação ao início das obras, porém a qualidade da água permaneceu a mesma (Araújo et al., 2009).

Figura 1:
Localização geográfica do Saco da Fazenda e áreas de amostragem com os respectivos métodos - tarrafa, coleta manual e jereré (imagem modificada de Google Earth)

2.2. Coleta de dados e análises

Para o cálculo do IIB, para o Saco da Fazenda, foram utilizadas as bases de dados de trabalhos pretéritos da carcinofauna local (Branco e Freitas Jr., 2009; Branco et al., 2011; Freitas Jr. et al., 2013), que abrangeram o período de 2000 até 2005 e com metodologia similares que possibilitam a sua comparação com este estudo.

Além desta base de dados, foram realizadas amostragens trimestrais durante o período de maio de 2012 a abril de 2013. Os locais de coleta foram escolhidos em razão dos elementos naturais da área de forma a se obter uma maior representatividade dos diversos ambientes, bem como repetir os métodos utilizados nos estudos anteriores realizados na região (Figura 1).

As capturas dos camarões ocorreram com auxílio de tarrafa (25 mm de malha entre nós opostos), sendo realizados 20 lances em cada ponto. Para os siris foram distribuídos 16 jererés ao longo da abertura do canal de navegação, sendo revisados a intervalos de 30 minutos e mantidos submersos por quatro horas. Os caranguejos foram amostrados em quatro retângulos nas áreas de manguezal e marisma na desembocadura do Ribeirão Schneider. Em cada um utilizamos dois cordões de nylon com 10 m x 1 m de comprimento, amarrados em estacas de madeira, estendidos paralelamente, de modo que os exemplares avistados fossem capturados manualmente (Figura 1).

Todo o material coletado foi acondicionado em sacos plásticos etiquetados e mantidos sob refrigeração. No laboratório de Biologia da Universidade do Vale do Itajaí (UNIVALI) o material foi identificado até o nível de espécie, com o auxílio de guias de identificação (Holthuis, 1980; Melo, 1996) e bases de dados online (Palomares e Pauly, 2014; Worms, 2014). O número de espécies, nos diversos períodos avaliados, foi comparado utilizando-se Análise de Variância Unifatorial (ANOVA).

2.3. O Índice de Integridade Biótica

Utilizou-se o IIB desenvolvido por Karr (1981), com adaptação das métricas, metodologias e condições de referência, porém os pressupostos e a estrutura conceitual do IIB propostos por aquele autor foram mantidos.

2.3.1. Condição de referência

Para o cálculo do IIB para o Saco da Fazenda utilizou-se a informação pretérita mais antiga (análise quali-quantitativa dos crustáceos existentes no Saco da Fazenda entre os anos de 2000-2001) que serviu como hipótese das características de referência do local (Branco e Freitas Jr., 2009). Este método também foi empregado por Bozzetti e Schulz (2004), Ferreira e Cassati (2006) e Zhuo e Chang (2008) para outros sistemas.

2.3.2. Atributos do índice

Com base na proposta inicial do IIB de Karr (1981) e Karr et al. (1986) selecionaram-se os mais consistentes para a avaliação da carcinofauna na área e adaptaram-se os diferentes atributos aplicados em IIB que contemplam definições de funções ecológicas das diferentes partes do estuário (Courrat et al., 2009) e sensibilidade a ações antropogênicas (Breine et al., 2008).

Foi estabelecido um conjunto final de 14 atributos (Tabela 1) que melhor caracterizam a carcinofauna e os padrões de degradação do Saco da Fazenda:

a) Composição da comunidade: dentro de cada família, grupos de espécies podem ser mais ou menos vulneráveis às condições do habitat. A presença de espécies com baixa vulnerabilidade pode indicar um ambiente degradado com o aumento da influência antropocênica (Karr, 1981). A vulnerabilidade foi definida associada à história de vida e parâmetros ecológicos da espécie, expressa em uma escala arbitrária de 1 a 100, sendo 100 a mais vulnerável (Cheung et al., 2005; Palomares e Pauly, 2014);

b) Composição trófica: para que se possa estimar a produção e a dinâmica de consumo dentro da estrutura da cadeia trófica. Quando se tem um declínio na qualidade do local, a tendência é que ocorra um aumento no número de espécies onívoras que sugerem uma degradação nas bases alimentares. Por outro lado a ocorrência de espécies carnívoras de topo pode indicar um ambiente com uma comunidade mais diversificada (Karr, 1981);

c) Uso do habitat: a utilização do ambiente durante alguma fase do ciclo de vida da espécie reflete se as condições necessárias para o seu desenvolvimento estão sendo mantidas;

d) Outros: o número de espécies comerciais presentes na área permite inferir a sua capacidade de suporte. As Instruções Normativas do Ministério do Meio Ambiente (Brasil, 2004; 2005) foram utilizadas para reconhecer as espécies de invertebrados ameaçadas de extinção, sobreexplotadas ou ameaçadas de sobreexplotação.

2.3.3. Pontuação dos atributos

Para a determinação dos valores de cada atributo utilizou-se como referência os trabalhos de Schleiger (2000) e Ferreira e Cassati (2006) que foram modificados e adaptados para este sistema.

A pontuação superior indica 75% ou mais do valor de referência e a inferior 25% ou menos do valor de referência. Quando se encontrou 75% do valor de referência atribuiu-se um peso de 5, se as condições são intermediárias (25-75%) um peso de 3 e se forem 25% ou menos da condição de referência um peso de 1 (Tabela 1).

O Índice de Integridade Biótica (IIB) para cada ano foi determinado pelo somatório da pontuação obtida por cada atributo que foi dividido pelo total de atributos e classificado em uma das quatro categorias de integridade biótica (Tabela 2).

Tabela 1:
Atributos biológicos e pontuação do IIB (adaptado de Karr, 1981; Roth et al., 1996; Ferreira e Cassati, 2006); Número de famílias e espécies (Branco e Freitas Jr., 2009; Branco et al., 2011; Freitas Jr. et al., 2013); Vulnerabilidade (Cheung et al., 2005; Palomares e Pauly, 2014); Composição trófica, uso e habitat (Palomares e Pauly, 2014; Worms, 2014), IN MMA nº 5/2004 (Brasil, 2004) e IN MMA nº 52/2005 (Brasil, 2005)

O IIB foi estabelecido pela média destes valores e classificado em quatro categorias de qualidade de integridade biótica (Ferreira e Cassati, 2006) (Tabela 2).

Tabela 2:
Descrição das categorias de integridade biótica (adaptado de Karr, 1981; Roth et al., 1999; Ferreira e Cassati, 2006)

3. Resultados e Discussão

De acordo com Branco e Freitas Jr. (2009) e Branco et al. (2011) para os diferentes períodos avaliados foram registradas seis famílias de crustáceos (2000-2001), duas famílias (2001-2002), três famílias (2002-2003), cinco famílias (2003-2004) e três famílias (2004 2005). Neste estudo, para o período de 2012-2013, foram registradas cinco famílias (Portunidae, Ocypodidae, Grapsidae, Penaeidae e Palaemonidae) (Tabela 3).

Das 16 espécies registradas, ao longo dos períodos analisados, seis foram capturadas em todas as amostragens, quatro espécies ocorreram em apenas um dos períodos e as demais espécies oscilaram entre duas, quatro e cinco ocorrências ao longo das amostragens (Tabela 3). O número de espécies, nos diversos períodos avaliados, não apresentou diferença significativa (ANOVA: F=0,3777, p=0,8616).

A carcinofauna do Saco da Fazenda quando comparada a pesquisas desenvolvidas em regiões próximas, como na foz do rio Itajaí-Açu (Leite e Pezzuto, 2012; Boss et al., 2012), no manguezal do rio Camboriú (Rodrigues et al., 1994; Boss et al., 2012) e baía da Babitonga (Branco, 1998; Wunderlich et al., 2008; Boos et al., 2012) indica a ocorrência de algumas espécies em comum, apesar das diferenças hidrológicas e metodológicas (Tabela 3).

Para o ano de referência (2000-2001) a contribuição foi de seis famílias e 13 espécies com um valor do IIB de 3,1. Nos anos de 2001-2002 e 2002-2003 ocorreu uma redução no número de famílias (duas e três respectivamente), com sete espécies para cada ano, porém o IIB oscilou entre 2,9 e 2,7. No ano de 2003-2004 ocorreu um incremento no número de famílias (n=5) e de espécies (n=10) e a pontuação do IIB somou 3,3. Para o ano de 2004-2005 ocorreu um novo declínio no número de famílias (n=3), de espécies (n=8) e da pontuação do IIB (2,9). No ano de 2012-2013 mesmo com o registro de cinco famílias e 12 espécies o IIB pontuou em 3,1.

Os valores de IIB oscilaram ao longo do período amostral, sendo maiores no início da amostragem (2000-2001), resultando em um valor equivalente a categoria regular, alterando para pobre em 2001-2003, regular entre 2003-2004 e pobre entre 2004-2005, para regressar a categoria regular em 2012-2013 (Figura 2). Para o primeiro (2000-2001) e último ano amostral (2012-2013) é possível constatar a ocorrência de uma maior variedade na composição trófica (onívoros, onívoro-detritívora, herbívoro-detritívora, detritívora, carnívoro) e de um maior número de espécies com ciclo de vida estuarino, com exceção do ano de 2003-2004, o que pode ter contribuído para uma melhor integridade biótica (regular) (Tabela 3). Nos anos em que o resultado do IIB atribuiu a área uma categoria pobre (2001-2002; 2002-2003; 2004-2005) a composição trófica foi caracterizada por espécies onívoras, detritívoras e carnívoras e com um ciclo de vida não estuarino (Tabela 3).

Ambientes estuarinos são instáveis em suas escalas temporais e espaciais podendo se tornar estressantes em decorrência de sua interação com fatores: físicos, químicos, geológicos e biológicos (Araújo et al., 2009; Schettini e Truccolo, 2009) porém algumas espécies que possuem alta resistência a poluição podem ser beneficiadas em relação a outras mais sensíveis (Dauvin et al., 2006). Esta "resistência" pode ser inferida para a área deste estudo porque a categoria de integridade biótica regular (2000-2001; 2003-2004; 2012-2013) foi registrada nos anos em que ocorreu o maior número de espécies com vulnerabilidade zero (Tabela 3).

Tabela 3:
Lista das espécies registradas em trabalhos anteriores (* Branco e Freitas Jr., 2009; Branco et al., 2011; Freitas Jr. et al., 2013) e neste trabalho **. Dieta: O: onívoro, D: detritívora, H: herbívoro, C: carnívoro. Uso comercial: S: sim, N: não. Brasil (2004) (IN MMA nº 5) e Brasil (2005) (IN MMA nº 52): S: consta na IN, N: não consta na IN. Ciclo de vida: N: dependente do estuário, S: independente do estuário. Outros estuários a=Branco, 1998; b=Rodrigues et al., 1994; c=Leite e Pezzuto, 2012; d=Boos et al., 2012; e=Wunderlich et al., 2008

Figura 2:
Variação do Índice de Integridade Biótica (IIB) entre os períodos avaliados. O valor acima de cada coluna indica o valor do Índice de IIB para o período

A carcinofauna do Saco da Fazenda no ano de referência (2000-2001) possivelmente estava adaptada às condições ambientais existentes. Com o início das obras de dragagem o ecossistema alterou a sua hidrodinâmica (Araújo et al., 2009), ocorreu a remoção e realocação de sedimentos, a destruição de habitats bentônicos ou asfixia e morte de organismos causados pela ação de sucção do equipamento (Branco e Freitas Jr., 2009) o que pode ter ocasionado uma queda no número de espécies entre os anos de 2001-2003. Com o final da dragagem as condições do ecossistema possivelmente melhoraram o que tornou o ambiente mais favorável ao incremento de novas espécies no ano de 2004-2005. A sinergia de alguns fatores (físicos, químicos, biológicos) pode ter originado um novo declínio no número de espécies registradas no Saco da Fazenda entre 2004-2005. Passados sete anos desta última amostragem, no ano de 2012-2013 as espécies encontradas na área (n=12), com exceção de uma, são as mesmas do ano de referência (n=13) o que permite inferir que houve uma recuperação do ecossistema (Tabela 3).

Espécies estuarinas tendem a ser resistentes a processos de dragagem (Whitlatch e Zajac, 1985) com períodos de recuperação que podem ser muito variáveis, com intervalos de semanas ou anos (Jones, 1986). Freitas Jr. et al. (2010), em suas pesquisas na baía Sul em Florianópolis-SC, observaram que as atividades de dragagem não interferiram ou ocasionaram prejuízos a carcinofauna estuarina a longo prazo. Entretanto, Bemvenuti et al. (2005), na região estuarina da lagoa dos Patos-RS, identificaram uma diminuição do número e abundância de espécies como efeito inequívoco da dragagem, ocasionando um impacto na ecologia e economia do ecossitema, limitando sua capacidade de funcionar como uma área de berçário. A queda do número de taxons, abundância e biomassa também foram atribuídas como efeitos diretos de curto prazo das dragagens em outras pesquisas (Sánchez-Moyano e García-Asencio, 2010).

O período analisado, de seis anos de dados, permitiu inferir que as prováveis ações antropogênicas ocorridas no Saco da Fazenda alteraram a integridade local. Segundo Karr (1993) a qualidade da água ou outras condições do ambiente podem resultar na mudança e disponibilidade de muitos recursos alimentares o que direta ou indiretamente pode refletir nos resultados do IIB. Para Eklöv et al. (1998) os valores do IIB podem refletir o progressivo aporte de sedimentos, efluentes domésticos, alteração e ocupação desordenada das margens que geram uma transferência de patologias dentro da cadeia trófica com a eliminação das espécies mais sensíveis. Essas variáveis também são encontradas no Saco da Fazenda de forma isolada ou associadas às obras de dragagem podem ter contribuído para os resultados encontrados neste estudo.

4. Conclusão

A partir do cálculo do Índice de Integridade Biótica, para diferentes períodos, foi possível ter uma visão geral da situação do ecossistema do Saco da Fazenda e as variações que está região estuarina teve ao logo dos períodos avaliados. A categoria "regular" (IIB=3,1) encontrada para a região do Saco da Fazenda, para o período de 2012-2013, reflete adequadamente a situação atual da área de estudo.

Apesar do IIB fornecer bons indicativos do status do ambiente, as decisões de gestores fundamentadas no mesmo devem ser cautelosas, devendo sempre ser utilizados vários outros índices associados e devidamente adaptados a cada região. O próprio IIB não deve ser utilizado indiscriminadamente para qualquer tipo de ambiente, sendo necessário escolher adequadamente os organismos e os parâmetros que irão compor o mesmo, os quais farão parte das métricas a serem utilizadas, que devem ser relevantes para cada estudo, melhorando, desta forma sua sensibilidade e robustez.

Para efeito de comparação, sugere-se que em estudos futuros sejam utilizados outros grupos da fauna, tais como peixes ou avifauna aquática, com seus respectivos parâmetros, para verificar o comportamento do IIB na mesma região com estes organismos.

5. Agradecimentos

F. Fisch agradece à CAPES/PROSUP pela bolsa de doutorado concedida, e J. O. Branco ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico/CNPq pela bolsa de produtividade recebida durante a elaboração deste artigo.

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  Jun 2015

Histórico

• Recebido
  13 Out 2014
• Aceito
  26 Dez 2014