Algas bioindicadoras da qualidade da água

Algas bioindicadoras da qualidade da água

“Poluição das águas é qualquer alteração das suas características físicas, químicas ou biológicas capaz de pôr em risco a saúde, a segurança e o bem-estar das populações ou que possa comprometer a fauna ictiológica e a utilização das águas para fins agrícolas, comerciais, industriais e recreativos.” (CETESB, 1998)

  • “Poluição das águas é qualquer alteração das suas características físicas, químicas ou biológicas capaz de pôr em risco a saúde, a segurança e o bem-estar das populações ou que possa comprometer a fauna ictiológica e a utilização das águas para fins agrícolas, comerciais, industriais e recreativos.” (CETESB, 1998)

  • Alemanha – início Séc. XX: monitoramento da qualidade da água;

  • Dados básicos - Gerenciamento dos RH e manutenção da integridade ambiental -níveis:

    • Sistema
    • Comunidade
    • População
    • Organismo
    • Célula
    • Molécula
  • A vigilância da qualidade da água é definida pela Organização Mundial de Saúde como: “a contribuição contínua e vigilante à saúde pública e a fiscalização da segurança e da aceitabilidade de suprimentos de água potável” (WHO, 1990).

Distinguir variações naturais das antropogênicas

    • Distinguir variações naturais das antropogênicas
  • Parâmetros IQA: coliformes, OD, DQO, pH, presença de poluentes e N e P.

  • Índices bióticos: ferramentas para análise da qualidade

      • Bactérias
      • Algas
      • Protozoários
      • Macroinvertebrados
      • Plantas
    • Grupos de organismos com diferentes tolerâncias à poluição;
    • Baixo custo e pouco aparato técnico;
    • Organismos integram as condições ambientais por um longo tempo;
    • Detectam fontes de poluição sutis (difusas).

Três linhas de pesquisa biológica da qualidade da água:

  • Três linhas de pesquisa biológica da qualidade da água:

  • 1- SISTEMA SAPRÓBICO (1909)

  • “sapróbio”: dependência de um organismo na decomposição de substâncias orgânicas como um recurso alimentar.

  • Bioindicadores recebem valores de acordo com sua tolerância à poluição.

  • Zonas de eutrofização:

  • Oligosapróbica: nenhum ou baixo grau de contaminação e alto nível de OD;

  • Mesosapróbicas

  • Polisapróbicas

  • DBO, bactérias, OD e H2S.

  • 2 – ÍNDICE DE DIVERSIDADE

  • Riqueza

  • Equitabilidade

  • Abundância

  • 3 – ÍNDICE BIÓTICO (1970)

  • Score (valor) para cada bioindicador de acordo com sua tolerância ao impacto.

“Organismos ou comunidades cujas funções vitais se correlacionam tão estreitamente com determinados fatores ambientais que podem ser empregados como indicadores na avaliação de uma dada área”.

  • “Organismos ou comunidades cujas funções vitais se correlacionam tão estreitamente com determinados fatores ambientais que podem ser empregados como indicadores na avaliação de uma dada área”.

  • Modificam suas funções vitais e/ou sua composição química em resposta a alterações ambientais, e com isso fornecem informações sobre a situação ambiental.

  • Bioindicação: é o uso de um organismo (uma parte do organismo ou uma comunidade de organismos) para se obter informações sobre a qualidade do seu ambiente ou parte dele.

Tolerantes: Organismos frequentemente associados a ambientes com alto grau de contaminação orgânica, capacitados para viver em condições extremas de baixo nível de oxigênio.

  • Tolerantes: Organismos frequentemente associados a ambientes com alto grau de contaminação orgânica, capacitados para viver em condições extremas de baixo nível de oxigênio.

  • Facultativos: Organismos com um alto grau de tolerância e frequentemente associados com moderados níveis de contaminação orgânica.

  • Intolerantes: organismos não associados a contaminação e geralmente sensíveis a moderada redução do oxigênio dissolvido do meio.

A Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (U.S Environmental Protection Agency-USEPA) recomenda a utilização de critérios biológicos (que utilizam a condição de um organismo ou conjunto de organismos para descrever a integridade ecológica de uma área impactada, pouco impactada, ou áreas de referência), para complementar as informações sobre qualidade de água, tradicionalmente baseados em parâmetros químicos e físicos.

  • A Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (U.S Environmental Protection Agency-USEPA) recomenda a utilização de critérios biológicos (que utilizam a condição de um organismo ou conjunto de organismos para descrever a integridade ecológica de uma área impactada, pouco impactada, ou áreas de referência), para complementar as informações sobre qualidade de água, tradicionalmente baseados em parâmetros químicos e físicos.

  • Biomonitoramento: é a observação contínua de uma área com a ajuda de bioindicadores, os quais neste caso, devem ser chamados de biomonitores.

  • Bioindicação=fotografia; Biomonitoramento=filme.

  • Princípio básico: comparação entre o “pontoreferência” X local impactado.

A presença de um determinado poluente em um ecossistema não significa que ele esteja necessariamente reagindo com o meio. No entanto, se ele for detectado num organismo vivo, seu efeito pode ser acumulativo. O fato de alguns organismos serem afetados por esse poluente significa também que seu impacto pode ser ampliado e transferido para outros organismos na cadeia alimentar, inclusive para o Homem. "Dessa forma, o uso de bioindicadores permite fornecer dados sobre um potencial risco não só para a fauna e flora, mas também para a população humana“.

  • A presença de um determinado poluente em um ecossistema não significa que ele esteja necessariamente reagindo com o meio. No entanto, se ele for detectado num organismo vivo, seu efeito pode ser acumulativo. O fato de alguns organismos serem afetados por esse poluente significa também que seu impacto pode ser ampliado e transferido para outros organismos na cadeia alimentar, inclusive para o Homem. "Dessa forma, o uso de bioindicadores permite fornecer dados sobre um potencial risco não só para a fauna e flora, mas também para a população humana“.

  • Os bioindicadores devem estar na base da cadeia alimentar, pois refletem o que pode acontecer gradativamente no nível de populações, comunidades e, posteriormente, ecossistemas.

Classificação das algas dentro dos 3 reinos: Monera, Protista e Plantae.

  • Classificação das algas dentro dos 3 reinos: Monera, Protista e Plantae.

    • MONERA: Filo Cyanophyta
    • PROTISTA: Filos Euglenophyta, Pyrrophyta (dinoflageladas), Chrysophyta (douradas), Bacillariophyta (diatomáceas).
    • PLANTAE: Chlorophyta (verdes), Rhodophyta (vermelhas), Phaeophyta (pardas).

Muito desenvolvidas e já apresentam rudimentos de órgãos, ainda que sem a estrutura verdadeira de raízes, caules e folhas. Contudo já revelam rizóides, caulóides e filóides. Algumas espécies alcançam mais de 60 metros de comprimento e podem pesar até 300 kg. Além da clorofila, possuem a fucoxantina, um pigmento marrom que lhes dá a cor característica. São muito usadas na China e no Japão para a alimentação humana. Na Europa algumas espécies servem de forragem para o gado. Nos EUA são empregadas como fertilizantes, pois são ricas em sais de potássio, sódio e iodo, constituindo-se em ótimo adubo para o solo. Os exemplos mais conhecidos são os sargaços as laminárias e o gênero Fucus (Fucus vesiculosus).

  • Muito desenvolvidas e já apresentam rudimentos de órgãos, ainda que sem a estrutura verdadeira de raízes, caules e folhas. Contudo já revelam rizóides, caulóides e filóides. Algumas espécies alcançam mais de 60 metros de comprimento e podem pesar até 300 kg. Além da clorofila, possuem a fucoxantina, um pigmento marrom que lhes dá a cor característica. São muito usadas na China e no Japão para a alimentação humana. Na Europa algumas espécies servem de forragem para o gado. Nos EUA são empregadas como fertilizantes, pois são ricas em sais de potássio, sódio e iodo, constituindo-se em ótimo adubo para o solo. Os exemplos mais conhecidos são os sargaços as laminárias e o gênero Fucus (Fucus vesiculosus).

Fatores que controlam o crescimento, morte...

  • Fatores que controlam o crescimento, morte...

    • Ambientais
    • Bióticos Afetados pelos contaminantes
    • Abióticos
    • Mudanças na estrutura e funcionamento da comunidade
  • Efeitos diretos e/ou indiretos.

Interações algas-macrófitas:

  • Interações algas-macrófitas:

    • Macrófitas: competem com as algas pelo N e P.
  • Interações algas-zooplâncton:

    • Alimento principal dos invertebrados;
    • Taxa alimentação moderada: estímulo ao crescimento das algas;
    • Taxa alimentação elevada: reduz a abundância das algas.

Interações algas-substâncias orgânicas:

  • Interações algas-substâncias orgânicas:

    • Organoclorados e organofosforados inibem a fotossíntese;
    • Herbicidas diminuem a biossíntese de lipídeos;
  • Interações algas-íons metálicos:

    • Cu, Cd, Hg, Pb e Zn reduzem a fotossíntese e causam danos aos cloroplastos, inibem a fixação de N
  • Interações algas-luz:

    • Grau de tolerância à luminosidade

ORIGEM: 1890 – Prof. Martinus Beijerinck – primeira cultura pura de algas.

  • ORIGEM: 1890 – Prof. Martinus Beijerinck – primeira cultura pura de algas.

  • Ciclo de vida curto – estudos em várias gerações;

  • Altas taxas de crescimento;

  • Facilidade em manter a cultura;

  • Capacidade de crescer em meios sintéticos;

  • Fontes de informação importantes sobre as substâncias e seus efeitos (influência) no ecossistema.

Avaliação da disponibilidade biológica de N e P;

  • Avaliação da disponibilidade biológica de N e P;

  • Avaliação da sensibilidade a mudanças nas cargas de N e P;

  • Determinação de curvas-dose resposta para as substâncias limitantes do crescimento.

  • Aplicação como bioindicadores é diversificada:

    • Tipo de habitat e parâmetros ecológicos .

Pouco conhecimento no Brasil;

  • Pouco conhecimento no Brasil;

  • Acumuladas em mexilhões;

    • TOXINAS DIARRÉICAS – PSP
    • Afetam o sistema digestivo: dor de cabeça, náusea, vômito câncer no sistema digestivo.
    • Natureza das toxinas: poliésteres ácido ocadáico e dinofisistoxinas.
    • Produtores de PSP: algumas spp. de dinoflagelados dos gêneros Prorocentrum e Dinophysis.

Atuam no mesmo sítio do ácido glutâmico;

  • Atuam no mesmo sítio do ácido glutâmico;

  • Exposição a baixa concentração provoca náusea, vômito e dor de cabeça.

  • Casos agudos de intoxicação levam a perda da memória recente, podendo levar a morte.

  • Natureza das toxinas: aas como o ácido domóico e análogos.

  • Produtores de ASP: algumas spp. de diatomáceas do gênero Pseudo-nitzschia.

Bloqueiam canais de Na+ nas células e impedem a transmissão de impulsos musculares;

  • Bloqueiam canais de Na+ nas células e impedem a transmissão de impulsos musculares;

  • Pequenas quantidades podem causar perda da sensibilidade nas pontas dos dedos e da língua; Casos extremos causam parada respiratória.

  • Natureza das toxinas: alcalóides análogos a saxitoxina, solúveis em água, havendo mais de 20 tipos.

  • Organismos produtores de PSP: várias spp. de dinoflagelados dos gêneros Alexandrium e Gymnodinium.

Predizer florações;

  • Predizer florações;

  • Monitorar seu desenvolvimento para elaboração de planos de contingência;

  • Avaliar ações de controle e remediação;

  • Análise da qualidade ecológica das águas superficiais.

  • Dificuldades:

  • - Treinamento;

  • - Equipamentos;

  • - Não diferencia florações tóxicas de não tóxicas (trabalho multidisciplinar).

Salinidade da água;

  • Salinidade da água;

  • Temperatura da água;

  • Transparência da água;

  • Nutrientes dissolvidos;

  • Biomassa do fitoplâncton (clorofila a);

  • Aspectos da hidrodinâmica local (correntes, estratificação térmica ou halina);

  • Toxinas em moluscos.

Funções ecológicas: 1 – A extensão que ocorre em um organismo (nível do contaminante) reflete a condição ecotoxicológica dos sistemas naturais.

  • Funções ecológicas: 1 – A extensão que ocorre em um organismo (nível do contaminante) reflete a condição ecotoxicológica dos sistemas naturais.

  • 2 – Pode tornar o contaminante temporariamente indisponível para os outros organismos – “spp. protetoras”.

  • 3 – Estudos do transporte de contaminantes na cadeia alimentar.

> concentração poluentes > período exposição = > chance dos impactos negativos atingirem níveis superiores de organização biológica, como comunidades e ecossistemas.

  • > concentração poluentes > período exposição = > chance dos impactos negativos atingirem níveis superiores de organização biológica, como comunidades e ecossistemas.

  • Se um estresse dura tempo suficiente para levar à morte uma população de organismos, afetando as taxas de crescimento e de reprodução e impedindo o recrutamento de novas espécies, ela é então capaz de alterar a estrutura da comunidade.

  • Os efeitos dos contaminantes em níveis de organização biológica mais baixos (p. ex., respostas moleculares e bioquímicas) ocorrem mais rapidamente, além do que a especificidade das respostas e nossa compreensão sobre os efeitos dos contaminantes são geralmente maiores nos níveis mais baixos de organização. Geralmente, os efeitos em tais níveis podem ser diretamente ligados à exposição aos agentes contaminantes. Por exemplo, a presença de resíduos químicos e metabólitos é um indicador direto da disponibilidade de contaminantes para os organismos.

COLETA COM REDE DE PLÂNCTON - concentração de amostras;

  • COLETA COM REDE DE PLÂNCTON - concentração de amostras;

  • Malhas de 20-50 µm;

  • Arrastes horizontais, verticais ou oblíquos.

Balde: simples e barato. Desvantagem de coletar apenas o estrato superficial, não representando a riqueza e abundância de spp. do local.

  • Balde: simples e barato. Desvantagem de coletar apenas o estrato superficial, não representando a riqueza e abundância de spp. do local.

  • Mangueira: comp. 10 m. Coletas da superfície até 5 m de profundidade.

Microscópio ótico após a coletas;

  • Microscópio ótico após a coletas;

  • Fixação em formol 4%, ou solução de iodeto (lugol) e armazenadas em frascos;

  • Lâmina e lâminula, aumentos de 100 a 1000x;

  • Observação das características de cada grupo e sp.

  • Quantificação pode ser feita em câmaras de sedimentação ou de contagem de células.

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