Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.11.2021.tde-14022022-092134
Document
Author
Full name
Gláucia Regina Santos
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2022
Supervisor
Committee
Ferraz, Sílvio Frosini de Barros (President)
Brejão, Gabriel Lourenço
Krusche, Alex Vladimir
Taniwaki, Ricardo Hideo
Title in Portuguese
Influência do gradiente de intensidade de uso do solo sobre a integridade ecológica de riachos neotropicais
Keywords in Portuguese
Ecossistema lótico
Habitat físico
Macroinvertebrados
Qualidade da água
Abstract in Portuguese
Riachos de cabeceira apresentam forte conexão com o ambiente terrestre, sendo assim o grau de conservação da vegetação ripária e o uso do solo em sua área de contribuição exercem efeitos diretos e indiretos sobre riachos. Os impactos diretos incluem modificações nos processos hidrológicos, na morfologia do canal, tamanho e quantidade de troncos fornecidos, na cobertura do dossel e parâmetros da água; enquanto que os impactos indiretos se relacionam às alterações na comunidade aquática. A relação de dependência entre o ecossistema aquático e terrestre, influencia a qualidade da água e o habitat físico, e como consequência, promove alterações sobre a comunidade aquática e processos ecológicos. Desta forma, pretendemos responder às seguintes questões neste estudo: (i) existe uma relação direta entre a intensidade de uso do solo na microbacia e características físicas e químicas de riachos de cabeceira? (ii) como o gradiente de intensidade de uso do solo na microbacia afeta a estrutura da comunidade de macroinvertebrados? O estudo foi realizado em 18 riachos, na região de São Miguel Arcanjo (SP), representando um gradiente de intensidade de uso do solo: vegetação nativa conservada; plantios de Eucalyptus spp entre 4 a 7 anos; plantios jovens de Eucalyptus spp com idade até 3 anos; agricultura com alta presença de vegetação ripária; e agricultura com baixa presença de cobertura ripária. Os parâmetros da água obtidos in situ e analisados em laboratório foram: concentração de oxigênio dissolvido, temperatura, condutividade elétrica, pH, nutrientes, íons, carbono orgânico dissolvido, carbono inorgânico dissolvido e sólidos suspensos totais. Para caracterizar o habitat físico (e.g. morfologia do canal, substrato, volume de madeira etc) dos riachos, foi aplicado o protocolo desenvolvido pela Agência de Proteção Ambiental Norte-Americana (US-EPA). Para avaliar os efeitos na comunidade aquática, os macroinvertebrados aquáticos foram coletados em 10 subtrechos do riacho com o uso do surber, em uma extensão de 100 a 150 m. De forma geral, os resultados mostraram que os efeitos do uso do solo sobre o habitat de riachos em regiões neotropicais não foram graduais e contínuos em todas as categorias de variáveis (morfologia do canal, substrato, hidráulica, pedaços de madeira, vegetação ripária, influência humana e qualidade da água). Os riachos em áreas de floresta nativa apresentaram as melhores condições, ou seja, a presença de vegetação ripária contínua e conservada, possibilitaram maior heterogeneidade no habitat aquático e presença de diferentes micro-habitats que são indispensáveis para a sobrevivência da biota aquática. Por outro lado, a abundância do grupo Chironomidae aumentou em direção aos usos mais intensivos. Este trabalho confirma que usos menos intensivos impactam menos a comunidade aquática. Assim, os usos mais intensivos devem aplicar boas práticas de manejo do solo, dentre outras medidas, pois isso irá refletir na proteção dos riachos.
Title in English
Influence of land use intensity gradient on the ecological integrity of neotropical streams
Keywords in English
Lotic ecosystem
Macroinvertebrates
Physical habitat
Water quality
Abstract in English
Headwater streams have a strong connection with the terrestrial environment, so the degree of conservation of riparian vegetation and land use in their area of contribution exert direct and indirect effects on streams. Direct impacts include changes in hydrological processes, channel morphology, size and quantity of wood supplied, canopy cover and water parameters; while indirect impacts are related to changes in the aquatic community. The dependence relationship between aquatic and terrestrial ecosystems influences water quality and physical habitat, and as a consequence, promotes changes in the aquatic community and ecological processes. Thus, we intend to answer the following questions in this study: (i) is there a direct relationship between the intensity of land use in the catchment and physical and chemical characteristics of headwater streams? (ii) how does the gradient of land use intensity in the catchment affect the macroinvertebrate community structure? The study was carried out in 18 streams in the region of São Miguel Arcanjo (SP), representing a gradient of land use intensity: conserved native vegetation; Eucalyptus spp plantations between 4 to 7 years old; young Eucalyptus spp plantations aged up to 3 years old; agriculture with a high presence of riparian vegetation; and agriculture with low presence of riparian coverage. The water parameters obtained in situ and analyzed in the laboratory were: dissolved oxygen concentration, temperature, electrical conductivity, pH, nutrients, ions, dissolved organic carbon, dissolved inorganic carbon and total suspended solids. To characterize the physical habitat (e.g. channel morphology, substrate, wood volume etc) of the streams, the protocol developed by the North American Environmental Protection Agency (US-EPA) was applied. To evaluate the effects on the aquatic community, aquatic macroinvertebrates were collected in 10 sub-sections of the stream with the use of the surber, in an extension of 100 to 150 m. Overall, the results showed that the effects of land use on stream habitat in neotropical regions were not gradual and continuous across all variable categories (channel morphology, substrate, hydraulics, pieces of wood, riparian vegetation, influence human resources and water quality). Streams in native forest areas showed the best conditions, that is, the presence of continuous and conserved riparian vegetation, allowed greater heterogeneity in the aquatic habitat and the presence of different micro-habitats that are essential for the survival of aquatic biota. On the other hand, the abundance of the Chironomidae group increased towards more intensive uses. This work confirms that less intensive uses have less impact on the aquatic community. Thus, the most intensive uses must apply good soil management practices, among other measures, as this will reflect on the protection of streams.
WARNING - Viewing this document is conditioned on your acceptance of the following terms of use:
This document is only for private use for research and teaching activities. Reproduction for commercial use is forbidden. This rights cover the whole data about this document as well as its contents. Any uses or copies of this document in whole or in part must include the author's name.
Publishing Date
2022-02-15