Baixe Algas bioindicadoras da qualidade da água e outras Notas de estudo em PDF para Algas e Fungos, somente na Docsity! Ministrante: Bióloga Natássia Jersak Cosmann Mestranda em Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental - PGEAGRI Universidade Estadual do Oeste do Paraná - UNIOESTE 2009 Semana Acadêmica de Biologia – UNOESC – São Miguel do Oeste/SC Água no planeta Terra Ecossistemas aquáticos vs. Atividades humanas (obtenção alimento, energia, abastecimento, lazer e irrigação). Qualidade da água Limnologia e a “saúde” dos rios 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). Limnologia e a “saúde” dos rios 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). Qualidade da água e os bioindicadores 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. 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. Características de um bioindicador «* são facilmente identificados “+ podem ser amostrados com facilidade e quantitativamente «“ ter distribuição cosmopolita * estarem associados com abundância de dados auto-ecológicos “ ter importância econômica como um recurso ou doença ou peste “* acumulam poluente facilmente “* são criados facilmente em laboratório “ ter baixa variabilidade, ambos genética e no seu papel (nicho) na comunidade biológica. 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“. Os bioindicadores devem estar na base da cadeia alimentar, pois refletem o que pode acontecer gradativamente no nível de populações, comunidades e, posteriormente, ecossistemas. Algas como bioindicadoras 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). Cianobactérias (algas azuis) -Fotossíntese; -Cosmopolitas (urso polar); Estromatólitos; -Reproduzem-se apenas de forma assexuada (fissão binária ou necrídio); -Fertilizantes do solo (arroz); -Ficobiontes (associação com fungos – líquens); -Vacúolos de gás “desregulado” - BLOOMS ou eflorescência: síndrome da paralisia ou PSP, neurotóxica (NSP), síndrome da diarréia (DSP); -Altas temperaturas, nutrientes na água. Bacillariophyta - Diatomáceas Diatomácea Sofrendo Bipartição (rep. Assexuada) Frústulas. -As diatomáceas marinhas respondem por 25% da produção primária da Terra. -Apresentam uma parede celular muito dura (rica em sílica – um composto presente nos grãos de areia), chamada de carapaça silicosa. Após a morte destas algas suas carapaças duras vão se depositando no solo oceânico, formando as “terras ou rochas de diatomito”, um produto que possui várias utilidades para o homem, tais como, na produção velas de filtros de barro, cremes dentais e esfoliantes, abrasivos de polimento – ceras e até mesmo na construção civil. Pirrofíceas ou dinoflageladas Filo Dinophyta -Neste grupo encontramos as algas bioluminescentes e as algas que participam do fenômeno da maré vermelha. Este último provoca uma catástrofe ambiental que causa geralmente a morte de uma grande quantidade de peixes devido a toxinas excretadas por estas algas, também pode ocorrer a contaminação de moluscos filtradores, que se forem ingeridos por humanos pode causar intoxicações graves ou até a morte. Geralmente o fenômeno da maré vermelha esta associado eutrofização das águas. -Flashes de luz no mar (luciferina) = vaga-lume Algas do reino Plantae Chlorophyta São os prováveis ancestrais das plantas, este argumento baseia-se no fato de ambas terem principalmente a celulose como constituinte da parede celular e a presença de clorofila como principal pigmento fotossíntese; -Ocorrem em ambientes aquáticos (dulcícolas e marinhos), terrestre úmido ou até mesmo fazendo parte de associações mutualísticas, como nos líquens ( algas + fungos) -Spirogyra sp., Ulva sp.(alface do mar), Micrasterias sp. Phaeophyta / algas pardas Laminaria sp. Processo natural de secagem da feofícea Laminaria que será utilizada na produção do Kombu. Relações entre as algas e o ambiente aquático “Funções” das algas neste ambiente: Fotossíntese – ligações ricas em energia, que alteram o equilíbrio termodinâmico. Respiração – catálise dos processos redox e restauração do equilíbrio. Fotossíntese + respiração = controle da concentração de O2 e purificação das águas. Relações entre as algas e o ambiente aquático Fatores que controlam o crescimento, morte... Ambientais Bióticos Afetados pelos contaminantes Abióticos Mudanças na estrutura e funcionamento da comunidade • Efeitos diretos e/ou indiretos. - De) e Testes ecotoxicológicos e bioensaios Toxicologia é a ciência dos efeitos adversos de produtos químicos sobre os organismos vivos. Tem como tarefa, determinar quantitativamente o tipo de efeito prejudicial (e seu mecanismo bioquímico, fisiológico e patológico), estimar o Risco da exposição ante um composto químico (tanto sintético como de origem natural) para a saúde humana e dos animais e desta forma evitar os perigos de envenenamentos (Dekant & Vamvakas, 1994) Bioensaios com 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. Utilidade dos Bioensaios com algas • 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 . FLORAÇÕES DE CIANOBACTÉRIAS  regiões tropicais;  Aerótopos (com vesículas de gás);  nutrientes;  acúmulo pelo vento; fatores hidrológicos (ambientes lênticos – lagos e reservatórios, e barramentos nos ambientes lóticos - rios);  aumento da temperatura global. CONSEQUÊNCIAS Para o ambiente •eliminação de espécies benéficas por competição (luz, nutrientes); •mortandade de animais; •consumo de oxigênio dissolvido na água pela elevada respiração e decomposição; •bioacumulação das toxinas. •Para os seres humanos • água de abastecimento/hemodiálise (1996, PB). •entupimento de filtros, corrosão, produção de limo, interferência na floculação e decantação em estações de tratamento de água; •odor e sabor; •produção de neurotoxinas e hepatotoxinas; Fig. 01 - Vista um lago com floração de cianofie TOXINAS AMNÉSICAS - ASP • 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; • 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. TOXINAS PARALISANTES - PSP Monitoramento • 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). RESOLUÇÃO CONAMA 357/2005 Classificação dos corpos d´água e diretrizes para o enquadramento. CLASSE 1 (abastecimento humano após tratamento simplificado, recreação contato primário, irrigação hortaliças consumidas cruas); CLASSE 2 (abastecimento após tratamento convencional, recreação de contato primário, irrigação hortaliças e frutíferas, aquicultura e pesca); CLASSE 3 (abastecimento após tratamento convencional ou avançado, recreação de contato secundário, dessedentação de animais); CLAS. Clorofila a (µg/L) Cianobac. (céls./mL) P Total (mg/L) 1 10 20000 (2 mm3/L) 0,020 (lêntico) 0,025 (interm) 0,1 (lótico) 2 30 50000 (5mm3/L) 0,030 (lêntico) 0,050 (interm) 3 60 100000 (10mm3/L) 0,05 (lêntico) 0,075 (interm) 0,15 (lótico) Bioacumulação Bioacumulação: processo de captação e retenção de uma substância (contaminante) por um organismo vivo a partir de qualquer fonte (água, sedimento, outro organismo), via qualquer rota (dieta, pele), e se constitui em efeito nocivo quando induz resposta biológica adversa. Biosorção: quando do envolvimento de organismos mortos. Bioacumulação no ecossistema aquático Níveis de estudos toxicológicos e ecológicos Indicadores em diferentes níveis de organização biológica fornecem informações complementares, necessárias para a análise de risco ecológico. • > 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. Utilização de algas bioindicadoras no Brasil: quais as spp brasileiras mais utilizadas. 1 – Bacia da Pampulha, BH-MG: Selenastrum capricornutum (clorofícea) 2 – Baía da Guanabara, RJ:Ulva fasciata, Enteromorpha compressa – indicadoras de poluição orgânica 3 – Reservatório de Salto Grande, SP: Selenastrum capricornutum 4 – Cianobactérias 5 - Diatomáceas Coleta com Balde e Mangueira • 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. Acondicionamento VIDRO AMBAR 3/4 da capacidade Transporte em gelo = 4-10oC; Preservação com lugol ou formol. Polietileno Vidro 130 mL EXECUÇÃO DO ENSAIO • Preparo da amostra: homogeneização e sub-amostragem são as etapas críticas; • Concentração da amostra; • Calibrações e verificações, cálculos e fatores: outra etapa crítica; • Identificação do material; • Estratégias de contagem; • Expressão de resultados.