Índice fuzzy de qualidade de água para ambiente lótico - IQAFAL / IQA FAL - Fuzzy water quality index for lotic environments

RESUMO A divulgação de informações sobre qualidade das águas para um público não especialista é fundamental para subsidiar ações políticas e institucionais de gestão dos ambientes aquáticos. Para tanto, índices de qualidade de água têm sido propostos por serem capazes de sintetizar em um único valor ou categoria a informação, normalmente descrita a partir de um conjunto extenso de variáveis de qualidade de água. Este trabalho propõe um novo índice de qualidade de água, IQAFAL, baseado em lógica nebulosa, direcionado para o ambiente lótico, desenvolvido com a colaboração do quadro de especialistas da área de qualidade de água do Instituto Estadual do Ambiente (INEA). O índice proposto foi aplicado a dados de qualidade de água do Rio Paraíba do Sul, obtidos pelo INEA, nos anos de 2002 a 2009. Os resultados do IQAFAL mostraram que esse índice foi capaz de descrever a qualidade da água desse trecho do Rio Paraíba do Sul, correspondendo satisfatoriamente às avaliações de qualidade de água contidas nos relatórios disponíveis. Verificou-se também que com essa metodologia foi possível evitar que a influência de uma variável em condições críticas fosse atenuada pela influência das outras variáveis em condições favoráveis, produzindo um resultado impreciso no índice final.

ABSTRACT The dissemination of information on water quality for a non-specialist audience is essential to support political and institutional actions for the management of aquatic environments. Therefore, water quality indices have been proposed since they are able to synthesize into a single value or category information, usually described from an extensive set of water quality variables. This research proposes a new water quality index, based on fuzzy logic, aimed at lotic environments, developed through the collaboration of experts in water quality of the Rio de Janeiro Environmental Agency (Instituto Estadual do Ambiente - INEA). The proposed index was applied to water quality data from the Paraíba do Sul River, obtained by INEA, in the years 2002 to 2009. The results of IQAFAL showed that the index was able to synthesize the water quality of this stretch of the Paraíba do Sul, satisfactorily matching the assessments of the water quality assessments contained in the reports available. It was also noticed that with this methodology it was possible to avoid the attenuation of the influence of a variable in critical condition was attenuated by the influence of other variables in favorable conditions, producing an inaccurate result in the final index.

Gomphonema Ehrenberg (Bacillariophyceae, Gomphonemataceae) of the São Francisco Falso River, Paraná, Brazil / Gomphonema Ehrenberg (Bacillariophyceae, Gomphonemataceae) do rio São Francisco Falso, Paraná, Brasil

Abstract: Gomphonema Ehrenberg is a genus well represented in periphytic algal flora of epicontinental environments. The substrate colonization is facilitated by the secretion of mucilage by the pore field, allowing cell adhesion. Samples were scraped off and analyzed from vegetative portions of the macrophyte Eichhornia azurea Kunth, collected in São Francisco Falso River, located in Santa Helena City, Paraná State. The sampling occurred in four different sites, in four different periods, totaling 16 samples. The quantitative material analysis resulted in 28 identified taxa, in which Gomphonema brasiliense ssp. pacificum, Gomphonema neoapiculatum Lange-Bertalot, Reichardt & Metzeltin Gomphonema pantropicum Reichardt and Gomphonema perapicatum Metzeltin & Lange-Bertalot represented pioneer citations for Paraná diatomflorula. The ultrastructure observations of some species were crucial to distinguish a few taxa, as Gomphonema brasiliense and Gomphonema brasiliensoide D. Metzeltin, Lange-Bertalot & F. García-Rodríguez. We suggest future studies in this environment, once it has propitious characteristics to the development of epilithic diatoms. Moreover, phylogenetic studies are also recommended for a better distinction of taxa with a wide morphologic variation.

Resumo: Gomphonema Ehrenberg é um gênero bem representado na flora algal perifítica de ambientes epicontinentais. A colonização de substratos é facilitada pela secreção de mucilagem pelo campo de poros permitindo a adesão das células. As amostras analisadas foram removidas das porções vegetativas da macrófita Eichhornia azurea Kunth, coletadas no rio São Francisco Falso, localizado no município de Santa Helena, Paraná. As coletas ocorreram em quatro estações de amostragem, em quatro períodos diferentes, totalizando 16 amostras. A análise qualitativa do material resultou na identificação de 28 táxons, sendo que Gomphonema brasiliense ssp. pacificum, Gomphonema neoapiculatum Lange-Bertalot, Reichardt & Metzeltin Gomphonema pantropicum Reichardt e Gomphonema perapicatum Metzeltin & Lange-Bertalot constituíram citações pioneiras para a diatomoflórula do Paraná. As observações da ultra-estrutura de algumas espécies foram decisivas para distinção entre alguns táxons, como por exemplo, Gomphonema brasiliense Grunow e Gomphonema brasiliensoide D. Metzeltin, Lange-Bertalot & F. García-Rodríguez. Sugerem-se futuros estudos desse ambiente, uma vez que o mesmo possui características propícias ao desenvolvimento de diatomáceas epilíticas, além de estudos filogenéticos para melhor distinção dos táxons com ampla variação morfológica.

Avaliação da qualidade da água do Rio Tibagi antes da formação do reservatório da UHE Mauá, por meio de análise fatorial / Water quality evaluation of Tibagi river before the filling of Mauá HPP reservoir, using factor analysis

RESUMO Ecossistemas afetados pela formação de reservatórios passam por monitoramentos compulsórios antes, durante e após a construção do empreendimento. Esses programas de monitoramento geram extensas matrizes de dados, que visam atender às condicionantes de licenciamento ambiental bem como à gestão dos recursos hídricos. No intuito de gerar informações que propiciem o gerenciamento de recursos hídricos, o presente trabalho visou avaliar a qualidade de água do Rio Tibagi, localizado no estado do Paraná, antes da construção da usina hidrelétrica de Mauá. Foram utilizados dados de quatro das oito estações do Programa de Monitoramento das Condições Limnológicas do Rio Tibagi, descrito no Plano Básico Ambiental da referida usina. Os dados selecionados compreenderam o período entre dezembro de 2009 e abril de 2012. Após o tratamento dos dados, por meio de análise fatorial, foram avaliados os fatores descritores da qualidade de água, visando à caracterização das águas na região do futuro empreendimento. De forma geral, os fatores retidos demonstraram a influência antrópica no recurso hídrico. Mesmo apresentando pequena variação na composição do fator 1, entre as estações de monitoramento, esse fator foi caracterizado especialmente pelas variáveis fósforo total, sólidos totais e coliformes termotolerantes. A presença da variável coliformes termotolerantes na composição do fator é um indicativo comum de poluição a partir de esgotos domésticos não tratados, sendo o mesmo aplicável ao fósforo, que assim como os sólidos totais, também pode ser advindo do uso inadequado do solo no entorno.

ABSTRACT Ecosystems affected by the formation of reservoirs are subjected to compulsory monitoring before, during and after the construction of the power plant. These monitoring programs generate large database that aim to satisfy environmental licensing conditions, as well as the management of water resources. In order to generate information that would facilitate the management of water resources, this study aimed to evaluate the quality of Tibagi river water located in Paraná State, Brazil, before the construction of the Mauá hydroelectric power plant (HPP). Data from four of the eight stations described in the Limnological Conditions Monitoring Program of the Tibagi river described in the HPP's Basic Environmental Plan were analyzed. The selected data comprises the period between December 2009 and April 2012, before the HPP installation. In general, the retained factors demonstrated the anthropogenic influence on the water resources. Even with a small variation in the composition of the factor 1 in the monitored stations, this factor was especially characterized by the variables: total phosphorus, total solids, and fecal coliforms. The presence of fecal coliforms in the factor's composition is a common indicator of pollution from untreated domestic sewage. The same applies to total phosphorus, which, as well as the total solids, can also be related to the inappropriate land use in the vicinity.

Immature Odonata-Anisoptera in the Iguatemi river basin, upper Paraná River, Mato Grosso do Sul State, Brazil / Imaturos de Odonata-Anisoptera da bacia do rio Iguatemi, alto rio Paraná, Mato Grosso do Sul, Brasil

This study present an inventory of the genera of Odonata-Anisoptera in lotic environments of the Iguatemi River basin, upper Paraná River, Mato Grosso do Sul State, Brazil. Samplings were performed from December 2006 to February 2009 in the Iguatemi River and eight streams of the basin. We collected 739 immature Odonata, distributed in 25 genera and three families; of which one genus represent a new record for the Mato Grosso do Sul State. Progomphus, Tramea, Elasmotemis, Macrothemis, Aphyla and Phylocycla were the most representative genera in the Iguatemi River basin. The genus accumulation curve predicts an increase of new genera for the Iguatemi River basin.

Este trabalho apresenta um inventário de gêneros de Odonata-Anisoptera em ambientes lóticos da bacia do rio Iguatemi, alto rio Paraná, Mato Grosso do Sul, Brasil. As amostragens ocorreram no período de dezembro de 2006 a fevereiro de 2009 no rio Iguatemi e em oito riachos distribuídos na bacia. Foram coletados 739 imaturos de Odonatas, distribuídos em 25 gêneros e três famílias, do qual um gênero representa um novo registro para o Estado de Mato Grosso dos Sul. Progomphus, Tramea, Elasmotemis, Macrothemis, Aphyla e Phylocycla foram os gêneros mais representativos na bacia do rio Iguatemi. A curva de acumulação de gênero sugere a expectativa de incremento de novos gêneros para a bacia do rio Iguatemi.

Characterization of the microbial community in a lotic environment to assess the effect of pollution on nitrifying and potentially pathogenic bacteria / Caracterização da comunidade microbiana em um ambiente lótico para acessar o efeito da poluição em bactérias nitrificantes e potencialmente patogênicas

This study aimed to investigate microbes involved in the nitrogen cycle and potentially pathogenic bacteria from urban and rural sites of the São Pedro stream. Water samples were collected from two sites. A seasonal survey of bacterial abundance was conducted. The dissolved nutrient content was analysed. PCR and FISH analysis were performed to identify and quantify microbes involved in the nitrogen cycle and potentially pathogenic bacteria. The seasonal survey revealed that the bacterial abundance was similar along the year on the rural area but varied on the urban site. Higher concentration of dissolved nutrients in the urban area indicated a eutrophic system. Considering the nitrifying microbes, the genus Nitrobacter was found, especially in the urban area, and may act as the principal bacteria in converting nitrite into nitrate at this site. The molecular markers napA, amoA, and nfrA were more accumulated at the urban site, justifying the higher content of nutrients metabolised by these enzymes. Finally, high intensity of amplicons from Enterococcus, Streptococcus, Bacteroides/Prevotella/Porphyromonas, Salmonella, S. aureus, P. aeruginosa and the diarrheagenic lineages of E. coli were observed at the urban site. These results indicate a change in the structure of the microbial community imposed by anthrophic actions. The incidence of pathogenic bacteria in aquatic environments is of particular importance to public health, emphasising the need for sewage treatment to minimise the environmental impacts associated with urbanisation.

Este estudo objetivou investigar os micro-organismos envolvidos no ciclo do nitrogênio e bactérias potencialmente patogênicas das áreas urbanas e rurais do Córrego São Pedro. Amostras de água foram coletadas dos dois locais. Um levantamento sazonal da densidade bacteriana foi realizado. O teor de nutriente dissolvido foi avaliado. As técnicas de PCR e FISH foram realizadas para identificar e quantificar os micro-organismos envolvidos no ciclo do nitrogênio e bactérias potencialmente patogênicas. O levantamento sazonal revelou que a abundância bacteriana foi semelhante ao longo do ano na área rural, porém variou na região urbana. Altas concentrações de nutrientes dissolvidos na área urbana indicaram este como um sistema eutrófico. Considerando os micro-organismos nitrificantes, o gênero Nitrobacter foi encontrado, especialmente na região urbana, e pode estar atuando como a principal bactéria convertendo nitrito em nitrato nessa área. Os marcadores moleculares napA, amoA, e nfrA foram mais acumulados na área urbana, justificando o alto teor dos nutrientes metabolizados por essas enzimas. Finalmente, alta intensidade de amplicons para Enterococcus, Streptococcus, Bacteroides/Prevotella/Porphyromonas, Salmonella, S. aureus, P. aeruginosa e linhagens diarreagênicas de E. coli foram observados na área urbana. Estes resultados indicaram uma mudança na estrutura da comunidade microbiana imposta pelas ações antropogênicas. A incidência de bactérias patogênicas em ambientes aquáticos é de particular importância para a saúde pública, enfatizando a necessidade de tratamentos de esgoto para minimizar os impactos ambientais associados com a urbanização.

Diversity of Ephemeroptera (Insecta) of the Serra da Mantiqueira and Serra do Mar, southeastern Brazil / Diversidade de Ephemeroptera (Insecta) da Serra da Mantiqueira e Serra do Mar, região Sudeste do Brasil

The aim of this study was to inventory the mayfly fauna, based on nymphal and alate stages, in Serra da Mantiqueira and in Serra do Mar, São Paulo State, as well as to present information about habitats used by the genera. Nymphs were collected in several streams and mesohabitats with a Surber sampler and the winged stages with light attraction methods, entomological nets, and Malaise traps. In all, eight families and 33 genera were recorded, representing a very significant portion of the Brazilian fauna (80% of families and 49% of genera). Furthermore, it was possible to identify 11 species, of which two are new records for the state: Tricorythodes santarita Traver and Caenis reissi Malzacher. Despite the high diversity recorded, the accumulation curves presented an ascending form, indicating an increase in the number of genera with additional sampling effort. The high richness found in these areas are in agreement with the high biodiversity of the Atlantic Forest biome and the sampling effort employed, which included the use of different methods, the collection of both nymphs and winged stages, and the sampling of a large area with diverse streams and habitats.

O objetivo do trabalho foi inventariar a fauna de Ephemeroptera, com base em ninfas e estágios alados, da Serra da Mantiqueira e Serra do Mar no estado de São Paulo, bem como gerar informações sobre os hábitats utilizados pelos gêneros registrados. As ninfas foram colecionadas em diversos riachos e mesohábitats com amostrador de Surber e os alados por métodos de atração luminosa, rede entomológica e armadilha de Malaise. Considerando o esforço conjunto de todos os métodos de coleta foram registradas oito famílias e 33 gêneros, o que representa uma porção bastante significativa da fauna brasileira (80% das famílias e 49% dos gêneros). Além disso, foi possível identificar 11 espécies, das quais Tricorythodes santarita Traver e Caenis reissi Malzacher são novos registros para o estado. Apesar da alta diversidade registrada, as curva de acumulação de gêneros não atingiram a assíntota, indicando um aumento no número de gêneros com o incremento do esforço amostral. A alta riqueza encontrada nesse estudo está de acordo com a grande biodiversidade do bioma Mata Atlântica e ao esforço amostral empregado, que abrangeu o uso de diferentes métodos de coleta, coleta de ninfas e estágios alados e amostragem de uma grande área com diversos riachos e habitats.

Use of shelters and marking sites by Lontra longicaudis (Olfers, 1818) in lotic and semilotic environments / Uso de abrigos e locais de marcação por Lontra longicaudis (Olfers, 1818) em ambientes lótico e semilótico

The Neotropical otter Lontra longicaudis (Olfers, 1818) (Carnivora: Mustelidae) is a semi-aquatic species spread throughout Central and South America, except Chile. It uses cavities on the river banks or spaces amidst dense vegetation as shelter and defecates in conspicuous places as a means of territorial marking. The study was conducted between April 2008 and March 2009, aiming to compare and correlate the frequency of shelter use and marking by the otters, considering vertical vegetation cover, height, distance, disturbance degree and type of structure/substrate factors, in a lotic environment (Sapé stream, São Paulo state, Brazil) and a semi-lotic environment (Canoas I hydroelectric reservoir, Paranapanema Valley, São Paulo and Paraná states, also in Brazil). The aim was to compare and correlate the frequency of shelter use and marking by the otters, considering factors like vertical vegetation cover, height, distance, degree of disturbance and type of structure/substrate in two areas. It was evidenced that the otter's shelters show visual protection differences in each environment. Around the reservoir, the otters make greater use of areas with higher degrees of disturbance and are selective about the type of shelter structure. Along the stream, the otters favor areas with greater vegetation cover to demarcate. Our results warrant emphasis that other abiotic, biotic or density dependent factors (population number and intra or interspecific competition, for example) may be responsible for the otters' different choice of sites used for shelters and markings in the two environments but they were not identified in this study. Moreover, the different number of samples obtained in each location may have harmed the statistical analyses. However, based on the results, we were able to conclude that the species is able to adapt to the altered environment of the reservoir, using shelters and depositing markings according to the imposed environmental conditions and, whenever possible, it takes advantage of the facilitated food capture offered by environment. Nevertheless, the otters still present some dependence on areas with preserved vegetation, where they find sites with better shelter and marking conditions.

A lontra neotropical Lontra longicaudis (Olfers, 1818) (Carnivora: Mustelidae) é uma espécie semiaquática distribuída em toda a América Central e do Sul, exceto no Chile. Utiliza cavidades na margem do rio ou espaços entre a vegetação densa como abrigos e defeca em locais conspícuos como função de marcação territorial. O estudo foi realizado entre Abril de 2008 a Março de 2009 e teve como objetivo comparar e correlacionar a frequência de utilização dos abrigos e sítios de marcações das lontras com fatores de obstrução foliar vertical, altura, distância, grau de distúrbio e tipo de estrutura/substrato em um ambiente lótico (riacho Sapé, estado de São Paulo, Brasil) e um semilótico (reservatório da hidrelétrica de Canoas I, Vale do Paranapanema, estados de São Paulo e Paraná, Brasil). Constatou-se nesse estudo que os abrigos das lontras apresentaram diferenças na proteção visual em cada ambiente; que, no reservatório, utilizam mais intensamente áreas com maior grau de distúrbio e são seletivas quanto ao tipo de estrutura dos abrigos; enquanto, no riacho, as lontras demarcam preferencialmente áreas com maior obstrução vegetal. Nossos resultados permitem-nos enfatizar que outros fatores abióticos, bióticos ou denso-dependentes (número populacional e competições intra e interespecífica, por exemplo) podem ser responsáveis pela diferença na escolha das lontras pelos locais usados como abrigos e para marcações entre os dois ambientes, porém, não foram identificados nesse estudo. Além disso, a diferença no número de amostras obtidas em cada ambiente pode ter prejudicado as análises estatísticas. Conclui-se que a espécie mostra plasticidade ao ambiente alterado do reservatório, utilizando abrigos e depositando marcações conforme as condições impostas, obtendo vantagens, sempre que possível, das facilidades em captura de alimento oferecidas por este ambiente. No entanto, as lontras ainda apresentam certa dependência por áreas de vegetação preservada, onde encontram melhores condições de abrigo e marcação.

Gomphonema Ehrenberg e Gomphosphenia Lange-Bertalot (Bacillariophyceae) do Rio Maurício, Paraná, Brasil / Gomphonema Ehrenberg e Gomphosphenia Lange-Bertalot (Bacillariophyceae) from Maurício river, Paraná, Brazil

Pouco se conhece sobre a biogeografia e variabilidade morfológica das espécies de Gomphonema e Gomphosphenia no Brasil. Gomphonema é um gênero bem representado em riqueza e abundância na flora algal perifítica, principalmente pela secreção de mucilagem pelo campo de poros, o que facilita a adesão das células aos substratos. As amostras analisadas foram removidas das porções vegetativas de Potamogeton polygonus Chamess. & Schltdl. e Egeria densa Planch., macrófitas coletadas no Rio Maurício, localizado no município de Fazenda Rio Grande, Paraná. A análise qualitativa do material resultou na determinação de 20 táxons. Onze espécies de Gomphonema e o gênero Gomphosphenia constituíram citações pioneiras para o Paraná. Os resultados de observações da ultra-estrutura de algumas espécies foi adicionado. A variabilidade do contorno valvar e os detalhes ultra-estruturais justificam futuras revisões taxonômicas de algumas espécies correlatas, como: G. gracile e Gomphonema sp.5, G. contraturris e G. salae, G. capitatum e G. laticollum.

The biogeography and morphological variability of Gomphonema and Gomphosphenia species are still poorly known in Brazil. Due to the secretion of mucilage by the apical pore fields, Gomphonema is a common genus in periphytic algal communities, being well represented in richness and density. Studied samples were removed from Potamogeton polygonus Chamess. & Schltdl. and Egeria densa Planch. gathered in Maurício river, Fazenda Rio Grande, Paraná State. Twenty taxa were identified. Eleven species of Gomphonema and the genus Gomphosphenia were first recorded in the state of Paraná. In addition, the results of ultrastructural observations were presented. Variability in valve outline and ultrastructural details warrant further attempts to clarify the taxonomy of closely related species, such as: G. gracile and Gomphonema sp.5, G. contraturris and G. salae, G. capitatum and G. laticollum.

A Polyethylenetherephthalate (PET) device for sampling freshwater benthic macroinvertebrates

A new device to sample freshwater benthic macroinvertebrates was used in a low and sandy stretch of a Brazilian sub-tropical river (the River Caí, Triunfo, RS) and in one of its small tributaries, Bom Jardim brook (Arroio Bom Jardim). In this study, the effectiveness of this device, a PET sampler, was tested at different sites in the river and the brook throughout the four seasons between 2001-2002. Comparisons were made by PCA and ANOVA, both employing a bootstrap procedure based on similarity matrices. The PET sampler proved to be a reliable tool for detection of seasonal and spatial differences in richness, total abundance of organisms, and Shannon's diversity index in both river and brook and is therefore recommended for use in the monitoring of macroinvertebrate communities in this system.

Foi utilizado novo dispositivo para amostragem de macroinvertebrados bênticos de água doce num segmento do curso inferior arenoso de um rio brasileiro subtropical (Rio Caí, Triunfo, RS) e de seu pequeno tributário, Arroio Bom Jardim. Neste estudo, a efetividade do amostrador PET foi testada em locais diferentes do rio e do arroio e ao longo das quatro estações do ano, entre 2001-2002. Foram realizadas comparações por PCA e ANOVA, ambos empregando um procedimento "bootstrap" com base em matrizes de similaridade. O amostrador PET é confiável para detecção de diferenças sazonais e espaciais de riqueza, abundância total de organismos e diversidade de Shannon no rio e no arroio, sendo, portanto, recomendável para o monitoramento de comunidades de macroinvertebrados nesse sistema.