A characterization of ecosystem services, drivers and values of two watersheds in São Paulo State, Brazil / Caracterização dos serviços do ecossistema, valores e forçantes de duas bacias hidrográficas no estado de São Paulo, Brasil

Abstract The evaluation of ecosystem services is a tool to raise awareness about benefits of ecosystem functions for human well-being. In Brazil, few studies and reports assess ecosystem services in a watershed context. The aim of this paper is to fill this gap by assessing ecosystem services of Jacaré-Guaçu and Jacaré-Pepira Watersheds (São Paulo State, Brazil) in a temporal scale of 10 years. Land cover and uses' capacity to provide ecosystem services and drivers were assessed as a result of mapping these areas. Economic values were estimated based on literature information. Results showed that cultivated and managed terrestrial areas stands out over other areas and then, regulation and maintenance services are reduced in these areas. Wetlands and natural vegetation, with smaller areas, are important for the supply of regulation and maintenance services of both watersheds and economic values indicate the magnitude of degradation or maintenance/restoration.

Resumo A avaliação dos serviços do ecossistema é uma ferramenta utilizada na conscientização sobre os benefícios das funções e serviços dos ecossistemas para o bem-estar humano, bem como a importância da sua conservação. No Brasil, existem poucos estudos que avaliam serviços ecossistêmicos no contexto das bacias hidrográficas. O objetivo deste trabalho é preencher esta lacuna por meio da avaliação dos serviços ecossistêmicos das bacias hidrográficas dos Rios Jacaré-Guaçu e Jacaré-Pepira (estado de São Paulo, Brasil) em uma escala temporal de 10 anos. A capacidade da cobertura e uso da terra em prover serviços ecossistêmicos e as forçantes foram avaliadas como resultado do mapeamento destas áreas. Valores econômicos foram estimados com base em dados de literatura científica. Os resultados mostraram que as áreas terrestres cultivadas e manejadas se destacam em relação aos outros usos e por isto, os serviços de regulação e manutenção são diminuídos nestas áreas. Áreas alagadas e de vegetação nativa, com áreas menores, têm papel fundamental no suprimento dos serviços de regulação e manutenção e, portanto, devem ser recuperadas e protegidas. Demografia e atividades econômicas na bacia foram identificadas como as principais forçantes que atuam sobre os serviços do ecossistema das áreas de vegetação nativa e áreas alagadas. Os valores econômicos estimados mostram, independente dos valores de base adotados, a magnitude dos impactos antrópicos que modificam estes ecossistemas, e dos ganhos referentes à recuperação e conservação dos mesmos.

Benthic macroinvertebrate community in the Sinos river drainage basin, Rio Grande do Sul, Brazil / A comunidade de macroinvertebrados bentônicos da bacia hidrográfica do rio dos Sinos, Rio Grande do Sul, Brasil

Abstract Aquatic macroinvertebrate fauna is a relevant component of limnic continental aquatic ecosystems, playing an important role in several processes with relevant biocomplexity. The present study characterized the benthic macroinvertebrate fauna found in three hydric bodies in the Sinos river drainage basin regarding community structure. Sample was collected from January to December 2013 in three locations in the basin: the city of Caraá (29 °45’45.5”S/50°19’37.3”W), the city of Rolante (29°38’34.4”S/50°32’33.2”W) and the city of Igrejinha (29°36’10.84”S/50°48’49.3”W). Abiotic components (pH, dissolved oxygen and temperature) were registered and collected samples were identified up to family type. Average annual pH, dissolved oxygen and temperature were similar in all locations. A total of 26,170 samples were collected. Class Insecta (Arthropods) represented 85.5% of total sample. Platyhelmintes, Mollusca and Annelida samples were also registered. A total of 57 families were identified for the drainage basin and estimators (Chao-1, Chao-2 and jackknife 2) estimated richness varying from 60 to 72 families.

Resumo A fauna de macroinvertebrados aquáticos é um relevante componente dos ecossistemas aquáticos límnicos continentais, atuando em vários processos de importante biocomplexidade. O presente estudo caracterizou a fauna de macroinvertebrados bentônicos em três corpos hídricos da Bacia Hidrográfica do Rio dos Sinos, em relação a estrutura da comunidade. Amostragens foram realizadas de janeiro a dezembro de 2013 em três locais na bacia: Município de Caraá (29°45’45,5”S/50°19’37,3”W), Município de Rolante(29°38’34,4”S/50°32’33,2”W) e Município de Igrejinha(29°36’10,84”S/50°48’49,3”W). Variáveis abióticas (pH, oxigênio dissolvido e temperatura) foram registradas e os exemplares coletados identificados até família. As médias anuais de pH, oxigênio dissolvido e temperatura foram similares em todos os pontos. Um total de 26.170 exemplares foi amostrado. A Classe Insecta (Arthropoda) representou 85,5% do total. Platyhelmintes, Mollusca e Annelida também foram registrados. Foram determinadas 57 famílias para a bacia hidrográfica e os estimadores (Chao-1, Chao-2 e jackknife 2) projetaram uma riqueza variando de 60 a 72.

Physical characterization of a watershed through GIS: a study in the Schmidt stream, Brazil / Caracterização física de microbacia hidrográfica através de SIG como ferramenta de apoio a gestão: um estudo no Arroio Schmidt – RS

Remote sensing and geoprocessing are essential tools for obtaining and maintaining records of human actions on space over the course of time; these tools offer the basis for diagnoses of land use, environmental interference and local development. The Schmidt stream watershed, located in the Sinos River basin, in southern Brazil, has an environmental situation similar to that of the majority of small streams draining rural and urban areas in southern Brazil: agricultural and urbanization practices do not recognize the riparian area and there is removal of original vegetation, disregarding the suitability of land use; removal of wetlands; intensive water use for various activities; and lack of control and monitoring in the discharge of wastewater, among other factors, deteriorate the quality of this important environment.This article aims to achieve a physical characterization of the Schmidt stream watershed (Sinos river basin) identifying elements such as land use and occupation, soil science, geology, climatology, extent and location of watershed, among others, so as to serve as the basis for a tool that helps in the integrated environmental management of watersheds. By applying geographic information system - GIS to the process of obtaining maps of land use and occupation, pedologicaland geological, and using climatological data from the Campo Bom meteorological station, field visit, review of literature and journals, and publicly available data, the physical characterization of the Schmidt stream watershed was performed, with a view to the integrated environmental management of this watershed. Out of the total area of the Schmidt stream watershed (23.92 km2), in terms of geology, it was observed that 23.7% consist of colluvial deposits, 22.6% consist of grass facies, and 53.7% consist of Botucatu formation. Major soil types of the watershed: 97.4% Argisols and only 2.6% Planosols. Land use and occupation is characterized by wetland (0.5%), Native Forest (12.83%), Native Forest + Rural Anthropic + Secondary Vegetation + Forestry (43.81%), Urban Anthropic/Urban Area (39.85%), and also Urban Anthropic/Expansion areas (3.01%). Mean annual rainfall is 1337 mm, maximum temperatures range from 10.5°C to 41.6°C and minimum temperatures range from –1.80°C and 26°C, weak winds, occasionally over 5 m/s. Conducting an environmental assessment in this watershed is essential for environmental and land management. However, these assessments are not conducted in all watersheds and, when they are, their frequency is not sufficiency to allow for continuous monitoring, in order to model and predict scenarios, with a view to adopt medium and long-term measures for environmental protection.

Resumo O sensoriamento remoto e geoprocessamento de imagens se constituem em ferramentas fundamentais para a obtenção e manutenção de registros das ações humanas no espaço ao longo do tempo subsidiando diagnósticos no uso do solo, na interferência ambiental e no desenvolvimento local. A microbacia do Arroio Schmidt, localizada na bacia do Rio dos Sinos, no Rio Grande do Sul, apresenta situação ambiental semelhante a da maioria dos pequenos cursos d'agua que drenam áreas rurais e urbanas no sul do Brasil: práticas agrícolas e urbanização que não reconhecem a área ciliar com a remoção da cobertura vegetal original desrespeitando a aptidão do uso dos solos, remoção de áreas úmidas, uso intenso da água para diversas atividades e falta de controle e monitoramento no lançamento de efluentes entre outros, deterioram a qualidade deste importante ambiente. O objetivo deste trabalho é a caracterização física da Microbacia do Arroio Schmidt (Bacia do Rio dos Sinos) identificando elementos como uso e ocupação do solo, pedologia, geologia, climatologia, extensão e localização da Microbacia entre outros, a fim de instrumentalizar uma ferramenta auxiliar de gestão ambiental integrada de bacias hidrográficas. Através da aplicação do geoprocessamento no processo de obtenção dos mapas de uso e ocupação do solo, pedológico e geológico e uso de dados climatológicos da estação climatológica de Campo Bom-RS, visita a campo, revisão bibliográfica e de periódicos, dados públicos disponíveis, foi realizada a caracterização física da microbacia hidrográfica do Arroio Schmidt, visando a gestão ambiental integrada desta microbacia. Da área total da microbacia hidrográfica do Arroio Schmidt (23,92 km2) observou-se quanto à geologia que 23,7% são Colúvios, Fácies Gramado 22,6% e Formação Botucatu 53,7%. Principais tipos de solos da microbacia: Argissolos 97,4% e os Planossolos que ocupam apenas 2,6%. O uso e ocupação do solo é caracterizado por área úmida (0,5%), Mata Nativa (12,83%), Mata Nativa + Antrópico Rural + Vegetação Secundária + Silvicultura (43,81%), Antrópico Urbano/Área Urbana (39,85%) e ainda Antrópico Urbano/Áreas de expansão (3,01%). Precipitação média anual de 1337 mm, temperaturas máximas entre 10,5°C e 41,6°C e as mínimas entre –1,8°C e 26°C, Ventos fracos, eventualmente passam de 5 m/s. A realização da avaliação ambiental nesta microbacia é fundamental na gestão ambiental e territorial. No entanto, estas avaliações não ocorrem em todas as microbacias e, quando ocorrem, não apresentam a frequência adequada para permitir o monitoramento contínuo a fim de modelar e prever cenários objetivando a adoção de medidas de médio e longo prazo para a proteção ambiental.

Physical characterization of a watershed through GIS: a study in the Schmidt stream, Brazil

Remote sensing and geoprocessing are essential tools for obtaining and maintaining records of human actions on space over the course of time; these tools offer the basis for diagnoses of land use, environmental interference and local development. The Schmidt stream watershed, located in the Sinos River basin, in southern Brazil, has an environmental situation similar to that of the majority of small streams draining rural and urban areas in southern Brazil: agricultural and urbanization practices do not recognize the riparian area and there is removal of original vegetation, disregarding the suitability of land use; removal of wetlands; intensive water use for various activities; and lack of control and monitoring in the discharge of wastewater, among other factors, deteriorate the quality of this important environment.This article aims to achieve a physical characterization of the Schmidt stream watershed (Sinos river basin) identifying elements such as land use and occupation, soil science, geology, climatology, extent and location of watershed, among others, so as to serve as the basis for a tool that helps in the integrated environmental management of watersheds. By applying geographic information system - GIS to the process of obtaining maps of land use and occupation, pedologicaland geological, and using climatological data from the Campo Bom meteorological station, field visit, review of literature and journals, and publicly available data, the physical characterization of the Schmidt stream watershed was performed, with a view to the integrated environmental management of this watershed. Out of the total area of the Schmidt stream watershed (23.92 km2), in terms of geology, it was observed that 23.7% consist of colluvial deposits, 22.6% consist of grass facies, and 53.7% consist of Botucatu formation. Major soil types of the watershed: 97.4% Argisols and only 2.6% Planosols. Land use and occupation is characterized by wetland (0.5%), Native Forest (12.83%), Native Forest + Rural Anthropic + Secondary Vegetation + Forestry (43.81%), Urban Anthropic/Urban Area (39.85%), and also Urban Anthropic/Expansion areas (3.01%). Mean annual rainfall is 1337 mm, maximum temperatures range from 10.5°C to 41.6°C and minimum temperatures range from 1.80°C and 26°C, weak winds, occasionally over 5 m/s. Conducting an environmental assessment in this watershed is essential for environmental and land management. However, these assessments are not conducted in all watersheds and, when they are, their frequency is not sufficiency to allow for continuous monitoring, in order to model and predict scenarios, with a view to adopt medium and long-term measures for environmental protection.

Resumo O sensoriamento remoto e geoprocessamento de imagens se constituem em ferramentas fundamentais para a obtenção e manutenção de registros das ações humanas no espaço ao longo do tempo subsidiando diagnósticos no uso do solo, na interferência ambiental e no desenvolvimento local. A microbacia do Arroio Schmidt, localizada na bacia do Rio dos Sinos, no Rio Grande do Sul, apresenta situação ambiental semelhante a da maioria dos pequenos cursos d'agua que drenam áreas rurais e urbanas no sul do Brasil: práticas agrícolas e urbanização que não reconhecem a área ciliar com a remoção da cobertura vegetal original desrespeitando a aptidão do uso dos solos, remoção de áreas úmidas, uso intenso da água para diversas atividades e falta de controle e monitoramento no lançamento de efluentes entre outros, deterioram a qualidade deste importante ambiente. O objetivo deste trabalho é a caracterização física da Microbacia do Arroio Schmidt (Bacia do Rio dos Sinos) identificando elementos como uso e ocupação do solo, pedologia, geologia, climatologia, extensão e localização da Microbacia entre outros, a fim de instrumentalizar uma ferramenta auxiliar de gestão ambiental integrada de bacias hidrográficas. Através da aplicação do geoprocessamento no processo de obtenção dos mapas de uso e ocupação do solo, pedológico e geológico e uso de dados climatológicos da estação climatológica de Campo Bom-RS, visita a campo, revisão bibliográfica e de periódicos, dados públicos disponíveis, foi realizada a caracterização física da microbacia hidrográfica do Arroio Schmidt, visando a gestão ambiental integrada desta microbacia. Da área total da microbacia hidrográfica do Arroio Schmidt (23,92 km2) observou-se quanto à geologia que 23,7% são Colúvios, Fácies Gramado 22,6% e Formação Botucatu 53,7%. Principais tipos de solos da microbacia: Argissolos 97,4% e os Planossolos que ocupam apenas 2,6%. O uso e ocupação do solo é caracterizado por área úmida (0,5%), Mata Nativa (12,83%), Mata Nativa + Antrópico Rural + Vegetação Secundária + Silvicultura (43,81%), Antrópico Urbano/Área Urbana (39,85%) e ainda Antrópico Urbano/Áreas de expansão (3,01%). Precipitação média anual de 1337 mm, temperaturas máximas entre 10,5°C e 41,6°C e as mínimas entre 1,8°C e 26°C, Ventos fracos, eventualmente passam de 5 m/s. A realização da avaliação ambiental nesta microbacia é fundamental na gestão ambiental e territorial. No entanto, estas avaliações não ocorrem em todas as microbacias e, quando ocorrem, não apresentam a frequência adequada para permitir o monitoramento contínuo a fim de modelar e prever cenários objetivando a adoção de medidas de médio e longo prazo para a proteção ambiental.

Limnological and ecological methods: approaches, and sampling strategies for middle Xingu River in the area of influence of future Belo Monte Power Plant / Estudo limnológico e da biota aquática no Rio Xingu na área de influência de UHE Belo Monte: metodologia e abordagens

In this paper the authors describe the limnological approaches, the sampling methodology, and strategy adopted in the study of the Xingu River in the area of influence of future Belo Monte Power Plant. The river ecosystems are characterized by unidirectional current, highly variable in time depending on the climatic situation the drainage pattern an hydrological cycle. Continuous vertical mixing with currents and turbulence, are characteristic of these ecosystems. All these basic mechanisms were taken into consideration in the sampling strategy and field work carried out in the Xingu River Basin, upstream and downstream the future Belo Monte Power Plant Units.

Neste trabalho os autores descrevem as abordagens limnológicas e a metodologia e estratégia de amostragem adotadas no estudo do Rio Xingu, na área de influência da futura Usina da Belo Monte (UHE Belo Monte). O ecossistema de rios é caracterizado por velocidade unidirecional de correntes, muitas flutuações de fluxos dependendo do clima do padrão de drenagem e do ciclo hidrológico. Mistura vertical permanente e turbulências ocorrem constantemente devido a correntes predominantes. Todos estes mecanismos gerais e específicos característicos do Rio Xingu, foram levados em consideração no plano de estudos limnológicos e amostragens desenvolvidas na área de influência de UHE Belo Monte a montante e a jusante do futuro empreendimento.

Additional list of species of aquatic macrophytes in the lower basin of the Xingu River / Lista adicional de macrófitas aquáticas do baixo Rio Xingu

In this paper the authors present an additional list of aquatic macrophytes in the lower basin of the Xingu River.

Neste trabalho os autores apresentam uma lista adicional de macrófitas aquáticas no baixo Rio Xingu.

Zooplankton community structure of the lower Xingu River (PA) related to the hydrological cycle / Estrutura da comunidade do zooplancton do Baixo Rio Xingu (PA), em relação ao ciclo hidrológico

The zooplankton community of the lower Xingu River shows strong fluctuations in species richness and number of organisms during periods of water level fluctuation. Pulses of density and species richness are adapted to the pulses in water flows and water level. This is conected with reproductive strategies of some zooplankton groups. The spatial heterogeneity of the lower Xingu River consisting of braided channels, bedrocks, macrophyte stands, is probably a relevant factor for the species richness of the zooplankton communities, and may be a fundamental factor for the overall aquatic biodiversity of the lower Xingu River.

A comunidade zooplanctônica do Baixo Rio Xingú apresenta grandes flutuações em riqueza de espécies e na densidade (no org./m3) durante os diferentes períodos de flutuação do nível da água. Pulsos de densidade e de riqueza de espécies, são adaptados e ajustados aos pulsos em nível da água e fluxo. Isto está conectado com as estratégias reprodutivas de certos grupos de zooplancton. A heterogeneidade espacial do baixo Rio Xingú consistindo de canais anastomosados, pedrais, macrófitas aquáticas é provavelmente um fator relevante que impulsiona a riqueza de espécies das comunidades zooplanctõnicas e pode ser um fator fundamental para a alta biodiversidade aquática do Rio Xingú.

Environmental Impact Assessment of reservoir construction: new perspectives for restoration economy, and development: the Belo Monte Power Plant case study / Avaliação de Impacto Ambiental da construção de reservatórios: novas perspectivas para a economia da restauração e desenvolvimento, regional: o estudo de caso Belo Monte (UHE)

The Environmental Impact Assessment of reservoir construction can be viewed as a new strategic perspective for the economic development of a region. Based on the principles of a watershed approach a interdisciplinary and multidisciplinary systemic view including biogeophysiographical, economic and socio environmental studies the new vision of a EIA provides a basic substratum for the restoration economy and an advanced model for the true development much well ahead of the modernization aspects of the project of a reservoir construction.

A Avaliação de Impacto Ambiental (AIA) de reservatórios em construção deve ser considerada como uma nova perspectiva estratégica para o desenvolvimento regional muito mais avançada do que a modernização produzida pela infraestrutura. Baseada no princípio de abordagem sistêmica, interdisciplinar e multidisciplinar incluindo a base biogeofisiográfica, e estudo sócio ambientais, a nova visão da AIA promove um substrato básico para a economia da restauração e para um nível avançado de desenvolvimento muito além do mero processo de modernização produzido pela construção do reservatório. Estas mudanças de paradigma conceitual em governança, economia e sustentabilidade são fundamentais para o desenvolvimento avançado do país.

Spatial patterns of water quality in Xingu River Basin (Amazonia) prior to the Belo Monte dam impoundment / Padrões espaciais de qualidade de água na Bacia do Rio Xingu (Amazônia) anteriores a barragem de Belo Monte

The Xingu River, one of the most important of the Amazon Basin, is characterized by clear and transparent waters that drain a 509.685 km2 watershed with distinct hydrological and ecological conditions and anthropogenic pressures along its course. As in other basins of the Amazon system, studies in the Xingu are scarce. Furthermore, the eminent construction of the Belo Monte for hydropower production, which will alter the environmental conditions in the basin in its lower middle portion, denotes high importance of studies that generate relevant information that may subsidize a more balanced and equitable development in the Amazon region. Thus, the aim of this study was to analyze the water quality in the Xingu River and its tributaries focusing on spatial patterns by the use of multivariate statistical techniques, identifying which water quality parameters were more important for the environmental changes in the watershed. Data sampling were carried out during two complete hydrological cycles in twenty-five sampling stations. The data of twenty seven variables were analyzed by Spearman's correlation coefficients, cluster analysis (CA), and principal component analysis (PCA). The results showed a high auto-correlation between variables (> 0.7). These variables were removed from multivariate analyzes because they provided redundant information about the environment. The CA resulted in the formation of six clusters, which were clearly observed in the PCA and were characterized by different water quality. The statistical results allowed to identify a high spatial variation in the water quality, which were related to specific features of the environment, different uses, influences of anthropogenic activities and geochemical characteristics of the drained basins. It was also demonstrated that most of the sampling stations in the Xingu River basin showed good water quality, due to the absence of local impacts and high power of depuration of the river itself.

O rio Xingu, um dos mais importantes rios que constituem a bacia amazônica, é caracterizado por águas claras e transparentes que drenam uma bacia hidrográfica de 509,685 km2 com distintas condições hidrológicas, ecológicas e pressões antrópicas ao longo de seu percurso. Assim como nas demais bacias hidrográficas da Amazônia, os estudos no Xingu são raros. A eminente construção da Usina hidrelétrica de Belo Monte, a qual alterará as condições ambientais na bacia, demanda também a realização de estudos que gerem informações relevantes e que forneçam subsídios para um desenvolvimento mais equilibrado e igualitário região amazônica. Desta maneira, o objetivo deste trabalho foi analisar a qualidade de água no rio Xingu e em seus tributários focando em padrões espaciais na área de estudo pelo uso de técnicas de estatística multivariada, identificando quais parâmetros são mais relevantes nas condições de qualidade de água na bacia hidrográfica. As coletas de dados ocorreram durante dois ciclos hidrológicos completos em vinte e cinco estações de amostragem. Os dados de vinte e sete variáveis foram analisados pelos coeficientes de correlação de Spearman, análise Cluster (CA), e análise de componentes principais (PCA). Os resultados apontaram para um elevado contingente de variáveis com elevada correlação entre si (>0,7), sendo que estas altas variáveis foram retiradas das análises multivariadas por fornecerem informações ecológicas redundantes sobre o ambiente estudado. A CA resultou na formação de 6 agrupamentos, os quais foram observados por possuírem qualidade de água consideravelmente distintas pela PCA. Os resultados estatísticos permitiram identificar uma alta variação espacial da qualidade de água superficial na bacia estudada, sendo estas ocasionadas por especificidades do entorno, diferentes usos da água locais, influências de atividades antrópicas e características geoquímicas das bacias drenadas. Pode-se também evidenciar que em grande parte das estações de coleta na bacia do rio Xingu a qualidade de água superficial foi elevada, decorrente da ausência de impactos locais e do alto poder de depuração do rio.