ABSTRACT
Abstract: Multimetric Indices (MMIs) have been widely applied for ecological assessment in freshwater ecosystems. Most MMIs face difficulties when scaling up from small spatial scales because larger scales usually encompass great environmental variability. Covariance of anthropogenic pressures with natural environmental gradients can be a confounding factor in assessing biologic responses to anthropogenic pressures. This study presents the development and validation of a predictive multimetric index to assess the ecological condition of Atlantic Forest wadeable streams using benthic macroinvertebrates. To do so, we sampled 158 sites for the index development. We adjusted each biological metric to natural variation through multiple regression analyses (stepwise-forward) and considered that the residual distribution describes the metric variation in the absence of natural environmental influence. For metric selection we considered normal distribution, variation explained by the models, redundancy between metrics and sensitivity to differentiate reference from impaired sites. We selected five metrics to the final index: total richness, %MOLD, %Coleoptera, EPT richness and Chironomidae abundance. The residuals were transformed into probabilities and the final index was obtained through the mean of these probabilities. This index performed well in discriminating the impairment gradient and it showed a high correlation (r = 0.85, p <0.001) with a specific index developed for a particular basin indicating a similar sensitivity. This index can be used to assess wadeable streams ecological condition in Atlantic Forest biome, so we believe that this type of approach represents an important step towards the application of biomonitoring tools in Brazil.
Resumo: Índices Multimétricos (MMIs) são ferramentas amplamente aplicadas ao monitoramento ecológico de ecossistemas aquáticos continentais. A maior dificuldade na utilização dos MMIs em amplas escalas espaciais consiste no aumento da variabilidade ambiental associado ao aumento da escala. A covariância entre os impactos antropogênicos e o gradiente ambiental natural pode atuar como fator de confusão, dificultando a avaliação das respostas biológicas às pressões antropogênicas. Este estudo consiste no desenvolvimento e validação de um índice multimétrico preditivo para avaliar a condição ecológica de riachos vadeáveis da Mata Atlântica, utilizando macroinvertebrados bentônicos. Todas as métricas biológicas foram ajustadas a variação natural através da análise de regressão múltipla ("stepwise-forward") e a distribuição dos resíduos foi utilizada para descrever variação de cada métrica na ausência de gradiente ambiental natural. Para a seleção das métricas foram considerados critérios de normalidade da distribuição, variação explicada pelos modelos, redundância entre métricas e sensibilidade para diferenciar gradiente de impacto. Foram selecionadas cinco métricas para compor o índice final: riqueza total, %MOLD (Mollusca+Diptera), %Coleoptera, riqueza de EPT (Ephemeroptera+Plecoptera+Trichoptera) e abundância de Chironomidae. Os resíduos das métricas selecionadas foram transformados em probabilidades e o valor final do índice foi obtido através da média dessas probabilidades. O índice teve ótimo desempenho em discriminar o gradiente de impacto e mostrou alta correlação (r = 0.85, p <0.001) com um índice desenvolvido especificamente para uma das bacias, indicando sensibilidade similar. O índice desenvolvido nesse trabalho pode ser utilizado em todo o estado do Rio de Janeiro e acreditamos que este tipo de abordagem constitui uma contribuição importante para o desenvolvimento e implementação de um programa de monitoramento biológico no Brasil.
ABSTRACT
We assessed two dimensions of stream connectivity: longitudinal (between forest patches along the stream) and lateral (riparian vegetation), using macroinvertebrate assemblages as bioindicators. Sites representing different land-uses were sampled in a lowland basin that holds a mosaic of protected areas. Land-use analysis, forest successional stages and riparian zone widths were calculated by the GIS analysis. Macroinvertebrate fauna was strongly affected by land-use. We observed a continuous decrease in the number of sensitive species, %Shredders and IBE-IOC biotic index from the upstream protected area to highly deforested sites, increasing again where the stream crosses a Biological Reserve. When analysing buffer strips, we found aquatic fauna responding to land-use alterations beyond the 30 m riparian corridor (60 m and 100 m wide). We discussed the longitudinal connectivity between forest patches and the riparian vegetation buffer strips necessary to hold high macroinvertebrate diversity. We recommend actions for the increase/maintenance of biodiversity in this and other lowland basins.
Neste trabalho, foram avaliadas duas dimensões de conectividade em um ecossistema lótico: longitudinal (entre fragmentos florestais ao longo do córrego) e lateral (mata ripária), utilizando-se assembléias de macroinvertebrados como indicadores. Pontos que representam diferentes tipos de usos da terra foram amostrados em uma bacia de planície litorânea, que abriga um mosaico de áreas protegidas. As análises de uso da terra, os estágios de sucessão florestal e as diferentes larguras da zona ripária foram calculados utilizando-se um SIG. A fauna de macroinvertebrados foi fortemente afetada pelo uso da terra. Partindo-se da área protegida à montante, observou-se um decréscimo contínuo do número de espécies sensíveis, da porcentagem de fragmentadores e do índice biótico IBE-IOC até o trecho fortemente desflorestado, no médio curso do rio; os valores aumentam novamente, quando o rio atravessa uma Reserva Biológica. Ao analisar a largura da vegetação ripária, constatou-se que a fauna aquática responde às alterações além do corredor ripário com 30 m de largura (60 m e 100 m de largura). Discutiu-se sobre a conectividade longitudinal entre fragmentos florestais e sobre a largura necessária da vegetação ripária para manter a alta diversidade de macroinvertebrados. Dessa forma, foram feitas recomendações visando a favorecer o aumento/a manutenção da biodiversidade, tanto na bacia analisada como em outras bacias localizadas em planícies litorâneas.