A predictive multimetric index based on macroinvetebrates for Atlantic Forest wadeable streams assessment / Índice Multimétrico Preditivo baseado em macroinvertebrados para avaliação de riachos vadeáveis da Mata Atlântica

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.

índice de estad limnológico (iel)para evaluar as condiciones ecológicas de laas ciénagas del canal del dique, Colomiia / Limnological State Index (LSI) to Evaluate Ecological Conditions of the Canal del Dique Wetlands, Colombia.

Determinar el estado o salud ecológica de un ecosistema brinda herramientas útiles para su gestión y conservación. En Colombia no existen registros de índices que combinen en un solo parámetro las variables físicas, químicas y biológicas de los sistemas acuáticos, de manera que la evaluación de su estado ecológico ha sido fragmentaria o incompleta. En este trabajo se presenta un Índice de Estado Limnológico (IEL) para las ciénagas del Canal del Dique, ecosistemas sometidos a constante presión por parte de las comunidades humanas. Para la construcción de este índice multimétrico se elaboraron gráficas de calidad de las variables seleccionadas y se les asignaron valores de importancia. Para construir el IEL se empleó la teoría de los multiatributos considerando 12 variables. También se realizó un análisis de componentes principales de las variables seleccionadas. Se diseñó una versión simplificada (IEL parcial -IELP) en la que se excluyeron cuatro de las variables biológicas. Finalmente, se construyó una escala de interpretación de los valores obtenidos con estos índices. El IEL y el IELP se aplicaron a las ciénagas del Canal del Dique para establecer su condición ecológica actual. Los datos muestran que el estado limnológico de la mayoría de ciénagas de esta región es aceptable, lo que sugiere que estos ecosistemas lénticos se encuentran dentro de los límites admisibles de funcionamiento, aunque no están excentos de procesos de deterioro.

Determining the ecological state or health of an ecosystem offers useful tools for its management and conservation. In Colombia, indexes of aquatic systems that combine in a single parameter the physical, chemical and biological variables have not been published, and the evaluation of water bodies’ ecological state has been fragmentary or incomplete. In this work a Limnological State Index (LSI) for wetlands of the Canal del Dique, ecosystems under constant pressure by the human communities, is presented. For the construction of this multi-metric index, graphs of quality of the selected variables were constructed and values of importance were assigned to them. The theory of the multi-attributes was used to construct the LSI, which considers 12 variables. A Principal Components Analysis was realized with these chosen parameters. A simplified version was designed (partial LSI -PLSI) in which four of the biological variables were excluded. Finally, an interpretation scale of the values obtained with these indices was built. The LSI and the PLSI were applied to wetlands of the Canal del Dique to establish their current ecological condition. Data show that the limnological state of most wetlands is acceptable, which suggests that these lentic ecosystems are within tolerable limits of function, although they are not exempt from deterioration processes.