Composition and distribution of diatom assemblages from core and surface sediments of a water supply reservoir in Southeastern Brazil / Composição e distribuição das diatomáceas de perfil sedimentar e sedimentos superficiais em reservatório de abastecimento no Sudeste do Brasil

ABSTRACT

Fresh water biodiversity is an increasing concern due to growing human impact. Herein, we report a long-term survey (ca. 90 years) of sedimentary diatoms and the modern flora from surface sediments and their biodiversity changes along a eutrophication gradient. Study was carried out in one of the most important water supply reservoirs (Guarapiranga Reservoir) of São Paulo Metropolitan Region, Brazil. Results are based on 75 core subsamples (subfossil assemblages from core) previously dated by 210Pb and 14 samples from surface sediments (modern assemblages). Overall, 84 taxa were reported, belonging to 30 genera, 71 species and eight non-typical varieties, besides five probable new taxa. Results expanded two new additions for the Brazilian diatom flora (Chamaepinnularia submuscicula and Stauroneis acidoclinata) and 30 infrageneric taxa for the state of São Paulo. 47.6% of total taxa inventoried were accounted exclusively for the subfossil assemblages indicating a significant biodiversity change over time. Access to past oligotrophic conditions and to contemporary mesotrophic regions of the Guarapiranga Reservoir accounted for these new additions representing 25% of the total diatom flora. Decline in the total species number along the trophic state gradient occurred for subfossil and modern assemblages. This pattern was even clearer when considering the changes in species richness over time.Eunotia with 21 taxa was the far most represented genera particularly in the oligotrophic phase. During the transitional period (1947-1974), richness gradually declined. With the onset (in the 1970s) and the major eutrophication period (since ca. 1990) occurred a drastic reduction in richness and the replacement of oligotrophic to eutrophic species. Human management also caused abrupt changes in richness. Marked decline occurred (1933) assotiated with hydrological impacts (water discharge increase) with the initial use of the reservoir as a public water supply. Unlike, sudden increase occurred probably associated with the application of algaecide to control cyanobacterial blooms. Present findings highlight the need for surveying the diatom assemblages in protected environments or in less degraded conditions for biodiversity assessment. Furthermore, reinforce the use of paleolimnological approach as in many cases the only tool to assess biodiversity changes encompassing time scales relevant to human-induced degradation and pre-anthropogenic impacts.

RESUMO

A biodiversidade de águas continentais vem se tornando uma preocupação crescente devido ao grande aumento do impacto antropogênico nesses ambientes. Nosso objetivo foi documentar o inventário e a mudança da biodiversidade das comunidades de diatomáceas subfósseis ao longo de 90 anos e das diatomáceas recentes de sedimentos superficiais ao longo de um gradiente de eutrofização. O estudo foi realizado em um dos mais importantes reservatórios de abastecimento público (represa Guarapiranga) da Região Metropolitana de São Paulo, Brasil. Baseou-se na análise de 75 subamostras de um perfil sedimentar (comunidades subfósseis) previamente datado pelo 210Pb e em 14 amostras de sedimento superificial (comunidades recentes). Ao todo, identificamos 84 táxons, distribuídos em 30 gêneros, 71 espécies e oito variedades não típicas, além de cinco prováveis novidades taxonômicas. Os resultados acresceram duas novas citações para a flórula diatomológica do Brasil (Chamaepinnularia submuscicula e Stauroneis acidoclinata) e 30 táxons infragenéricos para o Estado de São Paulo. Desse total, 47,6% foram identificados exclusivamente para as comunidades subfósseis indicando uma mudança significativa da biodiversidade ao longo do tempo. O acesso ès condições oligotróficas pretéritas e ès regiões mesotróficas recentes da represa foi responsável pelas novas adições que representaram 25% do total da diatomoflórula. Declínio do número total de espécies ao longo do gradiente de estado trófico foi observado para as comunidades de diatomáceas subfósseis e modernas. Esta tendência foi ainda mais evidente com base na alteração da riqueza de espécies ao longo do tempo. Eunotia com 21 táxons foi o gênero mais representado particularmente na fase oligotrófica da represa. Durante o período de transição (1947-1974) houve diminuição gradativa da riqueza. Com o início da eutrofização (década de 1970) e do período de maior eutrofização (desde 1990) ocorreu drástica redução da riqueza e substituição de espécies oligotróficas por eutróficas. Mudanças abruptas de riqueza de diatomáceas também foram observadas devido ao manejo da represa. Declínio marcado ocorreu (1933) associado a impactos hidrológicos (aumento da vazão) com o início do uso do reservatório para abastecimento público. De forma diferente, aumento repentino de riqueza ocorreu associado è aplicação de algicida para controlar as florações de cianobactérias. Os presentes resultados salientam a necessidade de levantamentos das comunidades de diatomáceas de ambientes protegidos ou em condições menos degradadas em estudos que visem o acesso è biodiversidade. Ademais, reforçam o uso da paleolimnologia como a única ferramenta, em muitos casos, que possibilita avaliar as mudanças da biodiversidade em escalas relevantes para acessar a degradação induzida pelo homem e períodos pré-impactados.