Assessment of ecological water quality along a rural to urban land use gradient using benthic macroinvertebrate-based indexes / Avaliação da qualidade ecológica da água ao longo de um gradiente rural-urbano utilizando índices baseados em macroinvertebrados bentônicos

ABSTRACT

Agricultural practices such as livestock grazing and tilling can result in soil erosion and runoff of fine sediments, nutrients (e.g. nitrogen, phosphorus, potassium) and pesticides, leading to degradation of aquaticenvironments. Urbanization is also responsible for a variety of impacts on fluvial ecosystems, including pollution by heavy metals, oil, domestic sewage and garbage. In this study, we evaluate the impact of land use on stream health of the Uberabinha river catchment. Overall, rural streams presented better ecological conditions than urban streams. Both species composition and abundance of benthic communities showed significant differences between rural and urban streams. Urban streams presented a higher dominance of Oligochaeta, Hirudinea and Gastropoda, bioindicators of poor water quality. Rural streams presented significantly greater richness and diversity. Compared to urban streams, rural streams presented a significantly higher number of Ephemeroptera, Plecoptera, Trichoptera, Odonata and Hemiptera taxa. Our analyses also showed congruence (high correlation) among the classical biodiversity metrics (Shannon-Wiener index ­ H', Pielou's measure of eveness ­ J) and monitoring parameters (% Ephemeroptera, Plecoptera and Trichoptera ­ EPT, Biological Monitoring Work Party ­ BMWP, bioindicator approach and Rapid Assessment Protocol ­ RAP, a habitatbased approach). Five from seven rural streams presented good water quality according to both BMWP and RAP and none of the urban streams presented good water quality. Our results show that the urban streams of Uberlândia municipality are poor ecosystems, and require improved management actions by environmental authorities. We also encourage that the riparian forest restoration and management carried out in the upper portion of Uberabinha River catchment to be extended to the urban area of the municipality.

RESUMO

Atividades agrícolas, como pecuária e cultivo de lavouras, podem levar a degradação dos ambientes aquáticos vizinhos, provocando erosão do solo e o carreamento de sedimentos finos, nutrientes (por exemplo, nitrogênio, fósforo, potássio) e pesticidas para os leitos dos rios. A urbanização também é responsável por uma variedade de impactos nos sistemas fluviais, incluindo a poluição por metais pesados, óleos, esgoto doméstico e lixo. Neste estudo, nós avaliamos o impacto do uso da terra na saúde da bacia hidrográfica do rio Uberabinha, utilizando macroinvertebrados bentônicos como bioindicadores da qualidade da água. Em geral, os córregos rurais apresentaram melhores condições ecológicas do que os córregos urbanos. Tanto a composição de espécies como a abundância da comunidade bentônica mostraram diferenças significativas entre os dois grupos. Os córregos urbanos apresentaram uma maior dominância de Oligochaeta, Hirudinea e Gastropoda, organismos indicadores de baixa qualidade ambiental. Os córregos rurais apresentaram maior riqueza e diversidade de grupos taxonômicos, tais como Ephemeroptera, Plecoptera, Trichoptera, Odonata e Hemiptera. Nossas análises mostraram congruência (alta correlação) entre os índices tradicionais de diversidade (índice de Shannon- Wiener - H ', equitabilidade de Pielou - J) e as métricas de biomonitoramento (% Ephemeroptera, Plecoptera e Trichoptera ­ EPT, Biological Monitoring Work Party ­ BMWP , índice baseado na composição taxonômica das comunidades e Rapid Assessment Protocol ­ RAP, abordagem baseada em características físicas do habitat). Cinco dos sete córregos rurais analisados apresentaram boa qualidade da água, de acordo com BMWP e RAP. Nenhum dos córregos urbanos apresentaram boa qualidade ambiental. Nossos resultados mostraram que córregos urbanos do município de Uberlândia possuem má qualidade ambiental. Nós encorajamos que o programa de recomposição manejo das matas ciliares dos córregos rurais do rio Uberabinha seja estendido aos córregos urbanos do município.