Diversity assessment of benthic macroinvertebrates, yeasts, and microbiological indicators along a longitudinal gradient in Serra do Cipó, Brazil

ABSTRACT

The main goals of this study were 1) to evaluate the structure, diversity, and functional trophic group composition of benthic macroinvertebrate communities; 2) to characterize water quality in the headwaters of the Doce river watershed, based on physical, chemical, and biological parameters (benthic macroinvertebrates, fecal coliforms, heterotrophic bacteria, and yeasts); and 3) to contribute to the knowledge of the structure and function of longitudinal gradients in lotic ecosystems in Brazil. A total of 60 benthic macroinvertebrate taxa were identified, the dominant group being the aquatic insects, with 50 families distributed in 8 orders. The dry period presented higher values of taxonomic richness and total density of benthic macroinvertebrates. A decreasing gradient was observed in these variable values from the 3rd order stretch down to the 6th order stretch. The highest Shannon-Wiener diversity values were found in the rainy period in the 3rd order stretches, which presented well-developed riparian forest. Besides the 3rd order stretches, the Pielou evenness index values were also high in the 6th order stretch. The collectors, together with the scrapers, predominated in the benthic macroinvertebrate communities in all river stretches, except in the 2nd, 4th, and 5th order stretches in the rainy period, where communities were dominated by filterers. The shredders and predators presented low densities for all river stretches. All microbiological variables presented low levels. Due to the high counts of heterotrophic bacteria and coliforms, the studied river stretches presented inadequate potability but adequate balneability levels. The results suggest that the structure, diversity, and composition of the benthic macroinvertebrate communities are influenced by the trophic resource availability, seasonality, and sediment heterogeneity. The microbiological results of this study allow inferring that the waters from Serra do Cipó have excellent potential for recreational use and as future sources of water for human consumption.

RESUMO

Os principais objetivos deste estudo foram 1) avaliar a estrutura, a diversidade e a composição de grupos tróficos funcionais das comunidades de macroinvertebrados bentônicos; 2) caracterizar a qualidade das águas nas cabeceiras da bacia do rio Doce, com base em parâmetros físicos, químicos e biológicos (macroinvertebrados bentônicos, coliformes fecais, bactérias heterotróficas e leveduras); e 3) contribuir para o conhecimento da estrutura e do funcionamento de gradientes longitudinais em ecossistemas lóticos no Brasil. No total, 60 taxa de macroinvertebrados bentônicos foram identificados, sendo os insetos aquáticos o grupo dominante, com 50 famílias distribuídas em 8 ordens. O período de seca apresentou os maiores valores de riqueza taxonômica e de densidade total de macroinvertebrados bentônicos. Foi observado gradiente decrescente nos valores dessas variáveis do trecho de 3ª ordem ao trecho de 6ª ordem. Os maiores valores do índice de diversidade de Shannon-Wiener foram encontrados no período de chuvas nos trechos de 3ª ordem, que apresentaram mata ciliar bem desenvolvida. Além dos trechos de 3ª ordem, os valores do índice de eqüitabilidade de Pielou também foram elevados no trecho de 6ª ordem. Os coletores, juntamente com os raspadores, predominaram nas comunidades de macroinvertebrados bentônicos, exceto nos trechos de 2ª, 4ª e 5ª ordens, durante o período de chuvas, quando houve o domínio de filtradores. Os fragmentadores apresentaram baixas densidades na maioria dos trechos de rio estudados. Todas as variáveis microbiológicas apresentaram baixos valores. Os trechos de rio estudados são impróprios quanto à potabilidade e próprios para balneabilidade, em decorrência das altas contagens de bactérias heterotróficas e coliformes. Os resultados sugerem que a estrutura, a diversidade e a composição das comunidades de macroinvertebrados bentônicos são influenciadas pela disponibilidade de recursos tróficos, pela sazonalidade e pela heterogeneidade do sedimento. Os resultados microbiológicos nos permitem inferir que as águas da Serra do Cipó apresentam potencial para uso recreacional e como fonte futura de água para abastecimento humano.