Efeitos antrópicos sobre a comunidade de peixes e a integridade biótica de riachos : monoculturas, cinzas e espécies não-nativas

Abstract

O desmatamento da vegetação ripária das bacias hidrográficas e a consequente conversão em áreas de cultivo são impactos antrópicos relevantes em ecossistemas tropicais. No Brasil, a expansão da área de cultivo para o plantio de cana-de-açúcar tem sido associada à perda de habitat e à contaminação química. Além disso, a prática da colheita de cana é realizada com uso do fogo e apresenta prejuízos ao ecossistema, entre eles, a liberação de cinzas da cana-de-açúcar (CCA), que apresentam diferentes hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA) e outros compostos tóxicos. O fogo tem sido comumente utilizado em práticas agrícolas há muito tempo, e por isso o problema das cinzas no ambiente (oriundas da cana ou não) pode passar de uma escala regional para uma escala global, se considerarmos todos os países que sofrem com queimadas de biomassa vegetal. A Península Ibérica, por exemplo, apresenta sérios problemas com fogos florestais. As cinzas são nocivas para o ambiente, e consideradas um problema de saúde pública. Entretanto, pouco se sabe sobre seus efeitos prejudiciais sobre a biota aquática, que em períodos de queimadas, pode sofrer intensamente com o incremento dos compostos tóxicos que as compõem. Este foi o primeiro estudo experimental a avaliar os efeitos negativos de cinzas de origens distintas (i.e. florestal e da cana-de-açúcar) sobre diferentes espécies de peixes, e em diferentes níveis organizacionais, desde o genético individual até o ecológico populacional. Nossos resultados confirmaram o potencial tóxico das cinzas florestais sobre o comportamento e a condição hepática do peixe ibérico Luciobarbus bocagei, por meio da observação da diminuição dos padrões nas variáveis searching, boldness e shoaling cohesion, e do aumento do índice hepatossomático (IHS) dos indivíduos expostos em comparação aos do controle. Além disso, cinzas originadas da queima da palha de cana-de-açúcar também foram tóxicas ao núcleo celular de eritrócitos do peixe neotropical nativo Astyanax lacustris comparado ao não-nativo Oreochromis niloticus, indicando que este poluente pode interferir na dinâmica de estabelecimento de espécies em novos ambientes. Estas informações, ainda incipientes, são fundamentais para o estabelecimento de políticas de proteção à biodiversidade aquática. Além da abordagem experimental presentes nos dois primeiros capítulos, integrou-se um terceiro, sendo um estudo de campo com a elaboração de uma ferramenta de avaliação da qualidade ambiental de riachos Neotropicais de solo arenoso, um índice de integridade biótica (N3S-IBI), composto de 6 métricas. Dada a degradação que os recursos aquáticos estão sofrendo na região Sul do Brasil com o aumento das áreas de cultivo nas últimas décadas, principalmente com plantações de cana e seus impactos nas bacias hidrográficas, desenvolver ferramentas para avaliar seu status ecológico é um grande desafio, necessário para o manejo de ecossistemas de água doce. Assim, esta tese é composta por três capítulos. Os dois primeiros são bioensaios que avaliaram os impactos de cinzas (em Portugal e no Brasil) em diferentes espécies de peixes, e o terceiro capítulo é a elaboração de um IBI baseado em peixes, para avaliação de riachos neotropicais de solo arenoso. Por fim, identificou-se neste trabalho que, direta ou indiretamente, culturas que sofrem queimadas causam efeitos letais e subletais em peixes de espécies nativas e não nativas, afetando a comunidade ictiológica

Deforestation of riparian vegetation in river basins and consequent conversion to cultivated areas are relevant anthropic impacts on tropical ecosystems. The expansion of the crop area for sugarcane planting has been associated with habitat loss and chemical contamination in Brazil. In addition, sugarcane harvesting is carried out using fire and presents damage to the ecosystem, including the release of sugarcane ash (CCA), which have different polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) and other toxic compounds. The fire has been commonly used in agricultural practices for a long time, and so the problem of ash in the environment (whether from sugarcane or not) can shift from regional to a global scale if we consider all countries suffering fires from plant biomass. The Iberian Peninsula, for example, presents serious problems with forest fires. Ashes are harmful to the environment and are considered a public health problem. The aquatic ecosystem may suffer an increase of the toxic compounds of the ashes in periods of wildfire, which arrive by runoff. However, its damaging effects on aquatic biota is poorly known. This was the first experimental study to evaluate the negative effects of ash of distinct origins (i.e., forest and sugar cane) on different species of fish, and at different organizational levels, from the individual genetic to the ecological population. Our results confirm the toxic potential of forest ash on the behavior and liver status of the Iberian fish Luciobarbus bocagei, by observing the decrease of the patterns in the searching, boldness and shoaling cohesion variables, and the increase in the hepatosomatic index (IHS) of the individuals compared to those in the control group. In addition, ash from the burning of sugarcane straw was also toxic to the cell nucleus of erythrocytes of the native neotropical fish Astyanax lacustris compared to non-native Oreochromis niloticus, indicating that this pollutant can interfere in the dynamics of the establishment of species in new environments. This information incipient yet is fundamental for the establishment of policies to protect aquatic biodiversity. In addition to the experimental approach present in the first two chapters, a third one was integrated as a field study was carried out with the elaboration of an environmental quality assessment tool for the headwaters of the Northwest of the State of Paraná, an index of biotic integrity (N3S-IBI), composed by 6 metrics. Given the degradation that aquatic resources are suffering in southern Brazil, due to an increase in cultivated areas in the last decades, mainly with sugarcane plantations and their impacts in the river basins, the development of tools to evaluate their ecological status is a challenge for the management of freshwater ecosystems. In this way, this thesis is composed of three chapters. The first two are bioassays that evaluated the impacts of wildfire ashes (in Portugal) and sugarcane (in Brazil) on different species of fish, and the third chapter is the elaboration of an IBI based on fish, for evaluation of Neotropical sandy soil streams. Finally, it was identified in this work that, directly or indirectly, crops that suffer burnings cause lethal and sublethal effects in fish of native and non-native species, affecting the fish community