RESPONSE OF TAXONOMIC AND FUNCTIONAL BENTHIC MACROFAUNA RICHNESS TO LAND USE AND LAND COVER AT BRAZILIAN RESERVOIRS DURING EXTREME DROUGHT

Ano: 2022 | Volume: 5 | Número: 2

Autores: Franciely Ferreira Paiva, Dalescka Barbosa de Melo, Lucianna Marques Rocha Ferreira, Joseline Molozzi

Palavras-chave: Benthic macroinvertebrates, Anthropic impact, Diversity, Brazilian semiarid

Resumo Português:

Introdução: Os reservatórios são ecossistemas aquáticos artificiais criados por represas de rios, e são influenciados por diferentes tipos de impactos. O uso e ocupação do solo antrópico são uma das principais causas da perda de qualidade ambiental e diversidade biológica nos ecossistemas aquáticos. O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos do uso e ocupação do solo sobre a riqueza taxonômica e funcional dos macroinvertebrados bentônicos em reservatórios na região semiárida brasileira durante um período de seca extrema. Material e métodos: O estudo foi realizado em seis reservatórios localizados na região semiárida do Nordeste brasileiro (estados da Paraíba e Rio Grande do Norte): Sabugí, Passagem das Traíras, Cruzeta, Cordeiro, Sumé e Poções. As coletas de macrofauna bentônica, variáveis físicas e químicas da água e o mapeamento do uso e ocupação do solo foram realizadas para os anos de 2014 e 2019, em junho e setembro. O período amostral foi caracterizado como a seca mais severa dos últimos 50 anos nesta área de estudo. O uso e ocupação do solo foram verificados através do método de classificação semi-supervisionada das imagens capturadas pelo satélite Landsat 8, dentro de 100 metros da margem do reservatório. A diversidade da macrofauna bentônica foi analisada através da riqueza taxonômica e da riqueza funcional, de acordo com cinco características funcionais: grupos tróficos de alimentação, modo de respiração, voltinismo, tamanho corporal e proteção corporal. Para verificar diferenças significativas nas variáveis físicas e químicas da água e na riqueza taxonômica e funcional entre as categorias de uso e cobertura do solo, realizamos o teste PERMANOVA. Resultados e Discussão: Sete categorias de uso e cobertura do solo foram encontradas nos reservatórios estudados nos anos de 2014 e 2019, são elas: água, agricultura, pastagem, solo exposto, ocupação humana, vegetação aberta (espécies nativas e exóticas de tamanho pequeno/médio com espaçamento contínuo) e vegetação arbórea/arbustiva (espécies nativas e exóticas de tamanho médio/grande com estrato herbáceo associado e predominância de dorso semi-contínuo). Em todos os reservatórios, o uso prevalecente foi o pasto. As variáveis físicas e químicas da água variaram significativamente entre os tipos de uso e cobertura do solo, foram fosfato reativo solúvel (p=0,02), fósforo total (p=0,002) e volume de água (p=0,01). As maiores concentrações de fósforo total foram associadas à ocupação humana predominante e o fosfato reativo solúvel à agricultura. A maior porcentagem do volume de água foi associada com o uso predominante de vegetação arbórea e arbustiva. Em reservatórios de regiões semi-áridas com baixa conectividade devido a rios intermitentes e períodos de seca extrema, as atividades antrópicas adjacentes como agricultura, pastagem e ocupação humana são as principais fontes externas de nutrientes. A riqueza taxonômica e funcional da macrofauna bentônica era maior em áreas de vegetação aberta, porém, não variava significativamente entre as categorias de uso e cobertura do solo. Conclusões: Nossos resultados mostram que os efeitos do uso e ocupação antrópica em reservatórios associados à escassez de água levam à homogeneização da comunidade macrobentônica, o que pode gerar consequências negativas nos processos sustentados pela comunidade.

Resumo Inglês:

Introduction: Reservoirs are artificial aquatic ecosystems created by damming rivers, and are influenced by different sorts of impacts. Anthropic land use and occupation are one of the main causes of the loss of environmental quality and biological diversity in aquatic ecosystems. The objective of this work was to evaluate the effects of land use and occupation on the taxonomic and functional richness of benthic macroinvertebrates in reservoirs in the Brazilian semiarid region during a period of extreme drought. Material and methods: The study was conducted in six reservoirs located in the semiarid region from Brazilian Northeast (Paraíba and Rio Grande do Norte states): Sabugí, Passagem das Traíras, Cruzeta, Cordeiro, Sumé and Poções. The collections of benthic macrofauna, physical and chemical variables of water and the mapping of land use and occupation were performed for the years 2014 and 2019, in June and September. The sampling period was characterized as the most severe drought in the last 50 years in this study area. The land use and occupation were verified through the semi-supervised classification method of images captured by the Landsat 8 satellite, within 100 meters of the reservoir margin. The diversity of benthic macrofauna was analyzed through the taxonomic richness and functional richness, according to five functional characteristics: feeding trophic groups, breathing mode, voltinism, body size  and body protection. To check for significant differences in physical and chemical water variables and taxonomic and functional richness among land use and land cover categories we performed PERMANOVA test. Results and Discussion: Seven land use and land cover categories were found in the reservoirs studied in the years 2014 and 2019, these are: water, agriculture, pasture, exposed soil, human occupation, open vegetation (native and exotic species of small/medium size with continuous spacing) and tree/shrub vegetation (native and exotic species of medium/large size with associated herbaceous stratum and predominance of semi-continuous dorsel). In all reservoirs the prevalent-use was pasture. Physical and chemical variables of water varied significantly among land use and land cover types, they were soluble reactive phosphate (p=0.02), total phosphorus (p=0.002) and water volume (p=0.01). The highest concentrations of total phosphorus were associated with predominant human occupation and soluble reactive phosphate with agriculture. The highest percentage of water volume was associated with a predominant use of tree/shrub vegetation. In reservoirs of semiarid regions with low connectivity due to intermittent rivers and extreme drought periods, adjacent anthropic activities such as agriculture, pasture and human occupation are the main external sources of nutrients. The taxonomic and functional richness of benthic macrofauna was higher in areas of open vegetation, however, it did not vary significantly between land use and land cover categories. Conclusions: Our results show that the effects of anthropic use and occupation in reservoirs associated with water scarcity lead to the homogenization of the macrobenthic community, which can generate negative consequences in processes sustained by the community.