IDENTIFICAÇÃO DE ORGANISMOS FITOPLÂNCTONICOS BIOINDICADORES NO LITORAL PARANAENSE ATRAVÉS DA ANÁLISE CORRELATIVA DE FATORES BIÓTICOS E ABIÓTICOS

By Plânton Brasil

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Metade da população brasileira reside a não menos que 200 km do mar, fato que ilustra a grande importância ambiental e econômica do ambiente marinho no Brasil. Entretanto, os impactos da atividade antrópica são cada vez mais presentes, e trabalhos científicos visando a conservação do ambiente são escassos no país. Dessa forma, a elaboração de um parâmetro para análise de qualidade da água das praias, que tem como matéria prima organismos fitoplanctônicos, além de constituir uma análise mais barata, rápida e abrangente da água, representa uma alternativa para o monitoramento constante, proporcionando conscientizar a população quanto a preservação do litoral.

 

O litoral do Paraná sofre com níveis cada vez maiores de poluição e possui um sistema falho de monitoramento da balneabilidade das praias, pois além de ser feito apenas uma vez ao ano, tal procedimento promove uma análise muito superficial do ambiente, o que ocasiona uma falta de conhecimento da população para com a saúde das praias. Visando suprir esse déficit, a pesquisa objetivou a construção de um novo parâmetro, que tem como base a utilização dos fitoplânctons como bioindicadores das alterações do ambiente, visto que esses possuem grande riqueza e abundância de espécies e são altamente sensíveis as alterações ambientais. 

Foram realizadas, em 11 pontos do litoral paranaense, coletas sazonais de microalgas, utilizando uma rede de plâncton de arrasto manual, e medidos as concentrações de nutrientes e valores de temperatura, salinidade e pH, objetivando estabelecer uma possível forma de perceber altos valores desses fatores por meio da ocorrência dos microorganismos. Índices estatísticos também foram aplicados para análise e correlação dos dados bióticos e abióticos. A Análise de Cluster validou a utilização de fitoplânctons bioindicadores no litoral paranaense, pois mostrou uma similaridade sazonal entre os pontos amostrais, enquanto a Análise de Correspondência Canônica identificou as relações específicas entre os fatores bióticos e abióticos, ou seja, entre as algas e os fatores ambientais, como por exemplo: Asterionella (influenciada por altas temperaturas), Protoperidinium e Odontonella (altos valores de pH), Skeletonema, Pleurosigma e Talacionema (relação positiva com dureza, cálcio e nitrito), enquanto o Triceratium sofre influência da variação da quantidade de amônia.

 

 

Somos brasileiras, temos 16 anos e crescemos praticamente juntas. Desde pequenas sempre fomos muito observadoras, o “por quê?” sempre esteve muito presente em nossas vidas. Crescemos dentro de uma mesma escola, que sempre nos deu diversas oportunidades, nos permitindo adquirir experiências que de fato mudaram e estão mudando nossas vidas. Quando tinhamos 10 anos, começamos a desenvolver projetos voltados ao ambiente marinho, e acabamos nos apaixonando pelo tema, o que nos instigou a querer estuda-lo cada vez mais afundo. Sintimos as pessoas do nosso convívio, muito conformadas com a sua situação, quando os problemas acontecem, elas agem apenas na consequência do problema, ao invés pensar em agir na sua própria causa. Não somos as mesmas pessoas de ontem, e amanha temos certeza que não seremos as mesmas de hoje. Procuramos sempre estar abertas para novos conhecimentos, que nos façam crescer como pessoa e como cidadãs. Hoje vemos como a ciencia mudou nossas vidas, ela nos permitiu ver o mundo com outros olhos,  vemos agora que para tudo tem uma solução, as respostas estão ai, basta esforço, perseverança e criatividade para conseguir encontra-las. Já nos disseram que eramos muito jovens para pesquisar algo tão complexo, mas quando você ama o que faz nada é impossível. A vida nos mostrou que jamais devemos desistir de algo em que realmente acreditamos. A derrota nos fortalece, e a vitória nos realiza. Ganhar nos faz sentir que ainda podemos ir muito além, e que estamos conseguindo mudar pelo menos uma parte do nosso mundo.

 

A população paranaense tem acesso a poucas informações superficiais acerca da poluição das praias, que é cada vez maior. O impacto causado afeta diretamente as comunidades de organismos marinhos, inclusive os planctônicos, alterando a sua riqueza e abundância no ambiente. Dessa forma, objetivou-se construir uma ferramenta de monitoramento ambiental que possa ser utilizada a serviço da população, por meio de uma investigação na forma com que essas alterações ocorrem e de que maneira os fitoplânctons podem nos revelar este impacto.

As alterações físico-químicas na qualidade da água podem afetar diretamente o equilíbrio biológico das comunidades constituintes desses ecossistemas, interferindo na abundância e na composição das espécies, na produtividade primária e na função do ecossistema. Portanto, o fitoplâncton pode ser um bom instrumento de monitoramento ambiental, tendo em vista sua alta taxa reprodutiva, condição de produtor primário e sensibilidade a mudanças ambientais, já que as variáveis ecológicas, conforme dizem os especialistas, interferem na abundância e distribuição dos seres planctônicos.

Dessa forma, acreditamos ser possível identificar a relação entre algumas espécies planctônicas com a quantidade de nutrientes presentes na água, podendo utilizar a variação na riqueza e abundância destes organismos como um parâmetro para análise de qualidade ambiental.

Trabalho: Levantamento da Diversidade Planctônica do Litoral Paranaense : Uma Ferramenta para Análise da Integridade 

Resumo: O presente trabalho surgiu de um grande interesse sobre o ambiente marinho e sua fundamental importância para a manutenção de ecossistemas de todo o planeta. O ambiente marinho sempre foi motivo de entretenimento para muitas pessoas e principalmente para a ciência que se demonstra cada vez mais preocupadas com os desequilíbrios ecológicos nessas regiões, oriundos na maioria das vezes pela atividade antrópica. Os organismos planctônicos são a base da cadeia trófica do ambiente marinho, além de serem os principais responsáveis pela renovação do oxigênio no planeta Terra e excelentes bioindicadores.O presente trabalho tem como objetivos, estabelecer através dos dados coletados e dos organismos identificados, um índice de Integridade Biótica para a costa paranaense; traçar um perfil taxonômico dos organismos planctônicos e estabelecer o índice de riqueza e abundância das comunidades planctônicas do litoral. Foram realizadas coletas de organismos planctônicos entre os dias 18 e 19/06/06 na Ilha do Mel, e entre os dias 4 e 5/08/2007 nas principais praias do Paraná, totalizando 16 pontos de coleta. Para as coletas foi utilizado uma rede de plâncton com 45cm de diâmetro de boca e malha de 200µm, sendo que as coletas foram realizadas em replicata e em cada ponto foram realizados arrastos manuais de 2 minutos. As amostras foram fixadas em formol 3%, e analisadas no microscópio esteroscopico, até o nível de classe. Para as analises da biodiversidade foram utilizados índices como Shannon, Simpson, Margalef, cujos valores encontrados foram comparados pelo teste “t” de Student.

Esse trabalho, nos serviu de inspiração principalmente para a montagem de nossa medotologia básica, e também para a estipulação das  metas e ideias que seriam trabalhadas em nosso projeto.

Utilizamos a mesma rede de plancton do trabalho apresentado, realizamos as mesmas análises de biodiversidade, mas foram feitas algumas  alterações em sua metodologia com base em outros trabalhos, para que pudessemos aprofundar a nossa pesquisa, estendendo-a para todo o Litoral Paranaense e fazendo uma comparação da riqueza e abundancia dos organismos fitoplanctonicos com os nutrientes e fatores fisico-quimicos, para que esta obtivesse uma finalidade prática, no caso, a criação de uma parâmetro de monitoramento da água das praias. 

As coletas foram realizadas nos dias 15 de dezembro de 2010, quatro de Julho de 2011, 19 de novembro de 2011 e 17 de março de 2012 em 11 pontos do Litoral Paranaense, destes sendo: Pontal, Santa Terezinha, Praia de Leste, Balneário Flórida, Balneário Riviera, Matinhos, Caiobá, Caieiras, Guaratuba, Balneário Eliane e Barra do Saí.

Para tal, foi utilizada uma rede de plâncton de arrasto manual com 45cm de boca e malha de  200µm. Sendo feito dois arrastos superficiais de dois minutos um em cada ponto. Todas as coletas foram feitas em replicata, acondicionadas em frascos de 100ml e posteriormente fixadas em formol 3%. Também foi coletado uma amostra de 100ml de água retirada de sua superfície,  para ser utilizada na análise de nutrientes, sendo mantida em baixas temperaturas e posteriormente congeladas e transportadas ao laboratório de Ciências do Colégio Interativa de Londrina - PR. Também foram coletados dados físico-químicos em cada ponto de coleta, tais como: temperatura, pH e salinidade. Para medir a temperatura foi utilizado um termômetro digital infravermelho da marca Incoterm. As análises de salinidade foram realizadas através de um densímetro manual, e para as medições de pH foi utilizado um pHmetro digital portátil da marca Hanna Instruments.

No laboratório de Ciências do Colégio Interativa as amostras foram homogeneizadas e fracionadas em alíquotas de 10ml. As análises foram feitas com a utilização de um microscópio ótico, sendo que as amostras eram colocadas para decantação em um tubo de ensaio durante 48 horas antes de sua análise para obtenção de uma maior concentração dos organismos. Após a decantação a fração superior de 9ml era retirada com auxílio de uma pipeta, restando apenas 1ml da amostra que era homogeneizado novamente e coletadas as amostras para análise. Nas análises eram confeccionadas 3 lâminas para cada ponto de coleta, onde cada lâmina possuía 10µl da água coletada.

Posteriormente, a análise de riqueza e abundância foi efetuada através da contagem e identificação dos organismos. Na identificação dos organismos foi utilizado um banco de imagens montado anteriormente ás coletas. E através de literatura especializada como Yoneda 1999; Koste (1978), Paggi (1973, 1979, 1995), Smirnov (1974, 1992), Sendacz&Kubo (1982), Reid (1985), Dussart& Frutos (1985), Matsumura-Tundisi (1986), Korovchinsky (1992), Segers (1995), e Elmoor-Loureiro (1997).

A concentração dos nutrientes (amônia, nitrito, nitrato, cálcio, fosfato e CaCO3) foram calculados através de testes colorimétricos. Nos quais determinados reagentes químicos eram adicionados a água das coletas e posteriormente comparados com padrões de cores para análise de concentração segundo formulários do Laboratório Red SeaFish Farm. Os reagentes utilizados para cada um dos nutrientes analisados foram: Fosfato, Nitrato, Cálcio,  Amônia,  Nitrito e CaCO3. A concentração dos nutrientes e os parâmetros físico-químicos foram correlacionados com a variação da abundância das algas através de análises estatísticas como a analise de correspondência canônica e a analise de Cluster, que cruzam os fatores bióticos e abióticos, elaborados pelo programa MVSP. Foram realizados também testes de diversidade calculados pelo programa PAST. Foram confeccionados alguns gráficos e tabelas com auxílio do Microsoft Excel.

Número total de organismos em todas as estações:

A tabela apresenta a soma do número de organismos fitoplanctônicos encontrados nas quatro coletas, de acordo com os táxons e os pontos amostrais. Para construção da mesma, foram considerados apenas  os organismos mais encontrados, objetivando observar uma variação na riqueza e abundância desses organismos. O táxon  Coscinodiscus  mostrou-se o mais abundante na maioria das praias, sendo o gênero do fitoplâncton com maior ocorrência em todas as análises. Tal fator é  fundamental para justificar altos valores do índice de Dominância encontrados em algumas praias e também, para invalidar a utilização desse gênero como bioindicador, já que não sofreu influencia das variações de temperatura, pH, salinidade e valores nutricionais. 


Análise estatística dos fatores bióticos -PAST:

Índices de diversidade - Verão


Índices de diversidae - Outono


Índices de diversidade - Inverno


Índices de diversidade -Primavera


As tabelas apresentam os índices Taxa (consiste no número de táxons encontrados), Indivíduos (o número de organismos encontrados), Dominância (discorre sobre a maior abundancia de um gênero nas análises) e por fim, Simpson, Shannon e Equitabilidade (avaliam o grau de equilíbrio entre os diferentes táxons encontrados). Em geral, a maioria dos valores de Dominância são encontrados em praias com menor número de táxons, enquanto os maiores valores para os índices que avaliam o equilíbrio entre os táxons, foram encontrados em praias onde obteve-se um maior número de gêneros distintos encontrados, ou seja, os índices de Simpson, Shannon e Equitabilidade se opuseram a Dominância.

 


Análise de Cluster:


Esta análise  verifica se há alguma similaridade entre os  pontos amostrais ao decorrer do ano. Como podemos observar, há um agrupamento das praias conforme as estações, com somente algumas dispersões no verão decorrente do período de chuvas durante esta estação, que influencia nos resultados dos parâmetros físico-químicos da mesma.
Análise de Correspondência Canônica:


Este  gráfico  verifica quais organismos planctônicos sofrem influencia de determinados nutrientes e parâmetros físico-químicos. O tamanho dos vetores irá indicar o tamanho da influencia exercida por cada alga. Como podemos observar a  Asterionella  sofre uma influencia sobre altas temperaturas, sendo negativa  a altas taxas  de nitrito,  cálcio e dureza. Já o  Pleurosigma, a Skeletonema  e a  Talacionema  são positivas a esses nutrientes, sendo negativas a altas temperaturas e há um maior pH. Também temos a Odontonella  e o  Protoperidinium  sendo positivas ao pH, o  Triceratium  a amônia, o Ceratium e o Peridinium ao fosfato.

  A análise de Cluster mostrou que o Litoral Paranaense em geral, comporta-se de forma homogênea nas diferentes estações do ano, assim viabilizando encontrar organismos bioindicadores de nutrientes e parâmetros físico-químicos, pois em um litoral onde há similaridade é possível identificar as causas de pequenas variações, quando estas ocorrem. Análise de Correspondência Canônica, evidencia claramente o potencial de utilização de gêneros fitoplanctônicos como bioindicadores de qualidade de água, pois identifica quais gêneros do fitoplâncton são mais influenciados por quais fatores físico-químicos, e dessa forma, podendo ser utilizados como bioindicadores dos mesmos. Nas análises o gênero Asterionella é mais comum em ambientes com altas temperaturas, enquanto os gêneros Protoperidinium e Odontonella são bioindicadores de valores de pH mais básicos. Este tipo de parâmetro pode ser extremamente importante no monitoramento de dinoflagelados em áreas de maricultura, já que foi observado que gêneros como Ceratium e Peridinium são claramente favorecidos devido ao aumento do fosfato e diminuição da salinidade. Sendo este monitoramento de grande importância ambiental, pois os organismos dinoflagelados são os principais causadores de fenômenos como a Eutrofização e a Floração de Algas, comumente conhecida como Maré Vermelha. Outros fatores como aumento da concentração de cálcio e do nitrito favorecem gêneros como Pleurosigma e Skeletonema, enquanto Talacionema tem relação direta com a dureza e um amento da salinidade. Todos estes dados poderiam ser utilizados também no cultivo de microalgas para maricultura ou produção de bicombustível, ajudando a fornecer um ambiente que favoreça a reprodução de cada gênero de microalga e dessa forma, acelerando a produção desses organismos. Podemos concluir também que a partir do alto número de organismos do gênero Coscinodiscus encontrados nas análises, independente da estação do ano, e de sua fundamental influência nos altos valores de dominância encontrados nos pontos amostrais, podemos concluir que esse gênero do fitoplâncton não pode ser utilizado como um bioindicador dos fatores abióticos, já que não se mostrou influenciado pela variação sazonal dos mesmos. Apartir dos resultados obtidos, confirma-se que nós podemos utilizar a nossa metodologia proposta como  uma ferramenta para análise de qualidade de água, por meio dos organismos fitoplanctônicos, já que encontramos os organismos bioindicadores. Uma vantagem, é que o método construído pode ser aplicado em todos os litorais, obviamente os parâmetros bioindicadores serão diferentes, pois a análise deve ser feita respeitando as particularidades e as características de cada litoral.  Agora com a nossa hipótese confirmada, e os bioindicadores encontrados, pretende-se incluir também o monitoramento das variações de produtividade primária e de contaminação das águas litorâneas por esgoto, além do acompanhamento da comunidade fitoplanctônica e dos nutrientes presentes em cada ambiente. Desta forma, a partir da correlação destes dados, pretende-se demonstrar quais as microalgas ( e que abundância de cada uma delas) que podem ser indicadoras de qualidade de água, ou ainda, indicadoras da presença ou ausência de esgoto.  Para que finalmente em um trabalho futuro possa-se criar um índice de nutrientes e/ou microalgas que possa ser utilizado de forma eficiente e rápida para a determinação da qualidade de água.

Agradecimentos: 

Gostaríamos de agradecer primeiramente ao Colégio Interativa, que nos deu a oportunidade da realização desta pesquisa e que fez despertar em nós, através da pesquisa cientifica, o grande interesse pelo saber e a vontade crescente de querer fazer a diferença em nosso país, nos transformando não só em simples alunas, mas sim, em pesquisadoras.
Ao nosso orientador Fábio, que apesar da pouca disponibilidade de tempo em alguns momentos, sempre esteve conosco nos guiando, respondendo nossas dúvidas, nos corrigindo quando preciso e nos tranquilizando nos momentos de nervosismo quando parecia que tudo iria dar errado, sempre nos transmitindo palavras sábias e positivas.
Também ao nosso co-orientador Lucas, que sempre nos incentivou e ajudou na montagem da metodologia, na escolha das análises estatísticas, além de nos fornecer referências bibliográficas para a ampliação de nosso conhecimento.
À nossa amiga Bárbara, que durante o período que fez parte desse projeto se dedicou às análises e coleta de dados, sendo assim, fundamental na obtenção dos resultados.
Aos nossos familiares, que além de acreditarem e investirem em nós, também estiveram por perto em todos os momentos difíceis, em que o tempo se tornou pouco para muito trabalho, pois foi em seu apoio que buscamos forças para não desistir.

Recursos:

Todas as análises das amostras foram realizadas no laboratório do Colégio Interativa. A identificação dos organismos foi realizada através de um microscópio óptico da marca Opton, a lente utilizada foi de aumento 10X.

A concentração dos nutrientes, foram calculadas através de testes colorimétricos, onde as amostras de água com os reagentes químicos eram comparados com os padrões de cores para análise de concentração segundo formulários do Laboratório Red SeaFish Farm. Os reagentes utilizados para cada um dos nutrientes analisados foram: Fosfato - ácido sulfúrico e glicerina; Nitrato - ácido acético, cádmio e sulfato de cobre; Cálcio - etanol absoluto e hidróxido de sódio; Amônia - citrato de sódio, hidróxido de potássio,fenol, nitroprussiato de sódio, álcool isopropílico, hidróxido de sódio e hipoclorito de sódio; Nitrito - ácido sulfanílico, ácido acético, alfa-naftilamina e álcool etílico;CaCO3 - verde de bromocresol, vermelho de metila, álcool etílico e ácido clorídrico.

Para a coleta das amostras das microalgas, foi utilizada uma rede de placton de arrasto manual, de 45cm de boca e malha de 200 μm.

As anáises de salinidade foram realizadas através de um densímetro manual, e para as medições de pH foi utilizado um pHmetro digital portátil da marca Hanna Instruments. 

Livros:

"Caracterização do Estado da Arte em Biotecnologia Marinha no Brasil''. Livro realizado pelo Ministério da Saúde, Ministério da Ciencia e Tecnologia, Organização Pan-Americana da Saúde - Representação Brasil. 

Artigos: 

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