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BIOINDICADORES BIOLÓGICOS ÁGUA DOCE ARFLORESTA/SOLO ÁGUA MARINHA DEFINIÇÃO BIOINDICADORES BIOLÓGICOS São componentes bióticos como organismos vegetais e animais que se adaptam a um tipo de ecossistema para sua sobrevivência, reprodução,desenvolvimento e desempenho de relações ecológicas. Eles representam características físicas, químicas e estruturais do ecossistema. Importância dos Bioindicadores • Indicam problemas ambientais; • Podem fornecer causas e efeitos entre os diversos agentes responsáveis e as relações com respostas biológicas; • Oferecem um conjunto de respostas dos organismos envolvidos e os impactos ambientais; • Possibilitam a análise para ações mitigadoras e preventivas; Bioindicadores para testes biotecnológicos Bioindicadores para testes de toxidade ou ecotoxidade Bioindicadores para avaliar impactos em ecossistemas Características dos melhores bioindicadores e ideais de qualidade sanitária : - Sensíveis a pequenas mudanças ambientais; - São espécies típicas e de fácil coleta; - Fácil amostragem; - Respondem rapidamente a mudanças no ambiente; - Encontrados em grande número (Abundância); - Identificação fácil e rápida; - Bem conhecidos (biologia e ecologia); - Pouca mobilidade; - Alguns são sensíveis a mudanças na cadeia alimentar, afetando a presença e abundância em determinado ambiente; - Ocorrência e desaparecimento concomitante com patogênicos; - Densidade populacional diretamente relacionada com o grau de contaminação; Maior sobrevida que a dos patogênicos; - Ausência em água potável; - Fácil detecção e recuperação laboratorial; - Não prejudicial à pessoas e animais; - Manipulação segura. Poluição • Resulta na introdução de resíduos na mesma (matéria ou energia) de modo a torná-la prejudicial às formas de vida, ou impróprias para um determinado uso estabelecido para ela. Impactos ambientais em ambientes aquáticos 1) Efluente doméstico (esgoto doméstico) • Água residuária oriunda das atividades e humanas em uma residência e que fluem através da rede de esgoto. Pode ser lançada diretamente no ambiente ou redirecionada para estações de tratamento. Características de efluentes domésticos • altos teores de sólidos totais; • altos teores de nutrientes e matéria orgânica; • altos números de bactérias do grupo coliformes; • elevada DBO(demanda bioquímica de oxigênio). 2)características de Efluentes Industriais Características principais: • compostos orgânicos • substâncias radioativas • ácidos • metais pesados Água residuária gerada pelas atividades industriais e que fluem através da rede de esgoto. FONTES DE POLUIÇÃO: •Cargas pontuais • Provenientes de canais, rios, tubulações emissários de esgoto e galerias de águas pluviais; •Cargas não pontuais • Despejos difusos resultantes de ações dispersas na bacia hidrográfica - drenagem agrícola de áreas com excesso de fertilizantes na camada superficial do solo; águas de escoamento da superfície ou de infiltração; 1. Elevação da temperatura Conseqüências: •aumento das reações químicas e biológicas • redução do teor de oxigênio dissolvido • diminuição da viscosidade da água • aumento da ação tóxica de alguns compostos 1 CONSEQÜÊNCIAS DA POLUIÇÃO EM AMBIENTES AQUÁTICOS . 2. Sólidos dissolvidos totais Conseqüências: •Assoreamento de ambientes aquáticos (enchentes) • soterramento de ovos, invertebrados e peixes • aumento da turbidez da água a) Fundo de rio com baixa deposição de sedimento b) O mesmo rio com alta deposição de sedimento Muitos locais para pequenos peixes Bactérias, protozoários e larvas de insetos ligados às rochas Penetração de luz, fotossíntese de algas perifíticas Argila em suspensão impede penetração da luz Organismos ligados às rochas são arrastados pela areia e espalhados ao longo do fundo Quase todos organismos eliminados 3. Matéria orgânica Conseqüências: • redução do oxigênio dissolvido (decomposição bacteriana aeróbia) • maus odores (decomposição bacteriana anaeróbia) 4. Microrganismos patogênicos Conseqüências: • transmissão de doenças ao homem 5. Nutrientes Conseqüências: •eutrofização da água Eutrofização natural – resultado da descarga normal de nitrogênio e fósforo nos sistemas aquáticos É um processo natural dentro da sucessão ecológica dos ecossistemas, sendo considerado um processo de maturação do sistema lacustre. A eutrofização manifesta-se por meio do aumento da produtividade biológica do lago, sendo observada a proliferação de algas e outros vegetais aquáticos devido a maior quantidade de nutrientes disponível. Produtividade biológica - taxa na qual a energia radiante é convertida, pela atividade fotossintética e quimiossintética de organismos produtores (na maioria plantas verdes) em substâncias orgânicas Produtividade primária – controlada por diversos fatores • Disponibilidade de água • Intensidade luminosa • Quantidade de sais minerais De acordo com a produtividade biológica, os lagos podem ser classificados em: Oligotróficos – lagos com baixa produtividade biológica e baixa concentração de nutrientes. bordas escarpadas; águas claras; pouco desenvolvimento planctônico; baixa produtividade; poucas plantas aquáticas; areia ou rochas ao longo da maior parte da costa; peixes de água fria; e elevado teor de oxigênio dissolvido. Eutróficos – lagos com produção vegetal excessiva e alta concentração de nutrientes; (alta produtividade); extensa área coberta com plantas aquáticas; muita acumulação de sedimentos no fundo; baixos níveis de oxigênio dissolvido no fundo; Mesotróficos – lagos com características intermediárias entre oligotrófico e eutrófico; suporta espécies de peixes de águas mais quentes; moderado enriquecimento com nutrientes; moderado crescimento planctônico; alguma acumulação de sedimentos na maior parte do fundo; Processo natural de eutrofização Eutrofização antropogênica – Proveniente dos despejos de esgotos domésticos e industriais e da descarga de fertilizantes aplicados na agricultura, neste caso há uma aceleração do processo de enriquecimento das águas superficiais e subterrâneas; Fósforo – relativamente raro nos sistemas naturais e é necessário para manter o crescimento em populações de algas em expansão, sua demanda em relação ao suprimento de nitrogênio é maior. Nitrogênio - descarregado nos rios e lagos – fonte pontuais e não pontuais (esgotos domésticos não tratados e resíduos de nutrientes agrícolas). Fontes pontuais de nitrogênio disponível para as plantas: •Amônia NH4+ e nitrato NO3- •Certas cianobactérias podem fixar nitrogênio gasoso que se dissolve na água. Consequências - Ocorre um rápido desenvolvimento de organismos, inicialmente cianobactérias (algas verdes azuis) – produzem substâncias tóxicas que podem afetar a saúde do homem e causas de mortalidade de animais e intoxicações; crescem rapidamente e formam extensas populações – se desenvolvem próximas à superfície e aproveitam o máximo de radiação solar disponível. - Com o aumento da disponibilidade de nutrientes, temos um aumento considerável no número de algas. - Em estágios avançados resulta em crescimento excessivo plantas macrófitas como aguapé ou alface-d’água. Oxigênio atmosférico demora a se dissolver na água e o oxigênio liberado como produto da fotossíntese de algas e cianobactérias em geral vai para a atmosfera. Dessa forma, não constituem uma fonte abundante desse gás para os animais aquáticos. São as plantas enraizadas (macrófitas), em geral, as responsáveis pela oxigenação de rios e lagos. Num primeiro momento, há mais alimento disponível para os heterótrofos,mas há pouca troca de gases entre o corpo d´água e a atmosfera, ocasionando uma baixa oxigenação da água. A maior quantidade de algas na superfície também diminui a passagem de luz para as plantas enraizadas que realizam fotossíntese, dificultando seu crescimento. As populações de algas morrem e perdem capacidade de flutuação – depositam-se no fundo de lagos e represas, e sua decomposição utiliza o oxigênio dissolvido na água – pode causar mortalidade de organismos aquáticos. Uma grande quantidade de nutrientes provenientes dos corpos dessas algas fica disponível aos decompositores, que são principalmente bactérias e organismos bentônicos. Esses organismos utilizam o já pouco oxigênio disponível no processo de decomposição, levando a uma “desoxigenação” do corpo d´água. POLUENTES ORIGEM Físicos Resíduos industriais Argila suspensa Precipitação Químicos Metais pesados Indústrias Sulfatos Algicidas e minas Nitratos Fertilizantes Sódio Amaciantes de água Nutrientes Pesticidas Agricultura Clorofórmio Indústria Biológicos Bactérias Fezes e urina Vírus Fezes P á i F IMPACTOS AMBIENTAIS EM AMBIENTES AQUÁTICOS Biológicos Algas Eutrofização Fungos Eutrofização Macrófitas Eutrofização Poluentes Possível fonte Impactos Ambientais • ÁGUA DOCE (rios, riachos, lagos ) • ÁGUA MARINHA – sujeitos a freqüente poluição: • esgoto doméstico • Agricultura e cultura de animais • dejetos industriais Bioindicadores da qualidade da água 1)MACRÓFITAS (plantas aquáticas com raízes) A presença de Aguapé, Alface-d'água e Orelha-de-onça, são indicadoras de ambientes poluídos (nível de nutrientes do ambiente aquático), pois estas espécies costumam se desenvolver melhor em ambientes eutrofizados (isto é, enriquecidos por nutrientes), com altas concentrações de matéria orgânica. A presença de Lírio-d'água e algumas espécies de Nymphoides, são indicadoras de ambientes menos poluídos. Macrófitas Flutuantes Eichhornia azurea/Jacinto d’água Eichornia crassipes / Aguapé Eichhornia crassipes / Aguapé • Planta invasora aquática do país, sendo muito vigorosa. • Capacidade de resistir a águas altamente poluídas com grandes variações de nutrientes, substâncias tóxicas, metais pesados, variações na temperatura e ph. • Eficiência na remoção de nutrientes como fósforo e nitrogênio que são incorporados em sua biomassa. • Promovem a remoção de DBO, transportando oxigênio de suas folhas para a rizosfera, proporcionando condições para a nitrificação microbiológica. • Produz milhares de sementes que podem ficar dormentes na água durante anos. • Produz grande quantidade de biomassa principalmente especialmente em águas poluídas como esgoto urbano, com uma grande oferta de nutrientes. • Por isso é utilizada em sistema de purificação hídrica. • Os sólidos em suspensão são removidos pelas raízes e decompostos por microrganismos. • Estas plantas cobrem a superfície, diminuindo o desenvolvimento de algas. Pistia stratiotes /Alface d’agua Estas espécies, por requererem altas concentrações de nutrientes, vêm sendo utilizadas com sucesso na recuperação de rios e lagos poluídos pois suas raízes formam uma densa rede capaz de reter até as mais finas partículas em suspensão, além de absorverem substâncias tóxicas provenientes do despejo industrial e doméstico. Xanthosoma sagittifolium/Taioba Lemna valdiviana /Lentilhas d'água São utilizadas como despoluídoras de águas e filtro biológico. Possui pequeno sistema radicular e por isso são eficientes na remoção de nutrientes, pois absorvem poucas partículas maiores. Spirodella polyrrhiza Tratamento de esgotos com espécies macrófitas Um grande campo de pesquisas está se consolidando: O termo wetlands é utilizado para caracterizar vários ecossistemas naturais que ficam parcial ou totalmente inundados durante o ano. o chamado sistema de tratamento de esgotos por alagados construídos, em que há a inserção de plantas que, com a ação conjunta de microrganismos, realizam a degradação da matéria orgânica por meio da liberação de oxigênio por suas raízes, além da fixação de nutrientes por plantas e microrganismos. Este sistema possui vantagens como baixo custo de implantação e manutenção, pouco ou nenhum consumo de energia elétrica, além da geração de um efluente final de boa qualidade. O tratamento de efluentes pelo sistema de alagados construídos constitui uma opção reconhecida e recomendada, sendo efetiva na redução da matéria orgânica, na assimilação de nutrientes e retenção ou eliminação de substâncias tóxicas que, de outra maneira, seriam lançadas ao meio ambiente. Macrófitas Emergentes Phragmites australis Typha latifolia 2)ALGAS Eucariontes Autotróficos Multi ou unicelulares Grupos unicelulares Euglenophyta Características gerais • Com representantes principalmente no plâncton de água doce. Ex: Euglena. são organismos unicelulares e flagelados. Vivem em águas ricas de matéria orgânica onde possuem a habilidade de degradar esta matéria. Contém cloroplasto e realizam a fotossíntese. É mixotrófica, ou seja, pode se comportar de forma autotrófica na presença de luz ou de forma heterotrófica na ausência dela. Pode ingerir partículas nutritivas por invaginação situada junto ao flagelo. Euglenophyta • Características gerais – Fotossintetizantes* fitoplâncton – Dois flagelos Filo Euglenophyta Euglena Phacus Peranema Trachelomona s Ecologia Indicadoras de ambientes poluídos,por se desenvolverem em ambientes ricos em matéria orgânica,causa aparência esverdeada em praia. Não são tóxicas. Suportam escassez/ausência de luz. É a base da cadeia alimentar, pois serve de alimento para os organismos maiores. Bacillariophyta/diatomáceas Características gerais Fotossíntese fitoplâncton; ocorrem em todos os ambientes, marinho, salobro, dulcícula e hipersalino. Locomoção por deslizamento. Medindo de 2 à 300 micrômetros (milionésima parte do metro). Parede impregnada de sílica. • A relativa falta de mobilidade, resulta em respostas imediatas às alterações físicas e químicas no ecossistema, determinando uma modificação numérica e associativa das espécies que ali se desenvolvem. • O hábito normalmente séssil, associado ao curto ciclo de vida das espécies de algas que compõem o perifiton, resulta em respostas imediatas às alterações ambientais, funcionando como indicadoras confiáveis da qualidade da água e de seu estado trófico. • Características gerais – Fotossintetizantes, unicelulares, hábitat geralmente marinho. – Algumas espécies liberam toxinas. Filo Dinophyta (dinoflagelados) • Maré Vermelha é provocado pelo desequilíbrio ecológico resultante da excessiva proliferação da população de certas algas tóxicas, principalmente as dinoflageladas Gonyaulax catenella. • As causas: alteração na salinidade, oscilação térmica da água mas principalmente o excesso de sais minerais decorrentes do escoamento de esgoto doméstico nas regiões de estuário, alterando as condições abióticas e afetando o comportamento das espécies planctônicas. • A acelerada reprodução e aglomeração das algas dinoflageladas, desencadeiam a liberação de substâncias tóxicas, atingindo os organismos ali viventes, como fitoplânctons, peixes,moluscos e os organismos filtradores são os mais atingidos. As toxinas atingem os homens diretamente através de moluscos bivalves. Biointoxicação por moluscos bivalves é como se denominam os processos patológicos produzidos pela ingestão desses animais contendo em seus tecidos toxinas, as quais são sintetizadaspor microalgas planctônicas. As biotoxinas causadoras de intoxicações são substâncias sintetizadas pelo fitoplâncton, pelo fitobentos ou por macroalgas. São ingeridas pelos consumidores de plâncton ou bentos. Estes, em seu processo de filtração-alimentação, absorvem as biotoxinas suspensas junto a outras partículas orgânicas e inorgânicas no meio marinho, as quais são acumuladas nos tecidos. Ex: Os mexilhões e as ostras filtram diariamente 19 a 40 litros de água. Esta capacidade de acumular as biotoxinas é o que dá aos animais a relevância especial como causadores de intoxicação dos seres humanos que os consomem. Grupos Multicelulares Chlorophyta (alga verde) Características gerais - A maioria é de água doce, mas também ocorre em Hábitat marinho, e terrestre úmido. - Ambientes com poluição ocasionada por lançamentos de poluentes caseiros ou industriais diretamente nas praias ou via cursos d’água das áreas costeiras para o meio marinho, e pela movimentação de embarcações junto à costa. - O grupo é indicador de alta concentração de compostos nitrogenados. - Principalmente as Ulvophyceae citadas como bioindicadoras de ambientes marinhos. Ex: Ulva sp. - São consideradas nitrófilas, devido a alta capacidade de remoção desses composto oriundo de por poluentes domésticos e industriais. Ulva Codium Acetabularia Filo Chlorophyta (alga verde) Filo Rhodophyta (algas vermelhas) Características gerais - Maioria multicelular e bioindicadoras poluição; - Hábitat aquático e terrestre úmido. Hypnea Gracilaria Porphyra Filo Phaeophyta (algas pardas) Características gerais -Multicelulares; -Maioria marinha e sensíveis á poluição; -Preferência por águas frias; -Podem alcançar até 60m de comprimento. Sensíveis ao desequilíbrio Filo Phaeophyta Sargassum BIOINDICADORES BIOLÓGICOS DEFINIÇÃO Slide Number 3 Importância dos Bioindicadores Bioindicadores para testes biotecnológicos Bioindicadores para testes de toxidade ou ecotoxidade Slide Number 7 Características dos melhores bioindicadores e ideais de qualidade sanitária : Slide Number 9 Poluição Impactos ambientais em ambientes aquáticos ��Características de efluentes domésticos �� Slide Number 13 Slide Number 14 Slide Number 15 Slide Number 16 Slide Number 17 Slide Number 18 Slide Number 19 Slide Number 20 Slide Number 21 Slide Number 22 Slide Number 23 Slide Number 24 Slide Number 25 Slide Number 26 Slide Number 27 Slide Number 28 Slide Number 29 Slide Number 30 Slide Number 31 Slide Number 32 Slide Number 33 Slide Number 34 Slide Number 35 Impactos Ambientais Slide Number 37 1)MACRÓFITAS (plantas aquáticas com raízes)� Slide Number 39 �� Macrófitas Flutuantes �Eichhornia azurea/Jacinto d’água ��� Eichhornia crassipes / Aguapé� Slide Number 42 Slide Number 43 Slide Number 44 �Pistia stratiotes /Alface d’agua�� Estas espécies, por requererem altas concentrações de nutrientes, vêm sendo utilizadas com sucesso na recuperação de rios e lagos poluídos pois suas raízes formam uma densa rede capaz de reter até as mais finas partículas em suspensão, além de absorverem substâncias tóxicas provenientes do despejo industrial e doméstico. � Slide Number 46 Slide Number 47 Spirodella polyrrhiza Slide Number 49 Slide Number 50 Macrófitas Emergentes�Phragmites australis Typha latifolia 2)ALGAS�Eucariontes�Autotróficos�Multi ou unicelulares Grupos unicelulares� Euglenophyta Euglenophyta Filo Euglenophyta Slide Number 57 Slide Number 58 Slide Number 59 Filo Dinophyta (dinoflagelados) Slide Number 61 Slide Number 62 Slide Number 63 Slide Number 64 Slide Number 65 Slide Number 66 Slide Number 67 Slide Number 68
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