Aula 4 - Indicadores biológicos

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Indicadores biológicos 
Prof. Inara R. Leal 
Depto de Botânica, UFPE 
irleal@ufpe.br 
Introdução às Ciências Ambientais 2013.2 
Conceito de bioindicadores 
Indicadores de ambientes aquáticos 
Tipos e propriedades dos bioindicadores 
Insetos como bioindicadores 
Identificação de bioindicadores 
 Projeto XINGÓ 
 Projeto PROBIO 
 Projeto SAÚVAS 
Resumo 
Leituras recomendadas 
Conteúdo 
A alta perda de habitats e de biodiversidade exige urgência na 
condução de inventários de biodiversidade para selecionar áreas 
para criar UCs e no monitoramento de áreas em regeneração 
 
A falta de tempo, dinheiro e especialistas em diferentes grupos 
taxonômicos dificulta a realização e a eficiência dessas tarefas 
 
Daí surgiu a ideia de enfocar os levantamentos em grupos 
taxonômicos mais informativos, que são sensíveis a mudanças 
ambientais e que refletem a resposta de outros taxa em um 
habitat, nos chamados indicadores biológicos ou 
bioindicadores 
Bioindicadores 
Bioindicador é uma espécie (ou conjunto de espécies) cuja 
presença, abundância e condições são indicativos biológicos de 
uma determinada condição ambiental 
 
Por exemplo: espécies com pouca capacidade de obter oxigênio 
da água (muitos tipos de insetos e crustáceos) vivem em águas 
correntes, limpas e muito oxigenadas; o contrário ocorre com 
espécies com alta capacidade de obter oxigênio (larvas de 
mosquitos, moluscos bivalves), que vivem em águas pouco 
oxigenadas 
 
Plantas pioneiras crescem em ambientes com muita luz, já plantas 
tolerantes à sombra crescem em ambientes muito sombreados 
 
 
Bioindicadores 
Os bioindicadores também são usados para avaliar a integridade 
ecológica de um ambiente quando este sofre alguma perturbação 
(natural ou antrópica) 
 
Integridade ecológica é definida pela comparação da 
comunidade biológica de uma área impactada com a 
comunidade de áreas de referência não impactadas (ou seja, com 
alta integridade ecológica) 
 
Por exemplo, vários insetos com asas grandes (libélulas, 
borboletas) apresentam assimetria nas manchas das asas devido 
a doenças causadas por poluição 
Bioindicadores 
Bioindicadores foram usados inicialmente na indicação da 
qualidade da água 
 
Por exemplo, em São Paulo, a CETESB tem monitorado a 
qualidade das águas através do projeto “Invertebrados no 
programa de monitoramento de rios e reservatórios do Estado de 
São Paulo” desde a década de 1970 
 
Desenvolvido por biólogos, vários grupos de invertebrados 
aquáticos foram escolhidos para indicar diferentes níveis da 
qualidade da água 
Indicação da qualidade de água 
Ambiente bem conservado 
Ambiente regular 
Ambiente ruim 
Ambiente péssimo 
Ausência de 
organismos da 
fauna 
 
 
 
Ambiente azóico 
Existem três tipos de bioindicadores (McGeoch 1998): 
 
(1) Indicador de biodiversidade – táxon (grupo de espécies) 
cuja diversidade reflete a diversidade de outros táxons em 
um habitat 
(2) Indicador ambiental – táxon associado estreitamente a 
algum parâmetro ambiental (termômetro) 
(3) Indicador ecológico – táxon que responde a perturbações 
de origem antrópica 
Tipos de bioindicadores 
Altamente diversificado, taxonômica e ecologicamente 
Alta fidelidade ecológica para cada espécie 
Relativamente sedentário 
Abundante, não furtivo, fácil de encontrar e reconhecer 
Ciclos populacionais relativamente curtos 
Encontrado em qualquer época do ano 
Associado estreitamente com outras espécies 
Bem estudado sistemática, química, genética, e 
comportamentalmente 
Propriedades dos bioindicadores 
Cada grupo tem resposta diferente – nenhum grupo é 
ideal, mas alguns são considerados melhores do que 
outros: 
 
Árvores e animais grandes – têm ciclos de vida longo e, 
portanto, respostas lentas 
 
Primatas e aves – são muito caçados pelo homem e 
somem mesmo em ambientes pouco alterados 
 
Briófitas e pteridófitas – têm respostas rápidas, mas são 
restritos a ambientes úmidos e, assim, não podem ser 
usados em outros ambientes mais secos e quentes 
 
Insetos –tem várias características de um bom indicador 
e, por isso, são os mais informativos 
Qual grupo é um bom indicador? 
Insetos em geral têm ciclo rápido, são pequenos, abundantes, fáceis 
de amostrar e os resultados podem ser facilmente comparados (e em 
tempo curto) em várias áreas 
 
Além disso, os insetos estão relacionados com múltiplos processos 
do ecossistema (influenciam o crescimento e a sobrevivência das 
plantas, dispersam ou predam sementes, mudam física e 
quimicamente os solos e a luz atuando como engenheiros do 
ecossistema) 
 
São úteis nos seguintes casos: 
Seleção de áreas para criação de unidades de conservação, 
diagnóstico ambiental e monitoramento de áreas em recuperação 
após perturbações (ex. áreas de mineração) 
 
Insetos 
Borboletas 
Grupos de borboletas que indicam áreas conservadas 
de florestas tropicais (Keith Brown – Unicamp) 
Ithomiinae Biblidinae Satyrinae 
Freitas & Marini-Filho 2011 
Libélulas 
São os Odonata e juntamente com os Neuroptera, Ephemeroptera e 
Plecoptera ocorrem em águas correntes, limpas e com bastante 
oxigênio 
Várias espécies de mosquitos 
aumentam as populações em 
água parada com pouco 
oxigênio 
Mosquitos 
Besouros escarabeíneos 
Besouros escarabeíneos indicam áreas grandes, onde ainda há alta 
diversidade e abundância de mamíferos porque eles usam as fezes 
destes mamíferos para colocar e alimentar suas larvas 
As formigas foram identificadas como bons bioindicadores 
primeiramente na Austrália, na década de 70, para indicar a 
regeneração de áreas de mineração 
 
Elas são facilmente amostradas, monitoradas e identificadas; 
representam um grupo diverso taxonômica e ecologicamente; 
são encontradas facilmente em quase todos os ambientes 
terrestres e têm ninhos perenes e estacionários 
Formigas 
Fotos: www.antweb.org 
Três projetos de inventários multitaxa foram conduzidos no 
Nordeste e Norte do Brasil – o Projeto XINGÓ na Caatinga, o 
Projeto PROBIO na Floresta Atlântica e o Projeto SAÚVAS nas 
Florestas Atlântica e Amazônica 
 
Com esses projetos, investigamos que grupo de organismos são 
bons indicadores de diversidade (se correlacionam com a 
riqueza de toda a biota), se as formigas são bons indicadores 
ambientais (se são relacionadas com características ambientais 
da Caatinga) e se as formigas são bons indicadores ecológicos 
(se respondem a perturbações antrópicas como perda de habitat, 
isolamento e criação de bordas nas Florestas Atlântica e 
Amazônica) 
Projetos no Nordeste e Norte 
O objetivo geral do Projeto 
XINGÓ (CNPq e CHESF) foi 
acessar áreas prioritárias para 
criação de unidades de 
conservação na Caatinga 
 
Para tal, foram amostradas plantas 
lenhosas, aves, formigas, besouros 
e aranhas nas caatingas do vale do 
Rio São Francisco, na região da 
Hidroelétrica de Xingó, entre 
fevereiro de 1999 e janeiro de 
2002 
Projeto XINGÓ 
Ecologia e Conservação da 
Caatinga 
Inara R. Leal 
Marcelo Tabarelli 
José Maria Cardoso da Silva 
Localização da região amostrada no Projeto XINGÓ (mapa de Leal et al. 2003) 
Bahia 
Sergipe 
Alagoas 
NE Brasil 
Oceano Atlântico 
Olho D'Água do Casado 
Canindé do São 
Francisco 
Paulo Afonso 
Piranhas 
Delmiro 
Gouveia 
Pernambuco 
O projeto PROBIO (MMA e 
CNPq) foi elaborado para 
aumentar nossos conhecimentos 
sobre a biodiversidade de áreas 
prioritárias para a conservação 
 
Três áreas foram selecionadas: 
Reserva Ecológica de Gurjaú 
(PE), RPPN Frei Caneca (PE) e 
UsinaSerra Grande (AL) e 
diversos grupos de organismos 
foram amostrados entre 2002 e 
2004 
Projeto PROBIO 
Localização da região amostrada no Projeto PROBIO (mapa de Pôrto et al. 2006) 
O projeto SAÚVAS foi uma 
colaboração entre a UFPE e 
a Universidade de 
Kaiserslautern, Alemanha 
(CAPES-DFG e CAPES-
DAAD) 
 
Entre 2001 e 2012 nós 
amostramos as colônias de 
saúvas nas Florestas 
Atlântica e Amazônica e 
quantificamos seus controles 
base-topo (defesas das 
plantas cortadas) e topo-base 
(os ataques de predadores e 
parasitas) 
Projeto SAÚVAS 
Produtores primários 
Plantas cortadas 
Parasitas 
Moscas forídeas e 
fungos parasitas 
Predadores 
Tamanduás, tatus e 
formigas de correição 
Herbívoros 
Formigas cortadeiras 
Fungos simbiontes 
Localização das regiões amostradas no Projeto SAÚVAS nas Florestas Atlântica e Amazônica 
Indicador de diversidade (Projetos Xingó e PROBIO) 
 
 
 
Primeira pergunta: Qual é o melhor organismo indicador da 
diversidade total da comunidade? 
 
 
Sequência de quais grupos 
de organismos são os 
melhores indicadores de 
diversidade na Floresta 
Atlântica (a) e na Caatinga 
(b) 
 
Pteridófitas são os 
melhores indicadores de 
diversidade na Floresta 
Atlântica e aranhas na 
Caatinga 
Leal et al. 2010 Biodivers & Conserv 
72% 
66% 
Indicador de diversidade (Projetos Xingó e PROBIO) 
 
 
 
 
Segunda pergunta: Quantos grupos de organismos são 
necessários para se ter uma indicação excelente (>80%)? 
 
 
Apenas dois grupos de 
organismos já são 
suficientes para atingir a 
uma indicação excelente 
(>80%) da diversidade total 
da comunidade 
 
Leal et al. 2010 Biodivers & Conserv 
Indicador de diversidade (Projetos Xingó e PROBIO) 
 
 
 
 
Terceira pergunta: Os mesmos grupos de organismos podem ser 
indicadores na Floresta Atlântica e na Caatinga? 
 
Sim, os mesmos dois grupos de organismos (plantas e formigas) 
podem ser indicadores razoáveis (>60%) da diversidade total da 
comunidade nos dois ecossistemas 
Leal et al. 2010 Biodivers & Conserv 
Indicador ambiental (Projeto Xingó) 
 
 
 
Única pergunta: A riqueza e a composição de espécies de 
formigas são relacionadas com as diferenças nas unidades de 
paisagem da Caatinga 
 
 
A riqueza de formigas é diferente entre as unidades de paisagem 
da Caatinga, indicando que elas são indicadores ambientais. 
Relevos planos com solos profundos tem mais espécies que áreas 
inclinadas com solos rasos 
0
2
4
6
8
10
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bu
lei
ro
 
A
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Ta
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R
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za
a a
b
c
b, c
Leal 2003 Livro Caatinga 
A composição de espécies de formigas também é diferente nas 
unidades de paisagem de Caatinga, reforçando a ideia de que elas 
são bons indicadores ambientais 
 
Leal 2003 Livro Caatinga 
Indicador ecológico (Projeto PROBIO e Projeto SAÚVAS) 
 
 
 
Primeira pergunta: As formigas respondem a redução do 
tamanho e aumento do isolamento dos fragmentos causada pelo 
processo de fragmentação de habitat? 
 
0
20
40
60
80
100
0 200 400 600 800 1000
N
ú
m
e
ro
 d
e
 e
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p
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c
ie
s
 d
e
 F
o
rm
ig
a
s
 
Área (ha) 
 
3500 
r (Spearman) = 0,58; t = 2,25; p < 0,05; n = 12 
r (Spearman) = 0,60; t = 2,24; p < 0,05; n = 11 
A riqueza de formigas é reduzida com a redução da área dos 
fragmentos (com ou sem o fragmento Coimbra), mostrando que 
elas respondem a perda de habitats 
Leal et al. 2012 Biodivers & Conserv 
r (Spearman) = 0,52; t = 2,10; p < 0,05; n = 12 
A riqueza de formigas diminui quando os fragmentos são mais 
isolados, mostrando que elas respondem ao isolamento dos 
fragmentos 
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 500 1000 1500 2000 2500
N
ú
m
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ro
 d
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 e
s
p
é
c
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s
 d
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 F
o
rm
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a
s
 
Distância para área florestada mais próxima (m) 
Leal et al. 2012 Biodivers & Conserv 
Indicador ecológico (Projeto PROBIO e Projeto SAÚVAS) 
 
 
 
 
Segunda pergunta: As formigas saúvas se beneficiam da criação 
de bordas de floresta devido ao processo de fragmentação de 
habitats? 
 
Wirth et al. 2007 J Trop Ecol 
Meyer et al. 2009 Biotropica 
D
en
si
d
a
d
e 
co
lô
n
ia
s 
h
a
-1
 
Atta cephalotes + A. sexdens na 
Floresta Atlântica 
Aumento de 20 vezes Aumento de 5 vezes 
Atta cephalotes + A. laevigata + A. 
sexdens na Floresta Amazônica 
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
50 100 150 200 250 300 300+
A 
AB 
B 
B 
B 
B 
B 
0
0.5
1
1.5
2
2.5
50 100 150 200 250 300 300+
A 
B 
B 
B 
B 
B 
B 
Dohm et al. 2011 J Trop Ecol 
D
en
si
d
a
d
e 
co
lô
n
ia
s 
h
a
-1
 
A densidade de saúvas aumenta nas zonas de borda de floresta, 
mostrando que elas respondem a criação de bordas 
Indicador ecológico (Projeto PROBIO e Projeto SAÚVAS) 
 
 
 
 
Terceira pergunta: Quais os mecanismos que explicam o 
aumento das saúvas nas bordas de floresta? 
 Aumento das 
colônias de 
formigas 
saúvas 
Menos controle 
base-topo 
Menos defesas contra 
herbívoros 
Proliferação de 
plantas pioneiras 
Menos controle 
topo-base 
Níveis tróficos mais 
altos mais afetados 
Perda de 
biodiversidade 
B A S E - T O P O 
T O P O - B A S E 
Fragmentação 
Urbas et al. 2007 Biotropica 
Falcão et al. 2011 BER 
Urbas et al. em preparação 
Almeida et al. 2008 EEA 
Wirth et al. 2008 Progr Bot 
Resumo 
Vários organismos são usados como bioindicadores, mas 
alguns fornecem mais informações como os insetos 
 
Na Caatinga e na Floresta Atlântica Nordestina, as formigas 
foram apontadas como bons indicadores de diversidade total, 
de caracterização ambiental das unidades de paisagem na 
Caatinga e de perturbações antrópicas na Floresta Atlântica e 
Amazônica (perda de habitat, isolamento e criação de bordas) 
 
O uso de bioindicadores na identificação ou monitoramento de 
áreas prioritárias para a conservação pode salvar tempo, 
dinheiro e muitas espécies da extinção 
Leituras recomendadas 
Leal IR, Tabarelli M, Silva JMC (eds) (2003) Ecologia e 
conservação da Caatinga. Editora Universitária da UFPE, Recife. 
 
Pôrto KL, Tabarelli M, Almeida-Cortez JS (eds) (2006). 
Diversidade biológica e conservação da Floresta Atlântica ao 
Norte do Rio São Francisco. Editora Universitária da UFPE, 
Recife. 
 
Freitas AVL, Leal IR, Uehara-Prado M, Iannuzzi L (2006) 
Insetos como indicadores de conservação da paisagem. In: 
Rocha, C.F., Bergalo, H., van Sluys, Alves, M.A. (Org.). 
Biologia da Conservação. Essências. São Carlos, 2006, v. 1, p. 
357-384.