L U C I A N A L U N A R U I Z R O D R I G U E S Biodiversidade de Cianobactérias e Algas das Represas Billings (Braço Taquacetuba) e Guarapiranga, SP, Brasil. (Exemplar Revisado Conforme Sugestões da Banca Examinadora) São Paulo 2008 L U C I A N A L U N A R U I Z R O D R I G U E S Biodiversidade de Cianobactérias e Algas das Represas Billings (Braço Taquacetuba) e Guarapiranga, SP, Brasil. Dissertação Apresentada ao Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo, para a Obtenção do Título de Mestre em Ciências, na Área de Botânica Orientadora: Dra. Célia Leite Sant’Anna São Paulo 2008 F I C H A C A T A L O G R Á F I C A Rodrigues, Luciana Luna Ruiz R 696b Biodiversidade de cianobactérias e algas das represas Billings e Guarapiranga, SP, Brasil / Luciana Luna Ruiz Rodrigues -- São Paulo : L. L. R. R., 2008 197 p. : il. Dissertação (Mestrado) - Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo. Departamento de Botânica, 2008. 1. Fitoplâncton – Represa Billings 2. Fitoplâncton - Represa Guarapiranga 3. Biodiversidade 4. Cianobactérias I.Universidade de São Paulo. Instituto de Biociências. Departamento de Botânica. II. Título. LC QK 935 QR 99.63 C O M I S S Ã O J U L G A D O R A Mariângela Menezes Estela Maria Plastino -------------------------------------------- ----------------------------------------- Prof (a). Dr (a). Prof (a). Dr (a). Célia Leite Sant`Anna -------------------------------------------- Prof (a). Dr (a). A G R A D E C I M E N T O S À Universidade de São Paulo, em especial ao Coseas, pelo apoio educacional. À Dra. Célia Leite Sant’Anna, da Seção de Ficologia do Instituto de Botânica, pela amizade, confiança, orientação e ensinamentos sobre cianobactérias e microalgas. À Dra. Andréa Tucci, da Seção de Ficologia do Instituto de Botânica, pela amizade, acesso irrestrito a sua biblioteca particular e pelas inúmeras dicas na identificação das algas. À Dra. Sílvia Melcher, da Seção de Ficologia do Instituto de Botânica, pela amizade, ajuda na elaboração das pranchas e leitura dos textos em alémão. À Dra. Mariângela Menezes, do Museu Nacional da Universidade Federal do Rio de Janeiro, pela simpatia constante e ajuda na identificação dos fitoflagelados. À Dra. Maria Tereza Azevedo, da empresa Bioalgas, pela amizade e sugestões na identificação de algumas cianobactérias. Ao Dr. Carlos Bicudo, da Seção de Ecologia do Instituto de Botânica, pela presteza e consulta de sua biblioteca particular. Ao Dr. Augusto Comas González, do Jardim Botânico de Cienfuegos, Cuba, pela ajuda nas questões taxonômicas referentes às Chlorococcales. À Dra. Maria do Carmo Carvalho (Cetesb) pela amizade, informações e fotos sobre as represas Billings e Guarapiranga. Ao Mestre Kleber Santos, pela amizade e auxílio na tiragem das fotos. À Doutora Silva Faustino, pela ajuda na identificação das desmídeas. Ao Doutorando Carlos Wetzel, pelas dicas na identificação das diatomáceas. À Dra. Luciana Retz, da Seção de Ficologia do Instituto de Botânica, pela amizade, alegria constante e pela disponibilização da sua sala para a finalização deste trabalho. Às Pesquisadoras da Seção de Ficologia do Instituto de Botânica, Dra. Silvia Guimarães, Dra. Nair Yokoya, Dra. Mutue Fujii e Dra. Diclá Santos, pela convivência harmoniosa. Aos Funcionários da Seção de Ficologia do Instituto de Botânica, Neuzete, Manu, Neide e Elizete, pela amizade e prontidão em ajudar. Aos Técnicos da Secretaria de Pós-Graduação do Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo, Helder Rossi e Érika Takamoto, sempre solícitos, pacientes e atenciosos. Às Bibliotecárias, Maria José Carvalho (Instituto de Ciências Biomédicas) e Odete Lopes Mondello (Cetesb), pela ajuda nas consultas bibliográficas. Aos colegas de Laboratório Kleber, Lilian, Daniella, Regina, Ricardo, Rodrigo, Camila e Fernanda, pela amizade ao longo da realização deste trabalho. Aos colegas dos Laboratórios vizinhos, Mariana, Fernando, Camila, Edna, Raquel e Marisa, pela amizade e conversas paralelas. À Professora Enoé, pela amizade e incentivo ao longo de todos esses anos. À Dra. Gisela Shimizu, do Departamento de Ecologia do Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo, pela amizade, conselhos e incentivos ao longo de todos esses anos. Aos colegas de todos os dias do Crusp: Beto, Naldo, Marcos e Walker, por suportarem os meus defeitos e manias. Aos colegas do Instituto de Pesquisas Tecnológicas de São Paulo, Laboratório de Anatomia de Madeiras, com quem tive a oportunidade de trabalhar, em especial ao Biólogo-Chefe Geraldo Zenid, pela amizade, aprendizagem e compreensão dos meus horários alternativos durante a realização deste mestrado. Aos Pesquisadores do Departamento de Botânica do Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo, Dra. Veronica Angyalossy, Dr. Gregório Ceccantini, Dr. Antonio Salatino e Dra. Estela Plastino, pela amizade e apoio constantes. Aos Pesquisadores do Departamento de Zoologia do Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo, Dra. Sônia Lopes e Dr. Osmar Domaneschi, pela amizade e incentivos ao longo desses anos. Às pessoas que não mencionei, mas que em algum momento torceram por mim. RESUMO: A biodiversidade de cianobactérias e algas fitoplanctônicas foi estudada em duas das maiores represas da Região Metropolitana de São Paulo (RMSP): Billings e Guarapiranga, que fornecem água para o abastecimento de milhões de pessoas. As amostras foram coletadas bimensalmente, em pontos próximos à captação da Sabesp, durante o período de janeiro/2004 a dezembro/2004. As amostras foram filtradas com rede de plâncton de 20μm de abertura de malha, preservadas em formol e depositadas no Herbário do Instituto de Botânica (SP). Foram identificados, descritos e ilustrados, 84 táxons para as represas Billings (Braço Taquacetuba) e Guarapiranga, sendo: 36 de Chlorophyceae (43%); 17 de Cyanobacteria (20%); 13 de Euglenophyceae (15,5%); 7 de Bacillariophyceae (8,5%); 5 de Zygnematophyceae (6%); 3 de Xantophyceae (3,5%); 2 de Dinophyceae (2,5%) e 1 de Chrysophyceae (1%). Vinte e três táxons foram considerados como primeiras referências para as represas estudadas. Nove espécies de cianobactérias potencialmente tóxicas foram identificadas para as duas represas. O resultado do índice de similaridade de Sörensen apontou alta similaridade entre as floras fitoplanctônicas de ambas as represas. Palavras-chave: Represa Billings, Represa Guarapiranga, Fitoplâncton, Biodiversidade. ABSTRACT: Biodiversity of planktonic cyanobacteria and algae in two of the greatest reservoirs from the Metropolitan Region of São Paulo (RMSP), Billings and Guarapiranga, which supply water for millions of people was studied. The samples were collected every two months, in a specific site (Sabesp’s water sourcing) in both reservoirs, from January to December 2004. The samples were filtered using a plankton net (20μm) and were preserved with formaldehyde. The studied samples were kept in the Herbarium of the Institute of Botany (SP). Eighty-four taxa were identified, described and illustrated: thirty-six belong to Chlorophyceae (43%); seventeen to Cyanobacteria (20%); thirteen to Euglenophyceae (15.5%); seven to Bacillariophyceae (8.5%); five to Zygnematophyceae (6%); three to Xantophyceae (3.5%); two to Dinophyceae (2.5%) and one to Chrysophyceae (1%). Twenty three taxa were considered as new references to the studied reservoirs and nine potentially toxic species of cyanobacteria were identified. The Sorensen index showed high similarity between the phytoplanktonic floras of both reservoirs. Key words: Billings and Guarapiranga Reservoirs, Phytoplankton, Biodiversity. Í N D I C E Introdução Geral.............................................................................................................1 Capítulo 1. Biodiversidade de Cyanobacteria das represas Billings (Braço Taquacetuba) e Guarapiranga, SP, Brasil. Abstract / Resumo...........................................................................................................19 Introdução........................................................................................................................20 Material e Métodos..........................................................................................................25 Resultados e Discussão....................................................................................................29 Referências Bibliográficas...............................................................................................59 Capítulo 2. Biodiversidade de Chlorophyta das represas Billings (Braço Taquacetuba) e Guarapiranga, SP, Brasil. Abstract / Resumo...........................................................................................................65 Introdução........................................................................................................................66 Material e Métodos..........................................................................................................68 Resultados e Discussão....................................................................................................72 Referências Bibliográficas.............................................................................................125 Capítulo 3. Biodiversidade de Euglenophyta das represas Billings (Braço Taquacetuba) e Guarapiranga, SP, Brasil. Abstract / Resumo.........................................................................................................130 Introdução......................................................................................................................131 Material e Métodos........................................................................................................131 Resultados e Discussão..................................................................................................135 Referências Bibliográficas.............................................................................................155 Capítulo 4. Biodiversidade de Heterokontophyta e Dinophyta das represas Billings (Braço Taquacetuba) e Guarapiranga, SP, Brasil. Abstract / Resumo.........................................................................................................158 Introdução......................................................................................................................159 Material e Métodos........................................................................................................162 Resultados e Discussão..................................................................................................166 Referências Bibliográficas.............................................................................................183 Considerações Gerais sobre a Flora Fitoplanctônica...............................................186 Anexos...........................................................................................................................191 1 1. Introdução Geral 1.1 Represas As represas são ecossistemas artificiais intermediários entre rios e lagos. Dependendo do tempo de residência da água, as represas podem assumir características ecológicas próximas aos ecossistemas lóticos (quando o tempo de residência é de dias ou semanas) ou lênticos (quando o tempo de residência é de meses ou anos) (Henry et al. 1998). No Brasil, as características morfométricas das represas são variáveis, porém o tamanho geralmente grande e a forma dendrítica são comuns (Nogueira 2000). A composição, estrutura e dinâmica da comunidade fitoplanctônica são fortemente influenciadas por fatores como: o padrão dendrítico complexo; o tempo de residência; o possível desenvolvimento de estratificação térmica; a captação de água para a geração de energia elétrica ou abastecimento em diferentes alturas da barragem; os processos advectivos; os pulsos externos sazonais de sedimentos e nutrientes; e os gradientes físicos e químicos longitudinais e verticais (Henry et al. 1998). As represas constituem um dos ecossistemas mais favoráveis para a expansão das florações de cianobactérias no Brasil, pois são em geral rasas, facilmente eutrofizadas e com tempo de residência longo, situações que favorecem o desenvolvimento e a dominância das cianobactérias (Sant´Anna et al. 2008). 1.2 Eutrofização Atualmente, a eutrofização é um dos problemas ambientais mais difundidos, afetando as águas continentais em todo o mundo. Eutrofização é um processo natural de enriquecimento de lagos, represas ou rios por nutrientes, principalmente nitrogênio e fósforo, que são essenciais para o crescimento do fitoplâncton e das macrófitas. Em condições naturais, os corpos hídricos podem levar até milhares de anos para tornar-se eutróficos (Khan & Ansari 2005). Em níveis baixos, a eutrofização pode ser benéfica, pois aumenta a produtividade do 2 sistema, ou seja, aumenta a sua capacidade de manutenção da vida aquática (Cetesb 2002). O processo de eutrofização natural pode ser acelerado pelas atividades humanas sendo chamado, neste caso, de eutrofização artificial. As represas Billings e Guarapiranga, na grande São Paulo, são exemplos desse tipo de eutrofização (Cetesb 2002, 2005). A poluição das águas tem como origem diversas fontes, dentre as quais se destacam os efluentes domésticos e industriais, as atividades agrícolas, aqüicultura e o escoamento superficial urbano e rural, estas últimas associadas ao tipo de uso e ocupação do solo (Cetesb 2002). 1.3 Florações Floração ou “bloom” é o termo usado para caracterizar um crescimento explosivo, de curta duração, de microrganismos fitoplanctônicos, de uma ou poucas espécies marinhas ou de água doce, decorrente de condições ambientais favoráveis (Aciesp 1997). As florações geralmente são perceptíveis pela mudança da coloração cristalina da água para a coloração esverdeada, verde-azulada ou avermelhada, devido a grande quantidade de células, filamentos ou colônias de microalgas, que podem atingir dezenas a centenas de milhões de indivíduos por litro de água (Sant’Anna et al. 2006). Várias espécies de cianobactérias, clorofíceas, euglenofíceas, diatomáceas e dinoflagelados podem florescer em corpos hídricos eutrofizados (Wehr & Sheath 2003). Quando as florações são provocadas por cianobactérias, observa-se uma densa camada de microrganismos (nata), com vários centímetros de profundidade (Sant’Anna et al. 2006). As florações trazem diversos prejuízos econômicos e ambientais. Alguns grupos de algas e cianobactérias produzem grande biomassa, reduzindo a penetração de luz (sombreamento), afetando diretamente as outras comunidades aquáticas e reduzindo a biodiversidade do fitoplâncton pela exclusão de espécies mais raras, eliminadas por competição (Khan & Ansari 2005). Na Austrália, o prejuízo econômico causado por florações de algas em ecossistemas de água doce custa entre 180 e 240 milhões de dólares australianos por ano. Quando as florações em estuários e águas costeiras