Assessing the degree of ecological change and baselines for reservoirs: challenges and implications for management (2019)
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Avaliação do grau de mudança ecológica e linhas de base para reservatórios: desafios e implicações para a gestão
ABSTRACT
Tropical reservoirs are sensitive to eutrophication but long-term impacts of impoundment on their productivity and biota are poorly understood. Here, we employ a palaeolimnological approach to assess whether ecological baselines can be defined for reservoirs, and examine the challenges and management implications. We studied the environmental history of five reservoirs in Brazil with different productivities, using sediment records covering the period since reservoir construction (* 50–90 years).
Our main goals, based on the analysis of organic geochemistry (TOC, TN, TP, C:N), stable isotopes (d13C, d15N), and diatoms, were to reconstruct and compare the magnitude of environmental changes, to determine the conditions prior to any eutrophication and discuss the implications for reservoir management. We inferred that Ribeira˜o do Campo reservoir has remained oligotrophic since its construction, Itupararanga and Paineiras have both remained mesotrophic with an improvement in water quality around 1970, and Salto Grande has been eutrophic since its construction in 1949. In Rio Grande reservoir, which was originally oligotrophic, eutrophication began in the 1950s, with a slight improvement in water quality after its separation from Billings Reservoir, followed by a subsequent decline in quality since * 2001.
We found that the studied reservoirs have unique environmental histories and there are clearly challenges associated with defining ecological baselines for reservoirs against which the extent of degradation can be assessed. Nonetheless, when the data from all reservoirs were compared, a coherent pattern in the diatom assemblages emerged, reflecting the trophic gradient.
The diatom assemblages prior to enrichment were composed of two groups. The oligotrophic baseline was characterized by several benthic species with low abundances, mainly Eunotia and Brachysira, while in three reservoirs the early assemblages were characterized by planktonic taxa associated with mesotrophic conditions, namely planktonic species Aulacoseira ambigua, Aulacoseira tenella, Discostella stelligera, and Spicaticriba rudis. This work provides information on the baseline conditions, the natural variability of non-degraded reservoirs, and the degree of ecological change in degraded ecosystems. This study contributes to an improved understanding of the timing and extent of eutrophication in these systems and provides information to help better inform the management of tropical reservoirs vulnerable to anthropogenic pressures.
Keywords: Diatoms, Eutrophication, Stable isotopes, Squared chord distance
RESUMO
Reservatórios tropicais são sensíveis à eutrofização, mas os impactos de longo prazo da represa em sua produtividade e biota são pouco compreendidos. Aqui, empregamos uma abordagem paleolimnológica para avaliar se linhas de base ecológicas podem ser definidas para reservatórios e examinamos os desafios e implicações de gestão. Estudamos a história ambiental de cinco reservatórios no Brasil com diferentes produtividades, usando registros de sedimentos cobrindo o período desde a construção do reservatório (~ 50–90 anos).
Nossos principais objetivos, com base na análise da geoquímica orgânica (COT, TN, TP, C:N), isótopos estáveis (δ 13 C, δ 15 N) e diatomáceas, foram reconstruir e comparar a magnitude das mudanças ambientais, determinar as condições anteriores a qualquer eutrofização e discutir as implicações para a gestão do reservatório. Inferimos que o reservatório de Ribeirão do Campo permaneceu oligotrófico desde sua construção, Itupararanga e Paineiras permaneceram mesotróficos com uma melhora na qualidade da água por volta de 1970, e Salto Grande está eutrófico desde sua construção em 1949.
No reservatório de Rio Grande, que era originalmente oligotrófico, a eutrofização começou na década de 1950, com uma ligeira melhora na qualidade da água após sua separação do reservatório Billings, seguida por um declínio subsequente na qualidade desde ~ 2001.
Descobrimos que os reservatórios estudados têm histórias ambientais únicas e há desafios claramente associados à definição de linhas de base ecológicas para reservatórios contra os quais a extensão da degradação pode ser avaliada. No entanto, quando os dados de todos os reservatórios foram comparados, um padrão coerente nas assembleias de diatomáceas emergiu, refletindo o gradiente trófico. As assembleias de diatomáceas antes do enriquecimento eram compostas por dois grupos. A linha de base oligotrófica foi caracterizada por várias espécies bentônicas com baixas abundâncias, principalmente Eunotia e Brachysira , enquanto em três reservatórios as primeiras assembleias foram caracterizadas por táxons planctônicos associados a condições mesotróficas, a saber, espécies planctônicas Aulacoseira ambigua , Aulacoseira tenella , Discostella stelligera e Spicaticriba rudis.
Este trabalho fornece informações sobre as condições de linha de base, a variabilidade natural de reservatórios não degradados e o grau de mudança ecológica em ecossistemas degradados. Este estudo contribui para uma melhor compreensão do momento e da extensão da eutrofização nesses sistemas e fornece informações para ajudar a informar melhor o gerenciamento de reservatórios tropicais vulneráveis a pressões antropogênicas.
Palavras-chave: Diatomáceas, Eutrofização, Isótopos estáveis, Distância da corda ao quadrado