Effects of copper and chromium on the zooplankton community : a mesocosms experimental study

O crescente desenvolvimento industrial e urbano tem acarretado a introdução de grandes quantidades de metais nos ecossistemas aquáticos, expondo, potencialmente, sua biota e toda a cadeia alimentar que dela se origina à contaminação por esses elementos. Muitos estudos sobre o comportamento dos metais no meio aquático vêm sendo desenvolvidos, pois os metais representam um problema ambiental por sua persistência no ambiente e não biodegradabilidade. No entanto, pouco se conhece sobre seus efeitos ecológicos na estrutura e função das comunidades aquáticas. O presente trabalho, neste sentido, visa contribuir para um melhor conhecimento desses efeitos sobre a comunidade zooplanctônica em experimentos de campo que reproduzem, com maior fidelidade, o ecossistema. O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos dos metais cromo e cobre sobre a estrutura da comunidade zooplanctônica de espécies holo-zooplanctônicas em experimentos de mesocosmos realizados na Represa do Lobo-Broa (CHREA/USP). Os mesocosmos constituíram-se de três cercados de filme de PVC transparente, com volume aproximado de 5000 litros, em contato com o sedimento de fundo. Um mesocosmos foi mantido como controle, não sendo contaminado, e os outros dois foram contaminados inicialmente com as concentrações máximas permitidas pelo CONAMA/86 para o cobre (20µg/L) e cromo (40µg/L). O experimento foi realizado de 28 de Março a 30 de Abril de 2002, quando amostras de água (para análises limnológicas) e plâncton foram coletadas duas vezes antes da contaminação e em intervalos de dois e três dias após a introdução dos metais. Na análise das amostras de zooplâncton foram contadas e identificadas as espécies dos três principais grupos zooplanctônicos (Copepoda, Cladocera e Rotifera), quantificados os ovos e classes populacionais de Cladocera e Copepoda, e posteriormente feitos os cálculos de diversos índices ecológicos. Os resultados obtidos indicam que as concentrações dos metais aplicadas causaram efeitos sobre a comunidade zooplanctônica. No entanto, estes efeitos foram diferenciados entre os diversos grupos e espécies observadas, sendo que para avaliar os efeitos sub-letais, uma análise populacional demonstrou ser mais eficiente do que índices ecológicos gerais. Apesar dos índices ecológicos terem demonstrado que os efeitos da contaminação por cromo foram mais severos sobre a comunidade zooplanctônica em relação ao cobre, os microcrustáceos apresentaram um melhor desenvolvimento no tanque contaminado cromo, sendo estes efeitos diferentes para as diversas espécies. Foram observadas alterações na abundância, produção e estoque de ovos de Calanoida, com efeito mais pronunciado no tanque contaminado com cobre. Os Cyclopoida foram mais resistentes à contaminação pelos metais, porém apresentaram sensibilidade diferenciada entre as espécies e entre os estágios de desenvolvimento. Em geral, os cladóceros foram mais sensíveis à contaminação, com efeito tóxico agudo em várias espécies, e efeitos crônicos para ambos os metais, avaliados pela redução no desenvolvimento e produção de ovos. Foram observadas ainda diferenças na sensibilidade entre as espécies de Cladocera, e a competição por recursos demonstrou ser um fator importante na sucessão de espécies nos mesocosmos. O cromo causou efeitos tóxicos mais acentuados sobre a maioria das espécies de Rotifera. A competição por recursos e a predação sobre Rotifera foram fatores importantes na estruturação de suas populações, sendo bastante influenciadas por efeitos indiretos causados pela contaminação do meioThe urban and industrial development has been contributing to the introduction of great amounts of heavy metals in the aquatic ecosystems, exposing its biota and the whole food chain to the contamination with these elements. A lot of studies about the behavior of heavy metals in the aquatic environment have been developed, since heavy metals represent an environmental problem due to its persistence and no biodegradability in the environment. However, little is known about the ecological effects of heavy metals on the structure and function of the aquatic communities. This work contributes for a better knowledge of these effects on the zooplankton community in field experiments. The purpose of this work was to evaluate the effects of chromium and copper on the zooplankton community structure in mesocosms experiments at the Lobo-Broa reservoir (CHREA/USP). The mesocosms were constituted of three 5000 liters transparent PVC littoral enclosures in contact with the bottom sediment. One mesocosms was maintained as control (not contaminated), and two were contaminated with the CONAMA/86 maximum concentrations allowed for copper (20µg/L) and chromium (40µg/L). The experiment was conducted from March 28 to April 30, 2002, when samples of water (for limnological analyses) and plankton were collected before and after the contamination in intervals of two to seven days. The zooplankton samples were counted and the species of the three main groups (Copepoda, Cladocera and Rotifera) were identified, eggs and population classes of Cladocera and Copepoda were quantified, and ecological indexes were calculated. According to the results, the concentrations of metals applied caused several effects on the zooplankton community. The ecological indexes showed that the effects of the chromium contamination were more severe over the zooplankton community than copper. However, the effects of the contamination were different for each metal, zooplankton group and species, and for the evaluation of these effects, the analysis based on population data was more efficient than the analyses based on ecological indexes. Copper caused more deleterious effects over the Crustaceans than chromium, but these effects were different for each species. It was observed a different sensibility among the species and the development stages of Copepoda. A more severe reduction in the population abundance and production of eggs of Calanoida occurred in the copper contaminated mesocosms than in the chromium one. Cyclopoida were more resistant to the metal contamination than Calanoida. Cladocera were the most sensitive group, reducing Its abundance and egg production in the contaminated mesocosms, and presenting acute and chronic effects for both metals. It was observed differences in the sensibility among the species of Cladocera, and the competition for resources demonstrated to be an important factor in the succession of species. Several species of Rotifera were more sensitive to chromium than copper, and indirect effects of contamination, like changes in the competition for resources and predation, were important factors in the determination of the Rotifera population structur