Publicado por: andersongermano | julho 5, 2018

Um pouco sobre os indicadores biológicos…

English version bellow (just click the “Leia mais…”)

Nosssa! Bichinho legal, mas serve para que?

Bem, é a primeira pergunta que geralmente fazem algumas pessoas sobre quando falamos dos nossos trabalhos em pesquisa.

Então, os organismos vivos estão lá a muitooooooosss anos, milhões, sempre estiveram e sempre vão estar enquanto o planeta existir. E assim, nenhum ser vivo na terra está lá por acaso, todos desenvolvem algum papel bem legal nos ecossistemas! Fazem sua parte, “gratuitamente”, para o bem do planeta, mantendo o equilíbrio!

Imagem da maré vermelha do wikipedia
Figura 1 – Foto de uma maré vermelha. Imagem do Wikipedia.

Com isso, acabamos por encontrar algumas relações entre os organismos e determinadas características ambientais de diversos locais. Como quando aparece uma maré vermelha (Fig. 1, ao lado), que é um rápido crescimento de uma população de dinoflagelados no mar pela entrada de nutrientes essenciais para seu desenvolvimento.

Porém, antes de mais nada, precisamos entender que a biodiversidade não pode ser vista como um produto, algo útil para a humanidade. A biodiversidade se desenvolveu ao longo de milhares de anos, entrando em equilíbrio com o ecossistema. Esse equilíbrio entre as espécies e os ambientes que elas habitam são verdadeiramente significativos, pois, há uma certa especificidade à alguma característica ambiental local. Essa leitura da biodiversidade pode variar com a escala. Um organismo menor, como um inseto, ocupa uma área muito menor do que um mamífero, por exemplo.

O que é biodiversidade?

Biodiversidade ou diversidade biológica é o conjunto de todos os organismos vivos do planeta, planta, animais e microrganismos. A diversidade biológica se encontra em todos os locais do mundo, desertos, ambientes congelados e até mesmo, em fontes termais em grandes profundidades.

Aahhh, a diversidade biológica, toda essa grandiosidade de organismos vivos na Terra! (Fig. 2, abaixo)

kingdoms_tree_730

Figura 2 – Arvore da vida atual, incluindo todos os grupos de organismos eucariotos. Fonte: Site da imagem

A biodiversidade tem sido utilizada pelos homens a milhares de anos, como alimento, remédios (antibióticos), matéria-prima utilizada na indústria (produção de seda e papel) e usos indiretos. Dentro desses usos indiretos, eles podem nos mostrar uma condição de um local, como assim? Por exemplo, ao olharmos para um local, só pela vegetação, podemos ver se é um gramado, uma floresta ou um cerrado! Assim, a diversidade biológica pode ser entendida como indicadoras de alguma condição natural ou não natural.

Os organismos que vemos essa relação podem ser chamados de indicadores biológicos ou bioindicadores! Os bioindicadores são espécies, populações e/ou comunidades que sofrem algum efeito com mudanças no ambiente. Entre a mesma espécie, podem ser mudanças internas no organismo, que pode ser tóxica (poluentes) ou não (alguma proteína advinda da mudança do alimento); nas populações (vários indivíduos da mesma espécie), que podem diminuir ou aumentar de tamanho (mais indivíduos), serem maiores ou menores (em peso) e etc; e finalmente a nível de comunidade (várias populações diferentes), que podem se modificar.

Bioindicadores 01

Figura 3 – Esquema da mudança de uma comunidade de acordo com a diferença entre ambiente natural (não impactado) e o ambiente impactado, seja por poluição ou outros fatores. Cada letra significa uma população diferente. A população da letra E (destacada) não indica algo relevante para esse tipo de impacto.

Por exemplo, temos a comunidade 1 (com 5 populações de espécies diferentes, pop. A, B, C, D e E), para o ambiente não impactado, e a comunidade 2 (com 3 populações diferentes, E, F e G) para o ambiente impactado (Fig. 3, ao lado).  Nesse nosso exemplo, a espécie E não nos diz nada sobre as mudanças no ambiente, porém, houve uma mudança da maioria das espécies. Em todos os níveis organização dos organismos pode existir algum tipo de resposta a essas mudanças!

Eu poderia ficar aqui, falando sobre muitos organismos na terra que nos ajudam a entender essas relações, porém, irei falar sobre os protozoários (as tecamebas, principalmente). Quer saber sobre as tecamebas? Clique aqui!

Bem, os protozoários são organismos unicelulares heterotróficos (que não produzem seu próprio alimento) com um comportamento complexo, que estão em níveis bem baixos da cadeia alimentar (nível trófico). Eles podem ser consumidos por microinvertebrados (para conhece-los, clique aqui) que por sua vez são consumidos por macroinvertebrados ( clique aqui, aqui e aqui!) e assim susceptivelmente subindo a cadeia alimentar.

Vorticellas para Indicadores BlogLimno

Figura 4 – Imagem em microscopia de um ciliado colonial do  Gênero Vorticella em uma amostra do lodo ativado. Fonte: Site da imagem

Bem os protozoários, são utilizados para ver a algumas coisas no ambiente natural e também no ambiente modificado (uma estação de tratamento de esgoto, por exemplo). Nos ambientes não naturais, os ciliados (Fig. 4, ao lado) principalmente, são utilizados para ver a qualidade de um tratamento de esgoto para as nossas cidades, algo muito importante, pois a mudança nessa comunidade pode indicar maiores níveis de poluição em algum lugar, ou se eles estiverem com poucos indivíduos, acaba não tratando essa água! Lembrando que a gente usa a água limpa e se ela não voltar limpa ao meio ambiente novamente, vai nos afetar em algum momento!

E para os ambientes naturais, temos visto um aumento dos trabalhos utilizando as tecamebas! Elas são reconhecidamente indicadoras dos níveis de água no solo e em áreas de vegetação alagada (Para um artigo de revisão sobre, – Mitchell EAD et al. 2008 – em inglês). Porém, a ciência não para de se desenvolver, e assim, estamos sempre em busca de novos conhecimentos sobre a nossa grande diversidade biológica e suas relações com o meio ambiente.

Nesses últimos dois anos, conduzimos um trabalho em nosso laboratório sobre a relação das tecamebas com a quantidade de carbono orgânico dissolvido nos ambientes aquáticos da Restinga do Norte-Fluminense, onde fica localizado o Parque Nacional da Restinga de Jurubatiba (Quer saber sobre o parque? Clique aquuiiii!!).

Bem, na região da Restinga do Norte-Fluminense, no Estado do Rio de Janeiro/Brasil, existem muitos locais com diferentes quantidades de carbono orgânico dissolvido. Nesses ambientes, encontramos uma boa riqueza de espécies de tecamebas.

Tecas MSc Bloglablimno

Figura 5 – Fotos em microscopia opticas das tecamebas encontradas nos ambientes aquáticos com diferentes quantidades de carbono orgânico dissolvido na Restinga do Norte Fluminense.

E através de análises estatísticas, que é como testamos se são espécies indicadoras, encontramos algumas espécies (Fig. 5)  que podem ser indicadoras de altas quantidades de carbono orgânico dissolvido! E assim, podemos começar a entender como são as relações desse grupo nos locais com diferentes quantidades de carbono orgânico dissolvido, muito comum nos ambientes aquáticos continentais! Mais trabalhos estão por vir!

Agradeço a todos que se interessaram pelo tema! É muito legal e todos os dias surgem novos trabalhos nesse tema. Qualquer dúvida, podem entrar em contato comigo!

Até uma próxima!

Para saber mais!

Em português: Bioindicadores no Biólogo

Bioindicadores de Qualidade De Água

Origem e Importância dos Índices de Integridade Biótica em Ecossistemas Aquáticos

Em inglês: Bioindicators: Using Organisms to Measure Environmental Impacts

Bioindicators: the natural indicator of environmental pollution

Mitchell, E. A., Charman, D. J., & Warner, B. G. (2008). Testate amoebae analysis in ecological and paleoecological studies of wetlands: past, present and future. Biodiversity and Conservation17(9), 2115-2137. here

English Version:

Wow! Nice little organism, but what’s that for?

Well, it’s the first question that some people usually ask about when we talk about our research work.

Imagem da maré vermelha do wikipedia

Figure 1 – A picture of a red tide in the ocean. Source: Wikipedia

So, living organisms are there for many, many, many years, millions, they have always been and always will be as long as the planet exists. And so, no living being on Earth is there by chance, they all play some pretty cool role in ecosystems! They do their part, “for free”, for the good of the planet, keeping the balance! With this in mind, we find some relationships between the organisms and certain environmental characteristics of several places. As when a red tide appears (Fig. 1), which is a rapid growth of a population of dinoflagellates at sea by the entry of essential nutrients for its development.

But first of all, we need to understand that biodiversity cannot be seen as a product, something useful for humanity. Biodiversity has developed over thousands of years, coming into balance with the ecosystem. This balance between the species and the environments they inhabit is truly significant, as there is a certain specificity to some local environmental characteristic. This reading of biodiversity can vary with scale. A smaller organism, like an insect, occupies a much smaller area than a mammal, for example.

What is biodiversity?

Biodiversity or biological diversity is the set of all living organisms of the planet, plant, animals and microorganisms. Biological diversity is found everywhere in the world, deserts, frozen environments and even in hot springs at great depths in the sea.

Sooo, Biological Diversity, all that greatness of living organisms on Earth! (Fig. 2)

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Figure 2 – Tree of life today, including all groups of eukaryotic organisms. Source: Image site

Biodiversity has been used by men for thousands of years, as food, medicines (antibiotics), raw materials used in industry (silk and paper production) and indirect uses. Within these indirect uses, can they show us a condition of a place, as well? For example, when looking at a place, only by the vegetation, we can see if it is a lawn, a forest or a closed! Thus, biological diversity can be understood as indicative of some natural or unnatural condition.

The organisms that we see this relationship can be called biological indicators or bioindicators! Bioindicators are species, populations and / or communities that have some effect on changes in the environment. Among the same species, they can be internal changes in the organism, which can be toxic (pollutants) or not (some protein coming from the food change); in populations (several individuals of the same species), which may decrease or increase in size (more individuals), be larger or smaller (by weight), and so on; and finally at the community level (several different populations), that can be modified.

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Figure 3 – Scheme of the change of a community according to the difference between natural environment (not impacted) and the impacted environment, either by pollution or other factors. Each letter means a different population. The population of the letter E (highlighted) does not indicate something relevant to this type of impact.

For example, we have the community 1 (with 5 populations of different species, pop. A, B, C, D and E), for the environment not impacted, and community 2 (with 3 different populations, E, F and G) for the impacted environment (Fig. 3). In our example, species E does not tell us anything about changes in the environment, but there has been a change in most species. At all levels organization of organisms there may be some kind of response to these changes!

I could stay here, talking about many organisms on earth that help us understand these relations, but I will talk about the protozoa (mainly the testate amoebae). Do you wanna know about the testate amoebae? Click here!

Well, protozoa are heterotrophic (not producing their own food) unicellular organisms with complex behaviour, which are at very low levels in the food chain (trophic level). They can be consumed by microinvertebrates (to know them, click here) which in turn are consumed by macroinvertebrates (click here, here and here!) and thus susceptibly climbing the food chain.

Vorticellas para Indicadores BlogLimno

Figure 4 – Microscopy image of a colonial ciliate of the genus Vorticella in a sample of the activated sludge. Source: image site

Well, the protozoa are used to see somethings in the natural environment and also in the modified environment (a sewage treatment plant, for example). In the unnatural environments, the ciliates (Fig. 4) are mainly used to see the quality of a sewage treatment for our cities, something very important, since the change in this community can indicate higher levels of pollution in some place, or if they are with few individuals, ends up not treating this water! Remembering that we use clean water and if it does not return clean to the environment again, it will affect us at some point!

And for the natural environments, we have seen an increase of the works using the testate amoebae! They are acknowledged to be indicative of water levels in soil and in areas of flooded vegetation (For a review article, see Mitchell EAD et al. 2008). However, science does not stop developing, and so we are always in search of new knowledge about our great biological diversity and its relations with the environment.

In the last two years, we have conducted a study in our laboratory about the relationship between the Testate amoebae and the amount of dissolved organic carbon in the aquatic environments of Restinga do Norte Fluminense, where the Restinga National Park of Jurubatiba is located (Do you want to know about the park? Click here!).

Tecas MSc Bloglablimno

Figure 5 – Optical microscopy pictures of testate amoebae found in aquatic environments with different amounts of dissolved organic carbon in Restinga do Norte Fluminense.

Well, in the Restinga do Norte Fluminense region, in the State of Rio de Janeiro / Brazil, there are many sites with different amounts of dissolved organic carbon. In these environments, we find a good number of species of testate amoebae. And through statistical analysis, which is how we test if they are indicator species, we find some species (Fig. 5) that can be indicative of different amounts of dissolved organic carbon! And so, we can begin to understand how the relationships of this group are in places with different amounts of dissolved organic carbon, very common in continental aquatic environments! More work is coming! Thank you all for your interest! It is a very cool area and every day new works on this theme comes up. Any questions, you can contact me!

Until next time!

To know more: Bioindicators: Using Organisms to Measure Environmental Impacts

Bioindicators: the natural indicator of environmental pollution

Mitchell, E. A., Charman, D. J., & Warner, B. G. (2008). Testate amoebae analysis in ecological and paleoecological studies of wetlands: past, present and future. Biodiversity and Conservation17(9), 2115-2137. here

In portuguese: Bioindicadores no Biólogo

Bioindicadores de Qualidade De Água

Origem e Importância dos Índices de Integridade Biótica em Ecossistemas Aquáticos


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