A fauna de formigas como bioindicadora do monitoramento de ambientes de área de empréstimo em reabilitação na Ilha da Madeira, RJ

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A fauna de formigas como bioindicadora do monitoramento de ambientes de área de empréstimo em reabilitação na Ilha da Madeira, RJ. 1

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2

3

Marcos Paulo dos Santos Pereira , Jarbas Marçal Queiroz , Ricardo Valcarcel , Sérgio Veiga Ferreira , Antônio 4 José Mayhé-Nunes 1.Estagiário do Laboratório de Ecologia e Conservação/DCA/UFRuralRJ; Discente do Curso de Engenharia Florestal; 2.Professor Adjunto, DCA, IF, UFRuralRJ; 3.Doutorando em Biologia Animal/UFRuralRJ; 4 .Professor Adjunto, DBA, IB, UFRuralRJ. Palavras-chave: Bioindicadores, Formicidae, áreas degradadas, estrutura da vegetação, Mata Atlântica.

Abstract Ant species richness and diversity may be increased in more complex habitats because they provide more niches and diverse ways of exploiting the environmental resources. Because of this connection between ants and habitat characteristics, ants have been used as tools for environmental monitoring of disturbed areas. In this study we investigated the ant fauna in a rehabilitated area of Sepetiba Basin. We found more ant species and diversity in sites where the rehabilitation process was made with different species and functional groups of plants.

al. (1994), que encontraram aumento da diversidade de formigas com o aumento da complexibilidade da vegetação e da serapilheira. Na Austrália o uso de formigas como bioindicadores da reabilitação de áreas degradadas pelas atividades de mineração tem sido estudado (e.g. MAJER et al. 1984, HOFFMAN et al. 2000, ANDERSEN et al. 2002). Os mesmos protocolos já foram utilizados no Brasil em áreas de mineração de bauxita (MAJE 1992, 1996). Este trabalho tem como objetivo contribuir para o monitoramento ambiental de áreas em processo de reabilitação, usando para isso as informações fornecidas pelo estudo da comunidade de formigas.

Resumo

Materiais e Métodos

A riqueza e diversidade de espécies de formigas podem ser maior em ambientes mais complexos devido a maior disponibilidade de nichos presentes. Devido a essa conexão entre formigas e características dos habitats, as formigas têm sido utilizadas como ferramentas no monitoramento ambiental de áreas perturbadas. Neste estudo nós investigamos a fauna de formigas em uma área reabilitada da Bacia de Sepetiba. Nós encontramos mais espécies e diversidade de formigas nos locais onde foram utilizadas mais espécies e grupos funcionais de plantas no tratamento da área.

O local de trabalho é o distrito da Ilha da Madeira, Município de Itaguaí, RJ (23º 55' 07'' S e 43º 50' 35'' W) aos fundos da Baía de Sepetiba em região de domínio ecológico da Mata Atlântica, cercada pelo mar em 90% do seu perímetro, cujo ponto mais alto é de 225 m e declividade média de 30% (VALCARCEL & D`ALTÉRIO 1998). Neste ambiente foi removido, em 1979, o substrato de uma área de 10,81ha para construção do Porto de Sepetiba, que posteriormente foi abandonada sem receber qualquer tratamento conservacionista para readequá-lo a paisagem regional da Mata Atlântica (VALCARCEL & D`ALTÉRIO 1998). Em 1994 o Laboratório de Manejo de Bacias Hidrográficas (LMBH), do Departamento de Ciências Ambientais/UFRRJ, iniciou um projeto de recuperação para área. O trabalho do LMBH envolveu o uso de medidas físicas, biológicas e físico-biológicas. Foram utilizadas combinações de espécies vegetais para estabelecer recuperação de forma e de processos ecológicos, onde as medidas biológicas (MB) foram classificadas em: pioneiras exóticas (MB-1, 1 espécie vegetal); e pioneiras nativas (MB-5, 8 espécies). Houve gradação crescente entre combinação de espécies nativas a partir da (MB-2, 8 espécies mistas (MB-3, 4 espécies); MB-4, 6 espécies). Utilizou-se uma testemunha como tratamento sem intervenção desde 1980 até o presente momento. Foram utilizados três métodos de amostragem da fauna de

Introdução A utilização de insetos como bioindicadores de mudanças no ambiente pode produzir informações úteis para o manejo e recuperação de ecossistemas degradados (e.g. MAJER 1983,1992,1996; ROSEMBERG et al. 1986, PARR & CHOWN 2001). A riqueza de formigas sobre o chão da floresta depende da natureza da vegetação, sendo que, numa situação de relativo equilíbrio, aumenta juntamente com o número de espécies vegetais (SMITH et al. 1992). Vários autores têm demonstrado a existência de correlação significativa entre características estruturais dos habitats e padrões de comunidades de formigas (BRIAN, 1957; SAMWAYS, 1983; CASTRO et al. 1992). Como por exemplo, Matos et

índices de diversidade de Simpson (Kruskal-Wallis KW = 8.93; P = 0.03; GL=3 ) e Shannon-Weaver (ANOVA, F=2.93; P = 0.04; GL=3). A MB5 apresentou-se com maior média dos Índices de diversidade (Fig.2), e a testemunha com menores índices de diversidade (Shannon-Weaver), 1,62 para Grau de dureza e 1,96 Aspecto Interno. Figura 1. Diâmetro médio dos galhos distribuídos dentro das medidas biológicas seguidos de erro padrão.

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0 M B 1

M B 2

M B 4

M B 5

Test

Medidas biologicas

Figura 2. Média dos Índices de Diversidade de ShannonWeaver nas MB.

2.5

Índice de diversidade médio (ShannonWeaver)

formigas. No primeiro foram coletados galhos da 2 serapilheira em 10 parcelas de 1 m em cada tratamento (1, 2, 4 e 5), distantes 10 m entre si, 2 totalizando 40 m de serapilheira analisada. Na testemunha não marcamos parcelas, já que o número de galhos era pequeno. Coletamos todos os galhos presentes sobre o solo. Os galhos com 0,3 a 5 cm de diâmetro, pertencentes às parcelas, foram armazenados em sacos plásticos, etiquetados conforme área e amostra, e levados ao Laboratório de Ecologia e Conservação\UFRRJ, onde foram tomadas as medidas de comprimento e diâmetro, com o auxílio de régua e paquímetro. Os galhos foram individualmente classificados quanto ao grau de decomposição ou rigidez em: 1. muito mole, 2. mole, 3. duro ou 4. muito duro; e quanto ao aspecto interno dos galhos, em: 1. totalmente sólido, 2. sólido mais separável em fibras, 3. com pequenos orifícios (poros) ou 4. totalmente oco; e quanto à localização de cada colônia como: 1. no interior do galho, 2. sob a casca ou 3. nos dois locais, conforme classificação proposta por Vasconcelos & Carvalho (2002). Segundo, coletamos as formigas do caule de 10 árvores em cada medida biológica usando pinça entomológica à altura do peito durante 5 minutos/árvore, resultando em 40 árvores amostradas. E terceiro, usamos iscas de sardinha em um total de 50 iscas (10 iscas/tratamento) com distância de 5 m entre si, expostas por 1 hora sobre guardanapos, onde foram coletadas e registradas todas as formigas presentes. Todas as formigas coletadas foram armazenadas em vidro contendo álcool 70 % e levadas ao laboratório de Ecologia e Conservação, no Departamento de Ciências Ambientais/UFRRJ onde foram triadas, montadas em alfinete entomológico e identificadas em morfoespécies. O material testemunho foi depositado na Coleção Entomológica "Costa Lima", IB/UFRRJ.

2

1.5

Grau de dureza Aspecto Interno 1

0.5

0

Resultados Nas amostras de galhos da serapilheira encontramos um total de 1.143. O tratamento MB5 foi o que apresentou maior número de galhos, 310 e a testemunha o menor número, 85. Os diâmetros foram significativamente diferentes entre as 2 medidas biológicas (n = 1143; P = 0.000; x aprox = 35,726; GL = 4). Os galhos da MB5 apresentaram maior diâmetro médio seguida da MB1, MB2 e por último a Testemunha. Não houve diferenças estatísticas entre as áreas de estudo quanto ao grau de dureza segundo os índices de diversidade de Simpson (Teste de Kruskal-Wallis; KW=4,33; P = 0,23; GL=3) e Shannon-Weaver (ANOVA, F = 1,98; P = 0,13; GL=3). Houve diferenças significativas quanto ao aspecto interno segundo os

MB1

MB2

MB4

MB5

Medidas Biológicas

Os galhos preferidos pelas formigas para colonização apresentaram-se com um diâmetro médio de 1,17 cm (±0,18). Os galhos moles, ocos e com orifícios tiveram a maior porcentagem de ninhos (Fig.3). Registramos uma densidade de 0,53 2 2 galhos colonizados por m em 40m de serapilheira analisado. Na MB5 observamos a maior densidade de galhos colonizados, 90% da área amostrada teve presença de espécies de formigas colonizando nos pequenos galhos, logo depois MB4 com 70% da área amostrada com presença de galhos colonizados, MB1 com 30% e MB2 20% (Fig.4).

Fig.3. Porcentagem de galhos colonizados pelas formigas segundo grau de dureza (a) e aspecto interno (b).

nos caules e íscas foram observadas na MB5 seguida de MB4, MB2, MB1 e testemunha.

(a) Fig.4. Densidade de galhos colonizados pelas formigas nas diferentes medidas biológicas. 70

60

0.9

40

30 20

10

0

muito mole

mole

duro

muito duro

Grau de dureza ou decomposição

Densidade de ninhos por m2

% galhos colonizados

1 50

0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 MB1

MB2

MB4

MB5

Medidas biológicas

(b)

60

% de galhos colonizados

50 40 30 20 10 0 sólido

separ fibras

orificios

oco

Aspecto interno

Observamos 6 espécies de formigas colonizando os pequenos galhos da serapilheira (Tab.2) Todas as espécies estiveram presentes na medida biológica MB5, enquanto que a MB4 teve 50 % das espécies, MB1, MB2 e testemunha só tiveram presença de uma espécie de formiga, porém diferentes entre tais medidas. A espécie Camponotus crassus foi a espécie presente em maior número de galhos colonizados, seguida por Wasmannia sp. e Brachymyrmex sp. (Tab.3). Registramos uma maior riqueza de espécies de formigas na MB5 seguida da MB4, MB2, MB1 e a Testemunha, tanto nos caules como nas iscas, conforme mostra a Tabela 1.

Discussão A maior densidade de galhos colonizados por formigas e também a maior riqueza de espécies

Essa maior riqueza de formigas deve estar relacionada com a maior complexidade estrutural da serapilheira, advinda da estratégia de reabilitação que utilizou maior número de pioneiras nativas nas medidas biológicas MB5 e MB4. A disponibilidade de nichos na serapilheira e sobre a vegetação é maior nos tratamentos com maior diversidade de plantas. Uma parcela dos galhos presentes nos tratamentos MB5 e MB4 possuíam características apropriadas para utilização por formigas - i.e. moles, ocos ou com orifícios (CARVALHO & VASCONCELOS, 2002). Estes resultados confirmam diversos autores que sugerem que a riqueza de espécies de formigas esteja correlacionada com a complexidade estrutural da vegetação (BRIAN, 1957; SMITH et al., 1992). O número de espécies presentes em um ambiente está correlacionado ao número de nichos realizáveis deste ambiente (SANTANA & SANTOS, 2001). Segundo NEVES (2004), o tratamento MB5 tem maior diversificação estrutural dos componentes arbóreos e aproxima-se estruturalmente e fisionomicamente de ambientes sucessionais avançados de Mata Atlântica. Ainda segundo o mesmo autor, este tratamento também apresenta maior taxa de decomposição da serapilheira. Já os ambientes degradados ou com baixa diversificação vegetal (homogêneos) apresentam limitações à presença de vários organismos. Assim, nessas áreas, as comunidades de formigas se apresentam com baixa diversidade de espécies e com alta dominância. Concluímos com esse trabalho que as comunidades de formigas são mais diversas em ambientes complexos do que ambientes simplificados e que

através da fauna de formigas é possível monitorar os processos ecológicos em áreas reabilitadas. Tabela 1. A Mirmecofauna de uma área em processo recuperação, Ilha da Madeira, Itaguaí,RJ. Legenda: I = Isca; C = Caule; G = Galhos Testem unha

Espécies Atta sp. Brachymyrmex sp. Camponotus rufipes Camponotus crassus Cephalotes sp. Crematogaster sp. Pachycondyla sp. Paratrechina sp. Pheidole sp.1 Pheidole sp.2 Pheidole sp.3 Pheidole sp.4 Pheidole sp.5 Pseudomyrmex sp.1 Pseudomyrmex sp.2 Pseudomyrmex sp.3 Pseudomyrmex sp.4 Solenopsis sp. Strumygenys sp. Wasmannia sp. Total espécies

MB1

MB2

MB4

PP P P

PP

PP P

P P P P P P P P P P P

P P PP

P PP P P

P P

P

P P

P P

P

P P P P P

P

P

P P

P

HÖLLDOBLER, B. & E.O. WILSON 1990. Ants. Harvard University Press, Cambridge.

The

MAGURRAN, A.E. (1987). Ecological diversity and its measurement. Croom Helm, london, 178p.

MB5

I CG I CG I CG I CG I C G P P P P P P P PP P P PP P P PPP P P P

Ecology 25: 653-63

PP

P P

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5 0 1 9 4 1 5 5 1 4 8 4 9 10 6

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PEREIRA,M;P.S.; QUEIROZ,J.M.; VALCARCEL,R.; FERREIRA,S.V. & MAYHE-NUNES,A.J. A fauna de formigas como bioindicadora do monitoramento de ambientes de área de empréstimo em reabilitação na Ilha da Madeira, RJ. In: XIV Jor. de Iniciação Científica da UFRRJ,. Resumo ..., 4p pxxx-xxx..UFRRJ, vol II, n.2. Seropédica, RJ (30/11 - 02/12/ 2004). ISSN 1518-5680.

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