Resumo: Índices Multimétricos (MMIs) são ferramentas amplamente aplicadas ao monitoramento ecológico de ecossistemas aquáticos continentais. A maior dificuldade na utilização dos MMIs em amplas escalas espaciais consiste no aumento da variabilidade ambiental associado ao aumento da escala. A covariância entre os impactos antropogênicos e o gradiente ambiental natural pode atuar como fator de confusão, dificultando a avaliação das respostas biológicas às pressões antropogênicas. Este estudo consiste no desenvolvimento e validação de um índice multimétrico preditivo para avaliar a condição ecológica de riachos vadeáveis da Mata Atlântica, utilizando macroinvertebrados bentônicos. Todas as métricas biológicas foram ajustadas a variação natural através da análise de regressão múltipla (“stepwise-forward”) e a distribuição dos resíduos foi utilizada para descrever variação de cada métrica na ausência de gradiente ambiental natural. Para a seleção das métricas foram considerados critérios de normalidade da distribuição, variação explicada pelos modelos, redundância entre métricas e sensibilidade para diferenciar gradiente de impacto. Foram selecionadas cinco métricas para compor o índice final: riqueza total, %MOLD (Mollusca+Diptera), %Coleoptera, riqueza de EPT (Ephemeroptera+Plecoptera+Trichoptera) e abundância de Chironomidae. Os resíduos das métricas selecionadas foram transformados em probabilidades e o valor final do índice foi obtido através da média dessas probabilidades. O índice teve ótimo desempenho em discriminar o gradiente de impacto e mostrou alta correlação (r = 0.85, p <0.001) com um índice desenvolvido especificamente para uma das bacias, indicando sensibilidade similar. O índice desenvolvido nesse trabalho pode ser utilizado em todo o estado do Rio de Janeiro e acreditamos que este tipo de abordagem constitui uma contribuição importante para o desenvolvimento e implementação de um programa de monitoramento biológico no Brasil.

Abstract: Multimetric Indices (MMIs) have been widely applied for ecological assessment in freshwater ecosystems. Most MMIs face difficulties when scaling up from small spatial scales because larger scales usually encompass great environmental variability. Covariance of anthropogenic pressures with natural environmental gradients can be a confounding factor in assessing biologic responses to anthropogenic pressures. This study presents the development and validation of a predictive multimetric index to assess the ecological condition of Atlantic Forest wadeable streams using benthic macroinvertebrates. To do so, we sampled 158 sites for the index development. We adjusted each biological metric to natural variation through multiple regression analyses (stepwise-forward) and considered that the residual distribution describes the metric variation in the absence of natural environmental influence. For metric selection we considered normal distribution, variation explained by the models, redundancy between metrics and sensitivity to differentiate reference from impaired sites. We selected five metrics to the final index: total richness, %MOLD, %Coleoptera, EPT richness and Chironomidae abundance. The residuals were transformed into probabilities and the final index was obtained through the mean of these probabilities. This index performed well in discriminating the impairment gradient and it showed a high correlation (r = 0.85, p <0.001) with a specific index developed for a particular basin indicating a similar sensitivity. This index can be used to assess wadeable streams ecological condition in Atlantic Forest biome, so we believe that this type of approach represents an important step towards the application of biomonitoring tools in Brazil.

The objective of this study was to develop a rapid multimetric index using benthic macrofauna as bioindicators of ecological conditions for the upper reaches of the Piabanha-Paquequer-Preto Basin located in the state of Rio de Janeiro, Brazil. A total of 33698 macroinvertebrates were collected in 27 sites. Benthic macroinvertebrates were sampled using the multi-habitat method that consists in sampling 20 m² of substrate collected in approximate proportion to the representation of all major habitat types in the reach. A subsampling procedure was used. The main steps followed to develop and test the index were: exclusion of unsuitable metrics using box-whisker plots, considering the degree of overlapping among interquartile limits (1º-3º) and confirmed by Mann-Whitney U test (p < 0.05) using six reference rivers and six impaired rivers. From all the candidate potential metrics, 36 were considered suitable. After identifying redundant metrics, through Spearman correlation analysis, and considering practical application criteria, six core metrics were selected to compose the Piabanha-Paquequer-Preto Multimetric Index (PPPMI) using the continuous method: Family richness, Shannon-Wiener family diversity, EPT family richness, %Diptera, %MOLD (Mollusca + Diptera) and %Collectors. The sensitivity of the index was tested in 15 rivers using a Principal Components Analysis (PCA) of the six environmental variables. The first axis of the PCA was highly correlated to the PPPMI scores (r = 0.703, p < 0.001). The PPPMI responded to a set of environmental variables associated to a gradient of human disturbance affecting the ecological condition of the waterbodies. This indicates that the PPPMI is an effective tool for biological monitoring and decision making in the hydrographic region of the Piabanha-Paquequer-Preto rivers.

OBJETIVO: Este trabalho apresenta o resultado do primeiro biomonitoramento de qualidade da água realizado através do uso do Índice Biótico Estendido - Instituto Oswaldo Cruz (IBE-IOC), adaptado para riachos de 1ª a 4ª ordem da região da Serra dos Órgãos, Estado do Rio de Janeiro, Brasil. O objetivo principal foi avaliar a sensibilidade do IBE-IOC verificando a capacidade de detecção de impactos de origem antropogênica ao longo do gradiente do rio e nas diferentes épocas do ano; MÉTODOS: A sensibilidade do índice foi avaliada de acordo com o grau de sobreposição do interquartil nos Box-and-Whisker plots; RESULTADOS: O índice tem capacidade de distinguir diferentes tipologias de integridade ambiental e diferentes tipos de impactos devidos ao desmatamento e poluição orgânica; CONCLUSÕES: Os resultados suportam a recomendação do IBE-IOC como ferramenta útil para o monitoramento de riachos nesta região.

AIM: This work presents the results of the first water quality assessment using the biotic index Índice Biótico Estendido - Instituto Oswaldo Cruz (IBE-IOC) for 1st to 4th order streams in the Serra dos Órgãos region, Rio de Janeiro State, Brazil. The aims were to evaluate the sensitivity of IBE-IOC, verifying its ability to assess anthropogenic impacts over the stream gradient and along the year; METHODS: The sensitivity of the index was evaluated according to the degree of interquartile overlap in Box-and-Whisker plots; RESULTS: The index is able to distinguish different types of environmental integrity and different impacts by deforestation and organic pollution; CONCLUSIONS: Our results supported the recommendation of IBE-IOC as a useful tool for water quality assessment of wadeable streams in this region.