Acta Limnologica Brasiliensia
http://www.alb.periodikos.com.br/article/doi/10.1590/S2179-975X1625
Acta Limnologica Brasiliensia
Original Article

The Caraça Sanctuary as an ecological reference area for water quality in the Upper Rio Doce basin

Santuário do Caraça como uma área de referência para qualidade de água na bacia do Alto Rio Doce

Marcos Callisto; Ricardo Ribeiro de Castro Solar; Anderson Santos da Rocha; Douglas Henrique Silva; Gisele Moreira Santos; Pedro Henrique Monteiro do Amaral; Juliana Silva França; Lucas Neves Perillo; Fernando Cesar da Costa; Bruna de Souza Vieira; Manuela Gomes Milani; Melissa Cândido Marques Fróes; Norma Rodrigues Nunes de Senna; Maria Cecilia dos Reis Diniz Castro; Robert Mason Hughes

http://dx.doi.org/10.1590/S2179-975X1625 Acta Limnol. Bras. (Online), vol.37, e35, 2025
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Abstract

Aim: Our objective was to assess the extent to which reference sites within the Caraça Sanctuary protect surface water quality and physical habitat structure. We expected that outside the Sanctuary, human pressures—such as urbanization, untreated domestic sewage discharge, and riparian deforestation—would result in poorer water quality and altered physical habitat structure. We hypothesized that the Caraça Sanctuary maintains streams with high physical habitat integrity and water quality.

Methods: Data were collected from 28 stream sites, including assessments of 22 physical habitat attributes and 12 water quality parameters. In addition, land use and land cover in the upstream microbasins were analyzed, and a rapid assessment protocol was applied at each site to evaluate riparian vegetation and physical habitat diversity. Principal Component Analysis (PCA) was used to identify the key variables explaining variation among sites and to distinguish those located within and outside the Sanctuary. Two PCA biplots were generated: one for the habitat structure data and another for the water quality data.

Results: The first two PCA axes explained 50% of the variability in physical habitat structure and 48% in water quality, with the latter most affected at sites near urban and mining areas.

Conclusions: The results indicate that the Caraça Sanctuary provides a valuable reference area for the upper Rio Doce basin.

Keywords

water quality; rapid assessment; physical habitat structure; Rio Doce

Resumo

Objetivo: Nosso objetivo foi avaliar até que ponto os locais de referência dentro do Santuário do Caraça protegem a qualidade das águas superficiais e a estrutura física do habitat. Esperávamos que, fora do Santuário, as pressões humanas, como a urbanização, as descargas de esgoto doméstico sem tratamento e o desmatamento ribeirinho, resultariam em pior qualidade da água e alteração da estrutura física do habitat. Nossa hipótese é que o Santuário do Caraça mantém riachos com alta integridade física do habitat e qualidade da água.

Métodos: Dados foram coletados em 28 riachos, incluindo avaliações de 22 atributos físicos do habitat e 12 parâmetros de qualidade da água. Além disso o uso e a cobertura do solo nas microbacias a montante, e um protocolo de avaliação rápida foi aplicado em cada local para avaliar a vegetação ripária e a diversidade física do habitat. A Análise de Componentes Principais (ACP) foi utilizada para identificar as variáveis mais importantes que explicam a variação entre os locais e para distinguir aquelas localizadas dentro e fora do Santuário. Dois biplots de ACP foram gerados: um para os dados de estrutura do habitat e outro para os dados de qualidade da água.

Resultados: Os dois primeiros eixos da ACP explicaram 50% da variabilidade da estrutura física do habitat e 48% da qualidade da água, sendo esta última a mais afetada em locais próximos a áreas urbanas e de mineração.

Conclusões: Os resultados indicam que o Santuário do Caraça oferece uma área de referência valiosa e útil para a bacia do alto Rio Doce.

Palavras-chave

qualidade da água; avaliação rápida; estrutura física do habitat; Rio Doce

References

Allan, J.D., 2004. Landscapes and riverscapes: the influence of land use on stream ecosystems. Annu. Rev. Ecol. Evol. Syst. 35(1), 257-284. http://doi.org/10.1146/annurev.ecolsys.35.120202.110122.

American Public Health Association – APHA, 2012. Standard methods for examination of water and wastewater. 21st ed. Washington, DC: APHA.

Brasil, 19 jul. 2000. Lei nº 9.985 de 18 de julho de 2000. Regulamenta o art. 225, § 1o, incisos I, II, III e VII da Constituição Federal, institui o Sistema Nacional de Unidades de Conservação da Natureza e dá outras providências. Diário Oficial da União [da] República Federativa do Brasil, Poder Executivo, Brasília, DF, Seção 1, pp. 1. Retrieved in 2023, May 28, from https://www.planalto.gov.br/ccivil_03/LEIS/L9985.htm

Brasil. Ministério do Meio Ambiente. Conselho Nacional do Meio Ambiente – CONAMA, 18 mar. 2005. Resolução nº 357, de 17 de março de 2005. Dispõe sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes, e dá outras providências. Diário Oficial da União [da] República Federativa do Brasil, Poder Executivo, Brasília, DF, pp. 58-63.

Brasil. Ministério do Meio Ambiente. Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis, 2013. Plano de Manejo da Reserva do Patrimônio Natural da Serra do Caraça. Retrieved in 2024, September 26, from https://www.gov.br/icmbio/pt-br/assuntos/biodiversidade/unidade-de-conservacao/unidades-de-biomas/cerrado/lista-de-ucs/rppn-santuario-do-caraca/arquivos/rppn_santuario_do_caraca_pmplanodemanejo.pdf

Callisto, M., Ferreira, W.R., Moreno, P., Goulart, M., & Petrucio, M., 2002. Aplicação de um protocolo de avaliação rápida da diversidade de habitats em atividades de ensino e pesquisa (MG-RJ). Acta Limnol. Bras (Online), 14(1), 91-98. Retrieved in 2025, February 27, from http://jbb.ibict.br//handle/1/708

Callisto, M., Ribeiro, A.S., Santana, V.B., França, J.S., Ligeiro, R., Ferreira, W.R., Silva, D., Castro, D., Tupinambás, T.H., Santana, D., Souza, B., Gonçalves, F., Rodrigues, L., Andrade, C.B., Sales, S.C.M., & Souza, R., 2011. Rapid Ecological Assessment of benthic indicators of water quality: a successful capacity-building experience for Brazilian postgraduate students in ecology. Braz. J. Biol. 71(4), 937-947. http://doi.org/10.1590/S1519-69842011000500014.

Callisto, M., Macedo, D.R., Alves, C.B.M., Golgher, A.B., Agra, J., Silvia, M., & Costa, I.S., 2021. Avaliação ecológica rápida de qualidade de água no rio das Velhas. Rev. Espinhaco, 10, 2. http://doi.org/10.5281/zenodo.5722097.

Callisto, M., Solar, R., Rocha, A.S., Paz, A.A., Dolabela, B.M., Felisberto, B., Costa, E.C.S., Eller, E.E.O., Castro, H.F.L., Gerheim, I., Lombello, J.C., Madureira, K.H., Souza, L.C.G., Senna, N., Marques, R., Caffaro, R.M., Otuki, S.A.P., Santos, G.M., Amaral, P.H.M., Carmo, F.F., Kamino, L.H.Y., Linares, M.S., Ferraz, V.S., & Nunes, T., 2023. Avaliação ecológica rápida de qualidade de água e bioindicadores bentônicos no Parque Nacional da Serra do Gandarela, Minas Gerais. Rev. Espinhaco, 12, 1. http://doi.org/10.5281/zenodo.7996142.

Canelas, M.A.S., & Bertoluci, J., 2007. Anurans of the Serra do Caraça, southeastern Brazil: species composition and phenological patterns of calling activity. Iheringia Ser. Zool. 97(1), 21-26. http://doi.org/10.1590/S0073-47212007000100004.

Capdevila, A.S.L., Kokimova, A., Ray, S.S., Avellán, T., Kim, J., & Kirschke, S., 2020. Success factors for Citizen Science projects in water quality monitoring. Sci. Total Environ. 728, 137843. PMid:32570323. http://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.137843.

Carmo, F.F., Kamino, L.H.Y., Junior, R.T., Campos, I.C., Carmo, F.F., Silvino, G., Castro, K.J.S.X., Mauro, M.L., Rodrigues, N.U., Miranda, M.P.S., & Pinto, C.E.F., 2017. Fundão tailings dam failures: the environment tragedy of the largest technological disaster of Brazilian mining in global context. Perspect. Ecol. Conserv. 15(3), 145-151. http://doi.org/10.1016/j.pecon.2017.06.002.

Cionek, V.M., Alves, G.H.Z., Sacramento, P.A., Beaumord, A.C., & Benedito, E., 2024. Rapid Assessment Protocol for sandstone headwater streams: a versatile and effective environmental assessment tool. Acta Limnol. Bras. 36, e20. http://doi.org/10.1590/s2179-975x8422.

Ohio Environmental Protection Agency – USEPA. Division of Water Quality Monitoring and Assessment, 1987. Biological criteria for the protection of aquatic life. Columbus: EPA, vol. I-III, 120 p.

Feio, M.J., Ferreira, W.R., Macedo, D.R., Eller, A.P., Alves, C.B.M., França, J.S., & Callisto, M., 2015. Defining and testing targets for the recovery of tropical streams based on macroinvertebrate communities and abiotic conditions. River Res. Appl. 31(1), 70-84. http://doi.org/10.1002/rra.2716.

Fernandes, A., Dolabela, B., Senna, N., Marques, R., Amaral, P.H.M., & Callisto, M., 2022. Avaliação ecológica rápida de qualidade de água do Rio Caraça como um ecossistema em condições de referência. Rev. Espinhaco, 11(1), http://doi.org/10.5281/zenodo.6564171.

França, J., Solar, R., Hughes, R.M., & Callisto, M., 2019. Student monitoring of the ecological quality of neotropical urban streams. Ambio 48(8), 867-878. PMid:30448993. http://doi.org/10.1007/s13280-018-1122-z.

Golgher, A.B., Callisto, M., & Hughes, R.M., 2023. Improved ecosystem services and environmental gentrification after rehabilitating Brazilian urban streams. Sustainability, 15(4), 3731. http://doi.org/10.3390/su15043731.

Gregory, S.V., Swanson, F.J., McKee, W.A., & Cummins, K.W., 1991. An ecosystem perspective of riparian zones. Bioscience 41(8), 540-551. http://doi.org/10.2307/1311607.

Hannaford, M.J., Barbour, M.T., & Resh, V.H., 1997. Training reduces observer variability in visual-based assessments of stream habitat. J. N. Am. Benthol. Soc. 16(4), 853-860. http://doi.org/10.2307/1468176.

Hughes, R.M., Larsen, D.P., & Omernik, J.M., 1986. Regional reference sites: a method for assessing stream potentials. Environ. Manage. 10(5), 629-635. http://doi.org/10.1007/BF01866767.

Jones, N., McGinlay, J., & Dimitrakopoulos, P.G., 2017. Improving social impact assessment of protected areas: A review of the literature and directions for future research. Environ. Impact Assess. Rev. 64, 1-7. http://doi.org/10.1016/j.eiar.2016.12.007.

Junqueira, M.V., Alves, K., Paprocki, H., Campos, M., de Carvalho, M., Mota, H., & Rolla, M., 2018. Índices bióticos para avaliação de qualidade de água de rios tropicais, síntese do conhecimento e estudo de caso: bacia do alto Rio Doce. Braz. J. Environ. Sc. 49(49), 15-33. http://doi.org/10.5327/Z2176-947820180322.

Karr, J.R., & Dudley, D.R., 1981. Ecological perspective on water quality goals. Environ. Manage. 5(1), 55-68. http://doi.org/10.1007/BF01866609.

Kaufmann, P.R., Hughes, R.M., Paulsen, S.G., Peck, D.V., Seeliger, C.W., Weber, M., & Mitchell, R.M., 2022. Physical habitat in conterminous US streams and rivers, part 1: geoclimatic controls and anthropogenic alteration. Ecol. Indic. 141, 109046. PMid:35991319. http://doi.org/10.1016/j.ecolind.2022.109046.

Le, S., Josse, J., & Husson, F., 2008. FactoMineR: an R package for multivariate analysis. J. Stat. Softw. 25(1), 1-18. http://doi.org/10.18637/jss.v025.i01.

Macedo, D.R., Hughes, R.M., Ligeiro, R., Ferreira, W.R., Castro, M., Junqueira, N.T., & Callisto, M., 2014. The relative influence of catchment and site variables on fish and macroinvertebrate richness in Cerrado biome streams. Landsc. Ecol. 29, 1001-1016. http://doi.org/10.1007/s10980-014-0036-9.

Madureira, K.H., Ferreira, V., & Callisto, M., 2024. Rehabilitation of tropical urban streams improves their structure and functioning. Sci. Total Environ. 926, 171935. PMid:38527547. http://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.171935.

Martins, I., Macedo, D.R., Hughes, R.M., & Callisto, M., 2021. Major risks to aquatic biotic condition in a Neotropical Savanna river basin. River Res. Appl. 37(6), 858-868. http://doi.org/10.1002/rra.3801.

Minas Gerais, 2013. Plano de Manejo da RPPN “Santuário do Caraça”. Santa Bárbara: Província Brasileira da Congregação da Missão; Associação de RPPN e Outras Reservas Privadas de Minas Gerais.

Minas Gerais. Conselho Estadual de Política Ambiental. Conselho Estadual de Recursos Hídricos de Minas Gerais, 2 dez. 2022. Deliberação Normativa Conjunta COPAM CERH/MG no. 8, de 21 de novembro de 2022. Dispõe sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes, e dá outras providências. Diário do Executivo – “Minas Gerais”, Belo Horizonte.

Pauley, D., 1995. Anecdotes and the shifting baseline syndrome of fisheries. Trends Ecol. Evol. 10(10), 430. PMid:21237093. http://doi.org/10.1016/S0169-5347(00)89171-5.

Pedrosa, V.M.F., 2021. Entre serras: Piedade ao Caraça. 1 ed. Belo Horizonte: Elaine Machado Produções Editoriais; Vale.

Queiroz, H.M., Nóbrega, G.N., Ferreira, T.O., Almeida, L.S., Romero, T.B., Santaella, S.T., Bernardino, A.F., & Otero, X.L., 2018. The Samarco mine tailing disaster: A possible time-bomb for heavy metals contamination? Sci. Total Environ. 637–638, 498-506. PMid:29754084. http://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.04.370.

R Core Team 2024. R: a language and environment for statistical computing. Vienna: R Foundation for Statistical Computing. Retrieved in 2024, September 26, from https://www.R-project.org/

Salvador, G.N., Montag, L.F. de A., Hughes, R.M., Almeida, S.M., Prudente, B.S., Pessali, T.C., Barroso, T.A., Cianciaruso, M.V., Ligeiro, R., Juen, J., & Carlucci, M.B., 2022. Influences of multiple anthropogenic disturbances, coupled with a tailings dam rupture, on spatiotemporal variation of fish assemblages in a tropical river. Freshw. Biol. 67(10), 1708-1724. http://doi.org/10.1111/fwb.13967.

Silva, D.R.O., Herlihy, A.T., Hughes, R.M., Macedo, D.R., & Callisto, M., 2018. Assessing the extent and relative risk of aquatic stressors on stream macroinvertebrate assemblages in the neotropical savanna. Sci. Total Environ. 633, 179-188. PMid:29573684. http://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.03.127.

Silveira, F.A.O., Negreiros, D., Barbosa, N.P.U., Buisson, E., Carmo, F.F., Carstensen, D.W., Conceição, A.A., Cornelissen, T.G., Echternacht, L., Fernandes, G.W., Garcia, Q.S., Guerra, T.J., Jacobi, C.M., Lemos-Filho, J.P., Le Stradic, S., Morellato, L.P.C., Neves, F.S., Oliveira, R.S., Schaefer, C.E., Viana, P.L., & Lambers, H., 2016. Ecology and evolution of plant diversity in the endangered campo rupestre: A neglected conservation priority. Plant Soil 403(1–2), 129-152. http://doi.org/10.1007/s11104-015-2637-8.

Sonter, L.J., Barrett, D.J., Soares-Filho, B.S., & Moran, C.J., 2014. Global demand for steel drives extensive land-use changes in Brazil’s Iron Quadrangle. Glob. Environ. Change 26, 63-72. http://doi.org/10.1016/j.gloenvcha.2014.03.014.

Talamoni, S.A., Amaro, B.D., Cordeiro-Júnior, D.A., & Maciel, C.E.M.A., 2014. Mammals of Reserva Particular do Patrimônio Natural Santuário do Caraça, state of Minas Gerais, Brazil. Check List 10(5), 1005-1013. http://doi.org/10.15560/10.5.1005.

Vasconcelos, M.F., 2022. Observação de aves na RPPN Santuário do Caraça (MG) no contexto das serras do Sudeste do Brasil. Rev. Brasil. Rev. Bras. Ecotur. 15(3), 283-306. http://doi.org/10.34024/rbecotur.2022.v15.13607.

Zanin, P.R., Cavalcante, R.B.L., Fleischmann, A.S., Peres, C.A., Ferreira, D.M., Serrão, E.A.O., & Pontes, P.R.M., 2024. Do protected areas enhance surface water quality across the Brazilian Amazon? J. Nat. Conserv. 81, 126684. http://doi.org/10.1016/j.jnc.2024.126684.
 

Submitted date:
02/27/2025

Accepted date:
10/17/2025

Publication date:
12/04/2025

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