Flutuação na disponibilidade de fósforo : a flexibilidade em sua aquisição e os possíveis efeitos sobre comunidades de cianobactérias de água doce

Orientador: Prof. Dr. André Andrian Padial

Coorientador: Prof. Dr. Luis Aubriot

Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia e Conservação. Defesa : Curitiba, 29/10/2021

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Resumo: Competição é considerado o principal mecanismo atuando sobre acomposição das comunidades, uma vez que os recursos disponíveis aosorganismos são limitados. Entretanto, a relação entre disponibilidade de recursoe crescimento das populações não é sempre diretamente proporcional.Consequentemente, os resultados das interações e os padrões de coexistênciaentre espécies podem variar, não sempre culminando em exclusão competitiva.Um bom exemplo são as cianobactérias de água doce. Estes organismos podemestar sujeitos à limitação por fósforo (P), e através dos diferentes ajustes dosistema de absorção sob distintos padrões de disponibilidade de P (pulsos),diferentes equilíbrios energéticos podem ser alcançados e a absorção dessenutriente pode cessar em diferentes concentrações externas. Considerando queas concentrações nas quais se interrompe a absorção podem impactar ocrescimento e a disponibilidade de P para outras espécies, o objetivo desta tesefoi avaliar como diferentes padrões de disponibilidade de P podem afetar acoexistência de populações de cianobactérias de água doce. No capítulo 1, sãoapresentados os resultados de experimentos com monocultivos e cultivos mistosde Aphanizomenon gracile e Dolichospermum sp, adicionando P em um pulso(1P) ou dez pulsos (10P). A maior probabilidade de coexistência ocorreu em 10P,provavelmente devido a uma desvantagem de A. gracile. Aphanizomenon graciletambém teve maior atividade de fosfatases alcalinas, assim como 10P emcomparação com 1P nos cultivos mistos. No capítulo 2, além de A. gracile eDolichospermum circinale, também foi avaliada Raphidiopsis raciborskii. Foramaplicados 1P e 10P sob condições saturadas e não saturadas, e foi usado 33Ppara seguir a concentração de P no meio. Foram encontrados efeitos dos pulsose ausência de completa exclusão competitiva, e diferenças na atividade dafosfatase alcalina mesmo sob saturação. Em cultivos mistos, A. gracile foifavorecida em 1P e R. raciborskii em 10P, embora ambas espécies tenderam ater maiores taxas de crescimento em 1P em monocultivos. Os parâmetros deabsorção de P também mudaram de acordo com os pulsos e sugerem maioreficiência em 1P, corroborando estudos anteriores. No capítulo 3, é feita umabreve revisão da teoria de competição e do P enquanto nutriente essencial. E,considerando os resultados experimentais obtidos, é proposto que usar a razãoentre as formas orgânica e inorgânica de P seria mais útil para entender asdinâmicas de população e comunidade, a usar apenas a parcela inorgânica.

Abstract: Competition is thought to be the main driver of community composition,as the resources available to organisms are limited. However, the relationshipbetween resource availability and population growth is not always directlyproportional. Consequently, the outcomes of species interactions and patterns ofcoexistence can vary, not always resulting in competitive exclusion. A goodexample are freshwater species of cyanobacteria. These organisms might besubjected to phosphorus (P) limitation, and by adjusting differently its phosphorusuptake system when under distinct patterns of P availability (pulses), they canachieve distinct energetic equilibriums and cease their P uptake at differentexternal concentrations. Considering that these different external concentrationsat which uptake ceases might impact growth and P availability to other species,the aim of this thesis was to assess how different patterns of P availability canaffect the coexistence of freshwater Cyanobacteria populations. In chapter 1, arepresented results of experiments with mono and mixed cultures ofAphanizomenon gracile and Dolichospermum sp, adding P in single (1P) or tenpulses (10P). Higher probability of coexistence occurred in 10P, probably due adisadvantage of A. gracile. Aphanizomenon gracile also had higher alkalinephosphatase activity, and the same occurred in 10P in mixed cultures incomparison to 1P. In chapter 2, besides A. gracile and Dolichospermum circinale,it was also assessed Raphidiopsis raciborskii. One and 10P were applied undersaturated and non-saturated conditions, and 33P was used to follow the Pconcentration in the medium. Effects of pulses and absence of complete speciesexclusion were found, and also different alkaline phosphatase activity even undersaturated condition. In mixed cultures, A. gracile was favored in 1P and R.raciborskii in 10P, although both species tended to have higher growth rates in1P in monocultures. The P uptake parameters also changed according P pulsesand suggest higher efficiency in 1P, corroborating previous studies. In chapter 3,the competition theory and the approach of P as an essential resource are brieflyreviewed. And, taking into consideration the experimental results obtained, it isproposed that the use of organic P:inorganic P ratio would be more useful tounderstand population and community dynamics, than to use only inorganic P.