Decomposição de detritos foliares em sistemas ripários tropicais: efeitos das escalas espacial e temporal

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, Florianópolis, 2014

A avaliação da decomposição em diferentes níveis e escalas (espacial e temporal) possibilita o desenvolvimento de uma visão integrada sobre a ótica deste importante processo ecológico. O objetivo deste estudo foi avaliar a influência de diferentes escalas espaciais e temporais na decomposição de detritos foliares e os efeitos da composição química, invertebrados e microorganismos em riachos de região tropical (Brasil). Foram estudados rios do Norte de Minas Gerais (Capitulo 1 e 2) e do planalto central em Brasília (Capitulo 3). Assim, esta tese é composta por 3 capítulos e os seus principais resultados foram: 1- "Coarse Particulate Organic Matter Dynamics in a Tropical Vereda System", onde a produção de serapilheira em área de veredas foi baixa(365g m-2 ano-1 de entrada terrestre e 181 g m-2 ano-1vertical sobre o rio). A decomposição foliar foi elevada quando comparada com outros sistemas tropicais, com valores máximos coincidindo com o período chuvoso. O conteúdo de ergosterol das folhas foi elevado, mas as densidades de esporos na água foram baixas. Menos de 10% dos invertebrados foram fragmentadores, sugerindo pouca participação desta comunidade no processo de decomposição. Apesar da baixa produtividade e rápida decomposição, a matéria orgânica acumulada no leito é alta. Isso pode estar relacionado com ciclos de inundação e a dinâmica de secas sazonais, permitindo o transporte de detritos foliares das áreas terrestre através da corrente da água. 2- "Canopy degradation effects on temporal leaf breakdown rates in a tropical stream", os maiores valores na taxa de decomposição foram observados no período chuvoso, provavelmente devido às altas temperaturas (aumento da atividade metabólica) e chuvas(maior abrasão física). Encontramos maior biomassa microbiana (aumento de organismos fotossintéticos) e maiores densidades e riqueza de invertebrados (menor lavagem da comunidade pela água) no período de seca. O fluxo de água, temperatura e precipitação foram os fatores que controlam a decomposição neste sistema. A degradação do dossel modificou o k e pode altera o metabolismo do ecossistema (heterotróficas para autotróficas), apesar da grande resistência ecológica das "veredas". A degradação do dossel também deixou o sistema mais suscetíveis a alterações sazonais. Este impacto ambiental modificou também as comunidades de micro-organismos e invertebrados, indicando que este processo é um útil bioindicador. 3- "The effects of spatialscale on breakdown of leaves in a tropical watershed", onde as comunidades microbiana e de fragmentadores foram mais influenciadas pela escala local (ordem de rio), conduzindo a decomposição foliar nesta escala. Entretanto, as maiores influencias sobre o processo de decomposição foram observadas em escala regional (sub-bacia), mostrando que a escala de estudo altera a resposta do processo estudado. As maiores taxas de decomposição (independente da qualidade do detrito) ocorreram em ambientes com elevados valores de velocidade da água, oxigênio dissolvido e temperatura, os quais aceleram o metabolismo biológico. Assim, bacias com microclimas mais quentes e córregos com níveis mais elevados de nutrientes e oxigênio poderiam estar acelerando o metabolismo do ecossistema, independente da qualidade detritos.<br>

Abstract: The evaluation of the leaf breakdown at different levels and scales (spatial and temporal) enables the development of integrated view of this important ecological process. The aim of this study was to evaluate the influence of different spatial and temporal scales in the evaluation and the effects of chemical composition, invertebrates and micro-organisms in streams of tropical region (Brazil). Rivers in northern of Minas Gerais State (Chapter 1 and 2) and the central plateau in Brasília City (Chapter 3) were studied. Thus, this thesis consists of three chapters and the main results were: 1- "Coarse Particulate Organic Matter Dynamics in a Tropical Vereda System"; Litter production in the riparian area was low (365g m-2 year-1 falling on the forest soil and 181g m-2 year-1 fallen directly into the stream). The litter breakdown was high when compared with other South American systems, with maximum values coinciding with the rainy season. Ergosterol content in decomposing leaves was high, but spore densities in the water were low. Nearly 10% of invertebrates were shredders suggesting a low role in litter decomposition. Despite the low litterfall and fast decomposition, accumulated organic matter in the bed is high. This could be related to seasonal flood/dry dynamics allowing the transportation of terrestrial litter into the stream. 2- "Canopy degradation effects on temporal leaf breakdown rates in a tropical stream"; Higher values of leaf breakdown rates (k) were observed in rainy season, most likely due to high temperatures (increasing metabolic activity) and rainfall (higher physical abrasion). However, we found higher microbial biomass (increase of photosynthetic organisms) and greater densities and richness of invertebrates (lower washing power by water) in dry season. Therefore, on the large temporal sampling, water flow, temperature and precipitation were the factors controlling the k in this stream system. The canopy degradation modify the k and can change the metabolism of the ecosystem (from heterotrophic to autotrophic), despite the great ecological resistance of "veredas". Thecanopy degradation left the system higher susceptible to seasonal changes. This environmental impact modified also the communities of micro-organisms and invertebrates indicate that this process is useful as bioindicators. 3-"The effects of spatial scale on breakdown of leaves in a tropical watershed"; The microbial and shredder were most influenced at the local scale (stream order), leading to leaf breakdown in this scale. Moreover, differences in the overall k and abiotic variables were more strongly influenced at the regional scale (sub-basin), showing that the study scale alters the response of the studied variables. We found higher k values (independent of the detritus quality) at higher values of water velocity, dissolved oxygen and temperature, all of which accelerate biological metabolism in response to variations on the regional scale. Watersheds with warmer microclimates and streams with higher nutrient levels and oxygen could be accelerating the ecosystem metabolism, independent of the detritus quality.