Thursday 13 July 2017

Sandra Benavides: Shift in rainfall level and litter quality drive ecosystem functioning in bromeliad phytotelmata


Data: 17 de julho de 2017
Date: July 17th, 2017

Hora: 14h:00
Time: 02h:00 PM

Local (Room): Sala IB11, Bloco O, Prédio da Pós graduação, Instituto de Biologia, Unicamp, Campinas, São Paulo, Brasil

Mudanças no nível de precipitação e qualidade do detrito determinam o funcionamento ecossistêmico em fitotelmatas bromelícolas

RESUMO

Ecossistemas aquáticos são susceptíveis a mudanças no aporte de nutrientes e entrada de água da chuva. Ambos qualidade do detrito e quantidade de precipitação são componentes importantes das mudanças globais e parecem regular o funcionamento de ecossistemas aquáticos por alterar a ciclagem de nutrientes e as taxs de processamento de detritos por macroinvertebrados. Estes efeitos na ciclagem de nutrientes e taxas de processamento de detrito são causados por mudanças na qualidade do detrito (por exemplo, razão elemental) e por mudanças nos padrões de precipitação, que podem mudar as condições físicas de corpos d'água naturais (como lagos e bromélias-tanque) por isolar e/ou homogeneizar comunidades aquáticas através de mudanças no volume de água destes sistemas aquáticos ou modificando sua química ao alterar as taxas de mobilização e diluição de nutrientes. Apesar do papel importante destes dois fatores na estrutura e funcionamento ecossistêmico, os efeitos interativos do aporte de nutrientes e entrada de água da chuva em ecossistemas ainda é pouco conhecido. Neste estudo, nós manipulamos a qualidade do detrito mudando a razão estequiométrica de N:P (N:P natural = 49 e N:P alto = 64) e a precipitação (níveis atuais e acréscimo de 40%) para compreender como estes fatores combinados ortogonalmente afetam a estrutura e o funcionamento de sistemas de fitotelmatas bromelícolas.

Nossos resultados mostraram que a abundância de Naididae (Oligochaeta) diminuiu em 23% com a taxa de N:P natural e aumento da precipitação. Mas em detritos de alta razão N:P, a abundância de Naididae aumentou em 63% sob alta precipitação. Como consequência, a concentração de NH4+ no tanque das bromélias aumentou com o aumento da abundância de Naididae, sugerindo que Naididae acelera a ciclagem de N no sistema. As concentrações mais baixas de MOCD (matéria orgânica colorida dissolvida) no tanque das bromélias foram encontradas nos mais altos níveis de precipitação e detritos de alto N:P. Porém, sob condições de detritos naturais, o aumento da precipitação causou um aumento na biomassa de detrito fino, provavelmente devido à ingestão do detrito por Naididae e seus impactos de bioturbação. O aumento da precipitação causou um decréscimo de 50% no fluxo de N de detritos para folhas de bromélias e concentração de PO34- diluído nos tanques em ambos os tratamentos de N:P. Além disso, o aumento da precipitação causou também o escape de água, que lixiviou quantidades consideráveis de nutrientes, bactérias e zooplâncton das bromélias. Apesar disto, a comunidade de microorganismos (bactérias, algas e zooplâncton) e outros macroinvertebrados dentro das bromélias não responderam a qualidade do detrito e mudanças na precipitação. Estes achados sugerem que comunidades aquáticas em fitotélmatas bromelícolas são estáveis e resistentes a mudanças na qualidade do detrito e precipitação.    

Sandra Benavides tem graduação em Ciências Biológicas pela Universidade Nacional da Colômbia, em Bogotá (2010) e mestrado em Ecologia pela Universidade Estadual de Campinas, onde atua como doutoranda atualmente, na área de Ecologia. Tem interesse em efeitos de mudanças globais e a qualidade do detrito na estrutura de comunidades e funcionamento de ecossistemas aquáticos.

Shift in rainfall level and litter quality drive ecosystem functioning in bromeliad phytotelmata
ABSTRACT

Aquatic ecosystems are susceptible to changes in nutrient supply and rainwater input.  Both litter quality and precipitation amount are important components of global change and appear to regulate aquatic ecosystem functioning by altering nutrient cycling and detrital processing rates by macroinvertebrates. These effects on nutrient cycling and detrital processing rates are caused by changes in litter quality (i.e., elemental ratios) and by changes in rainfall patterns, which can change the physical conditions of natural water bodies (i.e., lakes and water-holding bromeliads) by isolating and/or homogenizing aquatic communities through changes in the volume of water of these aquatic systems or by modifying their chemistry to alter the rates of mobilization and dilution of nutrients. Although the main role of these two drivers on ecosystem structure and functioning, the interactive effects of nutrient supply and rainwater input on ecosystems are still poorly known. In this study, we manipulated litter quality by changing N:P stoichiometry (natural N:P = 49 and high N:P = 64) and rainfall (current levels and 40% increase) to understand how these orthogonally combined factors affect the structure and the functioning of bromeliad phytotelmata systems.

Our results showed that the abundance of Naididae (Oligochaeta) decreased by 23% with natural N:P ratio and increased rainfall. But under high detritus N:P ratio, the abundance of Naididae increased by 63% under high rainfall. As a consequence, NH4+ concentration in the bromeliad tank increased as Naididae abundance increased suggesting that Naididae boost N cycling in the system. The lowest CDOM (colored dissolved organic matter) concentrations in the bromeliad tank were found at the highest rainfall level and high detritus N:P. However, under natural detritus conditions, increased rainfall caused an increase in fine detritus biomass, probably because of the detritus ingestion by Naididae and their bioturbation impacts. Increased rainfall caused a 50% decrease in N flux from detritus to bromeliad leaves, and diluted PO34- concentrations in the water tank in both N:P treatments. Further, rainfall increases also caused water runoff, which leached considerable amounts of nutrients, bacteria, and zooplankton out from bromeliads. Despite that, the community of microorganisms (bacteria, algae, and zooplankton) and other macroinvertebrates inside bromeliads did not respond to detritus quality and changes in rainfall. These findings suggest that aquatic communities in bromeliad phytotelmata are stable and resistant to changes in detritus quality and precipitation

Sandra Benavides has a degree in Biological Sciences from the National University of Colombia, in Bogotá (2010) and she has a Master degree in Ecology from the State University of Campinas (2015), where she currently works as a doctoral student in Ecology. Her main interest is in how global changes and detritus quality affect the structure of communities and aquatic ecosystems functioning.




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