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 PO₃^4- 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 PO₃^4- 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.

Fotos da palestra

Lecture photos

Cleiton Eller: Como características hidráulicas do xilema determinam a produtividade de árvores tropicais

Data: 23 de junho de 2017
Date: June 23rd, 2017

Hora: 14h:00
Time: 02h:00 PM

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

Como características hidráulicas do xilema determinam a produtividade de árvores tropicais

O crescimento de árvores tropicais é um processo extremamente importante devido a seu papel na manutenção da estrutura e funcionamento de florestas tropicais, e consequentemente, no ciclo de carbono global. Entretanto taxas de crescimento de árvores tropicais variam grandemente dentro e entre florestas, e as causas dessa variação ainda não são completamente compreendidas. Parte da variação em taxas de crescimento de árvores tropicais está associada com a taxa de mortalidade das árvores, dando origem a uma relação de trade-off, com árvores de crescimento rápido e alto mortalidade em um extremo, e árvores de crescimento lento e baixa mortalidade em outro. Embora o trade-off crescimento-mortalidade seja bem estabelecido em árvores tropicais, os mecanismos fisiológicos subjacentes a essa relação são pouco compreendidos. Nessa palestra eu discutirei como características do xilema podem estar relacionadas com a economia de carbono da planta e, dessa forma, explicar diferenças em taxas de crescimento e mortalidade de árvores tropicais. Nossos dados indicam que árvores de crescimento rápido possuem um sistema hidráulico mais vulnerável a cavitação do que árvores de crescimento lento, sugerindo que as maiores taxas de mortalidade observadas em árvores de crescimento rápido podem ser atribuídas a falhas no sistema hidráulico dessas árvores. Entretanto, a resistência a cavitação só é possível devido a um maior investimento de carbono na construção do xilema. As relações entre resistência a cavitação e custo de construção do xilema podem ser interpretadas como um eixo econômico similar ao eixo econômico foliar, no qual o sistema hidráulico da árvore deve ser preservado até que o investimento inicial de carbono na construção do tecido seja alcançado. Esse eixo econômico do xilema possui importante implicações para o entendimento da evolução do xilema, e fornece uma conexão teórica entre o funcionamento hidráulico e a produtividade de árvores tropicais.

Cleiton Breder Eller é formado em Ciências Biológicas pela Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) e é mestre e doutor em Ecologia pela mesma instituição. Atualmente está em um pós-doutorado vinculado à Universidade de Exeter, na Inglaterra. Sua principal área de interesse é em Ecofisiologia Vegetal, com destaque em temas como florestas nebulares, ecohidrologia e relações hídricas entre plantas.

How do hydraulic characteristics of xylem determine the productivity of tropical trees?

The growth of tropical trees is a extremely important process because of its role in maintaining the structure and functioning of tropical forests, and consequently, in the global carbon cycle. However, growth rates of tropical trees vary greatly within and among forests, and the causes of that variation are still not fully understood. Part of the variation in growth rates of tropical trees has been associated with the mortality rates of trees, resulting a trade-off relationships between fast-growing trees with high mortality in a extreme, and slow-growing trees with low mortality in another.. Although the growth-mortality trade-off is well established in tropical trees, the physiological mechanisms underlying this relationship are poorly understood. In this lecture I will discuss how xylem characteristics can be related to the plant carbon economy and thus explain differences in growth and mortality rates in tropical trees. Our data indicate that fast-growing trees have a hydraulic system more vulnerable to cavitation than slow-growing trees, suggesting that the higher mortality rates observed in fast-growing trees can be attributed to failures in hydraulic system of these trees. However, the resistance to cavitation is only possible because a higher carbon investment in xylem construction. The relationships between resistance to cavitation and costs of xylem construction can be interpreted as an economic axis, similar to leaf economic axis, in which the tree's hydraulic system must be preserved until the initial carbon investment in fabric construction has been achieved. This xylem's economic axis has important implications for understanding the evolution of the xylem, and it provides a theoretical connection between hydraulic operation and productivity in tropical trees.

Cleiton Breder Eller has a degree in Biological Sciences from the State University of Campinas and he has a master and PhD degrees in Ecology at the same institution. Currently, he is a post-doc vinculated at University of Exeter. His main interest is Plant Ecophysiology , with enphasis in subjects like cloud forests, ecohydrology and water relations among plants.

Glauco Machado: Discutindo a discussão: uma janela para os dilemas profissionais dos pós-graduandos

Data: 08 de junho de 2017
Date: June 08th, 2017

Hora: 12h:30
Time: 12h:30 PM

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

Discutindo a discussão: uma janela para os dilemas profissionais dos pós-graduandos

Glauco Machado é graduado em Ciências Biológicas pela Universidade Estadual de Campinas (1997) e tem doutorado em Ecologia pela mesma instituição (2002). Atualmente é professor na Universidade de São Paulo , onde seu foco principal de estudo é ecologia comportamental, trabalhando os temas de seleção sexual, cuidado parental e comportamento defensivo.

Discussing the discussion: an open window for the professional dilemmas of graduated students

Glauco Machado is graduated in Biological Sciences at State University of Campinas (1997) and has a Ph.D. degree in Ecology at the same institution (2002). Currently, he is a Professor in the São Paulo University and he is interested in behavior ecology, focusing in subjects like sexual selection, parental care and defensive behaviors.