Search

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Changes in land use have altered the structure and functioning of ecosystems, including trophic interactions that control the flow of matter and energy. We investigated the differences between the relationship of log10-biomass and log10-body size classes (size spectrum) of impacted and preserved streams along a land use gradient, going from almost complete coverage by native forest to complete agriculture of monocultures. The size spectrum characterizes how many organisms of each size class are maintained in the communities and is therefore a way of accessing the energy flow between trophic levels. We used data from macroinvertebrates of 30 streams, located in southeastern Brazil. We predicted that impacted streams could have more or less basal resources available (i.e. higher or lower size spectra intercept, respectively), and in both cases we expected a higher energetic cost, sustaining less biomass in large size classes (i.e. steeper size spectra slope). We also expected more deviations in the model in impacted streams (lower regression R²), due to the high energy demand and low energy efficiency transfer, causing organisms to feed outside their ideal predator–prey mass ratio. Our results demonstrated that impacted streams have fewer small organisms available at lower trophic levels (lower intercepts) than preserved streams, but with a more efficient energy transfer (shallower slopes). This may be due to few strong interaction links related to communities with less diversity and the simplification of the food web in impacted environments, which tends to decrease stability and enhance vulnerability to stochastic events. Preserved streams are more complex and have more energy pathways possible, resulting in weaker interaction strengths, which leads to a higher community stability. We also demonstrated that deviations in the model do not vary systematically across the land use gradient, as well as its structure is not defined by the land use type. Our study represents a step forward to understand how anthropogenic impacts affect trophic interactions and ecosystem functioning in tropical streams. As mudanças no uso do solo alteraram a estrutura e o funcionamento dos ecossistemas, incluindo interações tróficas que controlam o fluxo de matéria e energia. Nós investigamos as diferenças entre a relação log10-biomassa e log10-classes de tamanho corporal (size spectrum) de riachos impactados e preservados ao longo de um gradiente de uso do solo, indo desde cobertura quase completa por floresta nativa até agricultura completa de monoculturas. O size spectrum caracteriza quantos organismos de cada classe de tamanho são mantidos nas comunidades e, portanto, é uma forma de acessar o fluxo de energia entre os níveis tróficos. Utilizamos dados de macroinvertebrados de 30 riachos, localizados no sudeste do Brasil. Previmos que os riachos impactados poderiam ter mais ou menos recursos basais disponíveis (ou seja, intercepto do size spectrum é maior ou menor, respectivamente), e em ambos os casos esperávamos um custo energético mais alto, sustentando menos biomassa em classes de tamanho grande (ou seja, inclinação do size spectrum mais íngreme). Também esperávamos mais desvios no modelo em riachos impactados (menor regressão R²), devido à alta demanda de energia e baixa eficiência de transferência energética, fazendo com que os organismos se alimentassem fora de sua proporção ideal de massa predador-presa. Nossos resultados demonstraram que riachos impactados têm menos organismos pequenos disponíveis em níveis tróficos mais baixos (menores interceptos) do que riachos preservados, mas com uma transferência de energia mais eficiente (inclinações mais rasas). Isso pode ser devido aos poucos elos de interação fortes relacionados a comunidades com menor diversidade e à simplificação da teia alimentar em ambientes impactados, o que tende a diminuir a estabilidade e aumentar a vulnerabilidade a eventos estocásticos. Os riachos preservados são mais complexos e têm mais caminhos de energia possíveis, resultando em forças de interação mais fracas, o que leva a uma maior estabilidade da comunidade. Também demonstramos que os desvios no modelo não variam sistematicamente ao longo do gradiente de uso do solo, assim como sua estrutura não é definida pelo tipo de uso do solo. Nosso estudo representa um passo adiante para entender como os impactos antrópicos afetam as interações tróficas e o funcionamento dos ecossistemas em riachos tropicais. CAPES: Código de Financiamento 001

Patterns of species replacement and richness differences along environmental gradients or ecoregions shed light on different ecological and evolutionary mechanisms acting on community structure. Communities of aquatic ecosystems of different watersheds are supposed to host distinct species and lineages. Quantifying and understanding the degree to which these differences are affected by environmental and biogeographical factors remains an open question for these environments, particularly in the Neotropical region. We investigated patterns of taxonomic and phylogenetic composition of headwater streams of the Paraná and Paraguai River basins to understand how local and biogeographical factors affect the assembly of fish communities. We also quantified taxonomic and phylogenetic beta diversity by decomposing them into nestedness and turnover components. We found that local environmental factors are the main factors influencing the composition of stream fish communities. Whereas pH affected both taxonomic and phylogenetic turnover, water velocity was responsible for phylogenetic turnover and pH was the main driver of phylogenetic nestedness. Our results indicate an effect of local environmental factors in determining the structure of headwater stream fish communities through a combination of a species sorting mechanism (water velocity and pH) and phylogenetic habitat filtering (pH). RESUMO Padrões de substituição de espécies ou diferenças de riqueza ao longo de gradientes ambientais ou ecoregiões lançam luz sobre diferentes processos e mecanismos ecológicos atuando na estruturação das comunidades. Supõe-se que comunidades aquáticas pertencentes a diferentes bacias pertençam a linhagens evolutivas distintas. Quantificar e entender o grau em que tais diferenças são resultado de fatores ambientais locais e/ou processos biogeográficos ainda é uma questão pouco explorada. Neste estudo nós investigamos os padrões de composição taxonômica e filogenética em riachos de cabeceira das bacias dos Rios Paraná e Paraguai, para entender como fatores locais e biogeográficos afetam a estruturação das comunidades de peixes. Nós quantificamos a diversidade beta taxonômica e filogenética decompondo estas em aninhamento e substituição. Encontramos que os fatores ambientais locais são os principais determinantes da composição das comunidades de peixes destes riachos. Enquanto o pH afetou tanto a substituição de linhagens e de espécies, a velocidade da água foi responsável por uma substituição de linhagens, enquanto o pH foi o principal responsável pelo aninhamento de linhagens. Nossos resultados indicam a importância dos fatores locais através da combinação entre mecanismos de preferência de nicho (velocidade da água e pH) e filtragem ambiental de linhagens (pH).

Aim The aquatic larvae of the Phylloicus (Trichoptera: Calamoceratidae) caddisflies are typical shredders. However, the trophic classification of Phylloicus has been based on the morphology and behaviour of the larvae. The aim of this study was to investigate the diet of caddisfly larvae Phylloicus in streams. Methods In order to provide a more reliable classification of Phylloicus diet, we analyzed the stomach contents of 185 larvae collected, sampled with D-frame entomological net from 18 streams located in the tropical forests of western Pará, Brazil. We compared the stomach contents between the larval stages, seasons (dry and rainy), and substrates (i.e., sand, leaf litter, roots, clay and mixed substrates). Results We identified the stomach contents as fine particulate organic matter (FPOM), coarse particulate organic matter (CPOM) and plant tissue. The diet of the Phylloicus larvae was composed basically of FPOM, independent of the larval stage (90,4%), was a higher consumption of FPOM in the dry season and there were no significant differences in food resource between substrates. Conclusions These findings indicate that the classification of Phylloicus as a shredder may in fact be based on the processing of leaves for the building of larval cases, rather than the diet, which is in fact detritivorous, enjoying the availability of FPOM in the streams. The great quantity of FPOM consumed by caddisfly larvae Phylloicus highlight the importance of this food resource for macroinvertebrate communities from tropical streams. Therefore, regional studies of feeding habits are needed for accurate classification trophic of Phylloicus. Resumo: Objetivo Phylloicus (Trichoptera: Calamoceratidae) é um gênero de inseto aquático cujas larvas são consideradas fragmentadoras típicas. Porém, a classificação trófica de Phylloicus tem sido baseada na morfologia e comportamento das larvas. O objetivo deste estudo foi investigar a dieta de larvas de Phylloicus em riachos. Métodos Assim, para estabelecer a correta dieta alimentar de Phylloicus analisamos o conteúdo estomacal de 185 larvas coletadas, amostradas com rede entomológica D em 18 riachos de floresta tropical no Oeste do Pará, Brasil. Comparamos o conteúdo estomacal entre os estádios larvais, períodos sazonais (seco e chuvoso) e substratos (e.g. areia, folhiço, raiz, substrato misto). Resultados Identificamos os conteúdos estomacais como matéria orgânica particulada fina (MOPF), matéria orgânica particulada grossa (MOPG) e tecido vegetal. Independentemente do estádio larval, a dieta de Phylloicus foi composta basicamente MOPF (90,4%), houve maior consumo de MOPF no período seco e não houve diferenças significativas no consumo de recursos alimentares entre substratos. Conclusões Esses resultados indicam que a classificação de Phylloicus como fragmentador deve ser associada somente à quebra de folhas para a construção de abrigos e não a sua dieta, que é detritívora, aproveitando a disponibilidade de MOPF nos riachos. A grande quantidade de FPOM consumida por larvas de Phylloicus destaca a importância desse recurso alimentar para comunidades de macroinvertebrados de riachos tropicais. Portanto, estudos regionais de hábitos alimentares são necessários para uma classificação precisa trófica de Phylloicus.

The aim of this study was to analyze aquatic oligochaete distribution in relation to water column physicochemical variables, structural environmental variation, and predominant substrates in the preserved Amazonian streams of the Saracá-Taquera National Forest (FLONA Saracá-Taquera), northwest Pará, Brazil. Oligochaetes are widely used as bioindicators for monitoring aquatic environments as they are very sensitive to pollution and environmental changes. Physicochemical and structural variables were measured from 100 stream segments in order to understand the distribution of oligochaetes in Amazonian streams. Biotic samples were collected using Surber samplers in three of the most predominant substrate types in each segment. PERMANOVA testing showed that there was a significant difference in the oligochaete community among some substrates, potentially caused by a difference in the abundance of the most common taxa. Canonical Correspondence Analysis showed that physical variables drive the distribution of oligochaetes in preserved Amazonian streams, as they determine the formation of different substrates along the stream, from the source to the mouth; favoring the presence of oligochaetes with more specific ecological needs in low-order streams, and the presence of oligochaetes capable of colonizing various types of substrates and deeper zones in high-order streams. These results suggest that water depth and channel width are the main drivers of aquatic oligochaete distribution along Amazonian streams, determining the formation of unstable and low-quality substrates and, consequently, the low colonization by oligochaetes in high-order streams; and more diverse and stable substrate formation in low-order streams, favoring the colonization by diverse taxa of aquatic oligochaetes in low-order Amazonian streams. O objetivo deste trabalho foi analisar a distribuição da comunidade de oligoquetos em relação às variáveis físico-químicas da coluna da água, variação estrutural do ambiente, e substratos predominantes em riachos amazônicos conservados na FLONA Saracá-Taquera, noroeste do Pará, Brasil. Oligochaetes são amplamente utilizados como bioindicadores para monitoramento de ambientes aquáticos, pois são muito sensíveis à poluição e às mudanças ambientais. Variáveis físico-químicas e estruturais de 100 trechos de riachos foram mensuradas para entender a distribuição de oligoquetos em riachos amazônicos. Amostras bióticas foram coletadas com amostrador Surber em três dos tipos de substratos mais predominantes em cada trecho. A PERMANOVA mostrou que há uma diferença significativa da comunidade de oligoquetos entre alguns substratos, possivelmente baseada nas diferenças no número do táxon mais comum. A Análise de Correspondência Canônica mostrou que as variáveis físicas controlam a distribuição da comunidade de oligoquetos em riachos amazônicos preservados, porque estas variáveis determinam a formação dos diferentes substratos ao longo do riacho, desde a nascente até a foz, favorecendo a presença de oligoquetos com necessidades ecológicas mais específicas em riachos de baixa ordem, e oligoquetos capazes de colonizar diferentes tipos de substrato e zonas mais profundas em riachos de ordem maior. Os resultados deste trabalho sugerem que a profundidade da água e a largura do canal são as variáveis que controlam a distribuição da comunidade de oligoquetos em riachos amazônicos, determinando a formação de substratos instáveis e de baixa qualidade, e consequentemente baixa colonização de oligoquetos, em riachos de ordem maior; e formação de substratos mais diversificados, mais estáveis e de qualidade em riachos de baixa ordem, favorecendo a colonização de diversos taxa de oligoquetos aquáticos em riachos amazônicos de baixa ordem. Fil: Bevilacqua, María Silvina. Universidade Federal do Rio de Janeiro; Brasil Fil: Marchese Garello, Mercedes Rosa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto Nacional de Limnología. Universidad Nacional del Litoral. Instituto Nacional de Limnología; Argentina Fil: Felix, Rodrigo Weber. Universidade Federal do Rio de Janeiro; Brasil Fil: Leal, João José Fonseca. Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia; Brasil Fil: De Barros, Marcos Paulo Figueiredo. Universidade Federal do Rio de Janeiro; Brasil Fil: Bozelli, Reinaldo Luiz. Universidade Federal do Rio de Janeiro; Brasil Fil: Esteves, Francisco De Assis. Universidade Federal do Rio de Janeiro; Brasil

RESUMO O uso e a ocupação do solo alteram sensivelmente os processos físico-químicos e biológicos dos sistemas naturais. Dessa forma, os mananciais de superfície são integradores dos fenômenos ocorrentes sobre a área da bacia hidrográfica. Assim, os objetivos do trabalho foram explorar a variabilidade temporal e espacial da qualidade da água e avaliar as possíveis relações entre os padrões de uso e ocupação do solo da bacia hidrográfica do Ribeirão Vermelho. Foram coletadas amostras de água em dois períodos (verão e inverno) e em 15 seções ao longo do curso d'água. Verificou-se forte influência temporal e espacial na qualidade das águas, e foram apresentadas no período de inverno as maiores concentrações de nutrientes (Cl-, P, NO3 -), condutividade elétrica e matéria orgânica. Esses valores interferem nos valores do Índice de Qualidade da Água, que varia entre 84 e 9 no período do verão e 66 e 6 no inverno. Quanto à trofia dos mananciais, foram encontrados valores médios de Índice de Estado Trófico de 30 no período chuvoso e de 93 no inverno. No tocante aos padrões de uso do solo, observaram-se fortes relações na qualidade da água nos dois períodos avaliados; a principal fonte de contaminação são as áreas urbanas. O Ribeirão Vermelho e seus afluentes apresentam forte influência das formas de uso e ocupação do solo confirmada pela entrada de matéria orgânica e de nutrientes nos sistemas hídricos por meio do lançamento de esgoto doméstico sem tratamento e pela agropecuária na rede de drenagem da bacia. ABSTRACT Land use significantly alters the physicochemical and biological processes of natural systems. Thus, surface water sources are integrators of phenomena occurring on the catchment area. In this way, the study aimed to explore the spatial and temporal variability of water quality, and to assess the possible relationships between patterns of land use of the Ribeirão Vermelho basin. Water samples were collected in two periods (summer and winter) and in 15 sections along the watercourse. There has been strong temporal and spatial influence on water quality, and winter period showed the highest nutrient concentrations (Cl-, P, NO3 -), electrical conductivity and organic matter. These values influence the values of the Water Quality Index, ranging from 84 to 9 in the summer period and 66 to 6 in the winter. With respect to trophic conditions of water sources, average values of Trophic State Index of 30 were verified during the rainy season and 93 in winter. Regarding land use patterns, strong relationships in water quality in both periods were observed, the main source of contamination are urban areas. Ribeirão Vermelho and its effluent have shown strong influence of the forms of land use and occupation evidenced by the input organic matter and nutrients in water systems through domestic sewage release untreated and by agriculture in the drainage system of the basin.

PENCZAK, Tadeusz; AGOSTINHO, Angelo Antonio; GLOWACKI, Lucasz; GOMES, Luiz Carlos. The effect of artificial increases in water conductivity on the efficiency of electric fishing in tropical streams (Paraná, Brazil). Hydrobiologia, Dordrecht, v.350, no.1-3, p.189-201, 1997. Four sites in three small tropical streams each were sampled with three successive electrofishings per constant unit effort, starting at the site with lowest natural water conductivity. Each second-fourth site was sampled at double water conductivity (up to 300 µS cm-1 only) by dissolving salt in the water. Electric fishing efficiency estimated by three efficiency indexes was not significantly correlated with increasing conductivity. The reasons for this result are discussed.

We evaluated the growth of periphyton and colonization of sterilized cobbles by invertebrates in three coastal streams of the Atlantic Forest (Southeast Brazil) that differ in the conservation level of riparian zones. Because of differences in light availability and water temperature, we hypothesized the growth of periphytic algae would be higher in the most altered stream. Consequently, invertebrate assemblages would differ among streams. Cobbles with similar sizes were ashed and incubated for 7, 15, 30, 45 and 60 days in the studied streams. Despite periphyton growth was faster in the most altered stream, contents of chlorophyll-a did not differ among streams. A total of 954 individuals (98% insects) belonging to 36 taxa was found. Invertebrate density was higher and increased throughout the experiment in the preserved stream, while invertebrate biomass was higher on the initial sampling intervals (7 and 15 days). A stream effect on invertebrate assemblages was observed after the 15th day and 17 taxa were found only in the preserved stream. Leptophlebiidae (Ephemeroptera), Hydroptilidae, Helichopsychidae, Leptoceridae (Trichoptera) and Orthocladiinae (Diptera) showed specificities with the assemblages found in the preserved stream and no taxa proved to be an indicator of the assemblages found in the altered streams. These results showed that changes in the riparian zones of Atlantic Forest streams did not affect the content of chlorophyll-a on rocky substrates, but the growth of periphyton influenced the density and structural composition of invertebrate assemblages. Our findings partially support the proposed hypothesis and conform to the notion of the importance of periphyton community for the colonization of exposed substrates by invertebrates and for evaluating the consequences of anthropogenic changes in ecosystem functioning and aquatic communities. RESUMO: O crescimento do perifíton e a colonização de seixos esterilizados por invertebrados foram avaliados em três riachos costeiros de Mata Atlântica (Sudeste do Brasil) que diferem no estado de conservação das zonas ripárias. Devido a diferenças na disponibilidade de luz e temperatura da água, foi hipotetizado que o crescimento das algas perifíticas seria maior no riacho mais alterado. Consequentemente, as assembleias de invertebrados iriam diferir entre os riachos. Seixos com tamanhos similares foram incinerados e incubados por 7, 15, 30, 45 e 60 dias nos riachos estudados. Apesar do crescimento do perifíton ter sido mais rápido no riacho mais alterado, os teores de clorofila-a não diferiram entre os riachos. Um total de 954 indivíduos (98% insetos) pertencentes a 36 táxons foi encontrado. A densidade de invertebrados foi maior e aumentou ao longo do experimento no riacho preservado, enquanto a biomassa de invertebrados foi maior nos intervalos iniciais de amostragem (7 e 15 dias). Um efeito dos riachos nas assembleias de invertebrados foi observado após o 15o dia e 17 táxons foram encontrados somente no riacho preservado. Leptophlebiidae (Ephemeroptera), Hydroptilidae, Helichopsychidae, Leptoceridae (Trichoptera) e Orthocladiinae (Diptera) apresentaram especificidades com as assembleias encontradas no riacho preservado e nenhum táxon foi indicador das assembleias encontradas nos riachos alterados. Estes resultados demonstraram que alterações nas zonas ripárias de riachos de Mata Atlântica não afetaram os teores de clorofila-a em substratos rochosos, mas o crescimento do perifíton influenciou a densidade e a composição estrutural das assembleias de invertebrados. Estas observações suportam parcialmente a hipótese proposta e estão em conformidade com a noção da importância da comunidade perifítica para a colonização de substratos expostos por invertebrados e para a avaliação das consequências das alterações antrópicas no funcionamento dos ecossistemas e nas comunidades aquáticas.

We evaluated the growth of periphyton and colonization of sterilized cobbles by invertebrates in three coastal streams of the Atlantic Forest (Southeast Brazil) that differ in the conservation level of riparian zones. Because of differences in light availability and water temperature, we hypothesized the growth of periphytic algae would be higher in the most altered stream. Consequently, invertebrate assemblages would differ among streams. Cobbles with similar sizes were ashed and incubated for 7, 15, 30, 45 and 60 days in the studied streams. Despite periphyton growth was faster in the most altered stream, contents of chlorophyll-a did not differ among streams. A total of 954 individuals (98% insects) belonging to 36 taxa was found. Invertebrate density was higher and increased throughout the experiment in the preserved stream, while invertebrate biomass was higher on the initial sampling intervals (7 and 15 days). A stream effect on invertebrate assemblages was observed after the 15th day and 17 taxa were found only in the preserved stream. Leptophlebiidae (Ephemeroptera), Hydroptilidae, Helichopsychidae, Leptoceridae (Trichoptera) and Orthocladiinae (Diptera) showed specificities with the assemblages found in the preserved stream and no taxa proved to be an indicator of the assemblages found in the altered streams. These results showed that changes in the riparian zones of Atlantic Forest streams did not affect the content of chlorophyll-a on rocky substrates, but the growth of periphyton influenced the density and structural composition of invertebrate assemblages. Our findings partially support the proposed hypothesis and conform to the notion of the importance of periphyton community for the colonization of exposed substrates by invertebrates and for evaluating the consequences of anthropogenic changes in ecosystem functioning and aquatic communities.

Inúmeros impactos antrópicos vêm afetando os ecossistemas aquáticos e identificar respostas da biota aquática a esses impactos persiste em um grande desafio aos ecólogos. Com o objetivo de determinar essas respostas sobre diferentes níveis de organização biológica e suas interfaces, são abordadas a ecologia trófica dos peixes e a estrutura e dinâmica das teias tróficas em 20 riachos de 3ª ordem de quatro bacias da região de Mata Atlântica (RJ), em gradiente de impactos relacionados ao uso de solo da microbacia e às medidas estruturais e limnológicas locais. Foram realizadas análises do conteúdo estomacal e de isótopos estáveis de carbono (C) e nitrogênio (N) dos peixes e seus recursos alimentares (macroinvertebrados e recursos basais). O gradiente de alguns impactos tanto em escala local (% de cobertura de dossel) quanto de microbacia (uso de solo e input de nutrientes) afetaram a integridade estrutural e funcional das comunidades aquáticas (Capítulos 1, 3 e 4). Foram identificadas variações da proporção de guildas tróficas de peixes e conexões com seus recursos (Capítulo 1), com o aumento das guildas dos Detritívoros e Detritívoros-insetívoros em riachos com alta concentração de nitrogênio total, alta turbidez e baixa temperatura. A métrica H2 (Especialização da teia) foi relacionada a riachos com maior porcentagem de dossel, indicando maior partilha de recursos entre as espécies de peixes (Capítulo 1). Os valores de δ13C do perifíton foram maiores em riachos com menor cobertura vegetal, ao passo que os de δ15N se relacionaram ao conjunto de impactos em escala local e regional (Capítulo 2). Já as alterações isotópicas na biota foram reflexo, em parte, da mudança dos valores do perifíton (Capítulo 2), principal fonte de carbono basal para os consumidores aquáticos (Capítulo 3), e, em parte, da variação da dieta dentro das guildas (Capítulos 3 e 4), influenciando a posição trófica de algumas espécies e guildas de peixes na teia alimentar (Capítulo 4), como os Insetívoros e Detritívoros, e as espécies Gymnotus pantherinus e Astyanax spp. As influências dos gradientes de impactos sobre os vários compartimentos foram sintetizadas em diagramas conceituais (Capítulo 3), demonstrando as variações dos valores isotópicos de todos os consumidores (insetos e peixes), e as mudanças da proporção de insetos consumidos por todas as guildas tróficas de peixes frente aos impactos. Os resultados demonstram que o gradiente de impactos, tanto em escala local quanto regional, atuam em conjunto na determinação da estrutura e dinâmica trófica das comunidades aquáticas, nem sempre sendo possível isolar seus efeitos sobre os diversos parâmetros analisados. Ao mesmo tempo em que demonstrou alguns efeitos idiossincráticos, o presente trabalho permitiu identificar padrões de resposta das comunidades aquáticas em relação a alguns dos principais impactos sofridos por sistemas lóticos em ambientes tropicais. Numerous anthropic impacts have been affecting aquatic ecosystems. Identifying responses of aquatic biota to these impacts remains a major challenge for ecologists. In order to determine these responses on different levels of biological organization and their interfaces, the trophic ecology of the fish and the food web structure and dynamics were analyzed in 20 streams (3rd order) of four watersheds in the Mata Atlântica (RJ). These streams are arranged in a gradient of impacts related to the watershed land use and the local structural and limnological features. Stomach contents and stable isotopes of carbon (C) and nitrogen (N) of fish and their food resources (macroinvertebrates and basal resources) were analyzed. The gradients of some impacts on the local scale (% canopy cover) and the microbasin (land use and nutrient input) affected the structural and functional integrity of aquatic communities (Chapters 1, 3 and 4). Variations in the proportion of fish trophic guilds and connections with their resources were identified (Chapter 1), with the increase of the guilds of Detritivores and Detritivorousinsectivores in high concentration of total nitrogen, high turbidity and low temperature. The metric H2 (Food web specialization) was related to streams with higher canopy cover, indicating a high resource partitioning among the fish species (Chapter 1). Values of periphyton δ13C were higher in streams with lower canopy cover, while δ15N values were related to the set of impacts at the local and the regional scale (Chapter 2). Isotopic variation in the biota were in part a reflection of the variation of the periphyton (Chapter 2), which is the main source of basal carbon for aquatic consumers (Chapter 3), and in part of the variation of diet within the guilds (Chapters 3 and 4), influencing the trophic position of some fish species and guilds (Chapter 4), such as Insectivores and Detritivores, and the species Gymnotus pantherinus and Astyanax spp.. Influences of the impact gradients upon the biota compartments were summarized in conceptual diagrams (Chapter 3), showing the variations of the isotopic values of all the consumers (insects and fish), and the changes in the proportion of insects consumed by all the fish trophic guilds. The results show that the impact gradients, both local and regional, determine the structure and trophic dynamics of aquatic communities, and it is not always possible to isolate their effects. At the same time that it demonstrated some idiosyncratic effects, the present work allowed to identify patterns of response of aquatic communities related of the main impacts suffered by lotic systems in tropical environments.

Dredging is a catastrophic disturbance that directly affects key biological processes in aquatic ecosystems, especially in those small and shallow. In the tropics, metabolic responses could still be enhanced by the high temperatures and solar incidence. Here, we assessed changes in the aquatic primary production along a small section of low-flow tropical downstream (Imboassica Stream, Brazil) after dredging. Our results suggested that these ecosystems may show catastrophic shifts between net heterotrophy and autotrophy in waters based on three short-term stages following the dredging: (I) a strongly heterotrophic net primary production -NPP- coupled to an intense respiration -R- likely supported by high resuspended organic sediments and nutrients from the bottom; (II) a strongly autotrophic NPP coupled to an intense gross primary production -GPP- favored by the high nutrient levels and low solar light attenuation from suspended solids or aquatic macrophytes; and (III) a NPP near to the equilibrium coupled to low GPP and R rates following, respectively, the shading by aquatic macrophytes and high particulate sedimentation. In conclusion, changes in aquatic primary production could be an important threshold for controlling drastic shifts in the organic matter cycling and the subsequent silting up of small tropical streams after dredging events. Resumo Dragagem é um distúrbio catastrófico que afeta diretamente processos biológicos chave nos ecossistemas aquáticos, especialmente naqueles pequenos e rasos. Nos trópicos, as respostas metabólicas podem ser ainda mais intensificadas pelas altas temperaturas e incidência solar. No presente estudo, avaliamos mudanças na produção primária aquática ao longo de uma pequena seção de um riacho tropical após uma dragagem (riacho Imboassica, Brasil). Nossos resultados sugeriram que estes ecossistemas podem apresentar mudanças catastróficas desde heterotrofia à autotrofia líquida na água, baseadas em três etapas de curto prazo após a dragagem: (I) uma produção primária líquida -PPL- fortemente heterotrófica associada a uma intensa respiração -R-, provavelmente sustentada por sedimentos orgânicos e nutrientes advindos do fundo; (II) uma PPL fortemente autotrófica associada a uma intensa produção primária bruta -PPB- favorecida pelos elevados níveis de nutrientes e baixa atenuação da luz solar pelos sólidos em suspensão ou macrófitas aquáticas; e (III) uma PPL próxima ao equilíbrio associada às reduzidas taxas de PPB e R seguindo os sombreamento pelas macrófitas aquáticas e elevada sedimentação de particulados. Como conclusão, mudanças na produção primária aquática poderiam ser um importante limiar para controlar drásticas alterações na ciclagem da matéria orgânica e no subsequente assoreamento de pequenos riachos tropicais após eventos de dragagem.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2020-11-08T17:28:13Z No. of bitstreams: 1 Luisa Resende Manna_Tese FINAL.pdf: 4291681 bytes, checksum: 823320c2e3cb4b7809a64688fe3231f4 (MD5) Made available in DSpace on 2020-11-08T17:28:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Luisa Resende Manna_Tese FINAL.pdf: 4291681 bytes, checksum: 823320c2e3cb4b7809a64688fe3231f4 (MD5) Previous issue date: 2015-02-23 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Describing biological community structure and function is one of the principal issues on ecological theories. This issue is of particular interest for functional diversity since species traits can strongly influence the function and distribution of individuals in the ecosytem. Here we evaluated the intraspecific and interspecific variability of ecological traits in two stream fish assemblages under different physical conditions. Resource use variation within and/or between species can elucidate biotic interactions and the structure of fish communities and populations. Morphology, diet, habitat use, and behavioral aspects were analyzed and their variability was tested through individual values. We collected the samples in one stream located in Rainforest and the other in the Semiarid. Additionally, we did a review about the studies that explore this issue and suggested a possible functional composition of stream fish in chapter 1. The chapters 2 and 3 include the hypothesis that there is high intraspecific variability of fish traits and that this variability is higher at the environments with high resource availability. In the chapter 4 we tested the intraspecific variability of behavioral traits. Our results indicated that the intraspecific variability was high in both assemblages but when we compared the two assemblages, this variability was higher at the semiarid stream. This result can be related to the higher physical resources availability in this assemblage. The morphology and diet were correlated, but this correlation was weak in both assemblages, highlighting the importance of measuring these two aspects of fish biodiversity. The variability of habitat use was also high within and between species and it was influenced by stream physical structure. The semiarid stream presented potential microhabitats with macrophytes that can be explored by the individuals, allowing for differences in habitat use and individual choice for different spatial resources. The individual variability was also expressive on the social behaviour of two species in the semiarid stream, with schools formed by larger individuals at the edges, which have higher ability to avoid predation. Thus, the high intraspecific variability in some ecological traits confirm that it is important to quantify the fish traits from individual values. Moreover, we can explain better the complementarity of ecological specialization and originality from intraspecific variability. Finally, we can understand the influence of ecological traits on population and communities structure of tropical stream fishes A compreensão sobre a estrutura e funcionamento das comunidades biológicas é uma das principais questões das teorias ecológicas e principalmente no contexto de diversidade funcional, já que os atributos das espécies influenciam fortemente a distribuição e o papel que os organismos desempenham nos ecossistemas. Neste trabalho, tivemos como objetivo avaliar a variabilidade intraespecífica e interespecífica dos atributos ecológicos em duas assembleias de peixes localizadas em riachos sujeitos a diferentes condições físicas. A variação na utilização dos recursos, seja entre indivíduos e/ou entre espécies pode nos ajudar a compreender as interações bióticas e a estrutura das populações e comunidades de peixes. Os atributos referentes a morfologia, dieta, uso do habitat e alguns aspectos comportamentais foram avaliados e suas variações foram testadas a partir dos valores individuais. As coletas foram realizadas em dois riachos tropicais, sendo um localizado no ambiente da Mata Atlântica e o outro, no ambiente do semiárido brasileiro. Além das análises empíricas, uma revisão bibliográfica sobre o tema e uma possível composição funcional dos grupos de peixes de riacho foram descritas no capítulo 1 da presente tese. Nos capítulos 2 e 3, foram testadas as hipóteses de que existe alta variabilidade intraespecífica em relação aos atributos ecológicos dos peixes e que esta variabilidade é influenciada pela alta disponibilidade de recursos, enquanto no capítulo 4, a variação entre os indivíduos foi testada em relação a aspectos comportamentais. Nossos resultados revelaram que, de fato, a variação intraespecífica foi alta em ambas as assembleias, porém na assembleia do semiárido, esta variabilidade foi maior. Este resultado pode estar relacionado a alta disponibilidade de recursos espaciais encontrada nesta localidade. A morfologia e a dieta apresentaram correlação significativa, porém foi fraca em ambas as assembleias, demonstrando assim a importância de mensurar esses dois aspectos da biodiversidade dos peixes. Os resultados relacionados ao uso do habitat também apresentaram alta variabilidade entre os indivíduos e entre as espécies nos dois riachos em estudo. A assembleia do semiárido apresentou maior variabilidade física com potenciais microambientes formados por bancos de macrófitas a serem explorados pelos organismos, permitindo assim, o uso diferenciado e a escolha individual por diferentes recursos espaciais. A variabilidade individual também foi encontrada no comportamento social de duas espécies desta assembleia, onde houve formação de cardumes compostos por indivíduos maiores nas extremidades com maior capacidade de fuga na relação presa-predador. Neste sentido, a alta variação intraespecífica para diversos aspectos funcionais avaliados neste trabalho evidencia ainda mais a importância de mensurar as características ecológicas dos peixes a partir de valores individuais. Adicionalmente, a partir desta ferramenta, podemos compreender melhor a complementaridade da especialização e originalidade ecológica dos indivíduos e finalmente, sugerir de que forma os atributos funcionais dos organismos influenciam a estrutura das populações e comunidades de peixes de riachos tropicais

Na bacia Amazônica existem muitos riachos, localmente denominados de igarapés, inseridos em paisagens heterogêneas, considerando as variações naturais das condições geomorfológicas, os períodos hidrológicos e a degradação promovida pelo desmatamento, principalmente na borda sul da bacia. Logo, o objetivo do presente estudo foi avaliar os impactos de alterações na cobertura florestal ripária sobre a estrutura do ecossistema em igarapés de cabeceira no baixo rio Teles Pires, norte de Mato Grosso. Foram selecionados dez locais na bacia do Rio Teles Pires, afluente do rio Tapajós, e em cada um deles foram selecionados dois igarapés de cabeceira (primeira ou segunda ordens), um igarapé localizado em área com a floresta ripária conservada (igarapé íntegro) e outro igarapé com a zona ripária antropizada, com alterações da cobertura florestal ripária (igarapé alterado). Foi considerada como alteração na zona ripária dos igarapés a remoção parcial ou total da floresta. Foram avaliadas variáveis indicadoras da integridade do habitat (proporção de floresta em zonas tampão, índice de integridade do habitat), variáveis hidromorfológicas dos igarapés, variáveis físico-químicas da água, e a produção primária autóctone (algas e herbáceas aquáticas) nos períodos hidrológicos de seca, início do período chuvoso e final do período chuvoso. Foi registrada a variação entre os períodos hidrológicos e a heterogeneidade espacial na estrutura dos igarapés de cabeceira íntegros. As alterações na cobertura florestal ripária afetaram a variabilidade na estrutura do habitat dos igarapés entre os períodos hidrológicos, tornando-os mais homogêneos, e contribuindo para uma menor disponibilidade de material orgânico no substrato bentônico. Além disso, a ausência de cobertura florestal na zona ripária contribuiu para o aumento da produção primária autóctone nos igarapés de cabeceira no sul da Amazônia, embora algas e herbáceas aquáticas tenham respondido de forma diferenciada aos períodos de seca e chuvoso. A partir da comparação entre igarapés íntegros e alterados foi possível estabelecer indicadores de alterações nos igarapés de cabeceira, os quais podem ser utilizados na avaliação de impactos ambientais nestes ambientes, assim como no monitoramento e em ações de reabilitação de igarapés degradados no sul da Amazônia. In the Amazon basin there are many streams, locally called streams, embedded in heterogeneous landscapes, considering the natural variations of geomorphological conditions, rainfall periods and degradation promoted by deforestation, mainly on the southern Amazon basin. Therefore, the aim of this study was to evaluate the impacts of the riparian forest cover changes on the structure streams in the lower Teles Pires River, north of Mato Grosso. Ten sites in the basin of the Teles Pires River, tributary of the Tapajos river, and each of them two headwater streams were selected; a stream located in area with riparian forest preserved (pristine stream) and another stream with the riparian zone disturbed with changes in the riparian forest cover (altered stream). As changes in the riparian zone of the streams, partial or total removal of the forest were considered. Indicator variables of habitat integrity (proportion of forest buffer zones, habitat integrity index), hydromorphological variables streams, physico-chemical parameters, and the autochthonous primary production (algae and aquatic herbaceous) were evaluated in drought, rain/begin and rain/end (hydrological periods). The variation between the hydrological periods and spatial heterogeneity in the structure of pristine headwater streams were recorded. Changes in riparian forest cover affected the variability in habitat structure of the streams between the hydrological periods, making them more homogeneous, and contributing to a lower availability of organic material in benthic substrate. In addition, the absence of forest cover in the riparian zone contributed to the rise of primary production allochthonous in headwater streams in southern Amazonia, although aquatic plants and algal biomass have responded differently to periods of drought and rainy. From the comparison between pristine and altered streams indicators of changes in the headwaters were identified, which can be used in the assessment of environmental impacts in these environments as well as in monitoring and rehabilitation of degraded streams actions in the southern Amazon.

Although the flagellate protozoans are important components of aquatic microbial food chains, there are few studies about them in lotic environments. Nevertheless, this study aimed to investigate the spatial and temporal variations of the attributes (density, biomass and body size) of this community in tropical streams, infer about the effect of agricultural and urban activities on these attributes and verify which factors (abiotic and biotic) may predict the spatial and temporal variations of this community. Samplings were undertaken in 10 streams (5 urban and 5 rural), during the winter (July, 2007) and summer (February, 2008). The values of density, biomass and body size recorded in this study (2.3 x104 cels.mL-1; 281.3 μgC.L-1; 9 μm, respectively) were superior to those commonly found in other lotic environments. The analyses of variance pointed out that the temporal patterns are more evident than the spatial ones. Considering the anthropogenic influence, only the autotrophic fraction was significantly influenced by the agricultural activities. In general, the multiple regression models highlighted that the ciliate density is the main factor regulating the patterns of spatial and temporal distribution of nanoflagellates, although some abiotic variables also had secondary influence on the structure of this community. Meanwhile, negative relationships were not verified, that could indicate the direct effect of predation, probably because the increase in the resources availability may have maintained the growth rate of nanoflagellate higher than the predation rate. Therefore, we suggest that the bottom-up control mechanism is more important than the top-down for the structure of this community in these environments. Embora os protozoários flagelados sejam importantes componentes das cadeias microbianas aquáticas, existem poucos estudos sobre eles em ambientes lóticos. Portanto, o presente estudo teve como objetivos investigar a variação espacial e temporal dos atributos (densidade, biomassa e tamanho) desta comunidade em riachos tropicais, inferir a respeito do efeito das atividades agrícolas e urbanas sobre esses atributos e ainda verificar quais os fatores (abióticos e bióticos) podem predizer a variação espacial e temporal dessa comunidade. As coletas foram realizadas em 10 riachos (5 urbanos e 5 rurais), durante os períodos de inverno (julho/2007) e verão (fevereiro/2008). Os valores de densidade, biomassa e tamanho registrados no presente estudo (2,3.104 cels.mL-1; 281,3 μgC.L-1; 9 μm) foram superiores aos comumente encontrados em outros ambientes lóticos. As análises de variância demonstraram que os padrões temporais são mais evidentes do que os espaciais. Quanto à influência das atividades antrópicas, somente a fração autotrófica foi influenciada significativamente pelas atividades agrícolas. Em geral, os modelos de regressão múltipla demonstraram que a densidade de ciliados é o principal fator regulador dos padrões de distribuição espacial e temporal dos nanoflagelados, embora algumas variáveis abióticas também tenham atuado secundariamente na estruturação dessa comunidade. Contudo, não foram verificadas relações negativas que indicassem o efeito direto da predação, provavelmente, porque o amento da disponibilidade de recursos pode ter mantido a taxa de crescimento dos nanoflagelados superior à taxa de predação. Assim sugere-se que o mecanismo "bottom-up"; tenha sido mais importante do que o mecanismo "top-down"; para a estruturação dessa comunidade nesses ambientes. 57 f