Dissertação Franko

 

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Dissertação Franko

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ministÉrio da educaÇÃo universidade federal do rio grande instituto de ciÊncias biolÓgicas programa de pÓs-graduaÇÃo em biologia de ambientes aquÁticos continentais degradação foliar de salix humboldtiana willd salicaceae e colonização por invertebrados em ambientes aquáticos da planície costeira do rio grande do sul brasil franko telöken dissertação apresentada à universidade federal do rio grande como pré-requisito para obtenção do título de mestre em biologia de ambientes aquáticos continentais orientadora profª drª edélti faria albertoni furg banca examinadora prof dr cleber palma silva furg prof dr luiz ubiratan hepp uri rio grande abril de 2011 i

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aos meus pais josé francisco e vilma teresinha ao meu irmão frantchesco e aos meus sobrinhos leo lu e mari dedico ii

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agradecimentos primeiramente quero agradecer a professora edélti faria albertoni kika pela orientação neste estudo por toda a confiança paciência atenção disponibilidade dedicação preocupação amizade e conhecimentos transmitidos Á professora lúcia patrícia pereira dorneles orientadora durante a graduação por ter me apresentado as matas ciliares e o arroio bolaxa e pelos ensinamentos nos meus pimeiros passos na pesquisa ao professor luiz ubiratan hepp pela atenção e disponibilidade durante estes dois anos de mestrado por sua ajuda com análises químicas dos detritos tratamento dos dados sobre a degradação foliar e demais sugestões para o trabalho aos professores rui manuel vitor cortes e simone da graça pinto varandas de oliveira pela oportunidade de fazer o estágio no laboratorio de limnologia da universidade de trás-os-montes e alto douro vila real portugal de onde trouxe uma grande bagagem de conhecimentos idéias e sugestões para este trabalho e para um futuro doutorado ao professor cleber palma silva por suas sugestões para o trabalho ao amigo wagner terra silveira pelo incentivo à realização desta pesquisa auxílio no planejamento saídas de campo identificação dos invertebrados sugestões e discussões sempre muito construtivas ao amigo e colega manoel daltro nunes garcia jr pela imensurável ajuda com as triagens dos invertebrados e por minha experiência como seu co-orientador de iniciação científica ao biólogo andré ribeiro castillo pelo auxilio no planejamento deste trabalho saídas de campo e identificação de invertebrados aos técnicos do laboratório de limnologia da furg clara l.l de lima cláudio rossano t trindade e leonardo m furlanetto pelo auxilio nas saídas de campo e orientações nos procedimentos laboratoriais aos amigos e companheiros da sala de microscopia cristiane carvalho juliana souza da silva manoel d.n garcia jr milene matos stangler thais morales vergara iii

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antunes patrícia coelho machado e wagner t silveira por tornarem as intermináveis horas de triagens mais divertidas e menos cansativas aos amigos e colegas do mestrado gianfranco ceni sabrina amaral pereira raquel wigg cunha pablo santos guimarães e mirian da silva bicho pelo companheirismo trocas de idéias e risadas pelas dependências do laboratório e à keli pelos divertidos cafés da manha ao companheiro de luta ronaldo catadoldo costa à associação dos amigos do arroio vieira pro-vieira à associação comunitária amigos e moradores do bolaxa e ao núcleo de educação e monitoramento ambiental ­ nema pelos esforços na presevarção dos nossos arroios e ecossistemas adjacentes À amiga diana paula salomão de freitas pelo entusiasmo e incentivo ao amigo thiago signori gralha pelo companheirismo e por muitas vezes me tirar de dentro de casa da frente do computador ao luiz silveira e maria terra por todo auxílio atenção preocupação e por estarem sempre dispostos ajudar aos amigos das antigas daniel dagort billig luis eduardo lopes salles rafaella mohr e roberto finkler À minha família sem esta base sólida meu porto seguro nada disso teria sido possível muito obrigado a todos franko telöken rio grande abril de 2011 iv

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apresentação esta dissertação está organizada em uma introdução geral dois manuscritos conclusões gerais e perspectivas de estudos futuros na introdução são apresentadas informações relevantes a respeito das relações entre as matas ciliares e os ambientes aquáticos em que são abordados principalmente o processo de decomposição de detritos orgânicos e sua colonização pela fauna de invertebrados aquáticos são apresentadas a planície costeira do rio grande do sul abrangendo aspectos geológicos hidrográficos biológicos e climáticos além dos ambientes onde foram realizados os experimentos por fim são apresentadas informações sobre a espécie arbórea objeto deste estudo salix humboldtiana willd considerando principalmente aspectos biológicos e sua importância para os ecossistemas o primeiro manuscrito refere-se ao estudo da degradação foliar de s humboldtiana e colonização pela comunidade de invertebrados em um lago raso oligotrófico o lago polegar localizado no campus carreiros da universidade federal do rio grande no segundo manuscrito é apresentado o estudo sobre a degradação foliar de s humboldtiana e colonização pela comunidade de invertebrados em um córrego arenoso o arroio bolaxa após os manuscritos é apresentada uma breve conclusão geral abordando todos os estudos desta dissertação além de perspectivas futuras de estudos complementares que dariam continuação e responderiam perguntas geradas neste trabalho boa leitura franko telöken v

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resumo esta dissertação objetivou analisar temporalmente a degradação foliar de salix humboldtiana willd e a colonização dos detritos por invertebrados em um lago raso oligotrófico e um córrego arenoso da planície costeira do rio grande do sul para estimar os coeficientes de degradação foliar e a estrutura e composição das comunidades de invertebrados foi utilizado o método das bolsas de folhiço no lago raso o experimento foi realizado entre março e maio de 2009 em que 21 bolsas contendo 6,85 g de folhas foram incubadas na região litorânea na superfície do sedimento e retiradas três amostras após 1 4 7 14 32 47 e 71 dias de decomposição aos 71 dias foi registrada a degradação de 51 do peso inicial k 0,0100 d-1 o tempo estimado para a degradação de 95 do peso foi 300 dias foram identificados 16040 organismos distribuídos em 35 táxons caenidae 25,9 oligochaeta 19 ostracoda 13,8 hydracarina 9,8 tanypodinae 9,7 e coenagrionidae 7,7 foram os táxons mais representativos foi observado incremento na riqueza densidade e diversidade dos táxons ao longo do tempo sendo que este último apresentou tendência à estabilização em relação aos grupos tróficos funcionais gtf coletores-catadores representaram 57,6 da comunidade predadores 25 raspadores 15,8 coletores-filtradores 0,88 e fragmentadores 0,73 os indices de diversidade e homogeneidade dos gtf apresentaram estabilização a partir do 14º dia concluímos neste estudo que os detritos de s humboldtiana fornecem um habitat favorável por tempo suficiente para suportar alta densidade e diversidade de invertebrados a pequena abundância de fragmentadores indica pouca influência da comunidade detritívora na velocidade de degradação dos detritos sendo o seu processamento realizado principalmente por coletores-catadores via consumo de matéria orgânica particulada fina no córrego arenoso o experimento foi realizado entre agosto de 2009 e fevereiro de 2010 foram incubadas 28 bolsas de folhiço na superfície do sedimento sendo coletadas quatro amostras após 1 7 20 50 90 126 e 184 dias foi registrada a degradação de 70 dos detritos k 0,0066 d-1 aos 184 dias estimou-se em 456 dias o tempo para a degradação de 95 dos detritos a influência da cobertura dos detritos por sedimento uma característica comum em sistemas lóticos com sedimentos instáveis possivelmente reduziu a velocidade de degradação dos detritos e o acesso dos invertebrados a estes recursos os baixos valores de k obtidos no final do experimento refletem o efeito da cobertura por vi

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sedimento além disso os menores valores de densidades riqueza e índices de diversidade foram registrados nos períodos em que as bolsas estavam cobertas foram identificados 14197 organismos colonizando os detritos distribuídos em 36 táxons oligochaeta 43,6 hydrobiidae 16,63 chironominae 11,26 e hydracarina 6,61 foram os mais representativos o desenvolvimento do biofilme sugerido pela condicionamento dos detritos e observação do incremento das concentrações de nitrogênio e fósforo totais nos detritos pode ter favorecido a colonização por raspadores 30 da comunidade considerando a pequena abundância de organismos fragmentadores 3 a contribuição da comunidade de invertebrados para a velocidade de degradação dos detritos é baixa o principal processamento dos detritos resulta do consumo de matéria orgânica particulada fina pelos coletores catadores grupo trófico mais abundante 52,8 palavras chave coeficientes de degradação foliar decomposição concentrações químicas grupos tróficos funcionais planície costeira arenosa restinga vii

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abstract this study aimed to analyze the temporal leaf degradation of salix humboldtiana willd and colonization of detritus by invertebrates in a oligotrophic shallow lake and an sand stream coastal plain of rio grande do sul to estimate the leaf decay coefficients and the invertebrate composition and structure we used the method of litter bags in the shallow lake the experiment was conducted between march and may 2009 in which 21 bags containing 6.85 g of leaves were incubated in the littoral region in the surface of sediment and removed after 1 4 7 14 32 47 and 71 days of decomposition at 71 days was reported a loss of 51 of initial weight k 0.0100 d-1 the estimated period for loss of 95 of weight was 300 days a total of 16.040 organisms and 35 taxa were identified caenidae 25.9 oligochaeta 19 ostracoda 13.8 hydracarina 9.8 tanypodinae 9.7 and coenagrionidae 7.7 were the most representative taxa we observed increase in density richness and diversity of taxa over time and the latter exhibited a stabilising trend regarding the functional trophic groups ftg gathering-collectors represented 57.6 predators 25 scrapers 15.8 filteringcollectors 0.88 and shredders 0.73 diversity and evenness of ftg were stabilized from day 14th day we conclude that detritus of s humboldtiana provide a favourable habitat for long enough time to support high densities and diversity of aquatic invertebrates in this lake the small percentage of shredders indicates little influence by the invertebrate community on the degradation rate of detritus the main processing of organic matter by invertebrates results from the consumption of fine particulate organic matter by gathering-collectors in the sand stream the experiment was conducted between august 2009 and february 2010 were incubated 28 litter bags in the surface of sediment and removed after 1 7 20 50 90 126 and 184 days at 184 days was reported a loss of 70 of initial weight k 0.0066 d-1 the estimated period for loss of 95 of weight was 456 days the influence of coverage of detritus by sediment a common feature in lotic systems with unstable sediments possibly slowed the degradation rate of detritus and the access of invertebrates to these resources the low values of k obtained at the end of the experiment reflect the effect of coverage by sediment furthermore the lowest density richness and diversity indices were recorded during periods in which the bags were covered a total of 14.197 organisms and 36 taxa were identified oligochaeta 43.6 hydrobiidae 16.63 chironominae 11.26 and hydracarina 6.61 were the most representative the conditioning of detritus and viii

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biofilm development suggested by the observation of increased concentrations of total phosphorus and nitrogen in detritus may have favored colonization by scrapers 30 of the community considering the small abundance of shredders 3 the contribution of invertebrate community for the degradation rate of the detritus is low the main processing of the organic matter results from the consumption of fine particulate organic matter by gathering-collectors the most abundant trophic group 52.8 keywords leaf decay coefficients decomposition chemical concentrations functional trophic groups sandy coastal plain restinga ix

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sumário apresentação v resumo vi abstract viii lista de tabelas xi lista de figuras xiii 1 introdução 1.1 as matas ripárias e os ambientes aquáticos continentais 1 1.2 decomposição de detritos vegetais em ambientes aquáticos continentais 2 1.3 colonização dos detritos pela comunidade de invertebrados aquáticos 4 1.4 Área de estudo 1.4.1 aspectos gerais sobre a planície costeira do rio grande do sul 6 1.4.2 sistemas onde foram realizados os experimentos 1.4.2.1 lago polegar 9 1.4.2.2 arroio bolaxa 10 1.5 espécie arbórea em estudo salix humboldiana willd 11 1.6 referências bibliográficas 14 2 hipóteses 23 3 objetivos 3.1 objetivo geral 23 3.2 objetivos específicos 23 4 manuscritos manuscrito 1 leaf degradation of salix humboldtiana willd salicaceae and invertebrate colonisation in a subtropical lake brazil 25 manuscrito 2 colonização por invertebrados e degradação foliar de salix humboldtiana willd salicaceae em um córrego arenoso subtropical brasil 52 5 conclusões gerais 79 6 perspectivas de estudos futuros 81 x

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lista de tabelas manuscrito 1 table 1 invertebrates colonizing the leaf detritus of salix humboldtiana in an oligotrophic shallow lake on sand coastal plain of rio grande do sul brazil mean densities ind.100gdw -1 and abundance per taxa at each period of sample days of decomposition the richness diversity and evenness were calculated for each day of decomposition using data from all taxa and for the functional trophic groups ftg sh shredders ga-co gathering-collectors fi­co filtering-collectors pr predators sc scrapers different letters represent statistical significant differences a-c 34 table 2 results of anova comparing the means densitys of the most representative taxa abundance 7.68 and functional trophic groups ftg of invertebrates colonizing leaf detritus of salix humboldtiana in an oligotrophic shallow lake on sand coastal plain of rio grande do sul brazil different letters represent statistical significant differences a-e p 0.05 39 manuscrito 2 tabela 1 variáveis limnológicas de um trecho do córrego arenoso arroio bolaxa planície costeira do rio grande do sul brasil entre agosto/2009 e fevereiro/2010 e dados meteorológicos condutividade elétrica ce µs.cm-1 profundidade do canal pc m ph oxigênio dissolvido od mg.l-1 temperatura da água tag ºc alcalinidade al meq.l-1 clorofila-a cl-a µg.l-1 material em suspensão ms mg.l-1 velocidade da corrente vc m.s1 nitrogênio total nt mg.l-1 fósforo total pt mg.l-1 precipitação pr mm e temperatura do ar tar ºc para cl-a ms vc nt e pt médias e desvios-padrões nd não detectado fonte dados meteorológicos laboratório de meteorologia furg 58 tabela 2 análises químicas dos detritos em decomposição de salix humboldtiana no córrego arenoso arroio bolaxa planície costeira do rio grande do sul brasil tempo zero folhas senescentes não-incubadas médias e desvios-padrões das porcentagens de nitrogênio total nt fósforo total pt matéria orgânica mo e concentrações de polifenóis u.d.o.g ­1 ps letras diferentes representam diferenças significativas a-f p 0,05 62 tabela 3 comunidade de invertebrados colonizando os detritos de salix humboldtiana no córrego arenoso arroio bolaxa planície costeira do rio grande do sul brasil densidades xi

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médias ind.100g-1ps e abundâncias dos táxons em cada período de coleta riqueza índices de diversidade e homogeneidade foram estimados para os táxons e grupos tróficos funcionais gtf pr predador co-fi coletor filtrador co-ca coletor-catador ra raspador fr fragmentador letras diferentes representam diferenças significativas a c p 0,05 63 tabela 4 diferenças significativas entre as médias das densidades dos táxons mais representativos abundância 6,61 e dos grupos tróficos funcionais gtf da comunidade de invertebrados colonizando os detritos de salix humboldtiana no córrego arenoso arroio bolaxa planície costeira do rio grande do sul brasil letras diferentes representam diferenças significativas a-c p 0,05 68 xii

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lista de figuras introdução figura 1 salix humboldtiana willd às margens do córrego arenoso arroio bolaxa planície costeira do rio grande do sul demonstração da senescência foliar e aporte de detritos ao ambiente aquático foto wagner t silveira junho/2009 2 figura 2 modelo geral do fluxo de energia para córregos com mata ciliar desenvolvida em clima temperado mopg matéria orgânica particulada grossa mod matéria orgânica dissolvida mopf matéria orgânica particulada fina setas com linhas tracejadas representam a produção de fezes adaptado de begon et al 2006 5 figura 3 localização da planície costeira do rio grande do sul brasil 7 figura 4 lago polegar localizado na cidade do rio grande planície costeira do rio grande do sul brasil sistema exemplar dos lagos rasos arenosos da região com características oligotróficas foto andré r castillo 04/2009 10 figura 5 arroio bolaxa localizado na cidade do rio grande planície costeira do rio grande do sul brasil sistema exemplar dos córregos arenosos da região com características oligotróficas foto franko telöken 12/2010 11 figura 6 salix humboldtiana willd às margens do arroio bolaxa rio grande rs a ­ 02/2009 elevada biomassa de folhas b ­ 07/2009 senescência foliar c ­ 10/2009 desenvolvimento de folhas jovens d ­ 11/2009 frutificação fotos a b d ­ franko telöken c ­ claudio r.t trindade 13 manuscrito 1 figure 1 a leaf decay coefficients k and b leaf remaining r at each day of sample obtained for salix humboldtiana in an oligotrophic shallow lake on sand coastal plain of rio grande do sul brazil different letters represent statistical significant differences a-e p 0.05 the bars represent standard deviation 33 figure 2 analysis of community similarity jaccard index constructed with data of presenceabsence of invertebrates colonizing leaf detritus of salix humboldtiana sampled after 1 4 7 14 xiii

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32 47 71 days of decomposition in an oligotrophic shallow lake on sand coastal plain of rio grande do sul brazil 37 figure 3 succession of the most representative taxa abundance 7.68 of invertebrates colonizing the leaf detritus of salix humboldtiana in an oligotrophic shallow lake on sand coastal plain of rio grande do sul brazil 38 figure 4 participation of each functional trophic groups relative abundance during the decomposition of salix humboldtiana in an oligotrophic shallow lake on sand coastal plain of rio grande do sul brazil 40 manuscrito 2 figura 1 a coeficientes de degradação foliar k e b folhas remanescentes r em cada período de amostragem estimados para salix humboldtiana em um córrego arenoso na planície costeira do rio grande do sul brasil letras diferentes representam diferenças significativas a-d p 0,05 as barras representam desvio-padrão 62 figura 2 sucessão dos táxons mais representativos abundância 6,61 da comunidade de invertebrados colonizando os detritos de salix humboldtiana no córrego arenoso arroio bolaxa planície costeira do rio grande do sul brasil 67 figura 3 sucessão dos grupos tróficos funcionais da comunidade de invertebrados colonizando os detritos de salix humboldtiana no córrego arenoso arroio bolaxa planície costeira do rio grande do sul brasil 69 conclusões gerais figura 1 modelo geral do fluxo de energia adaptado para os ambientes aquáticos considerados neste estudo mopg matéria orgânica particulada grossa mod matéria orgânica dissolvida mopf matéria orgânica particulada fina setas com linhas tracejadas representam a produção de fezes modelo originalmente idealizado para córregos florestados de clima temperado do hemisfério norte adaptado de begon et al 2006 80 xiv

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1 introdução 1.1 as matas ripárias e os ambientes aquáticos continentais as matas ripárias apresentam grande influência sobre os ambientes aquáticos constituindo áreas de interação direta entre os corpos d água e os ambientes terrestres naiman déchamps 1990 gregory et al 1991 cortes 2004 por suas relações muitas vezes a mata ripária e o ambiente aquático são considerados como um único ecossistema cummins et al 1989 minshall rugenski 2006 os detritos de origem alóctone constituídos principalmente por material foliar consistem na principal fonte de energia e nutrientes para a biota aquática em muitos sistemas de águas correntes vannote et al 1980 webster benfield 1986 cummins et al 1989 cortes 2004 minshall rugenski 2006 em seu processamento os detritos são convertidos em matéria orgânica particulada grossa mopg e fina mopf além de matéria orgânica dissolvida mod em ambientes lóticos a entrada de matéria orgânica alóctone a retenção e decomposição dos detritos constituem processos fundamentais de seu metabolismo abelho graça 1996 a figura 01 demonstra este cenário claramente podem ser visualizadas folhas verdes e senescentes amareladas na copa de salix humboldtiana willd salicaceae às margens do arroio bolaxa um córrego arenoso subtropical da planície costeira do rio grande do sul na superfície da água é possível observar folhas senescentes recém aportadas e na superfície do sedimento folhas em processo de decomposição ambas retidas pela vegetação aquática dentre outras interações é de grande influência às comunidades aquáticas o fato da mata ciliar determinar a área e a intensidade do sombreamento do canal regulando assim a ocorrência e crescimento da biota fotossintetizante bem como a temperatura da água minshall rugenski 2006 segundo abelho 2001 em ambientes lóticos com matas ciliares desenvolvidas a produção autóctone apresenta mínima contribuição para o pool energético total do sistema por outro lado em ambientes lacustres a produção interna apresenta maior relevância a maioria dos lagos existentes são relativamente pequenos e rasos o que possibilita a colonização por diversos grupos ecológicos de macrófitas aquáticas wetzel 1993 entretanto devido à grande proporção de sua periferia em relação à área é muito comum que sistemas lacustres recebam recursos energéticos alóctones 1

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