Dinâmica de componentes químicos vegetais e fauna associada ao processo de decomposição de espécies arbóreas em um riacho do norte do Rio Grande do Sul, Brasil

The present study aimed at evaluating the concentrations of chemistry compounds in leaf-litter during the breakdown process, and the colonization of Sebastiania commersoniana (Baill.) Smith and Downs and Eucalyptus grandis Hill ex Maiden for aquatic invertebrates, as well as verifying the influence of breakdown process in native and exotic species of the aquatic fauna. There were incubated 28 litterbags in a first order stream in Erechim, RS, Brazil. After 1, 3, 7, 15, 30, 45 e 60 days of breakdown, we determined polyphenols contends, nitrogen e total phosphorous of the leaf-litter remanecent material. The colonizing fauna of the leaf-litter was quantified in the same periods. The results showed no significant difference in the leaf-litter compounds liberation. Breakdown of E. grandis was slower than S. commersoniana. The contents of polyphenols showed more importance for the colonization of the S. commersoniana. The more slowly liberation of compounds by E. grandis leaves is probably due to more difficulty in fragmenting the organic debris. The aquatic invertebrates that colonized the E. grandis debris showed that their presence or absence was more associated with the nitrogen concentrations. Key words: leaf-litter, macroinvertebrates, Sebastiania commersoniana, Eucalyptus grandis.O presente estudo teve como objetivo acompanhar as concentrações de componentes químicos vegetais durante o processo de decomposição, avaliar a colonização do detrito foliar de Sebastiania commersoniana (Baill.) Smith e Downs e Eucalyptus grandis Hill ex Maiden por invertebrados aquáticos e verificar a influência do processo de decomposição de espécies nativas e exóticas sobre a fauna aquática. Foram incubados 28 pacotes de folhas em um córrego de primeira ordem no município de Erechim, RS. Após 1, 3, 7, 15, 30, 45 e 60 dias de decomposição foram avaliados os teores de polifenóis, nitrogênio e fósforo total do material vegetal remanescente. A fauna colonizadora do detrito foi quantificada nos mesmos períodos. Os resultados mostram que não houve diferença significativa na liberação dos compostos nas espécies analisadas. E. grandis apresentou uma taxa de decomposição mais lenta que S. commersoniana. A rápida liberação de polifenóis das folhas de S. commersoniana, mostrou ser mais importante para a colonização dos organismos. A liberação mais lenta desses compostos das folhas de E. grandis pode provocar maior dificuldade em fragmentar o detrito orgânico. Os invertebrados aquáticos que colonizaram o detrito de E. grandis demonstram ter sua presença ou ausência mais associadas às concentrações de nitrogênio. Palavras-Chave: detrito vegetal, macroinvertebrados, Sebastiania commersoniana, Eucalyptus grandis

FERRAMENTAS ESTATISTICAS PARA ANALISES DE DADOS PROVENIENTES DE BIOMONITORAMENTO

Apart from multimetric indices and predictive models, there are statistical methods that can be employed in biomonitoring or bioassessment studies. In this revision we emphasized the need for planning researches beforehand and discussed issues to this regard: clear definition of objectives, correct making of replications, simplification of data sets (through using genus/family, binary presence/absence results, ignoring uncommon species), standardization of sampling procedures, transformation and standardization of data. Moreover, we presented a brief overview of univariate and multivariate statistical analyses, based on the identification of traits of variables, like number, type (if response or predictor variable) and nature (categorical or quantitative variables). During the description of univariate analyses, we presented examples of the use of blocks and covariates and highlight the relevance of interacting explanatory variables. In the multivariate analyses, we considered the objectives and logics driving ordination and classification analyses and distance-based MANOVA.Além de índices multimétricos e modelos preditivos, diversos métodos estatísticos podem ser empregados em programas de biomonitoramento ou bioavaliação. Nesta revisão enfatizamos a necessidade de planejamento do estudo e abordamos diversos tópicos que podem ser úteis neste planejamento. Tais tópicos incluem a definição de objetivos e replicação adequada, simplificação do conjunto de dados (uso de gênero/família, dados presença/ausência, remoção de espécies raras), padronização do esforço amostral, transformação/padronização dos dados e breve descrição de analises estatísticas univariadas e multivariadas. A descrição das analises e feita com auxilio da identificação do numero, tipo (resposta, explanatória) e natureza (categórica, quantitativa) das variáveis. Nas analises univariadas, sao fornecidos exemplos que ilustram o uso de blocos e covariáveis bem como ressaltam a importância de interações entre variáveis explanatórias. Nas analises multivariadas são abordados os objetivos e lógicas de analise de ordenações, classificações e MANOVA baseadas em distância

Invertebrate composition in submerged macrophyte debris : habitat and degradation time effects

El objetivo de este estudio fue determinar si el tiempo de degradación y el hábitat provisto por dos macrófitas sumergidas afectan la estructura de la comunidad de invertebrados en un lago somero subtropical. Se evaluó la descomposición de detrito en 60 bolsas. Los detritos fueron asignados al azar a cuatro tratamientos: Potamogeton pectinatus en descomposición dentro de su propio stand (PP) y en el interior de un stand de Chara zeylanica (PC), y C. zeylanica dentro de su propio stand (CC) y en el interior de un stand de P. pectinatus (CP). Durante el experimento de degradación (20 días) se evaluó la fauna asociada tanto a los detritos como a las macrófitas vivas. Las bolsas de detrito se lavaron, se secaron y luego se determinó el coeficiente de degradación. Estimamos la riqueza y la abundancia de los taxa de invertebrados asociados y evaluamos la preferencia de las comunidades de invertebrados comparando la fauna de las macrófitas vivas y de sus detritos. Los invertebrados asociados se clasificaron en grupos funcionales de alimentación. Chara zeylanica mostró una pérdida de peso cuatro veces más rápida que P. pectinatus. La mayor abundancia de invertebrados se produjo en el tratamiento PP y la mayor riqueza de invertebrados en los tratamientos de CC y PP. Los colectores y depredadores presentaron las mayores abundancias. El tratamiento PP tuvo el mayor número de colectores y PC una distribución más equitativa de los grupos funcionales. Cinco taxones mostraron preferencia por detritos de P. pectinatus en lugar de C. zeylanica o P. pectinatus vivos, y los detritos de la carófita fueron preferidos por seis taxones dentro de las plantas vivas, y por dos taxones cuando se incubaron en el interior del stand de P. pectinatus. Nuestro estudio demostró el efecto del sitio de incubación en el coeficiente de descomposición y en la estructura de las comunidades de invertebrados, y reveló que la abundancia de invertebrados en detritus se debe principalmente a su abundancia en las plantas vivas. Además, la ausencia de trituradores sugiere el uso de detritos principalmente como refugio en lugar de como recurso alimentario.The aim of this study was to determine if the rate of degradation and the habitat type associated with two submersed macrophytes affect the structure of the invertebrate communities in a shallow subtropical lake. We evaluated debris decomposition rate with a litter bags approach, assigned to four treatments: Potamogeton pectinatus decomposing inside their own stand (PP) and inside a Chara zeylanica stand (PC), and C. zeylanica decomposing inside their own stand (CC) and inside a P. pectinatus stand (CP). During the degradation experiment (20 days), we evaluated the fauna associated both with debris and at live macrophytes. The debris were washed, dried and the coefficient of degradation was determined. We estimated the richness and abundance of taxa of associated invertebrates, and they were classified into functional feeding groups. We evaluated preference of invertebrate communities comparing fauna at live macrophytes and their debris. We observed differences in mass loss between the treatments. Chara zeylanica showed a mass loss four times faster than P. pectinatus. The highest invertebrate abundance occurred in treatment PP and highest invertebrate richness in treatments CC and PP. Collectors and predators showed the highest abundances. The PP treatment had the greatest number of collectors and PC an equitable distribution of all functional groups. Five taxa showed preference for P. pectinatus debris instead of C. zeylanica or P. pectinatus alive, and debris of charophyte was preferred by six taxa instead of alive plant, and by two taxa when the debris were incubated in the stand of P. pectinatus. Our study demonstrated the interference of the incubation site on the decomposition coefficient and on the structuring of the invertebrate communities, and that the abundance of invertebrate at detritus is mainly due to abundance at live plants. Also, the absence of shredders suggests the use of debris mainly as shelter instead of food resource

Mudanças químicas dos detritos foliares durante a decomposição afetam os invertebrados associados em um riacho subtropical

Objetivos: nosso objetivo foi avaliar o efeito de mudanças na composição química dos detritos foliares durante a decomposição sobre os invertebrados associados. Métodos: avaliamos a composição química dos detritos foliares (de duas espécies arbóreas, Sebastiania brasiliensis e Campomanesia xanthocarpa) e a densidade de invertebrados durante a decomposição (em quatro tempos de incubação; 3, 7, 14 e 22 dias) em um riacho subtropical. Realizamos análises de regressão linear múltipla para avaliar a relação entre a densidade de invertebrados e as mudanças na composição química dos detritos foliares durante a decomposição. Resultados: a densidade de invertebrados foi relacionada com a composição química dos detritos foliares. Houve uma correlação positiva de K (β = 3.48) e uma negativa de C:N (β = -0.34), polifenóis (β = -0.16), Ca (β = -2.98) e Mg (β = -2.58) com a densidade total de invertebrados. A densidade de invertebrados nos detritos foliares alcançou 38 ± 9 e 192 ± 31 indivíduos por grama de massa seca durante os primeiros três e sete dias de incubação, diminuindo no 14° (117 ± 18) e então aumentando no 22° dia (270 ± 41). Conclusões: concluímos que as mudanças na química dos detritos foliares em decomposição afetam o processo de colonização por invertebrados. Essa conclusão reforça a importância do entendimento da dinâmica de energia e de nutrientes e sua associação com as comunidades biológicas em ecossistemas ripários tropicais.Aims: our objective was assess the effects of leaf chemical change during breakdown on the associated invertebrates. Methods: we evaluate the chemical composition of leaves (of two tree species; Sebastiania brasiliensis and Campomanesia xanthocarpa) and the density of invertebrates during leaf breakdown (on four incubation times; 3, 7, 14 and 22 days) in a subtropical stream. Linear multiple regression analysis were performed to evaluate the relationship between invertebrate density and changes in leaf chemical during breakdown. Results: density of invertebrates was related to the chemical composition of leaves. There was a positive correlation of K (β = 3.48) and a negative of C:N (β = -0.34), polyphenols (β = -0.16), Ca (β = -2.98) and Mg (β = -2.58) with the total density of invertebrates. Density of invertebrates on leaves reached 38 ± 9 and 192 ± 31 individuals g-1 leaf DM during the first 3 and 7 days of incubation, had decreased by the 14th day (117 ± 18) and then increased after 22 days (270 ± 41). Conclusions: we conclude that changes in the chemistry of decomposing leaves affect invertebrate colonization process. This conclusion reinforce the importance of understand the dynamic of energy and nutrients and its association with the biological communities of tropical riparian ecosystems

Efectos de las características de la hojarasca sobre la diversidad alfa y beta de ensambles de invertebrados en una cuenca Hidrográfica tropical

El presente estudio tuvo por objetivos a) investigar la importancia de los factores ambientales o espaciales en la comunidad de invertebrados, y b) examinar las diversidades alfa (α) y beta (β) de la comunidad de invertebrados asociada al proceso de descomposición de hojas, en tres escalas espaciales (segmento de arroyo, orden del arroyo y sub-cuenca). Se evaluaron variables abióticas y la colonización de la comunidad de invertebrados en dos tipos de detritos (Eucalyptus cloeziana e Inga laurina) en 14 sitios de muestreo. En ambos detritos, las comunidades fueron influenciadas por la matriz ambiental. La mayor diversidad α de invertebrados se relacionó con un aumento en la velocidad del flujo de agua (flujo de salida) y con los niveles de ortofosfato. Mayores aperturas de dosel y, en consecuencia, altas temperaturas mostraron efectos negativos sobre la diversidad α de invertebrados. La diversidad α en detritos de mayor calidad química (E. cloeziana) fue influenciada principalmente por el orden del arroyo, mientras que la diversidad beta resultó mayormente influenciada por la sub-cuenca. Sin embargo, en detritos de menor calidad (I. laurina), la diversidad α fue más influenciada por la sub-cuenca, mientras que la diversidad beta, por los sitios de muestreo. Estos hallazgos indicaron que cambios en la calidad de detrito proveniente de la vegetación ribereña resulta en una significativa modificación de la diversidad α y β de invertebrados.The aims of this study were to: a) investigate the importance of environmental and/or spatial factors on the composition of the invertebrate community, and b) examine the alpha (α) and beta (β) diversities of the invertebrate community associated to the leaf breakdown process at three different spatial scales (stream reach, stream order and sub-basin). The abiotic variables and colonization of invertebrate community in two detritus (Eucalyptus cloeziana and Inga laurina) were evaluated in 14 sampling sites. For both detritus types, the communities were influenced by environmental matrix. High invertebrate α diversity was related to an increase in water flow velocity (outflow) and orthophosphate levels. High canopy openness and, consequently, high temperatures, showed negative effects on invertebrate α diversity. The α diversity in high-quality litter (E. cloeziana) was mainly influenced by stream order, while β diversity was mainly influenced by sub-basins. However, in low-quality litter (I. laurina), α diversity was mainly influenced by sub-basins, and the β diversity by sampling sites. These findings indicated that changes in detritus quality of the riparian vegetation resulted in significant changes of invertebrate α and β diversity in these communities.Fil: Souza Rezende, Renan De. Universidade Comunitária Regional de Chapecó - Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais - Chapecó, Santa Catarina, BrasilFil: Biasi, Cristiane. Universidade Regional Integrada do Alto Uruguai e das Missões - Programa de Pós-Graduação em Ecologia, Campus de Erechim, Erechim, RS, BrasilFil: Hepp, Luiz Ubiratan. Universidade Regional Integrada do Alto Uruguai e das Missões - Programa de Pós-Graduação em Ecologia, Campus de Erechim, Erechim, RS, BrasilFil: Mello Pretrucio, Mauricio. Universidade Federal de Santa Catarina - Instituto de Ciências Biológicas - Departamento de Ecologia e Zoologia - Florianópolis, Santa Catarina, BrasilFil: Gonçalves Júnior, José Francisco. Universidade de Brasília - Instituto de Biologia - AquaRiparia/ Lab. de Limnologia.Departamento de Ecologia - Brasília, Distrito Federal, Brasi

Ephemeroptera genera as bioindicators of agricultural impact on Atlantic Forest streams

ABSTRACT Insects of the Ephemeroptera order have been used as bioindicators of water quality as they respond to countless anthropic impacts. In this study, we assessed the use of Ephemeroptera as bioindicators of streams impacted by agricultural activities. We collected Ephemeroptera nymphs in six streams with different uses and soil cover in their drainage areas located in the northern region of the Brazilian state of Rio Grande do Sul. Based on soil use and cover analysis, we categorized the streams as ‘natural’ (drainage area with >42% native arboreal vegetation) and ‘agricultural’ (drainage area with >72% agricultural use). We collected a total of 2,767 organisms, distributed into four families and eleven genera. We observed greater abundance (68%) and taxonomic richness (11 genera) of Ephemeroptera in the agricultural streams. The natural streams comprise 32% of the fauna collected, with eight genera. That pattern was especially determined by the Baetidae and Leptohyphidae families. The genera Caenis, Cloeodes, and Tricorythopsis were abundant in the agricultural streams. In this study, we observed that genera of Ephemeroptera are tolerant to environmental changes, particularly those caused by agricultural activities. Therefore, the use of the order in studies to assess water quality must be carried out with caution

Colonização de invertebrados durante a decomposição de diferentes detritos vegetais em um riacho subtropical

The riparian vegetation is extremely important in maintaining the energy flow in headwaters streams. Thus, the decomposition process is fundamental and depends of biotic and abiotic factors. Leaf decomposition in a water system is influenced by the chemical characteristics of plant species and the fauna composition. The aim of this study was to evaluate the composition (taxonomic and functional) of the fauna of aquatic invertebrates on leaves of Cupania vernalis (Sapindaceae) and Eucalyptus grandis (Myrtaceae) during decomposition in a subtropical stream. Senescent leaves of both species were incubated in stream and were taken after seven, 14 and 21 days for analysis of invertebrate fauna associated. The decomposition rates were similar between the two species. However, the richness and organisms density was slightly higher in C. vernalis, and presents continuous increase over time. The results demonstrated the importance of plant origin in the constitution of the riparian zone of streams. The chemical characteristics of vegetation were fundamental in changing the functional composition of aquatic fauna associated with detritus.A vegetação ripária é de extrema relevância na manutenção do fluxo energético em riachos de cabeceira. Nestes ambientes, o processo de decomposição é fundamental e depende de fatores bióticos e abióticos. A decomposição das folhas em um sistema hídrico é influenciada pelas características físicas e químicas das espécies vegetais e pela composição da fauna de fragmentadores e decompositores que colonizam os detritos. O objetivo deste estudo foi avaliar a composição (taxonômica e funcional) da fauna de invertebrados aquáticos em folhas de Cupania vernalis (Sapindaceae) e Eucalyptus grandis (Myrtaceae) durante a decomposição em um riacho subtropical. Folhas senescentes das duas espécies foram incubadas no riacho e retiradas após sete, 14 e 21 dias para análise dos invertebrados associados. Os coeficientes de decomposição foram semelhantes entre as duas espécies. No entanto, a densidade e riqueza foram levemente superiores em C. vernalis, além de apresentar constante aumento ao longo do tempo. Os resultados demonstraram a importância da origem vegetal na constituição da zona ripária dos riachos. As características químicas da vegetação foram fundamentais para alterar a composição funcional da fauna aquática associada ao detrito.

Plant litter dynamics in the forest-stream interface: Precipitation is a major control across tropical biomes

Riparian plant litter is a major energy source for forested streams across the world and its decomposition has repercussions on nutrient cycling, food webs and ecosystem functioning. However, we know little about plant litter dynamics in tropical streams, even though the tropics occupy 40% of the Earth's land surface. Here we investigated spatial and temporal (along a year cycle) patterns of litter inputs and storage in multiple streams of three tropical biomes in Brazil (Atlantic forest, Amazon forest and Cerrado savanna), predicting major differences among biomes in relation to temperature and precipitation regimes. Precipitation explained most of litter inputs and storage, which were generally higher in more humid biomes (litterfall: 384, 422 and 308 g m-2 y-1, storage: 55, 113 and 38 g m-2, on average in Atlantic forest, Amazon and Cerrado, respectively). Temporal dynamics varied across biomes in relation to precipitation and temperature, with uniform litter inputs but seasonal storage in Atlantic forest streams, seasonal inputs in Amazon and Cerrado streams, and aseasonal storage in Amazon streams. Our findings suggest that litter dynamics vary greatly within the tropics, but point to the major role of precipitation, which contrasts with the main influence of temperature in temperate areas. © 2017 The Author(s)