Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos

Transcrição

1 Universidade Federal de Minas Gerais Instituto de Ciências Biológicas Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos MSc. Marcelo da Silva Moretti Doutorando Programa ECMVS ICB/UFMG Laboratório de Ecologia de Bentos

2 Por que estudar processos em ecossistemas lóticos? A avaliação de processos ecológicos vai nos permitir inferir sobre: O funcionamento do ecossistema. O papel dos organismos no ecossistema. Os resultados de eventos passados e as possíveis conseqüências de eventos futuros.

3 Parâmetros Convencionais X Processos o ecossistema como um cenário... Parâmetros Bióticos e Abióticos Escala Temporal Córrego Indaiá PARNA Serra do Cipó Processos Ecológicos

4 Avaliação de Processos Ecológicos Taxa de produção do biofilme Taxa de Retenção de Folhas Medição de Clorofila Ciclo de vida dos organismos

5 Mas o que é melhor? Fazer um filme ou tirar uma foto? Depende... Qual a sua pergunta? Método Científico Observação Pergunta Hipótese Conclusão Análise dos Resultados Experimento

6 Processos Ecológicos

7 Ilustrando alguns processos

8 O fluxo de energia em riachos

9 O Processo de Decomposição O Conceito Degradação de matéria orgânica em compostos simples orgânicos e inorgânicos, com conseqüente liberação de energia.

10 Os Princípios Dinâmica de matéria orgânica em riachos. Processos ecológicos em ecossistemas aquáticos (entrada, retenção, acúmulo e decomposição de detritos orgânicos). A influência da vegetação ripária na produtividade de pequenos córregos. Processamento de detritos foliares em ecossistemas aquáticos.

11 Seqüência de decomposição de detritos foliares Queda natural da folha (MOPG) Decomposição química Colonização microbiana e decomposição física Colonização por invertebrados, continuação da atividade microbiana e decomposição física Conversão para MOPF Fezes e fragmentos Lixiviação de compostos solúveis (MOD) Mineralização por respiração microbiana para CO 2 Aumento do conteúdo protéico Nova conversão microbiana Alimentação animal Quantidade de perda de peso 525% 5% 2035% 1525% ~30% Tempo (dias)

12 História dos Estudos de Decomposição em Ambientes Lóticos 1973 Fisher & Likens. Energy Flow in Bear Brook, New Hampshire: An Integrative Approach to Stream Ecosystem Metabolism. Ecological Monographs Webster & Benfield. Vascular Plant Breakdown in Freshwater Ecosustems. Ann. Rev. Ecol. Syst. Stuart G. Fisher Gene E. Likens 1991 Boulton & Bonn. A review of methodology used to measure leaf litter decomposition in lotic environments: time to turn over an old leaf. Aust. J. Mar. Fresh. Res Abelho. From Litterfall to Breakdown in Streams: A Review. The Scientific World.

13 2005 Graça, Bärlocher & Gessner. Methods to study to Study Litter Decomposition. Springer. Manuel Graça Felix Bärlocher Mark Gessner

14 International Meeting on Plant Litter Processing in Freshwaters PLPF 1997 Bilbao, Espanha Lunz, Áustria Szentendre, Hungria Toulouse, França Coimbra, Portugal. Toulouse, 2005.

15 Como medir decomposição? Os coeficientes de decomposição são determinados a partir da porcentagem de perda de peso ao longo do tempo. Modelo exponencial negativo: W t = Peso remanescente no tempo t W t = W o e kt W o = Peso inicial k = Coeficiente de decomposição % Peso Seco (g) Ln % Peso Seco (g) K = inclinação Tempo (dias) Tempo (dias) Análise de Covariância (ANCOVA)

16 O que influencia no processo? Córregos temperados X córregos tropicais. Fatores que influenciam as taxas de decomposição. Os detritos se encontram misturados no leito dos córregos. A composição da mistura pode afetar a taxa de decomposição de cada espécie individualmente. Composição de espécies X funcionamento do ecossistema = manejo e recuperação dos corpos d água.

17 O papel dos invertebrados Entrada alóctone de detritos: acúmulos no leito dos córregos = fonte de alimento e/ou abrigo para invertebrados bentônicos. Vegetação ripária = disponibilidade de recursos alimentares = estrutura trófica da assembléia de invertebrados. Fragmentadores são capazes de selecionar algumas espécies de folhas. Qual o papel dos organismos decompositores nos trópicos? Região Temperada: Região Tropical: microrganismos invertebrados microrganismos invertebrados Plecoptera Grypopterygidae

18 O papel dos invertebrados Fonte: Fleituch, 2001.

19 O papel dos microrganismos Fonte: Fleituch, 2001.

20 E os nutrientes? Rosemond et al., 2002

21 Nutrientes X Microrganismos Gulis & Suberkropp, 2003

22 Como o processo de decomposição ocorre nos córregos tropicais? Resultados obtidos no Laboratório de Ecologia de Bentos

23 Espécies Estudadas Myrcia guyanensis Ocotea sp. Miconia chartacea Protium brasiliense Protium heptaphyllum

24 PTotal: 14,5 20,25 µg/l NTotal: 145,1 234,0 µg/l Parque Nacional da Serra do Cipó (MG) Córrego Indaiá 3ª ordem PTotal: 260,0 µg/l NTotal: 1000,0 µg/l Rodovia MG129, Serra do Ouro Branco Córrego Garcia 3ª ordem

25 Metodologia Área de Estudos: Córrego Indaiá (19 16,4 S 43 31,2 W), 3ª ordem. Córrego Garcia (20 21 S W), 3ª ordem. Variáveis abióticas (vazão, ph, O 2 dissolvido, temperatura e condutividade elétrica). Coleta de folhas: redes (1m 2, 10 mm de malha) fixadas a 1,5 m do solo. Sacos de detrito (litter bags) de 15 x 20 cm (10 mm de malha). Detritos de uma única espécie: 1 + 0,005 g de folhas. Detritos misturados: 2 + 0,005 g de folhas.

26 Sacos contendo detritos misturados: Espécies Aporte Vertical (%) Composição de detritos misturados (g) Protium heptaphyllum 35 0,70 Myrcia guyanensis 29 0,58 Protium brasiliense 16 0,32 Ocotea sp. 10 0,20 Miconia chartacea 10 0,20 Detritos misturados. Quatro réplicas para cada tratamento. Tempos de incubação: 7, 15, 30, 60, 90 e 120 dias. Lavagem sobre peneira de 120 µm e secos a 60 C por 72 horas. Nos sacos contendo a mistura de detritos, as espécies foram separadas antes da pesagem. Incubação dos sacos de detritos.

27 Características dos detritos foliares: Polifenóis totais; Nitrogênio total (Embrapa); Fósforo total (Embrapa); Dureza foliar. amostra Extração de Polifenóis funil pregador 1 pregador 2 roldana ripa tubo recipiente de plástico Aparelho construído para medir a resistência de material foliar.

28 Experimento 1 Características dos detritos foliares: Nitrogênio Fósforo Polifenóis Resistência M. guyanensis 0,95 + 0,12 0, ,0 8,48 + 0,38 869, ,25 Ocotea sp. 1,11 + 0,10 0, ,0 6,31 + 0,28 590, ,43 M. chartacea 0,88 + 0,05 0, ,006 7,31 + 0,48 481, ,26 P. brasiliense 0,98 + 0,20 0, ,006 6,37 + 0,29 731, ,12 P. heptaphyllum 0,92 + 0,05 0, ,006 7,83 + 0,19 576, , 79 F 1,611 1,167 30,264 1,776 p 0,246 0,382 < 0,001 0, % g 1 PSRF; 2. gramas Teste de Tukey: 1. M. guyanensis 2. M. chartacea 3. P. brasiliense e Ocotea sp.

29 Córrego Indaiá: Coeficientes de decomposição Myrcia guyanensis Ocotea sp. Miconia chartacea Peso Remanescente (%) Individuais Misturados Peso Remanescente (%) Protium brasiliense Protium brasiliense Tempo (dias) Coeficientes de decomposição (k dia 1 ) Indaiá Espécies Individuais Misturados Myrcia guyanensis 0,0063 0,0068 Ocotea sp. 0,0043 0,0036 Miconia chartacea 0,0033 0,0031 Protium brasiliense 0,0020 0,0017 Protium heptaphyllum 0,0019 0,0022 ANCOVA, p> 0,05 Protium heptaphyllum Protium heptaphyllum Tempo (dias)

30 Córrego Garcia: Coeficientes de decomposição Myrcia guyanensis Ocotea sp. Miconia chartacea Myrcia guyanensis Ocotea sp. Miconia chartacea Peso Remanescente (%) Individuais Misturados Peso Remanescente (%) Protium brasiliense Protium brasiliense Tempo (dias) Coeficientes de decomposição (k dia 1 ) Garcia Espécies Individuais Misturados Myrcia guyanensis 0,0053 0,0056 Ocotea sp. 0,0088 0,0062 Miconia chartacea 0,0051 0,0057 Protium brasiliense 0,0042 0,0045 Protium heptaphyllum 0,0040 0,0041 ANCOVA, p> 0,05 Protium heptaphyllum Protium heptaphyllum Tempo (dias)

31 T e m p o (d ia s) Exper. 2 Decomposição de detritos foliares no córrego Indaiá. Peso Remanescente (%) Tempo (dias) M. guyanensis Ocotea sp. M. chartacea P. brasiliense P. heptaphyllum Mistura de espécies ANCOVA, p < 0,001

32 Densidade total de invertebrados: Densidade (ind/g PSRF) Tempo (dias) M. guyanensis Ocotea M. chartacea M. guyanensis P. Ocotea brasiliense sp. M. chartacea P. heptaphyllum P. brasiliense Mistura P. heptaphyllum de espécies Mistura de espécies Os valores de densidade total foram diferentes entre os tipos de detrito e os tempos de incubação (ANOVA, p < 0,001).

33 Riqueza taxonômica de invertebrados: 12 Riqueza Taxonômica Tempo (dias) M. guyanensis Ocotea M. chartacea M. guyanensis Ocotea P. brasiliense sp. M. chartacea P. heptaphyllum P. brasiliense Mistura P. heptaphyllum de espécies Mistura de espécies

34 Abundância Relativa: Taxon EPHEMEROPTERA Leptophlebiidae Baetidae Tricorythidae ODONATA Coenagrionidae PLECOPTERA Perlidae HETEROPTERA Naucoridae Notonectidae COLEOPTERA Elmidae Hydroscaphidae Hydrophilidae Psephenidae Gyrinidae Dryopidae TRICHOPTERA Leptoceridae Calamoceratidae Phylloicus Polycentropodidae Polycentropus Helicopsychidae Hydropsychidae DIPTERA Chironomidae Culicidae COLLEMBOLA ACARINA Hydracarina Número total de taxa Número total de organismos GTF Mg Oc Mc Pb Ph Mist. CoCa/Rsp CoCa/Rsp CoCa Pr Pr 0.38 Pr Pr CoCa/Rsp Rsp CoCa/Pr Rsp Pr CoCa/Rsp/Frg CoCa/Frg/Pr Frg CoFil/Pr Rsp CoFil/Pr CoCa/CoFil CoCa Pr

35 2 0 0 % 0% Composição em Grupos Tróficos Funcionais: 100% M. guyanensis 100% Ocotea sp. 100% M. chartacea 80% 80% 80% 60% 60% 60% 40% 40% 40% Abundância Relativa 20% 0% 0 100% 80% * P. brasiliense 20% 0% 0 100% 80% * P. heptaphyllum 20% 0% 0 100% 80% Mistura de Espécies 60% 60% 60% 40% 40% 40% 20% 20% 20% 0% % % Tempo (dias) Coletores Catadores Coletores Filtradores Fragmentadores Predadores Raspadores

36 Quais os próximos passos? Parte 1 Experimento no campo Taxas de decomposição Hifomicetos aquáticos Invertebrados associados Concentração de nutrientes e dureza dos detritos Influência dos decompositores no processo de decomposição de detritos foliares no córrego Garcia. Preferência alimentar Sobrevivência Taxa de crescimento Parte 2 Experimentos no laboratório

37 Para finalizar...

38 O que é melhor? Este ambiente...

39 Ou este...

40 Mensagem Final Todos nós modificamos ecologicamente o Mundo em que vivemos, para um pouquinho pior ou para ou pouquinho melhor, a cada dia, através de nossas ações. Fernando Fernandez. Obrigado!!!