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Universidade Federal de Minas Gerais Instituto de Ciências Biológicas XVII Semana de Estudos da Biologia Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos MSc. Marcelo da Silva Moretti - [email protected] Doutorando Programa ECMVS - ICB/UFMG Laboratório de Ecologia de Bentos - www.icb.ufmg.br/~bentos 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. Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos Parâmetros Convencionais X Processos o ecossistema como um cenário... Parâmetros Bióticos e Abióticos Escala Temporal Processos Ecológicos Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos Avaliação de Processos Ecológicos Taxa de produção do biofilme Medição de Clorofila Taxa de Retenção de Folhas Ciclo de vida dos organismos Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos Mas o que é melhor? Fazer um filme ou tirar uma foto? Depende... Qual a sua pergunta? Método Científico Observação Conclusão Pergunta Análise dos Resultados Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos Hipótese Experimento O fluxo de energia em riachos Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos O Processo de Decomposição O Conceito Degradação de matéria orgânica em compostos simples orgânicos e inorgânicos, com conseqüente liberação de energia. Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos 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. Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos 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) Quantidade de perda de peso Mineralização por respiração microbiana para CO2 5-25% 1 Aumento do conteúdo protéico 5% Nova conversão microbiana 20-35% 10 100 Tempo (dias) Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos Alimentação animal 15-25% ~30% 250 Como medir decomposição? Os coeficientes de decomposição são determinados a partir da porcentagem de perda de peso ao longo do tempo. Modelo exponencial negativo: Wt = Peso remanescente no tempo t Wt = Wo e-kt Wo = Peso inicial Ln % Peso Seco (g) k = Coeficiente de decomposição % Peso Seco (g) • K = inclinação Tempo (dias) Tempo (dias) Análise de Covariância (ANCOVA) Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos 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. Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos 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: microrganismos invertebrados Região Tropical: microrganismos invertebrados Plecoptera Grypopterygidae Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos O papel dos invertebrados Fonte: Fleituch, 2001. Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos O papel dos microrganismos Fonte: Fleituch, 2001. Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos E os nutrientes? Rosemond et al., 2002 Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos Nutrientes X Microrganismos Gulis & Suberkropp, 2003 Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos Como o processo de decomposição ocorre nos córregos tropicais? Resultados obtidos no Laboratório de Ecologia de Bentos Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos Espécies Estudadas Myrcia guyanensis Protium brasiliense Ocotea sp. Miconia chartacea Protium heptaphyllum Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos P-Total: 14,5–20,25 g/L N-Total: 145,1–234,0 g/L Parque Nacional da Serra do Cipó (MG) Córrego Indaiá – 3ª ordem P-Total: 260,0 g/L N-Total: 1000,0 g/L Rodovia MG-129, Serra do Ouro Branco Córrego Garcia – 3ª ordem Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos Metodologia • Área de Estudos: Córrego Indaiá (19° 16,4’ S – 43° 31,2’ W), 3ª ordem. Córrego Garcia (20° 21’ S – 43° 41’ W), 3ª ordem. • Variáveis abióticas (vazão, pH, O2 dissolvido, temperatura e condutividade elétrica). • Coleta de folhas: redes (1m2, 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. Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos • 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 • Quatro réplicas para cada tratamento. • Tempos de incubação: 7, 15, 30, 60, 90 e 120 dias. • Lavagem sobre peneira de 120 m e secos a 60° C por 72 horas. • Nos sacos contendo a mistura de detritos, as espécies foram separadas antes da pesagem. Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos Detritos misturados. Incubação dos sacos de detritos. • Características dos detritos foliares: Polifenóis totais; Nitrogênio total (Embrapa); Fósforo total (Embrapa); Dureza foliar. Extração de Polifenóis amostra funil pregador 1 pregador 2 ripa roldana tubo recipiente de plástico Aparelho construído para medir a resistência de material foliar. Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos • Experimento 1 - Características dos detritos foliares: Nitrogênio1 Fósforo1 Polifenóis1 Resistência2 M. guyanensis 0,95 + 0,12 0,030 + 0,0 8,48 + 0,38 869,90 + 114,25 Ocotea sp. 1,11 + 0,10 0,030 + 0,0 6,31 + 0,28 590,17 + 11,43 M. chartacea 0,88 + 0,05 0,027 + 0,006 7,31 + 0,48 481,66 + 110,26 P. brasiliense 0,98 + 0,20 0,027 + 0,006 6,37 + 0,29 731,95 + 140,12 P. heptaphyllum 0,92 + 0,05 0,023 + 0,006 7,83 + 0,19 576,87 + 289, 79 F 1,611 1,167 30,264 1,776 p 0,246 0,382 < 0,001 0,210 1. % g-1 PSRF; 2. gramas. Teste de Tukey: 1. M. guyanensis 2. M. chartacea 3. P. brasiliense e Ocotea sp. Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos • Córrego Indaiá: Coeficientes de decomposição Peso Remanescente (%) Myrcia Myrcia guyanensis guyanensis Ocotea sp. Ocotea sp. 100 100 100 80 80 80 60 60 60 40 40 40 20 20 20 0 0 0 0 20 40 60 80 100 120 20 0 40 60 Individuais Protium brasiliense Protium brasiliense Peso Remanescente (%) Miconia chartacea Miconia chartacea 100 80 0 120 Indaiá Espécies 80 Individuais Misturados 0,0068 60 40 Ocotea sp. 0,0043 0,0036 40 Miconia chartacea 0,0033 0,0031 Protium brasiliense 0,0020 0,0017 Protium heptaphyllum 0,0019 0,0022 20 40 60 80 100 120 100 120 80 0,0063 0 80 100 Myrcia guyanensis 0 60 Protium heptaphyllum Protium heptaphyllum 60 20 40 Misturados Coeficientes de decomposição (-k dia-1) 100 20 20 0 0 Tempo (dias) 20 40 60 Tempo (dias) ANCOVA, p> 0,05 Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos 80 100 120 • Córrego Garcia: Coeficientes de decomposição Peso Remanescente (%) Myrcia Myrcia guyanensis guyanensis Ocotea sp. Ocotea sp. 100 100 100 80 80 80 60 60 60 40 40 40 20 20 20 0 0 0 0 20 40 60 80 100 120 20 0 40 60 Individuais 100 80 Espécies 80 60 40 20 0 20 40 60 80 100 120 20 40 60 80 100 120 Misturados Garcia 100 0 0 120 Protium heptaphyllum Protium heptaphyllum Coeficientes de decomposição (-k dia-1) Protium brasiliense Protium brasiliense Peso Remanescente (%) Miconia chartacea Miconia chartacea 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 100 80 60 40 20 0 0 Tempo (dias) 20 40 60 Tempo (dias) ANCOVA, p> 0,05 Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos 80 100 120 Exper. 2 - Decomposição de detritos foliares no córrego Indaiá. Peso Remanescente (%) • 100 90 80 70 60 50 40 0 20 40 60 80 100 Tempo (dias) ANCOVA, p < 0,001 Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos 120 Densidade total de invertebrados: Densidade (ind/g PSRF) • 210 180 150 120 90 60 30 0 7 15 30 60 90 120 Tempo (dias) M. guyanensis Ocotea M. chartacea P. brasiliense P. heptaphyllum Mistura de espécies Os valores de densidade total foram diferentes entre os tipos de detrito e os tempos de incubação (ANOVA, p < 0,001). Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos Riqueza taxonômica de invertebrados: 12 Riqueza Taxonômica • 10 8 6 4 2 0 7 15 30 60 90 120 Tempo (dias) M. guyanensis Ocotea M. chartacea P. brasiliense P. heptaphyllum Mistura de espécies Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos • 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. Co-Ca/Rsp Co-Ca/Rsp Co-Ca 8.81 0.68 - 13.44 0.54 1.62 12.36 2.15 0.54 12.01 2.32 1.55 9.01 0.84 0.28 18.48 1.81 1.45 Pr 0.34 0.54 0.54 0.77 0.56 0.36 Pr - - - 0.38 - - Pr Pr 0.68 - 0.54 - - - 0.84 - 0.36 Co-Ca/Rsp Rsp Co-Ca/Pr Rsp Pr Co-Ca/Rsp/Frg 0.34 0.34 - 0.54 0.54 0.54 - 1.07 - 0.38 - 1.13 1.13 0.28 0.84 0.28 0.36 - Co-Ca/Frg/Pr 23.05 11.83 18.82 27.91 22.25 8.69 Frg - 1.08 0.54 - 0.28 1.08 Co-Fil/Pr Rsp Co-Fil/Pr 1.02 - 1.08 - 1.62 - 1.94 0.38 - 1.68 - 3.26 1.44 0.36 Co-Ca/Co-Fil Co-Ca 64.41 0.34 - 67.74 - 62.36 - 51.94 0.38 60.28 - 61.96 0.36 Pr - - - - 0.28 - 10 295 12 186 9 186 11 258 15 355 13 276 Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos • Composição em Grupos Tróficos Funcionais: Abundância Relativa M. guyanensis Ocotea sp. M. chartacea 100% 100 100 100% 100 100% 80 80% 80 80% 80 80% 60 60% 60% 60 60 60% 40 40% 40 40% 40 40% 20 20% * 20 20% 0 0% * 20 20% 0 0% 7 15 30 60 90 120 7 15 30 60 90 120 0 0% 7 100 100% 100% 100 100 100% 80 80% 80% 80 80 80% 60 60% 60 60% 60 60% 40 40% 40% 40 40 40% 20% 20 20% 20 20% 20 0% 0 15 30 60 90 120 60 90 120 0% 0 0% 0 7 30 Mistura de Espécies P. heptaphyllum P. brasiliense 15 7 15 30 60 90 120 Tempo (dias) Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos 7 15 30 60 90 120 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 Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos 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. • 1986 - 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. • 2001 - Abelho. From Litterfall to Breakdown in Streams: A Review. The Scientific World. Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos • 2005 - Graça, Bärlocher & Gessner. Methods to study to Study Litter Decomposition. Springer. Manuel Graça Felix Bärlocher Mark Gessner Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos International Meeting on Plant Litter Processing in Freshwaters - PLPF • 1997 - Bilbao, Espanha. • 1999 - Lunz, Áustria. • 2002 - Szentendre, Hungria. • 2005 - Toulouse, França. • 2008 - Coimbra, Portugal. Toulouse, 2005. Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos Para finalizar o curso... Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos O que é melhor? Este ambiente... Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos Ou este... Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos 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!!!
