Universidade Federal de Minas Gerais Instituto de Ciências Biológicas XVII Semana de Estudos da Biologia Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos

Universidade Federal de Minas GeraisInstituto de Ciências Biológicas

XVII Semana de Estudos da Biologia

Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos

MSc. Marcelo da Silva Moretti - [email protected] Programa ECMVS - ICB/UFMGLaboratório 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.


Parâmetros Convencionais X Processos o ecossistema como um cenário...

Escala Temporal

Parâmetros Bióticos e Abióticos

Processos Ecológicos


Avaliação de Processos Ecológicos

Ciclo de vida dos organismos

Taxa de produção do biofilme

Medição de Clorofila

Taxa de Retenção de Folhas


Mas o que é melhor?Fazer um filme ou tirar uma foto?

Depende... Qual a sua pergunta?

Observação Pergunta Hipótese

ExperimentoAnálise dos ResultadosConclusão

Método Científico


O fluxo de energia em riachos


O Processo de Decomposição

O Conceito

Degradação de matéria orgânica em compostos

simples orgânicos e inorgânicos, com conseqüente

liberação de energia.


• 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.

Os Princípios


Seqüência de decomposição de detritos foliares

1 10 100 250

Tempo (dias)

5-25% 5% 20-35% 15-25% ~30%

Decomposição química

Colonização microbiana e decomposição física

Colonização por invertebrados,continuação da atividade microbiana

e decomposição física Conversão paraMOPF

Lixiviação de compostos solúveis

(MOD)

Mineralização por respiração microbiana

para CO2

Aumento doconteúdoprotéico

Novaconversãomicrobiana

Alimentaçãoanimal

Fezes e fragmentos

Quantidade deperda de peso

Queda natural da folha (MOPG)


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

Wo = Peso inicial

k = Coeficiente de decomposição

Wt = Wo e-kt

Tempo (dias)

% P

eso

Seco

(g)

Ln

Tempo (dias)%

Peso

Seco

(g)

K = inclinação

Análise de Covariância (ANCOVA)


• 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.

O que influencia no processo?


O papel dos invertebrados

PlecopteraGrypopterygidae

• 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


O papel dos invertebrados

Fonte:Fleituch, 2001.


Fonte: Fleituch, 2001.

O papel dos microrganismos


E os nutrientes?

Rosemond et al., 2002


Nutrientes X Microrganismos

Gulis & Suberkropp, 2003


Como o processo de decomposição ocorre

nos córregos tropicais?

Resultados obtidos no Laboratório de Ecologia de Bentos


Espécies Estudadas

Myrcia guyanensis Ocotea sp. Miconia chartacea

Protium brasiliense Protium heptaphyllum


Córrego Indaiá – 3ª ordem

Córrego Garcia – 3ª ordem

Parque Nacional da Serra do Cipó (MG)

Rodovia MG-129, Serra do Ouro Branco

P-Total:14,5–20,25 g/L

N-Total:145,1–234,0 g/L

P-Total:260,0 g/L

N-Total:1000,0 g/L


Metodologia

• Área de Estudos:

• 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).

Córrego Indaiá (19° 16,4’ S – 43° 31,2’ W), 3ª ordem.

Córrego Garcia (20° 21’ S – 43° 41’ W), 3ª ordem.

Detritos de uma única espécie: 1 + 0,005 g de folhas.

Detritos misturados: 2 + 0,005 g de folhas.


• Sacos contendo detritos misturados:

• 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.

Incubação dos sacos de detritos.

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.


• Características dos detritos foliares:

Polifenóis totais;

Nitrogênio total (Embrapa);

Fósforo total (Embrapa);

Dureza foliar.

funil

tubo

recipiente de plástico

ripa

pregador 1 pregador 2

amostra

roldana

funil

tubo

recipiente de plástico

ripa

pregador 1 pregador 2

amostra

roldana

Extração de Polifenóis

Aparelho construído para medir a resistência de material foliar.


Nitrogênio Fósforo Polifenóis Resistência

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.

1 1 1 2

• Experimento 1 - Características dos detritos foliares:

Teste de Tukey: 1. M. guyanensis

2. M. chartacea

3. P. brasiliense e Ocotea sp.


02 0

4 06 0

8 01 0 0

0 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 1 2

0

Individuais Misturados

Ocotea sp.

0

20

40

60

80

100

0 20 40 60 80 100 120

• Córrego Indaiá: Coeficientes de decomposição

ANCOVA, p> 0,05

Coeficientes de decomposição (-k dia-1)

Myrcia guyanensis

0

20

40

60

80

100

0 20 40 60 80 100 120

Peso

Rem

anesc

ente

(%

)

Miconia chartacea

0

20

40

60

80

100

0 20 40 60 80 100 120

Protium brasiliense

0

20

40

60

80

100

0 20 40 60 80 100 120

Tempo (dias)

Peso

Rem

anesc

ente

(%

)

Protium heptaphyllum

0

20

40

60

80

100

0 20 40 60 80 100 120

Tempo (dias)

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




02 0

4 06 0

8 01 0 0

0 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 1 2

0

Individuais Misturados

Ocotea sp.

0

20

40

60

80

100

0 20 40 60 80 100 120

• Córrego Garcia: Coeficientes de decomposição

Coeficientes de decomposição (-k dia-1)

ANCOVA, p> 0,05

Myrcia guyanensis

0

20

40

60

80

100

0 20 40 60 80 100 120

Peso

Rem

anesc

ente

(%

)

Miconia chartacea

0

20

40

60

80

100

0 20 40 60 80 100 120

Protium brasiliense

0

20

40

60

80

100

0 20 40 60 80 100 120

Tempo (dias)

Peso

Rem

anesc

ente

(%

)

Protium heptaphyllum

0

20

40

60

80

100

0 20 40 60 80 100 120

Tempo (dias)



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


• Exper. 2 - Decomposição de detritos foliares no córrego Indaiá.

ANCOVA, p < 0,001

40

50

60

70

80

90

100

0 20 40 60 80 100 120

Tempo (dias)

Peso R

em

anescen

te (

%)

4 05 06 07 0

8 09 0

1 0 0

-8 0 2 0 1 2 0

T e m p o (d ia s)

M. guyanensis Ocotea sp. M. chartacea

P. brasiliense P. heptaphyllum Mistura de espécies


• Densidade total de invertebrados:

Os valores de densidade total foram diferentes entre os tipos de detrito e os tempos de incubação (ANOVA, p < 0,001).

0

30

60

90

120

150

180

210

7 15 30 60 90 120

Tempo (dias)

Densi

dade (

ind/g

PS

RF)

M. guyanensis Ocotea M. chartacea


03 06 09 0

1 2

0

1 5

0

1 8

0

2 1

0

M. guyanensis Ocotea sp. M. chartacea P. brasiliense P. heptaphyllum Mistura de espécies


• Riqueza taxonômica de invertebrados:

0

2

4

6

8

10

12

7 15 30 60 90 120

Tempo (dias)

Riq

ueza

Taxonôm

ica

M. guyanensis Ocotea M. chartacea


03 06 09 0

1 2

0

1 5

0

1 8

0

2 1

0

M. guyanensis Ocotea sp. M. chartacea P. brasiliense P. heptaphyllum Mistura de espécies


• Abundância Relativa:Taxon GTF Mg Oc Mc Pb Ph Mist.

EPHEMEROPTERA Leptophlebiidae Co-Ca/Rsp 8.81 13.44 12.36 12.01 9.01 18.48 Baetidae Co-Ca/Rsp 0.68 0.54 2.15 2.32 0.84 1.81 Tricorythidae Co-Ca - 1.62 0.54 1.55 0.28 1.45ODONATA Coenagrionidae Pr 0.34 0.54 0.54 0.77 0.56 0.36PLECOPTERA Perlidae Pr - - - 0.38 - -

HETEROPTERA Naucoridae Pr 0.68 0.54 - - 0.84 - Notonectidae Pr - - - - - 0.36COLEOPTERA Elmidae Co-Ca/Rsp 0.34 0.54 1.07 0.38 1.13 0.36 Hydroscaphidae Rsp - 0.54 - - - - Hydrophilidae Co-Ca/Pr - 0.54 - - 1.13 - Psephenidae Rsp 0.34 - - - 0.28 - Gyrinidae Pr - - - - 0.84 - Dryopidae Co-Ca/Rsp/Frg - - - - 0.28 -TRICHOPTERA Leptoceridae Co-Ca/Frg/Pr 23.05 11.83 18.82 27.91 22.25 8.69 Calamoceratidae Phylloicus Frg - 1.08 0.54 - 0.28 1.08 Polycentropodidae Polycentropus Co-Fil/Pr 1.02 1.08 - 1.94 1.68 3.26 Helicopsychidae Rsp - - 1.62 0.38 - 1.44 Hydropsychidae Co-Fil/Pr - - - - - 0.36DIPTERA Chironomidae 64.41 67.74 62.36 51.94 60.28 61.96 Culicidae Co-Ca/Co-Fil 0.34 - - - - -COLLEMBOLA Co-Ca - - - 0.38 - 0.36

ACARINA Hydracarina Pr - - - - 0.28 -

Número total de taxa 10 12 9 11 15 13Número total de organismos 295 186 186 258 355 276


• Composição em Grupos Tróficos Funcionais:

Tempo (dias)

Abundânci

a R

ela

tiva

0 %

2 0 0 %

Coletores - Catadores Coletores - Filtradores Fragmentadores Predadores Raspadores

M. guyanensis

0%

20%

40%

60%

80%

100%

7 15 30 60 90 120

*

100

80

60

40

20

0

Ocotea sp.

0%

20%

40%

60%

80%

100%

7 15 30 60 90 120

*

100

80

60

40

20

0

M. chartacea

0%

20%

40%

60%

80%

100%

7 15 30 60 90 120

100

80

60

40

20

0

Mistura de Espécies

0%

20%

40%

60%

80%

100%

7 15 30 60 90 120

100

80

60

40

20

0

P. heptaphyllum

0%

20%

40%

60%

80%

100%

7 15 30 60 90 120

100

80

60

40

20

0

P. brasiliense

0%

20%

40%

60%

80%

100%

7 15 30 60 90 120

100

80

60

40

20

0


Quais os próximos passos?

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 1 - Experimento no campo

Parte 2 - Experimentos no laboratório


História dos Estudos de Decomposição em Ambientes Lóticos

Stuart G. Fisher Gene E. Likens

• 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.

• 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.


• 2005 - Graça, Bärlocher & Gessner. Methods to study to Study Litter Decomposition. Springer.

Manuel Graça

Felix Bärlocher

Mark Gessner


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.


Para finalizar o curso...


O que é melhor? Este ambiente...


Ou este...

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!!!

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