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.
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Para finalizar o curso...
Decomposição de Matéria Orgânica Alóctone em Riachos
O que é melhor? Este ambiente...
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Ou este...
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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!!!