Publication Date:
2022-05-23
Description:
This is the first experimental study of the manipulation of temperature and nutrients in periphytic algae communities of the Rio Paraná floodplain, and constitutes a part of the LTER (Long Term Ecological Research)/CNPq project, site 6. The study set out to evaluate via a mesocosm experiment, the influence of the decrease in temperature and the addition of the nutrients phosphorus (P) and nitrogen (N) on the structure of periphytic algae communities in terms of specific composition, richness, and abundance. It is comprised of three chapters: Chapter 1, Effect of temperature and nutrient concentration on the specific composition and richness of periphytic algae: a mesocosm experiment; Chapter 2, Response of the periphytic diatoms (Bacillariophyceae) to the alteration of temperature and artificial nutrient enrichment; and Chapter 3, Periphytic algae response to temperature changes and artificial nutrient enrichment. Diatoms were considered separately from the other classes of algae due to their dominance in the floodplain periphyton. The experiment consisted of 5 treatments: control group (C), added nutrients (P+, N+, NP+) at 25ºC, and at 15ºC without added nutrients. Glass slides were used for the periphytic algae colonization, and the samples were taken on the 15th and 31st days following colonization. Principal Components Analysis showed 63.32% of the total variability in the abiotic data on the first two axes, and the different treatments were distinguishable. In this study, a total of 285 periphytic algae taxa were recorded. The classes which most contributed to the richness where, in order: Zygnemaphyceae, Bacillariophyceae, Chlorophyceae and Cyanophyceae. In terms of abundance, the Bacillariophyceae dominated, with over 84% of the total overall periphytic algae density. The periphytic algae responded sensitively to decreases in temperature and increases in nutrient concentrations. Canonical Correspondence Analysis (CCA) showed a clear difference between the control, the cool treatment group, and the added nutrient group. The richness and, in general, the overall density, were greater in the cool treatment group. The specific composition of these treatments differed. The relative densities of some Bacillariophyceae genera were lower in the cool treatment than in the control, and others higher, principally Zygnemaphyceae. Periphytic algae responded sensitively to artificial nutrient enrichment. Species richness was favored in the groups with added nutrients, principally those with N+, followed by NP+ and P+. However, the total densities of algae were in general lower with the addition of nutrients compared with the control group. The algae responded differently to the addition of nutrients, principally P. Phosphorus may be considered a forcing agent of periphytic algae density, as can be observed by the rapid response after the addition of artificial nutrients. The addition of nutrients altered the abundance of periphytic algae classes, with the substitution of Cyanophyceae by other groups. In the specific case of diatoms, the total density was lowest in the treatments with added nutrients than in the control group, possibly due principally to the response of the A. minutissimum complex, which was dominant, and presented greater density in the control group and cool treatment. In general, relative densities were greatest in treatments with added nitrogen (N+ and NP+), except for the Achnanthidium and Cymbella genera. This study shows that with decrease in temperature and the addition of nutrients, clear changes occur in composition and abundance. It is important to remember, however, that the response of periphytic algae depends greatly on the species present in the environment. Considering the importance of periphytic algae in ecosystem productivity and the retention of nutrients in reservoirs, principally phosphorus, be aware of possible future alterations in the system's food chain.
Description:
O presente estudo constituiu o primeiro trabalho experimental de manipulação de temperatura e nutrientes para a comunidade de algas perifíticas na planície de inundação do alto rio Paraná e está inserido no projeto PELD - Pesquisas Ecológicas de Longa Duração/CNPq, sítio 6. Este trabalho visou avaliar, em um experimento em mesocosmos, a influência da diminuição de temperatura e adição de nutrientes, fósforo (P) e nitrogênio (N), na estrutura da comunidade de algas perifíticas, em termos de composição específica, riqueza e abundância. O estudo foi estruturado em três capítulos: (Capítulo 01) O efeito da temperatura e concentração de nutrientes na composição específica e riqueza de algas perifíticas: um experimento em mesocosmos; (Capítulo 02) Resposta das diatomáceas (Bacillariophyceae) perifíticas às alterações de temperatura e ao enriquecimento artificial de nutrientes; (Capítulo 03) Respostas das algas perifíticas às alterações de temperatura e ao enriquecimento artificial de nutrientes. As diatomáceas foram consideradas separadamente das demais classes de algas devido à sua dominância no perifíton na planície de inundação. O delineamento experimental constituiu de cinco tratamentos: controle (C) e adição de nutrientes (P+, N+ e NP+) a 25ºC, e frio (F) com diminuição da temperatura a 15ºC e sem adição de nutrientes. Lâminas de vidro foram utilizadas como substrato artificial para colonização das algas e as amostragens foram feitas entre o 15º ao 31º dia de sucessão das algas perifíticas. Análise de Componentes Principais resumiu 63,32% da variabilidade total dos dados abióticos em seus dois primeiros eixos, podendo-se observar a separação dos tratamentos. No estudo foi registrado um total de 285 táxons de algas perifíticas, distribuídos em 107 gêneros e dez classes. As classes que mais contribuíram para a riqueza foram, nessa ordem, Zygnemaphyceae, Bacillariophyceae, Chlorophyceae e Cyanophyceae. Já em termos de abundância, ocorreu dominância de Bacillariophyceae, que representaram acima de 84% da densidade total de algas perifíticas em todo o experimento. A diminuição da temperatura e o enriquecimento de nutrientes alteraram a estrutura das algas perifíticas. Pela Análise de Correspondência Canônica (ACC) fica clara a separação entre o controle e os tratamento frio e com adição de nutrientes. A riqueza e em geral, a densidade total, foram maiores no tratamento frio. A composição específica das comunidades desses tratamentos diferiu. As densidades relativas de alguns gêneros de Bacillariophyceae foram menores no tratamento frio do que no controle. Em relação às demais classes, a diminuição de temperatura afetou a abundância das algas, principalmente pela redução da densidade relativa de Cyanophyceae, que era abundante no controle, e aumento das demais, principalmente de Zygnemaphyceae. As algas perifíticas responderam sensivelmente ao enriquecimento artificial de nutrientes. A riqueza de espécies foi favorecida nos tratamentos com adição de nutrientes, principalmente de N+, seguido por NP+ e P+. Contudo, a densidade total das algas foi, em geral, menor nos tratamentos com adição de nutrientes comparado com o controle. As algas responderam diferentemente às adições de nutrientes, com cada tratamento apresentando uma estrutura específica de composição e densidade de algas. As densidades relativas das classes (exceto Bacillariophyceae), em geral, aumentaram com a adição de nutrientes, principalmente de P. O fósforo pode ser considerado direcionador na densidade das algas perifíticas, como pode ser observado pela rápida resposta após os enriquecimentos artificiais. A adição de nutrientes alterou a abundância das classes de algas perifíticas com substituição de Cyanophyceae pelos demais grupos. Considerando-se as diatomáceas especificamente, a densidade total foi menor nos tratamentos com adição de nutrientes do que no controle, podendo ser devido principalmente à resposta do complexo A. minutissimum que foi dominante e apresentou maiores densidades no controle e frio. Em geral, as densidades relativas foram maiores nos tratamentos com adição de nitrogênio, tratamentos N+ e NP+, exceto para os gêneros Achnanthidium e Cymbella. Conclui-se com este estudo que a diminuição de temperatura e o enriquecimento nas concentrações de nutrientes alteraram a estrutura da comunidade de algas perifíticas. Apesar do aumento na riqueza favorecida pela diminuição da temperatura e adição de nutrientes, mudanças claras na composição e abundância das algas ocorreram. Importante ressaltar que a resposta das algas perifíticas depende das espécies presentes no ambiente. Considerando a importância da comunidade perifítica na produtividade do ecossistema e a retenção dos nutrientes pelos reservatórios, principalmente o fósforo, alertar-se para as possíveis alterações futuras na cadeia trófica do sistema.
Description:
PhD
Keywords:
Periphytic algae
;
Ciências Ambientais
;
Abundance
;
Richness and species composition
;
Temperature
;
Paraná River
;
Floodplain
;
Brazil
;
Riqueza e composição de espécies
;
Enriquecimento artificial
;
Planície de inundação
;
Abundância
;
Perifíton
;
Algas perifíticas
;
Ecologia
;
Brasil
;
Alto rio Paraná
;
Artificial enrichment
Repository Name:
AquaDocs
Type:
Thesis/Dissertation
Format:
83pp.
Permalink
