Publication Date:
2022-06-30
Description:
Species are heterogeneously distributed and environmental changes, such as the construction of dams or extreme climate events, can modify the dynamics of aquatic organisms. Understanding the processes that drive diversity, across long time periods, can help in the establishment of increasingly accurate conservation measures. This thesis evaluated the patterns of β diversity and metacommunity structure at different spatial and temporal scales in three independent studies in the Upper Paraná river floodplain, Brazil. The first analyzed the seasonal variation of zooplankton β and Elements of Metacommunity Structure [EMS] of zooplankton, over four years (two years of prolonged drought and two years of extreme flooding), and on a smaller (sub-basins) and a larger scale (floodplain). Regardless of the hydrological period and spatial scale, zooplanktonic metacommunity structure remained practically constant throughout the four years, with the predominance of the Clementsian pattern. The predominance of the Clementsian pattern suggests that the associations of zooplankton species in the floodplain responded similarly to the environmental gradient and that the responses differed among species groups. In the second, the taxonomic (LCBD-t) and functional (LCBD-f) ecological uniqueness of zooplankton over 19 years was determined in lakes and lotic systems of two sub-basins (dammed and free-flowing), in addition to investigating which processes (temporal, environmental and biological) drive LCBD-t and LCBD-f. Regardless of the characteristics of each sub-basin, the highest LCBD-t and LCBD-f were related to lower species and trait richness, respectively. The temporal processes were the main drivers of the ecological uniqueness of zooplankton, and they were more important than the biological processes (phytoplankton biovolume and fish biomass, representing food resource and potential predation, respectively). Finally, it was tested whether, in a dammed sub-basin, a prolonged drought makes aquatic metacommunities (phytoplankton, zooplankton, and fish) more similar over time than a period that includes extreme flood events. Only zooplankton underwent homogenization during this period. The β diversity of phytoplankton and fish did not change between different hydrological periods, indicating that the dispersion type (passive or active) does not interfere with drought homogenization. The response between the biological groups was different, reinforcing that the groups are not surrogates of each other. The greater β diversity in the period with extreme floods shows, at least for zooplankton, the importance of the flood pulse, reducing the negative effects of prolonged drought in a dammed sub-basin. The results showed the predominance of a metacommunity pattern resulting from high turnover (Clementsian), indicating that conservation measures should include a greater number of sites, including those with less richness, as they may have a different composition (〉 LCBD). We also emphasize the importance of considering different scales, as each can provide unique insights. It is important that biodiversity studies consider β diversity to understand the mechanisms that drive the metacommunity in the face of environmental changes, especially over longer time scales.
Description:
As espécies estão distribuídas de forma heterogênea e alterações ambientais, como a construção de reservatórios ou eventos climáticos extremos, podem modificar a dinâmica dos organismos aquáticos. Entender os processos que impulsionam a diversidade, em longos períodos de tempo, pode auxiliar no estabelecimento de medidas de conservação cada vez mais precisas. Esta tese avaliou os padrões de diversidade β e estrutura de metacomunidade em diferentes escalas espaciais e temporais em três estudos independentes na planície de inundação do Alto rio Paraná, Brasil. No primeiro foi analisado a variação sazonal da diversidade β e Elementos da Estrutura da Metacomunidade [EMS] do zooplâncton, durante quatro anos (dois anos de seca prolongada e dois anos com inundação extrema), e em uma menor (sub-bacias) e maior escala (planície de inundação). Independente do período hidrológico e da escala, a estrutura da metacomunidade do zooplâncton se manteve praticamente constante ao longo dos quatro anos, com predomínio do padrão Clementsiano. A predominância desse padrão sugere que as associações de espécies responderam de forma semelhante ao gradiente ambiental e que as respostas diferiram entre os grupos de espécies. No segundo foi determinado a singularidade ecológica taxonômica (LCBD-t) e funcional (LCBD-f) do zooplâncton ao longo de 19 anos em lagos e sistemas lóticos de duas sub-bacias (represada e não represada), além de investigar quais processos (temporais, ambientais e biológicos) impulsionam a LCBD-t e LCBD-f. Independentemente das características de cada sub-bacia, os maiores LCBD-t e LCBD-f foram relacionados a menor riqueza de espécies e de traços, respectivamente. Os processos temporais foram os principais impulsionadores da singularidade ecológica do zooplâncton, sendo mais importante do que os processos biológicos (biovolume do fitoplâncton e biomassa dos peixes, representando recurso alimentar e potencial predador, respectivamente). Por último, foi testado se em uma sub-bacia represada, um período de seca prolongada torna as comunidades aquáticas (fitoplâncton, zooplâncton e peixes) mais semelhantes ao longo do tempo do que um período com inundações extremas. Apenas o zooplâncton sofreu homogeneização nesse período. A diversidade β do fitoplâncton e dos peixes não diferiu entre os períodos hidrológicos, indicando que o tipo de dispersão (passivo ou ativo) não interfere na homogeneização da seca. Como a resposta entre os grupos biológicos foi diferente, sugere-se que os grupos não são substitutos uns dos outros. A maior diversidade β no período com inundações extremas mostra, pelo menos para o zooplâncton, a importância do pulso de inundação, reduzindo os efeitos negativos da seca prolongada em uma sub-bacia represada. Os resultados mostraram a predominância de um padrão de metacomunidade resultante de alto turnover (Clementsiano), indicando que medidas de conservação devem incluir um maior número de locais, inclusive aqueles com menor riqueza, uma vez que podem ter composição distinta (〉 LCBD). Reforçamos também a importância de considerar diferentes escalas, uma vez que cada uma pode fornecer insights exclusivos. É importante que estudos de biodiversidade considerem a diversidade β para compreender os mecanismos que impulsionam as metacomunidade diante das alterações ambientais, especialmente em escalas temporais mais longas.
Description:
PhD
Keywords:
Zooplâncton de água doce
;
Ecossistemas aquáticos continentais
;
Metacomunidades, Ecologia de
;
Diversidade-beta
;
Traços funcionais
;
Escala espaço-temporal
;
ASFA_2015::Y::Zooplankton
;
ASFA_2015::F::Freshwater ecology
;
ASFA_2015::F::Freshwater fish
;
ASFA_2015::P::Phytoplankton
;
ASFA_2015::E::Ecosystem diversity
;
ASFA_2015::T::Temporal variations
;
ASFA_2015::S::Spatial variations
;
ASFA_2015::A::Aquatic environment
;
ASFA_2015::F::Floodplains
Repository Name:
AquaDocs
Type:
Thesis/Dissertation
Format:
186pp.
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