Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, 2017. / Submitted by Priscilla Sousa (priscillasousa@bce.unb.br) on 2017-11-06T12:32:15Z No. of bitstreams: 1 2017_AlanMoseleTonin.pdf: 4734547 bytes, checksum: 5326d63761188015af3c8a58b896eca8 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-12-01T20:22:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_AlanMoseleTonin.pdf: 4734547 bytes, checksum: 5326d63761188015af3c8a58b896eca8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-01T20:22:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_AlanMoseleTonin.pdf: 4734547 bytes, checksum: 5326d63761188015af3c8a58b896eca8 (MD5) Previous issue date: 2017-12-01 / Riachos e florestas ripárias são funcionalmente conectados pela ciclagem de carbono e nutrientes, especialmente considerando (i) a relativamente baixa produção primária em riachos como consequência da cobertura ripária, (ii) elevadas quantidades de detritos foliares de origem terrestre que entram nos riachos e (iii) a importância desses detritos foliares como fonte de carbono e nutrientes para as cadeias alimentares de riachos, que por fim irão decompor esse material. Contudo, ainda faltam informações sobre processos básicos e suas conexões por trás da dinâmica de detritos, particularmente em riachos tropicais, o que impede um entendimento abrangente do funcionamento de riachos e predições em cenários prováveis de mudanças ambientais. Essa deficiência é ainda mais crítica considerando as taxas atuais de perda de biodiversidade na maioria dos ecossistemas em todo mundo, que tem o potencial de alterar a disponibilidade de recursos e a interação de espécies dentro de riachos, com sérias consequências para processos ecossistêmicos chave como a decomposição de detritos. Desse modo, nessa tese utilizamos diferentes abordagens observacionais (Capítulo I & II) e experimentais (Capítulo III & IV) a fim de explorar os padrões e mecanismos da dinâmica de detritos e como eles são afetados pela perda de biodiversidade, em ecossistemas de riachos de diferentes regiões e em várias escalas espaciais e temporais. Em um estudo de campo ambicioso ao longo diversos biomas tropicais, observamos padrões temporais distintos dos aportes e estoque de detritos (de não sazonais à altamente sazonais) dentro de um ciclo anual em riachos na Amazônia, Mata Atlântica e Cerrado, e um papel dominante da precipitação na regulação desses padrões sazonais (Capítulo I). Similarmente, observamos que o transporte de detritos – o qual depende do fluxo de água do riacho e com isso, responde aos regimes de precipitação – é um mecanismo chave na disponibilidade de detritos para os consumidores em climas sazonais tropicais, apesar do papel predominante da decomposição na remoção de detritos na escala de trecho de riacho com base anual (Capítulo II). Em microcosmos experimentais, inicialmente demonstramos que a perda de diversidade de recursos (detritos foliares) não afetou os detritívoros (como sua sobrevivência, crescimento ou razão C:N), mas reduziu a decomposição mediada por microrganismos e por detritívoros em 7 e 15%, respectivamente, principalmente por meio de efeitos de complementariedade (Capítulo III). Adicionalmente, evidenciamos que a perda de diversidade de detritívoros reduziu a decomposição, mas sobretudo quando espécies grandes de detritívoros foram perdidas de comunidades com espécies pequenas, o que foi explicado pela facilitação dos organismos pequenos pelos grandes (Capítulo IV). Nossos resultados sugerem que mudanças no regime de precipitação – no qual é previsto aumento na duração de períodos secos em vários biomas, incluindo o Cerrado e algumas partes da Amazônia – tem o potencial de alterar drasticamente os fluxos de detritos em riachos, e finalmente os ciclos de carbono e nutrientes na interface riacho-floresta. Por último, demonstramos que a perda de biodiversidade, tanto na vegetação ripária quanto nas comunidades de detritívoros em riachos, tem efeitos negativos nas interações da cadeia alimentar e em processos ecossistêmicos essenciais. / streams and riparian forests are functionally linked by carbon and nutrient cycling, especially considering (i) the relatively low in-stream primary production as a consequence of riparian shading, (ii) the high amounts of terrestrial plant litter inputs to the stream, and (iii) the importance of this plant litter as a source of carbon for stream food webs, where it is ultimately decomposed. however, there still is a lack of knowledge of basic processes and their connections behind litter dynamics, particularly in tropical streams, which precludes a comprehensive understanding of stream ecosystem functioning and predictions of likely scenarios of environmental change. this deficiency is even more critical given the current rate of biodiversity loss in most ecosystems worldwide, which has the potential to alter resource availability and species interactions within streams, with serious consequence to key ecosystem processes such as litter decomposition. therefore, in this thesis we used different observational (chapter i & ii) and experimental (chapter iii & iv) approaches to explore patterns and mechanisms of plant litter dynamics and how they are affected by biodiversity loss, in stream ecosystems from different regions and over a range of spatial and temporal scales. in an ambitious field study across several tropical biomes, we found distinct temporal patterns of litter inputs and storage (from aseasonal to highly seasonal) within a year cycle across streams in amazon, atlantic forest and cerrado, and a major role of precipitation in driving these seasonal patterns (chapter i). similarly, we observed that litter transport – which is a function of stream discharge and thus respond to precipitation regimes – is a key mechanism of in-stream litter availability to consumers in seasonal tropical climates, despite the overall major role of decomposition in removing litter at the reach-scale on an annual basis (chapter ii). in experimental stream microcosms, we first showed that diversity loss of resources (leaf litter) did not affect detritivores (such as survival, growth or c:n ratios) but reduced microbial and detritivore-mediated decomposition by 7 and 15%, respectively, mostly through complementary effects (chapter iii). secondly, we observed that detritivore diversity loss reduced decomposition, but mainly when large detritivore species were lost from communities of small-sized species, which was explained by facilitation of small detritivores by larger ones (chapter iv). our findings suggest that changes in precipitation regime – which is expected to enhance the length of drier periods in several biomes, including the cerrado and some parts of amazon forest – have the potential to drastically alter plant litter fluxes in streams, and ultimately the carbon and nutrient cycles in the stream-forest interface. finally, we demonstrate that biodiversity loss, both in the riparian vegetation and in stream detritivore communities, has negative effects on stream food web interactions and key ecosystem processes.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Ecologia, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, 2015. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-06-17T17:37:07Z No. of bitstreams: 1 2015_LaísdeSouzaLima.pdf: 1346793 bytes, checksum: 7855e114ef66fb83fc5e18422508b6cd (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-12-20T17:11:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_LaísdeSouzaLima.pdf: 1346793 bytes, checksum: 7855e114ef66fb83fc5e18422508b6cd (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-20T17:11:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_LaísdeSouzaLima.pdf: 1346793 bytes, checksum: 7855e114ef66fb83fc5e18422508b6cd (MD5) / A matéria orgânica da vegetação ripária adjacente aos riachos de pequena ordem é a principal fonte de energia para o ecossistema aquático, sendo o detrito foliar o que tem maior contribuição biológica para os riachos, em termos de biomassa e nutrientes. Assim, a composição química do detrito foliar é um fator regulador da qualidade do detrito para os micro-organismos, vertebrados e invertebrados aquáticos, uma vez que a cadeia trófica desses ecossistemas é baseada em detritos. Além de influenciar a cadeia trófica, a qualidade do detrito também influencia outros processos ecológicos, como a decomposição e a ciclagem biogeoquímica, em riachos de cabeceira. O objetivo deste estudo foi avaliar as variações temporais na composição química dos detritos foliares que entram nos riachos do Cerrado, a partir da seguinte hipótese: os detritos foliares tem menor concentração de nitrogênio e fósforo na estação seca devido à reabsorção destes elementos pelas plantas no período de maior perda de folhas. Da mesma forma, espera-se que a razão C: N e C: P seja maior na época seca. O experimento foi realizado em três riachos de pequena ordem preservados em Brasília, DF. As coletas foram realizadas mensalmente durante 24 meses (entre setembro de 2010 e agosto de 2012). As espécies dos 11 primeiros meses foram identificadas, contudo os detritos dos 24 meses foram moídos misturados. Foram feitas análises químicas para quantificação de nutrientes (N e P), de polifenóis, fibras, lignina e celulose. A composição química dos detritos foliares foi comparada com a precipitação. Os resultados mostram que a composição química dos detritos está fortemente relacionada com o clima do Cerrado. Os detritos foliares são mais ricos em compostos secundários e estruturais na estação seca do que na estação chuvosa. Adicionalmente, a quantidade de nutrientes é menor na estação seca e a razão C:P e C:N é maior, corroborando nossa hipótese. Portanto a qualidade do detrito que cai na época seca é pior para os organismos detritívoros do que a que cai na estação chuvosa. Comparando os dados de nutrientes deste estudo com a cronologia da biota aquática da literatura, conclui-se que existe um padrão temporal da dinâmica nutricional, da colonização dos detritos por micro-organimos e da atividade de invertebrados detritívoros em relação à estacionalidade climática do Cerrado. Este padrão reflete nos processos ecológicos, como a decomposição, a ciclagem biogeoquímica e a disponibilidade de nutrientes no ecossistema ripário do Cerrado. / The organic matter from riparian vegetation that bounds streams are the primary energy source to the aquatic ecosystem. Allochthonous leaf litter have a pronounced biological contribution to streams. The chemical composition of leaf litter plays an important role in leaf litter quality to the aquatic microorganisms, to the litter breakdown process and to the nutrient cycling, since the food webs from these systems are detritus based. The aim of this study was to assess temporal variation on leaf litter chemical composition from the Cerrado riparian vegetation. We hypothesized that leaf litter has lower concentration of nitrogen and phosphorus during the dry season because of nutrient resorption before leaf abscission. Therefore, the C:N and C:P ratios would be higher during the dry season. The study was carried out in three low order preserved streams in Brasília, Brazil. Samples were collected monthly during 24 months (between September of 2010 and august 2012). The 11 firsts months species were identified, however, all the 24 collected months were ground mixed. We measured nutrient (N and P), polyphenol, fiber, lignin and celluloses content. Thereafter we compared the leaf litter chemical composition with precipitation. The results shows that leaf litter chemical composition is narrowly related to the Cerrado climate. Leaf litter are more concentrated on secondary and structural compounds during the dry season than the rainy season. Nevertheless, nutrient content is lower during the dry season, and C:N and C:P ratios are higher, which confirms our hypothesis. Therefore, the leaf litter that falls on the dry season is of worse quality to the aquatic detritivores than the litterfall from the rainy season. Putting together our nutrient results with studies from literature about streams biota, we conclude that there is a relation between temporal pattern of nutritional dynamics, leaf colonization, the detritivorous invertebrates and seasonal climate from Cerrado. This pattern results on ecological processes such as decomposition rate, biogeochemical cycle and nutrient availability the Cerrado riparian ecosystem.