Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Os rios em todo o mundo estão ameaçados através da alteração do uso e cobertura do solo. Nesse contexto, o perifíton é sugerido como indicador biológico devido ao seu ciclo de vida curto, à comunidade autótrofa e à riqueza de espécies. O objetivo deste estudo foi identificar mudanças em parâmetros estruturais e funcionais da assembleia perifitica em relação aos diferentes tipos de cobertura do solo (pristino, perturbação intermediária e perturbado); em especial na limitação nutricional, crescimento e acúmulo, composição taxonômica e estequiometria da comunidade. O trabalho foi desenvolvido em três rios (Santa Maria, Itaperiti, Anil) da bacia Guapi-Macacu, RJ, Brasil. A limitação nutricional foi acessada através de Substratos Difusores de Nutrientes alocados in situ; estes substratos consistem em potes com agar-agar, enriquecidos com nutrientes (N, P, N+P), ou não (controle), que difundem até o filtro, servindo de substrato para o crescimento perifítico. Ainda, o crescimento foi acessado através da colonização de azulejos, amostrados em datas diferentes; na última data, a amostragem também foi feita para a verificação da composição taxonômica e estequiométrica da assembleia. Os resultados mostraram que a comunidade perifítica é limitada primariamente por luz nos pontos pristinos; já nos pontos perturbados, há limitação por nitrogênio ou fósforo, dependendo do uso do solo predominante agricultura com maior aporte de nitrogênio, causando limitação por fósforo, e pecuária com maior aporte de fósforo, causando limitação por nitrogênio. Os trechos perturbados apresentaram maior biomassa perifítica em termos de clorofila a; além disso, também mostraram as maiores taxas de crescimento da comunidade. Também, houve mudanças na composição taxonômica da comunidade no gradiente de perturbação, com o aumento de gêneros tolerantes à poluição e diminuição de gêneros não tolerantes e da diversidade e a equitabilidade. A intensidade luminosa foi determinante na presença dos táxons, e a concentração de fosfato, nas suas abundâncias. Por fim, as razões estequiométricas - C:N, C:P and N:P - diminuíram em função da concentração de nutrientes na água, indicando o potencial de remoção de nutrientes em córregos poluídos. O presente trabalho foi inovador na área limnológica devido à abordagem estequiométrica em conjunto com o grande número de outras variáveis biológicas. Em tempo, a dificuldade de separação dos efeitos das variáveis ambientais neste estudo in situ faz com que seja sugerido o uso de experimentos controlados em mesocosmos posteriormente / The rivers around the world are threatened by changes in land use. In this context, the periphyton is a great biological indicator due to its short life cycle, the autotrophic community and species richness. The aim of this study was to identify changes in structural and functional attributes of the periphytic assemblages in relation to the different land uses (pristine, mixed, and impacted); especially related to nutritional limitation, growth and accumulation, taxonomic composition and stoichiometry of the community. The study was conducted in three rivers (Santa Maria, Itaperiti, Anil) of Guapi-Macacu basin, RJ, Brazil. Nutritional limitation was accessed through Nutrient Diffusing Substrata allocated in situ; these substrata consist of agar solution enriched with nutrients (N, P, N+P) or not (control), which diffuse through the filter, which acts as a substrate for the periphyton growth. Growth was also assessed through colonization of tiles, sampled at 4 different dates; on the last date, samples were used to assess the taxonomic and stoichiometric composition of the periphyton. The results showed that periphyton community was limited primarily by light at pristine sites; the disturbed reaches were limited by nitrogen or phosphorus, depending on the prevailing land use agriculture with higher nitrogen supply, causing limitation by phosphorus, and livestock with higher phosphorus supply, causing nitrogen limitation. The disturbed site also showed higher periphyton biomass in terms of chlorophyll a. In addition, the highest community growth rates were found at the disturbed reaches. There were changes in the periphyton taxonomic composition along the impact gradient, with increasing pollution-tolerant genera and disappearence of non-tolerant genera. The diversity and evenness of algae taxa were higher in pristine sites. Canopy openess was an important fator determining presence/absence of taxa, while PO4 concentration was crucial for their abundances. Finally, the periphyton stoichiometric ratios measured as C:N, C:P and N:P - decreased according to the nutrient concentration in the water, indicating the potential for nutrient removal in polluted streams. This work was innovative in limnological area due to the stoichiometric approach and the large number of other biological variables. The difficulty of separating the environmental variables effects in this study in situ suggests the use of controlled experiments in mesocosms in latter studies

Diatomáceas são importantes constituintes do epifíton em ambientes costeiros. Estratégias de fixação conferem a estas algas vantagem adaptativa, no entanto, as mesmas estão sujeitas às variações ambientais, podendo responder com alterações da composição e estrutura da comunidade. Embora a relação entre epifíton e substrato seja pouco compreendida, a arquitetura do substrato parece influenciar na comunidade aderida. A composição, estrutura e variação sazonal de diatomáceas epifíticas foram avaliadas em ambientes de marismas no estuário da Lagoa dos Patos, sul do Brasil. Três sítios foram amostrados, Saco do Silveira, Ilha da Pólvora e São José do Norte, distantes 36, 18 e 9 km do oceano Atlântico, respectivamente. O epifíton aderido à Spartina alterniflora Loisel., Spartina densiflora densiflora Brogn., Scirpus maritimus L. e Juncus kraussii Hochst. foi removido dos substratos com lâmina metálica, oxidado e montado em lâminas permanentes para a análise das diatomáceas. Ao total cento e vinte e sete táxons foram encontrados, destacaram-se pelo maior número de espécies os gêneros Navicula Bory, Nitzschia Hassall e Tryblionella W. Smith. A sazonalidade, espacialidade, salinidade e tipo de substrato tiveram influência na composição e estrutura da comunidade. A maior distância da desembocadura do estuário proporcionou uma maior influência de águas continentais no sítio Saco do Silveira, resultando na formação de uma comunidade caracterizada pela presença de táxons dulciaquícolas. O período de inverno se caracterizou por maiores valores dos atributos da comunidade (riqueza, diversidade e equitabilidade). A maior complexidade da superfície de Scirpus maritimus proporcionou a formação de uma comunidade epifítica mais rica. A investigação taxonômica de Nitzschia e Tryblionella foi aprofundada, analisando-se também o microfitobentos da região. A espécie Nitzschia papillosa Bertolli et al. foi registrada pela primeira vez para a ciência, ocorrendo no epifíton e microfitobentos dos sítios Ilha da Pólvora e São José do Norte. A espécie possui formato linear-lanceolado, ápices cuneados e fíbulas irregularmente distribuídas como várias espécies do gênero, sua característica diagnóstica é a presença de excrecências de sílica arredondadas a quadradas situadas na costa transapical interna das valvas. O estudo do gênero Tryblionella revelou a presença de 11 espécies, duas foram registradas pela primeira vez para o Rio Grande do Sul e uma para o sul do Brasil. Além disso, duas espécies novas para a ciência são propostas, Tryblionella Bertolli et Torgan, espécie semelhante a T. debilis Arnott ex O’Meara em microscopia óptica, mas que apresenta costelas transapicais assimétricas em microscopia eletrônica, e Bertolli et al., espécie que apresenta um padrão de ornamentação na face valvar semelhante à trama de uma renda. As espécies de Tryblionella e N. papillosa ocorreram concomitantemente no epifíton e no microfitobentos, evidenciando a interação entre as duas comunidades, promovida pela dinâmica do ambiente. / Diatoms are an important component of the epiphyton in coastal environments. The strategies of attachment provide adaptive advantages to these algae; however, they are susceptible to the environmental fluctuations, responding to them with changes in the community composition and structure. Although the relationship between epiphyton and substrate is poorly understood, the architecture of the substrate seems to influence the attached community. The composition, structure and seasonal variations of the epiphytic diatoms were evaluated in Patos Lagoon salt marshes. Three sampling sites were defined, Saco do Silveira, Ilha da Pólvora and São José do Norte, distant 36, 18 and 9 km from the Atlantic Ocean, respectively. The epiphyton attached to Spartina alterniflora Loisel., Spartina densiflora densiflora Brogn., Scirpus maritimus L. e Juncus kraussii Hochst. was scraped with metal blade, oxidized and mounted on permanent slides for the analysis of the diatoms. A total of a hundred and twenty seven taxa were found. The genus Navicula Bory, Nitzschia Hassall e Tryblionella W. Smith showed the highest number of species. The seasonality, spatiality, salinity and substrate influenced the composition and structures of the community. The higher distance of the estuary mouth provided a higher influence of continental waters in the site Saco do Silveira, resulting in a community characterized by freshwater taxa. The winter was characterized by higher values of the community attributes (richness, diversity and evenness). The more complex structure of S. maritimus surface provided the establishment of a richer community. The taxonomic investigation of Nitzschia and Tryblionella was more detailed, including the analysis of the microphytobenthos of the sites. The species Nitzschia papillosa Bertolli et al. was registered for the first time to science in Ilha da Pólvora and São José do Norte. The species has linear-lanceolate outline, cuneate apices and fibulae irregularly distributed, as many other species of the genus. Its main feature is the presence of rounded to squarer silica excrescences, situated on the transapical costae in the internal valve view. The study of the genus Tryblionella showed 11 species, two of them were registered for the first time in Rio Grande do Sul State and one in Southern Brazil. Besides that, two species new to science were proposed, Tryblionella Bertolli et Torgan, which is similar to T. debilis Arnott ex O’Meara in light microscopy, but present asymmetrical transapical ribs in scanning electron microscopy, and T. Bertolli et al. which presents an ornamentation pattern similar to a lace texture in the valve face. The species of Tryblionella and N. papillosa occurred concomitantly in the epiphyton and microphytobenthos, evidencing the interaction between both communities, promoted by the environment dynamics.

Os estudos apresentados nesta tese tiveram como objetivo compreender aspectos da organização de assembleias de algas bênticas em riachos. Foi avaliado especificamente o efeito da heterogeneidade de habitat na escala de rugosidade de substratos e sua interação com distúrbios hidrológicos e organismos pastejadores (grazers). Utilizou-se uma abordagem experimental in situ com substratos lisos e rugosos (com fendas) constituindo os tratamentos. Os experimentos foram conduzidos no Rio do Marco, um riacho de quarta ordem na região dos Campos de Cima da Serra, em São José dos Ausentes, Rio Grande do Sul. Após uma introdução geral acerca do assunto são apresentados os capítulos com os estudos. O Capítulo 1 avaliou os efeitos da rugosidade de substratos sobre a riqueza de espécies, densidade, composição e padrões de distribuição de assembleias de algas bênticas. Assembleias em substratos rugosos foram mais ricas que assembleias em substratos lisos, porém esse resultado diferiu entre grupos com diferentes formas de vida, assim como as diferenças na composição de espécies, indicando que somente alguns grupos foram beneficiados pela ocorrência de refúgios em substratos rugosos. Observou-se também que diferenças na composição da assembleia entre substratos lisos e rugosos resultaram de aninhamento e substituição de espécies. No Capítulo 2 foi testada a hipótese de que substratos rugosos abrigam assembleias mais persistentes que substratos lisos. Os resultados encontrados confirmaram esta hipótese e foram atribuídos ao efeito da rugosidade per se após a exclusão de alguns fatores de confundimento, como estabilidade física dos substratos e diferenças na riqueza de espécies. Concluiu-se que o mecanismo mais plausível para explicar a maior persistência em substratos rugosos é a maior disponibilidade de refúgios em relação a substratos lisos. O objetivo do Capítulo 3 foi avaliar o efeito da rugosidade de substratos sobre assembleias de algas frente a um distúrbio hidrológico experimental, testando especificamente se a resistência e a resiliência de algas é maior em substratos rugosos que em substratos lisos e se a resposta de diferentes formas de vida é distinta. Os resultados indicaram que a rugosidade de substratos não apresenta efeitos pronunciados sobre a resistência e a resiliência de algas bênticas. Porém, grupos de algas com distintas formas de vida diferiram quanto à resistência e resiliência, de forma que o padrão observado está relacionado a atributos biológicos que conferem habilidades para suportar distúrbios. Os resultados deste estudo em conjunto com os resultados obtidos no Capítulo 2 e resultados obtidos por outros autores permitiram que fosse proposto que a importância da heterogeneidade de habitas e de refúgios é mediada pela intensidade de distúrbios. No Capítulo 4 foram avaliados os efeitos independentes e as interações de rugosidade de substratos, peixes pastejadores e tipos de mesohabitats (corredeiras e remansos) sobre a biomassa algal, matéria orgânica e peso seco total. O efeito de peixes pastejadores não foi mediado pelos mesohabitats, sendo que a exclusão de peixes causou aumento nas três variáveis resposta, independente do tipo de mesohabitat. Por outro lado, houve uma interação entre mesohabitats e substratos para determinar o acúmulo de peso seco total, sendo que substratos rugosos acumularam maior quantidade de material em remansos que em corredeiras, enquanto substratos lisos acumularam quantidades similares entre os dois tipos de mesohabitats. Já a biomassa algal e matéria orgânica apresentaram maior acúmulo nos substratos rugosos em relação aos lisos, independente do mesohabitat. Os resultados encontrados indicam que a perda de organismos pastejadores pode afetar o acúmulo de biomassa algal e material orgânico, importantes recursos alimentares em riachos. Finalmente, na última seção são apresentadas as considerações finais. / The studies presented in this thesis aimed at understanding some aspects of the organization of benthic algal assemblages in streams. Specifically, the studies evaluated the effect of habitat heterogeneity on the scale of substrate roughness and its interaction with hydrological disturbances and grazing organisms. An experimental in situ approach was used, in which the treatments were constituted by smooth and rough (with crevices) substrates. The experiments were conducted in the Marco River, a fourth-order stream at the region of Campos de Cima da Serra, São José dos Ausentes, Rio Grande do Sul, Brazil. After a general introduction on the subjects of this thesis, the chapters with the studies are presented. The Chapter 1 describes a study to evaluate the effects of substrate roughness on species richness, density, composition and distribution patterns of benthic algal assemblages. Algal assemblages on rough substrates were richer than on smooth substrates, but this result differed among algal life forms. Similarly, results on species composition also differed among life forms, indicating that only some groups were benefited by the occurrence of refuges on rough substrates. It was also observed that differences in the composition of assemblages between rough and smooth substrates resulted from nestedness and turnover. The Chapter 2 describes a study in which was tested the hypothesis that rough substrates harbor more persistent assemblages than smooth substrates. The results confirmed this hypothesis and were attributed to the effect of roughness per se after the exclusion of some confounding factors, such as the physical stability of substrates and differences in species richness. It was concluded that the most plausible mechanism that could explain the higher persistence in rough substrates is the greater availability of refuges in relation to smooth substrates. The main aim of the study described in Chapter 3 was to evaluate the effect of substrate roughness on algal assemblages in the face of an experimental hydrological disturbance. Specifically, it was tested if the resistance and resilience of algae is higher on rough than on smooth substrates and if algal life forms differ in their response to disturbance. The results indicated that substrate roughness had no pronounced effects on benthic algal resistance and resilience. However, algal life forms differ in their resistance and resilience, and the observed pattern was mostly related to biological traits that confer abilities to support disturbances. The results of this study, in addition to the results obtained in Chapters 1 and 2, allowed us to suggest that the importance of habitat heterogeneity and refuges is mediated by the intensity of disturbances. The Chapter 4 describes a study that evaluated the independent and interacting effects of substrate roughness, grazing fish and mesohabitats (pools and riffles) on algal biomass, organic matter and total dry mass accrual. The effect of grazers was not mediated by mesohabitats, and their exclusion caused an increase in the three response variables, regardless of mesohabitat. On the other hand, mesohabitats and substrates interacted to determine the accrual of total dry mass, since rough substrates accumulated greater amounts of dry mass in pools than in riffles, while smooth substrates accumulated similar amounts in both mesohabitats. Algal biomass and organic matter showed greater accrual on rough than on smooth substrates, independently of mesohabitat. These results indicate that the loss of grazers may affect the accrual of algal biomass and organic matter, which are important food resources in streams. Finally, in the last section are presented the concluding remarks.

Os estudos apresentados nesta tese tiveram como objetivo compreender aspectos da organização de assembleias de algas bênticas em riachos. Foi avaliado especificamente o efeito da heterogeneidade de habitat na escala de rugosidade de substratos e sua interação com distúrbios hidrológicos e organismos pastejadores (grazers). Utilizou-se uma abordagem experimental in situ com substratos lisos e rugosos (com fendas) constituindo os tratamentos. Os experimentos foram conduzidos no Rio do Marco, um riacho de quarta ordem na região dos Campos de Cima da Serra, em São José dos Ausentes, Rio Grande do Sul. Após uma introdução geral acerca do assunto são apresentados os capítulos com os estudos. O Capítulo 1 avaliou os efeitos da rugosidade de substratos sobre a riqueza de espécies, densidade, composição e padrões de distribuição de assembleias de algas bênticas. Assembleias em substratos rugosos foram mais ricas que assembleias em substratos lisos, porém esse resultado diferiu entre grupos com diferentes formas de vida, assim como as diferenças na composição de espécies, indicando que somente alguns grupos foram beneficiados pela ocorrência de refúgios em substratos rugosos. Observou-se também que diferenças na composição da assembleia entre substratos lisos e rugosos resultaram de aninhamento e substituição de espécies. No Capítulo 2 foi testada a hipótese de que substratos rugosos abrigam assembleias mais persistentes que substratos lisos. Os resultados encontrados confirmaram esta hipótese e foram atribuídos ao efeito da rugosidade per se após a exclusão de alguns fatores de confundimento, como estabilidade física dos substratos e diferenças na riqueza de espécies. Concluiu-se que o mecanismo mais plausível para explicar a maior persistência em substratos rugosos é a maior disponibilidade de refúgios em relação a substratos lisos. O objetivo do Capítulo 3 foi avaliar o efeito da rugosidade de substratos sobre assembleias de algas frente a um distúrbio hidrológico experimental, testando especificamente se a resistência e a resiliência de algas é maior em substratos rugosos que em substratos lisos e se a resposta de diferentes formas de vida é distinta. Os resultados indicaram que a rugosidade de substratos não apresenta efeitos pronunciados sobre a resistência e a resiliência de algas bênticas. Porém, grupos de algas com distintas formas de vida diferiram quanto à resistência e resiliência, de forma que o padrão observado está relacionado a atributos biológicos que conferem habilidades para suportar distúrbios. Os resultados deste estudo em conjunto com os resultados obtidos no Capítulo 2 e resultados obtidos por outros autores permitiram que fosse proposto que a importância da heterogeneidade de habitas e de refúgios é mediada pela intensidade de distúrbios. No Capítulo 4 foram avaliados os efeitos independentes e as interações de rugosidade de substratos, peixes pastejadores e tipos de mesohabitats (corredeiras e remansos) sobre a biomassa algal, matéria orgânica e peso seco total. O efeito de peixes pastejadores não foi mediado pelos mesohabitats, sendo que a exclusão de peixes causou aumento nas três variáveis resposta, independente do tipo de mesohabitat. Por outro lado, houve uma interação entre mesohabitats e substratos para determinar o acúmulo de peso seco total, sendo que substratos rugosos acumularam maior quantidade de material em remansos que em corredeiras, enquanto substratos lisos acumularam quantidades similares entre os dois tipos de mesohabitats. Já a biomassa algal e matéria orgânica apresentaram maior acúmulo nos substratos rugosos em relação aos lisos, independente do mesohabitat. Os resultados encontrados indicam que a perda de organismos pastejadores pode afetar o acúmulo de biomassa algal e material orgânico, importantes recursos alimentares em riachos. Finalmente, na última seção são apresentadas as considerações finais. / The studies presented in this thesis aimed at understanding some aspects of the organization of benthic algal assemblages in streams. Specifically, the studies evaluated the effect of habitat heterogeneity on the scale of substrate roughness and its interaction with hydrological disturbances and grazing organisms. An experimental in situ approach was used, in which the treatments were constituted by smooth and rough (with crevices) substrates. The experiments were conducted in the Marco River, a fourth-order stream at the region of Campos de Cima da Serra, São José dos Ausentes, Rio Grande do Sul, Brazil. After a general introduction on the subjects of this thesis, the chapters with the studies are presented. The Chapter 1 describes a study to evaluate the effects of substrate roughness on species richness, density, composition and distribution patterns of benthic algal assemblages. Algal assemblages on rough substrates were richer than on smooth substrates, but this result differed among algal life forms. Similarly, results on species composition also differed among life forms, indicating that only some groups were benefited by the occurrence of refuges on rough substrates. It was also observed that differences in the composition of assemblages between rough and smooth substrates resulted from nestedness and turnover. The Chapter 2 describes a study in which was tested the hypothesis that rough substrates harbor more persistent assemblages than smooth substrates. The results confirmed this hypothesis and were attributed to the effect of roughness per se after the exclusion of some confounding factors, such as the physical stability of substrates and differences in species richness. It was concluded that the most plausible mechanism that could explain the higher persistence in rough substrates is the greater availability of refuges in relation to smooth substrates. The main aim of the study described in Chapter 3 was to evaluate the effect of substrate roughness on algal assemblages in the face of an experimental hydrological disturbance. Specifically, it was tested if the resistance and resilience of algae is higher on rough than on smooth substrates and if algal life forms differ in their response to disturbance. The results indicated that substrate roughness had no pronounced effects on benthic algal resistance and resilience. However, algal life forms differ in their resistance and resilience, and the observed pattern was mostly related to biological traits that confer abilities to support disturbances. The results of this study, in addition to the results obtained in Chapters 1 and 2, allowed us to suggest that the importance of habitat heterogeneity and refuges is mediated by the intensity of disturbances. The Chapter 4 describes a study that evaluated the independent and interacting effects of substrate roughness, grazing fish and mesohabitats (pools and riffles) on algal biomass, organic matter and total dry mass accrual. The effect of grazers was not mediated by mesohabitats, and their exclusion caused an increase in the three response variables, regardless of mesohabitat. On the other hand, mesohabitats and substrates interacted to determine the accrual of total dry mass, since rough substrates accumulated greater amounts of dry mass in pools than in riffles, while smooth substrates accumulated similar amounts in both mesohabitats. Algal biomass and organic matter showed greater accrual on rough than on smooth substrates, independently of mesohabitat. These results indicate that the loss of grazers may affect the accrual of algal biomass and organic matter, which are important food resources in streams. Finally, in the last section are presented the concluding remarks.

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Were collected informations about climatic variables (temperature of air, pH, conductivity, turbidity, total dissolved solids, dissolved oxygen, total nitrogen and total phosphorous). The synthesis of limmnologicals variables was made by principal components analysis (PCA) and the synthesis of limnological and periphyton algae community were made by canonical correspondence analysis (CCA) and dissimilarity analysis (WPGMA) In the firs part of the study (2004) the artificial substratum were exposed during 20 until 37 days, both environments studied had high level of dissolved oxygen and water temperature, low level of nutrients and pH between alkaline and acid. Still had 67 taxa the majority was microperiphytics and ordinary species, high diversity and density tendency the β diversity had tendency to be homogeneous. The diatoms, R and S-selected taxa group were predominant in both sample stations. Only two species were dominant taxa (Navícula sp1- A1; Pinularia flexuosa - N2) and 34 were abundant. CCA characterized phosphorous and R-estratgist algae and Pseudoanabaena sp1, Surirella sp2, Oedogonium sp1, Cosmarium sp1, Cosmarium sp4 e Diploneis subovalis how the most important descriptors of the community of periphytic algae. In 2005, the artificial substratum that were exposed only in Agua Limpa River during four weeks and removed in 4th , 6th , 8th , 17th and 30th days, the water had high level of oxygen, nutrients and water temperature. Were registered 121 taxa, the majority micoperiphytic, ordinary species and diatoms. Were found high density and specific diversity. The β diversity was homogeneous specific composition, 72 abundant species, R and S-selected taxa group, and diatoms were representatives during the study, especially in richness and density. Both samples stations had same specific composition and functional group because de very closes geographic area. At the end of the study were detected the principal explanations of the periphyton algae community were made by R and S-selected taxa of functional group, Bacillariophyceae, high diversity and density and Total phosphorous. / Comunidade de algas perifíticas em substrato artificial no rio Água Limpa e lago dos Tigres (Britânia-Go) durante dois períodos de águas baixas - O Lago dos Tigres (15°36"33,1''S/ 51º17'55,7''W) e o rio Água Limpa (15°36"33,5''S/51º17'56,3''W) fazem parte da bacia Tocantins-Araguaia, região Oeste do Estado de Goiás. Este lago é um vale bloqueado formado pelo barramento do rio Água limpa pelo rio Vermelho. Encontra-se em uma região agropecuarista sob forte pressão antrópica. Até o presente, nenhum estudo sobre o perifiton foi desenvolvido nestes ambientes. Este trabalho teve como objetivo caracterizar a estrutura e dinâmica da comunidade de algas perifíticas entre uma região lótica (Rio Água Limpa- Estação 1) e outra região lêntica (Lagos dos Tigres – Estação 2) em 2004 e em região lótica em 2005 (Margem direita – Estação 1 e Margem esquerda – Estação 2), verificar se existem diferenças na estrutura de comunidade entre os dois ambientes com relação ao tempo de exposição de substrato artificial aos diferentes regimes hidrológicos em 2004 e ainda analisar o processo de colonização em substrato artificial durante um período de seca de 2005 no Rio Água Limpa. As coletas de 2004 foram realizadas no período de águas baixas (julho a setembro – seca; outubro a novembro – início de chuva), inicialmente com a instalação de armadilhas para o ficoperifiton e posterior recolhimento em diferentes períodos, mas dentro da maturidade da comunidade (entre 20 e 37 dias). As coletas de 2005 foram realizadas em quatro semanas de período seco, sendo que após a instalação o substrato artificical foi recolhido nos 4o, 6o, 8o,17o e 30o dias de colonização. As variáveis climáticas (temperatura do ar, precipitação, vento), morfométricas (profundidade, largura) e as limnológicas (transparência, pH, condutividade, temperatura da água, turbidez, sólidos totais dissolovidos, oxigênio dissolvido, nitrogênio total e fósforo total) foram analisados em todos os períodos amostrais. O diagnóstico das tendências temporais das variáveis limnologicas foram efetuadas através de Análise de Componente Principais (ACP) e a síntese dessas variáveis com a comunidade ficoperifitica foram efetuadas por meio de Análise de Correspondência Canônica (ACC). Efetuou-se para amostragens de 2004 uma Análise de Dissimilaridade (WPGMA). Em 2004, a avaliaçao da comunidade em substratos artificiais retirados em diferentes espaços de tempo (em regiões lótica e lêntica) mostrou os seguintes resultados: ambas estações apresentaram acentuados níveis de oxigênio, baixos teores de nutrientes (nitrogênio e fósoforo total), pH variou de levemente ácido a levemente alcalino e temperatura da água praticamente homogênea ao longo do período estudado. A comunidade ficoperifítica do rio Água Limpa e lago dos Tigres apresentou apenas 67 táxons (maioria microperifíticas), a maioria dos táxons foram classificados como comuns quanto a frequencia de ocorrência, diversidade específica foi elevada e diversidade beta tendendo a ser mais homogênea ao final do estudo indicando que nesses locais está ocorrendo a estabilidade da composição floristica da comunidade ficoperifitica. Entre rio de lago em relação aos dois períodos estudados não houve heterogeneidade, pois a riqueza e a densidade foram semelhantes entre as duas estações. Ocorreram apenas duas espécies dominantes (Navícula sp1- A1; Pinularia flexuosa - N2) e 34 abundantes no sistema. A ACC caracterizou a variável limnológica fósforo total como provavelmente importante na instalação de algas de estratégia R em ambas estações. Os grupos funcionais de estrategias S e R predominaram provavelmente favorecido pelo fóforo total conforme indica a ACC. A classe Bacillariphyceae (Navícula sp1. Gomphonema truncatum, Fragilaria capuccina var. fragilarioides, Bacillariophyceae sp1) foi a mais representativa durante todo o período amostral tanto em densidade quanto em riqueza específica. O rio Água Limpa e o lago dos Tigres não apresentaram diferença entre si de acordo com a composição florística, classes taxonômicas e grupos funcionais. Quando realizado um estudo de colonização da comunidade ficoperifítica no rio Água Limpa em quatro semanas do período de seca de 2005 observou-se que as águas do rio apresentaram acentuados níveis de oxigênio, elevados teores de nutrientes (nitrogênio e fósforo total), pH ácido e temperatura da água elevada praticamente homogênea ao longo do período estudado. Foram registrados 121 táxons, a maioria espécies microperifiticas e de freqüência comum composta principalmente por diatomáceas. O ambiente estudado apresentou densidade e diversidade específica elevada e diversidade beta tendendo a uma composição florística homogênea ao final do estudo. Os valores de densidade foram elevados e ocorreram 72 espécies abundantes. Fósforo total foi provavelmente importante para a instalação de algas perifíticas com estratégia R em ambas estações. Os grupos funcionais de estratégia R (Pseudoanabaena sp1,Cosmarium sp1, Cosmarium sp4 e Diploneis subovalis) e S (Surirella sp2), e foram provavelmente favorecidos pelo fósforo conforme indicou a ACC. A presença de Bacillariophyceae foi mais representativa durante todo o período amostral, tanto em número de táxons quanto em densidade. As duas estações tiveram praticamente a mesma composição florística e grupos funcionais, em decorrência da proximidade geográfica. Ao final do estudo destaca-se a importância de baixa transparência e valores de fósforo total um pouco elevados beneficiando Bacillariophyceae, grupos funcionais de estratégias R e S, elevadas densidades e diversidade específica nos dois períodos analisados (2004 e 2005) e o fósforo total como variável limnológica mais importante durante as duas etapas deste estudo.

As land use transformations are the main driver of biological diversity loss at the global scale, it is essential to provide predictions and understanding of their impacts in order to improve the mitigation of ecosystem perturbations. The first objective of this project was to describe the response of biological assemblages along a gradient of urbanization and to compare metrics of watershed imperviousness in order to determine, as has been suggested in the literature, whether effective imperviousness, which represents the proportion of impervious area directly connected to the stream by storm sewers, is a better predictor of stream impairement than total imperviousness in the watershed. Decline in sensitive taxa abundance is initiated at 14% total imperviousness and 3% effective imperviousness in the Ottawa-Carleton region and, total and effective imperviousness have equivalent predictive power. The second objective of this project was to describe how the structure of metazoan assemblages in urban streams, as described by size spectra attributes (i.e. slopes, intercepts, number of logarithmic size classes occupied, and residual variance), varies with watershed size, land use and water quality. Streams size spectra of the Ottawa-Gatineau region have relatively shallow slopes, reflecting relatively higher densities of organisms in the larger size classes compared to other ecosystem types (e.g. lakes, oceans, soils, coastal waters). Size spectra slopes, density corrected for size, number of size classes, and residual variance vary predictably along gradients of watershed size, watershed proportion of natural land use and periphyton chlorophyll a. A systematic trend of declining spectra slopes with increasing periphyton biomass suggests that ecological efficiency declines in urban eutrophic streams.

In agricultural watersheds, streams are intimately connected with croplands and may be inadvertently exposed to agrochemicals such as fertilizers and herbicides. Riparian plants and aquatic primary producers (aquatic plants, phytoplankton and periphyton) may be particularly affected by agrochemicals due to their taxonomic similarity to the intended targets (crop and weed species). The overall objective of this thesis was to assess the effects of fertilizers and the herbicide atrazine on riparian plants and aquatic primary producers. Effects were assessed across varying scales of observation ranging from empirical field studies at the watershed scale to in-situ experimental manipulations in two temperate streams to a laboratory concentration-response experiment. Twenty-four stream/river sites located across the South Nation River watershed, Canada ranged in surrounding agricultural land use (6.7-97.4 % annual crops) and in-stream concentrations of reactive phosphate (4-102 μg/L) and nitrate (3-5404 μg/L). A gradient of atrazine contamination spanning two orders of magnitude (56 d time-weighted-average concentrations of 4-412 ng/L) was observed using polar organic chemical integrative samplers (POCIS). A total of 285 riparian and aquatic plant species were identified with species richness ranging from 43-107 species per site. Atrazine and the percentage of surrounding annual crops had no statistically significant effects on community structure. In contrast, an increase in the percentage of non-native species, a decrease in submerged macrophytes and a decrease in overall floristic quality was observed along a gradient of increasing nitrate. Similarly, periphyton biomass increased with increasing nitrate across the watershed and was associated with the Chlorophyta. In contrast, no clear response was observed in periphyton exposed to nutrient enrichment and atrazine contamination in in-situ periphytometer experiments in two streams. Greenhouse concentration-response experiments provided evidence that the sensitivity of duckweed (Lemna minor) to atrazine was lower in populations previously exposed to the herbicide. However, the overall range in biomass 25% inhibition concentrations was small (19-40 μg/L atrazine). A clear gradient in agrochemical contamination was observed at the watershed scale and this research provided evidence of negative effects on riparian and aquatic primary producers. Effects of nutrients, specifically nitrate, superseded observable effects of the herbicide atrazine.

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Les thiols à faible masse moléculaire (FMM) peuvent affecter la biodisponibilité du mercure et mener à une plus grande production de méthylmercure par les microorganismes méthylants. Les résultats d’une étude réalisée au sein de la matrice extracellulaire du périphyton de la zone littorale d’un lac des Laurentides ont démontré que les concentrations en thiols à FMM retrouvées dans cette matrice sont jusqu’à 1000 fois supérieures à celles de la colonne d’eau avoisinante. Ces thiols sont significativement corrélés à la chlorophylle a du périphyton, suggérant une production par les algues. Le mercure de la matrice extracellulaire, plus spécifiquement dans la fraction colloïdale mobile, est aussi corrélé aux thiols d’origine algale. Ces résultats suggèrent qu’une accumulation de thiols s’opère dans l’espace extracellulaire du périphyton et qu’ils peuvent favoriser le transfert du mercure vers les microorganismes produisant le méthylmercure. Les résultats d’une seconde étude menée sur les méthodes de préservation d’échantillons d’eau pour la conservation des thiols à FMM ont démontré que la température optimale d’entreposage était de -80 °C et que la lyophilisation menait à une sous-estimation des concentrations mesurées. Les taux de dégradation étaient plus rapides lors de la conservation à -20 °C et variables selon la chimie de l’eau utilisée et les espèces de thiols observées. Suivant ces résultats, nous proposons un cadre de recherche pour de futures études sur la spéciation du mercure dans le périphyton et nous suggérons des précautions lors de la manipulation et de la conservation des thiols à FMM d’échantillons naturels. / Low molecular weight (LMW) thiols can affect the bioavailability of mercury and by enhancing methylmercury production by methylating microorganisms. Results of a study conducted within periphyton extracellular matrix in the littoral zone of a lake of the Laurentians have shown that LMW thiol concentrations found in this matrix are up to 1000 fold higher than those in the water column of surrounding waters. Relationships between these thiols and periphyton chlorophyll a were significant, suggesting production by algae. Mercury in the extracellular matrix, especially in the mobile colloidal fraction, was also correlated to thiols from algal sources. These results suggest thiol accumulation in the periphyton extracellular space, and that thiols likely promote mercury transfer to methylating microorganisms. A second study on preservation methods of natural water samples for LMW thiols conservation showed that a storage temperature of -80 °C was optimal and that freeze-drying led to an under-estimation of measured concentrations. Degradation rates were faster with storage at -20 °C and varied substantially depending on the chemistry of the water used as depending on thiol species observed. In regards of these results, we propose a research framework for future studies on mercury speciation processes in periphyton. We also suggest precautions on handling and storing natural samples for LMW thiol analyses.