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Made available in DSpace on 2017-07-10T14:38:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Liege.pdf: 1528273 bytes, checksum: 24802d187b49fbdd9ae41bc256da6f08 (MD5) Previous issue date: 2012-08-24 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Predict how biological characteristics of the species fit the peculiarities of habitats is a key issue in ecology. Morphology assists in understanding this process, which is important for evaluating the effects of the habitat disturbances in the aquatic community, while reservoirs are complex ecosystems with ideal spatial gradients to examine the habitat s effect on species distribution. Thus, the hypothesis evaluated is that the species which share similar characteristics to form groups occupy similar habitats. Samples of fish were performed in longitudinal and transverse gradients for 3 years and selected 14-18 adults of each species were selected for morphometry. Mantel s and Partial Mantel s Tests identified relationships between spatial distribution, ecomorphological index and the phylogenetic distances. By non-metric multidimensional scaling and permutational multivariate analysis of variance it was identified that both, longitudinal and transversal gradients, had influence on species distribution, but the transversal gradient was the most influential on the abundance of species. From common species, according to Indicator Species Analysis (INDVAL), six were indicators of the littoral zone, three were indicators of deep zone, and two were indicators of the pelagic zone end four species occurred in more than one. Canonical Discriminate analysis was used to identify ecomorphological index that contributed to groups of species formed at INDVAL. Index related to head and mouth separate the species of the deep zone from littoral and pelagic ones, while body form and eye separated the pelagic from littoral zone. The morphology helped to define groups of species according to transversal gradient. The littoral zone had the greatest number of indicator species and greater morphological diversity than the pelagic and deep zones of Salto Santiago Reservoir, representing the importance of this habitat for species. Among the pelagic zone and deep, the morphology of the species is more specialized in locomotion and foraging, demonstrating the close relationship between habitat and morphology / Prever como características biológicas das espécies se ajustam às peculiaridades dos habitats é uma questão-chave na Ecologia. A morfologia auxilia na compreensão desse processo, o qual é importante para avaliar os efeitos das perturbações do habitat sobre as comunidades aquáticas, enquanto que reservatórios são ecossistemas complexos que formam gradientes espaciais ideais para inferir efeitos de habitats na distribuição das espécies. Deste modo, a hipótese testada foi que espécies que partilham características similares formam grupos que ocupam habitats semelhantes dentro do reservatório. Amostragens de peixes foram realizadas nos gradientes longitudinal e transversal durante três anos e selecionados de 14 a 18 adultos de cada espécie para morfometria. Os testes de Mantel e Mantel parcial identificaram interdependências entre distribuição espacial, índices ecomorfológicos e filogenia das espécies. Através da técnica de escalonamento multidimensional não-métrico e da análise multivariada de variância permutacional foi identificado que ambos os gradientes longitudinal e transversal influenciaram na distribuição das espécies, porém o gradiente transversal foi o mais influente. Das espécies mais abundantes, a Análise de Espécies Indicadoras (INDVAL) identificou 6 espécies com preferência à zona litorânea; três à zona profunda; duas à zona pelágica e 4 espécies ocorreram em mais de uma zona. A Análise de Discriminante Canônico foi utilizada para identificar os índices ecomorfológicos que mais contribuem para distinção entre os grupos de espécies indicadoras formadas na INDVAL. Índices relacionados à cabeça e boca separam espécies da zona profunda das zonas litorânea e pelágica, enquanto forma do corpo e olho separou espécies da zona pelágica da litorânea. Assim, a morfologia contribuiu para a formação dos grupos de espécies de acordo com o gradiente transversal. A zona litorânea apresentou maior número de espécies indicadoras e maior diversidade morfológica que as zonas pelágica e profunda do reservatório de Salto Santiago, indicando a importância desse habitat para as espécies. Entre as zonas pelágica e profunda, a morfologia das espécies foi mais especializada na locomoção e forrageio, demonstrando a intima relação entre habitat e morfologia

O desenvolvimento de soluções que auxiliem na extração de informações de dados oriundos de sistemas de sensoriamento remoto e outras geotecnologias são essenciais em diversas atividades, por exemplo, a identificação de requisitos para o monitoramento ambiental; a definição de regiões de conservação; o planejamento e execução de atividades de verificação quanto ao cumprimento e uso do espaço; o gerenciamento de recursos naturais; a definição de áreas protegidas e ecossistemas; e o planejamento para aplicação e reposição de insumos agrícolas. Neste contexto, o presente trabalho apresenta um método para parametrizar um algoritmo segmentador Multiresolution, de forma que os segmentos obtidos sejam os maiores possíveis dentro de limites pré-estabelecidos de heterogeneidade para os dados avaliados. O método faz uso de variografia, uma ferramenta geoestatística que apresenta uma estimativa de quanto duas amostras variam em uma região espacial, de acordo com a distância relativa entre elas. Mostra-se também como a avaliação de múltiplos variogramas pode ser empregada na delimitação de regiões quando combinada a este algoritmo de segmentação, desde que os dados estejam dispostos em uma grade amostral regularmente espaçada. O método desenvolvido utiliza o efeito pepita estimado para os atributos dispostos em camadas sobrepostas e quantifica a segmentação em dois momentos (ou médias) para identificar o valor do parâmetro espacial ótimo a ser aplicado no segmentador. Apresenta-se, como exemplos de aplicabilidade do método, três casos típicos desta área: (i) definição de zonas de manejo para agricultura de precisão; (ii) seleção de regiões para estimativas de degradação ambiental na vizinhança de ponto de coleta/observação de espécies; e (iii) a identificação de regiões bioclimáticas que compõem uma Unidade de Conservação da biodiversidade. / Information extraction of data derived from remote sensing and other geotechnologies is important for many activities, e.g., the identification of environmental requirements, the definition of conservation areas, the planning and implementation of activities regarding compliance of correct land use; the management of natural resources, the definition of protected ecosystem areas, and the spatial planning of agricultural input reposition. This thesis presents a parameter optimisation method for the Multiresolution segmentation algorithm. The goal of the method is to obtain maximum sized segments within the established heterogeneity limits. The method makes use of variography, a geostatistical tool that gives a measure of how much two samples will vary in a region depending on the distance between each one of them. The variogram nugget effect is measured for each attribute layer and then averaged to obtain the optimal value for spatial segmentation with the Multiresolution algorithm. The segments thus obtained are superimposed on a regularly spaced sampled grid of georeferenced data to divide the region under study. To show the usefulnesss of this method, the following three case studies were performed: (i) the delineation of precision farming management zones; (ii) the selection of regions for environmental degradation estimates in the neighbourhood of species occurrence points; and (iii) the identification of bioclimatic regions that are present in biodiversity conservation units.

O desenvolvimento de soluções que auxiliem na extração de informações de dados oriundos de sistemas de sensoriamento remoto e outras geotecnologias são essenciais em diversas atividades, por exemplo, a identificação de requisitos para o monitoramento ambiental; a definição de regiões de conservação; o planejamento e execução de atividades de verificação quanto ao cumprimento e uso do espaço; o gerenciamento de recursos naturais; a definição de áreas protegidas e ecossistemas; e o planejamento para aplicação e reposição de insumos agrícolas. Neste contexto, o presente trabalho apresenta um método para parametrizar um algoritmo segmentador Multiresolution, de forma que os segmentos obtidos sejam os maiores possíveis dentro de limites pré-estabelecidos de heterogeneidade para os dados avaliados. O método faz uso de variografia, uma ferramenta geoestatística que apresenta uma estimativa de quanto duas amostras variam em uma região espacial, de acordo com a distância relativa entre elas. Mostra-se também como a avaliação de múltiplos variogramas pode ser empregada na delimitação de regiões quando combinada a este algoritmo de segmentação, desde que os dados estejam dispostos em uma grade amostral regularmente espaçada. O método desenvolvido utiliza o efeito pepita estimado para os atributos dispostos em camadas sobrepostas e quantifica a segmentação em dois momentos (ou médias) para identificar o valor do parâmetro espacial ótimo a ser aplicado no segmentador. Apresenta-se, como exemplos de aplicabilidade do método, três casos típicos desta área: (i) definição de zonas de manejo para agricultura de precisão; (ii) seleção de regiões para estimativas de degradação ambiental na vizinhança de ponto de coleta/observação de espécies; e (iii) a identificação de regiões bioclimáticas que compõem uma Unidade de Conservação da biodiversidade. / Information extraction of data derived from remote sensing and other geotechnologies is important for many activities, e.g., the identification of environmental requirements, the definition of conservation areas, the planning and implementation of activities regarding compliance of correct land use; the management of natural resources, the definition of protected ecosystem areas, and the spatial planning of agricultural input reposition. This thesis presents a parameter optimisation method for the Multiresolution segmentation algorithm. The goal of the method is to obtain maximum sized segments within the established heterogeneity limits. The method makes use of variography, a geostatistical tool that gives a measure of how much two samples will vary in a region depending on the distance between each one of them. The variogram nugget effect is measured for each attribute layer and then averaged to obtain the optimal value for spatial segmentation with the Multiresolution algorithm. The segments thus obtained are superimposed on a regularly spaced sampled grid of georeferenced data to divide the region under study. To show the usefulnesss of this method, the following three case studies were performed: (i) the delineation of precision farming management zones; (ii) the selection of regions for environmental degradation estimates in the neighbourhood of species occurrence points; and (iii) the identification of bioclimatic regions that are present in biodiversity conservation units.

As comunidades mudam no tempo e espaço em função de pressões decorrentes da estrutura do habitat e disponibilidade de recursos. O entendimento das relações ecológicas e interações das comunidades são essenciais para o manejo com objetivo de melhorar a qualidade da água através de interferências na cadeia trófica aquática e na dinâmica do ecossistema através de modelagem ecológica. O presente estudo foi desenvolvido em dois sistemas límicos subtropicais no extremo sul do Brasil: banhados temporários (‘campos de cultivo de arroz’) e um grande lago raso, lagoa Mangueira. O objetivo do trabalho nos banhados temporários constituiu-se em avaliar a dinâmica das comunidades planctônicas e íctica durante o desenvolvimento desses ecossitemas (um ciclo produtivo de cultivo de arroz). Nossos resultados evidenciaram um claro gradiente temporal direcionado pela disponibilidade de nutrientes no banhado temporário. Entretanto, as variáveis limnológicas não apresentaram nenhuma tendência espacial entre as estações amostrais. Através de regressão linear verificou-se correlação positiva entre clorofila a, nutrientes, biomassa zooplanctônica e, em especial, biomassa de copépodos. Por outro lado, biomassa de peixes e, particularmente, peixes planctívoros foram inversamente relacionados à concentração de clorofila a. Relações significativas entre o DOC com nutrientes, biomassa de plâncton e peixes foram igualmente identificadas ao longo do ciclo produtivo do arroz. Na lagoa Mangueira, sistema raso (zmed 3m), de 90 km de comprimento, o objetivo foi avaliar a distribuição espacial e temporal de plâncton e peixes em função da presença da macrófita emergente Zizaniopsis bonariensis. Além disso, foi verificada a existência de um gradiente longitudinal na lagoa e a estrutura da teia trófica do sistema. Análise de componentes principais e análise de redundância evidenciaram a presença de gradientes espacial (Norte/Sul) e temporal (sazonal) durante o estudo. Análise de similaridade (ANOSIM) aplicada às variáveis ambientais evidenciou diferenças significativas entre os extremos da lagoa (Norte e Sul). Transparência Secchi, DOC e clorofila a foram significativamente diferentes entre os pontos amostrais do Norte e Sul. Através de ANOVA verificou-se que os efeitos temporais sazonais são mais intensos no Norte da lagoa Mangueira. Com relação à estrutura da comunidade na lagoa Mangueira, a biomassa do bacterioplâncton, clorofila a, biomassa zooplanctônica e captura de peixes foram diferentes sazonalmente após a extração do efeito da estrutura de habitat, enquanto que no Sul apenas a clorofila a apresentou variação sazonal significativa. A estrutura de habitat (junto à Z. bonariensis e em água aberta) induziu diferenças significativas na concentração de clorofila a tanto no Norte como no Sul da lagoa Mangueira, após a extração dos efeitos decorrentes da sazonalidade. A captura de peixes também foi influenciada pela estrutura de habitat no Norte, após a extração do efeito sazonal. Análise de similaridade (ANOSIM) aplicada à comunidade de peixes também demonstrou diferenças significativas entre o Norte e o Sul da lagoa Mangueira, embora diferenças entre as áreas vegetadas e águas abertas não tenham sido verificadas. Biomassa dos peixes, número de capturas e riqueza específica foram diferentes entre os pontos amostrais. Baseado nas razões de δ13C and δ15N identificou-se a estrutura trófica da lagoa, bem como a posição trófica de espécies de peixes e as fontes de carbono do sitema. Análise de isótopos estáveis de nitrogênio permitiu a identificação de dois níveis tróficos de peixes na lagoa Mangueira. Macrófitas emergentes e perifíton foram identificadas como importantes fontes de carbono que sustentam a estrutura trófica do sistema. Análise de grupamento a partir de dados de δ13C e δ15N e de conteúdo estomacal identificou um arranjo perfeitamente filogenético entre as espécies de peixes analisadas, refletindo que, em sentido amplo, nichos alimentares são compartilhados por espécies taxonomicamente relacionadas. A dinâmica trófica da espécie de peixe dominante na lagoa, Oligosarcus jenynsii foi também analisada. Foram identificadas mudanças sazonais e ontogenéticas na dinâmica alimentar da espécie, evidenciando a grande plasticidade trófica associada com uma estratégia oportunista, característica de espécies carnívoras generalistas. As informações obtidas neste estudo permitiram identificar grande heterogeneidade espacial e claro gradiente longitudinal na lagoa Mangueira, tanto de fatores bióticos quanto abióticos, com reflexos na distribuição e abundância de plâncton e peixes. De posse destas informações foi possível alcançar um entedimento sobre a estrutura atual do sistema, bem como os direcionadores da sua dinâmica. A abordagem direcionada neste trabalho sobre o entendimento da estrutura atual de um lago raso subtropical possibilita futuros estudos na área da modelagem ecológica. A dinâmica das comunidades abordadas neste estudo vem subsidiar a parametrização de um modelo ecológico, com capacidade de estabelecer prognósticos, tendo como contorno, estressores naturais e antrópicos. / Biological communities change in time and space following driving pressures from differences in habitat structure and resource availability. Understanding the ecological role and interactions within aquatic community is essential for any management action trying to improve water quality by interferences in lake food web, ecosystem dynamics and modeling. The present study was carried out in two freshwater systems in Southern Brazil: an irrigated rice field and in a large shallow system, Mangueira Lake. The goal of this study in temporary wetlands was to evaluate the plankton and fish dynamics during a productive cycle. Our results evidenced a temporal gradient by nutrients availability in the temporary wetland studied. However, the limnological variables did not display any horizontal pattern among sampling stations. Linear regression showed a positive relationship between chlorophyll a and nutrients, zooplankton biomass and copepod biomass. In contrast, fish biomass and planktivorous fish biomass were inversely related to chlorophyll a. Statistically significant relationships between DOC with nutrients, plankton and fish biomass were also identified during the rice production cycle. In Mangueira Lake, a shallow system (zmed 3m) and 90 km long, the goal was to evaluate the spatial and temporal distribution of plankton and fish biomass as a function of the presence of the emergent macrophytes Zizaniopsis bonariensis. We also analyzed the existence of longitudinal gradient in lake and the food web structure in system. The PCA and RDA analyses showed the temporal (seasonal) and spatial (North/South) gradient during the study. Analysis of similarity (ANOSIM) applied to environmental variables showed significant differences between sampling sites (North and South). Secchi transparency, DOC and chlorophyll a were significantly different in North and South sampling sites. ANOVA results showed that season effects are stronger in the Northern sampling site. Concerning the community structure in the Mangueira Lake, bacterioplankton biomass, chlorophyll a, zooplankton biomass and fish captures were different seasonally after extracting the habitat structure effect, while in the Southern sampling site only chlorophyll a presented a seasonal significant variation. Habitat structure (by Z. bonariensis stands and open water samples) induced significant differences in chlorophyll a both in North and South samples after extracting seasonal effect. Fish captures do also responded to habitat structure in the North, after extracting the season effect. Analysis of similarity (ANOSIM) applied to fish community also showed significant differences between North and South, although no significant differences between vegetated and open water zones was observed. Fish biomass, number of captures, and richness were different between sampling sites. Based on the δ13C and δ15N ratios and analysis of stomach content of fish species, we provide also a description of food web structure, trophic positions of fish species and primary producers of system. Analysis of nitrogen isotope ratios yielded two fish trophic levels in Mangueira Lake. Emergent macrophytes and periphyton were important carbon source that sustain the food web structure of the system. Cluster analysis of δ13C and δ15N values and stomach content yielded a perfect phylogenetic arrangement of species. This result reflects that major feeding niches are shared by taxonomically related species. The feeding dynamics of the dominant fish species, Oligosarcus jenynsii was analysed by using analyses of stomach contents and stable isotopes signature. Seasonal and ontogenetic change in the feeding biology of O. jenynsii was identified, showing the high feeding plasticity, in addition to an opportunistic strategy of this generalist carnivore species. This study allows identifying a large spatial heterogeneity and clear longitudinal gradient both in biotic and abiotic factors, reflecting fish and plankton distribution and abundance. The evaluated parameters are intended to feed a mathematical model for the Mangueira Lake, looking for predictable scenarios from natural and anthropogenic stressors.

As comunidades mudam no tempo e espaço em função de pressões decorrentes da estrutura do habitat e disponibilidade de recursos. O entendimento das relações ecológicas e interações das comunidades são essenciais para o manejo com objetivo de melhorar a qualidade da água através de interferências na cadeia trófica aquática e na dinâmica do ecossistema através de modelagem ecológica. O presente estudo foi desenvolvido em dois sistemas límicos subtropicais no extremo sul do Brasil: banhados temporários (‘campos de cultivo de arroz’) e um grande lago raso, lagoa Mangueira. O objetivo do trabalho nos banhados temporários constituiu-se em avaliar a dinâmica das comunidades planctônicas e íctica durante o desenvolvimento desses ecossitemas (um ciclo produtivo de cultivo de arroz). Nossos resultados evidenciaram um claro gradiente temporal direcionado pela disponibilidade de nutrientes no banhado temporário. Entretanto, as variáveis limnológicas não apresentaram nenhuma tendência espacial entre as estações amostrais. Através de regressão linear verificou-se correlação positiva entre clorofila a, nutrientes, biomassa zooplanctônica e, em especial, biomassa de copépodos. Por outro lado, biomassa de peixes e, particularmente, peixes planctívoros foram inversamente relacionados à concentração de clorofila a. Relações significativas entre o DOC com nutrientes, biomassa de plâncton e peixes foram igualmente identificadas ao longo do ciclo produtivo do arroz. Na lagoa Mangueira, sistema raso (zmed 3m), de 90 km de comprimento, o objetivo foi avaliar a distribuição espacial e temporal de plâncton e peixes em função da presença da macrófita emergente Zizaniopsis bonariensis. Além disso, foi verificada a existência de um gradiente longitudinal na lagoa e a estrutura da teia trófica do sistema. Análise de componentes principais e análise de redundância evidenciaram a presença de gradientes espacial (Norte/Sul) e temporal (sazonal) durante o estudo. Análise de similaridade (ANOSIM) aplicada às variáveis ambientais evidenciou diferenças significativas entre os extremos da lagoa (Norte e Sul). Transparência Secchi, DOC e clorofila a foram significativamente diferentes entre os pontos amostrais do Norte e Sul. Através de ANOVA verificou-se que os efeitos temporais sazonais são mais intensos no Norte da lagoa Mangueira. Com relação à estrutura da comunidade na lagoa Mangueira, a biomassa do bacterioplâncton, clorofila a, biomassa zooplanctônica e captura de peixes foram diferentes sazonalmente após a extração do efeito da estrutura de habitat, enquanto que no Sul apenas a clorofila a apresentou variação sazonal significativa. A estrutura de habitat (junto à Z. bonariensis e em água aberta) induziu diferenças significativas na concentração de clorofila a tanto no Norte como no Sul da lagoa Mangueira, após a extração dos efeitos decorrentes da sazonalidade. A captura de peixes também foi influenciada pela estrutura de habitat no Norte, após a extração do efeito sazonal. Análise de similaridade (ANOSIM) aplicada à comunidade de peixes também demonstrou diferenças significativas entre o Norte e o Sul da lagoa Mangueira, embora diferenças entre as áreas vegetadas e águas abertas não tenham sido verificadas. Biomassa dos peixes, número de capturas e riqueza específica foram diferentes entre os pontos amostrais. Baseado nas razões de δ13C and δ15N identificou-se a estrutura trófica da lagoa, bem como a posição trófica de espécies de peixes e as fontes de carbono do sitema. Análise de isótopos estáveis de nitrogênio permitiu a identificação de dois níveis tróficos de peixes na lagoa Mangueira. Macrófitas emergentes e perifíton foram identificadas como importantes fontes de carbono que sustentam a estrutura trófica do sistema. Análise de grupamento a partir de dados de δ13C e δ15N e de conteúdo estomacal identificou um arranjo perfeitamente filogenético entre as espécies de peixes analisadas, refletindo que, em sentido amplo, nichos alimentares são compartilhados por espécies taxonomicamente relacionadas. A dinâmica trófica da espécie de peixe dominante na lagoa, Oligosarcus jenynsii foi também analisada. Foram identificadas mudanças sazonais e ontogenéticas na dinâmica alimentar da espécie, evidenciando a grande plasticidade trófica associada com uma estratégia oportunista, característica de espécies carnívoras generalistas. As informações obtidas neste estudo permitiram identificar grande heterogeneidade espacial e claro gradiente longitudinal na lagoa Mangueira, tanto de fatores bióticos quanto abióticos, com reflexos na distribuição e abundância de plâncton e peixes. De posse destas informações foi possível alcançar um entedimento sobre a estrutura atual do sistema, bem como os direcionadores da sua dinâmica. A abordagem direcionada neste trabalho sobre o entendimento da estrutura atual de um lago raso subtropical possibilita futuros estudos na área da modelagem ecológica. A dinâmica das comunidades abordadas neste estudo vem subsidiar a parametrização de um modelo ecológico, com capacidade de estabelecer prognósticos, tendo como contorno, estressores naturais e antrópicos. / Biological communities change in time and space following driving pressures from differences in habitat structure and resource availability. Understanding the ecological role and interactions within aquatic community is essential for any management action trying to improve water quality by interferences in lake food web, ecosystem dynamics and modeling. The present study was carried out in two freshwater systems in Southern Brazil: an irrigated rice field and in a large shallow system, Mangueira Lake. The goal of this study in temporary wetlands was to evaluate the plankton and fish dynamics during a productive cycle. Our results evidenced a temporal gradient by nutrients availability in the temporary wetland studied. However, the limnological variables did not display any horizontal pattern among sampling stations. Linear regression showed a positive relationship between chlorophyll a and nutrients, zooplankton biomass and copepod biomass. In contrast, fish biomass and planktivorous fish biomass were inversely related to chlorophyll a. Statistically significant relationships between DOC with nutrients, plankton and fish biomass were also identified during the rice production cycle. In Mangueira Lake, a shallow system (zmed 3m) and 90 km long, the goal was to evaluate the spatial and temporal distribution of plankton and fish biomass as a function of the presence of the emergent macrophytes Zizaniopsis bonariensis. We also analyzed the existence of longitudinal gradient in lake and the food web structure in system. The PCA and RDA analyses showed the temporal (seasonal) and spatial (North/South) gradient during the study. Analysis of similarity (ANOSIM) applied to environmental variables showed significant differences between sampling sites (North and South). Secchi transparency, DOC and chlorophyll a were significantly different in North and South sampling sites. ANOVA results showed that season effects are stronger in the Northern sampling site. Concerning the community structure in the Mangueira Lake, bacterioplankton biomass, chlorophyll a, zooplankton biomass and fish captures were different seasonally after extracting the habitat structure effect, while in the Southern sampling site only chlorophyll a presented a seasonal significant variation. Habitat structure (by Z. bonariensis stands and open water samples) induced significant differences in chlorophyll a both in North and South samples after extracting seasonal effect. Fish captures do also responded to habitat structure in the North, after extracting the season effect. Analysis of similarity (ANOSIM) applied to fish community also showed significant differences between North and South, although no significant differences between vegetated and open water zones was observed. Fish biomass, number of captures, and richness were different between sampling sites. Based on the δ13C and δ15N ratios and analysis of stomach content of fish species, we provide also a description of food web structure, trophic positions of fish species and primary producers of system. Analysis of nitrogen isotope ratios yielded two fish trophic levels in Mangueira Lake. Emergent macrophytes and periphyton were important carbon source that sustain the food web structure of the system. Cluster analysis of δ13C and δ15N values and stomach content yielded a perfect phylogenetic arrangement of species. This result reflects that major feeding niches are shared by taxonomically related species. The feeding dynamics of the dominant fish species, Oligosarcus jenynsii was analysed by using analyses of stomach contents and stable isotopes signature. Seasonal and ontogenetic change in the feeding biology of O. jenynsii was identified, showing the high feeding plasticity, in addition to an opportunistic strategy of this generalist carnivore species. This study allows identifying a large spatial heterogeneity and clear longitudinal gradient both in biotic and abiotic factors, reflecting fish and plankton distribution and abundance. The evaluated parameters are intended to feed a mathematical model for the Mangueira Lake, looking for predictable scenarios from natural and anthropogenic stressors.

As comunidades mudam no tempo e espaço em função de pressões decorrentes da estrutura do habitat e disponibilidade de recursos. O entendimento das relações ecológicas e interações das comunidades são essenciais para o manejo com objetivo de melhorar a qualidade da água através de interferências na cadeia trófica aquática e na dinâmica do ecossistema através de modelagem ecológica. O presente estudo foi desenvolvido em dois sistemas límicos subtropicais no extremo sul do Brasil: banhados temporários (‘campos de cultivo de arroz’) e um grande lago raso, lagoa Mangueira. O objetivo do trabalho nos banhados temporários constituiu-se em avaliar a dinâmica das comunidades planctônicas e íctica durante o desenvolvimento desses ecossitemas (um ciclo produtivo de cultivo de arroz). Nossos resultados evidenciaram um claro gradiente temporal direcionado pela disponibilidade de nutrientes no banhado temporário. Entretanto, as variáveis limnológicas não apresentaram nenhuma tendência espacial entre as estações amostrais. Através de regressão linear verificou-se correlação positiva entre clorofila a, nutrientes, biomassa zooplanctônica e, em especial, biomassa de copépodos. Por outro lado, biomassa de peixes e, particularmente, peixes planctívoros foram inversamente relacionados à concentração de clorofila a. Relações significativas entre o DOC com nutrientes, biomassa de plâncton e peixes foram igualmente identificadas ao longo do ciclo produtivo do arroz. Na lagoa Mangueira, sistema raso (zmed 3m), de 90 km de comprimento, o objetivo foi avaliar a distribuição espacial e temporal de plâncton e peixes em função da presença da macrófita emergente Zizaniopsis bonariensis. Além disso, foi verificada a existência de um gradiente longitudinal na lagoa e a estrutura da teia trófica do sistema. Análise de componentes principais e análise de redundância evidenciaram a presença de gradientes espacial (Norte/Sul) e temporal (sazonal) durante o estudo. Análise de similaridade (ANOSIM) aplicada às variáveis ambientais evidenciou diferenças significativas entre os extremos da lagoa (Norte e Sul). Transparência Secchi, DOC e clorofila a foram significativamente diferentes entre os pontos amostrais do Norte e Sul. Através de ANOVA verificou-se que os efeitos temporais sazonais são mais intensos no Norte da lagoa Mangueira. Com relação à estrutura da comunidade na lagoa Mangueira, a biomassa do bacterioplâncton, clorofila a, biomassa zooplanctônica e captura de peixes foram diferentes sazonalmente após a extração do efeito da estrutura de habitat, enquanto que no Sul apenas a clorofila a apresentou variação sazonal significativa. A estrutura de habitat (junto à Z. bonariensis e em água aberta) induziu diferenças significativas na concentração de clorofila a tanto no Norte como no Sul da lagoa Mangueira, após a extração dos efeitos decorrentes da sazonalidade. A captura de peixes também foi influenciada pela estrutura de habitat no Norte, após a extração do efeito sazonal. Análise de similaridade (ANOSIM) aplicada à comunidade de peixes também demonstrou diferenças significativas entre o Norte e o Sul da lagoa Mangueira, embora diferenças entre as áreas vegetadas e águas abertas não tenham sido verificadas. Biomassa dos peixes, número de capturas e riqueza específica foram diferentes entre os pontos amostrais. Baseado nas razões de δ13C and δ15N identificou-se a estrutura trófica da lagoa, bem como a posição trófica de espécies de peixes e as fontes de carbono do sitema. Análise de isótopos estáveis de nitrogênio permitiu a identificação de dois níveis tróficos de peixes na lagoa Mangueira. Macrófitas emergentes e perifíton foram identificadas como importantes fontes de carbono que sustentam a estrutura trófica do sistema. Análise de grupamento a partir de dados de δ13C e δ15N e de conteúdo estomacal identificou um arranjo perfeitamente filogenético entre as espécies de peixes analisadas, refletindo que, em sentido amplo, nichos alimentares são compartilhados por espécies taxonomicamente relacionadas. A dinâmica trófica da espécie de peixe dominante na lagoa, Oligosarcus jenynsii foi também analisada. Foram identificadas mudanças sazonais e ontogenéticas na dinâmica alimentar da espécie, evidenciando a grande plasticidade trófica associada com uma estratégia oportunista, característica de espécies carnívoras generalistas. As informações obtidas neste estudo permitiram identificar grande heterogeneidade espacial e claro gradiente longitudinal na lagoa Mangueira, tanto de fatores bióticos quanto abióticos, com reflexos na distribuição e abundância de plâncton e peixes. De posse destas informações foi possível alcançar um entedimento sobre a estrutura atual do sistema, bem como os direcionadores da sua dinâmica. A abordagem direcionada neste trabalho sobre o entendimento da estrutura atual de um lago raso subtropical possibilita futuros estudos na área da modelagem ecológica. A dinâmica das comunidades abordadas neste estudo vem subsidiar a parametrização de um modelo ecológico, com capacidade de estabelecer prognósticos, tendo como contorno, estressores naturais e antrópicos. / Biological communities change in time and space following driving pressures from differences in habitat structure and resource availability. Understanding the ecological role and interactions within aquatic community is essential for any management action trying to improve water quality by interferences in lake food web, ecosystem dynamics and modeling. The present study was carried out in two freshwater systems in Southern Brazil: an irrigated rice field and in a large shallow system, Mangueira Lake. The goal of this study in temporary wetlands was to evaluate the plankton and fish dynamics during a productive cycle. Our results evidenced a temporal gradient by nutrients availability in the temporary wetland studied. However, the limnological variables did not display any horizontal pattern among sampling stations. Linear regression showed a positive relationship between chlorophyll a and nutrients, zooplankton biomass and copepod biomass. In contrast, fish biomass and planktivorous fish biomass were inversely related to chlorophyll a. Statistically significant relationships between DOC with nutrients, plankton and fish biomass were also identified during the rice production cycle. In Mangueira Lake, a shallow system (zmed 3m) and 90 km long, the goal was to evaluate the spatial and temporal distribution of plankton and fish biomass as a function of the presence of the emergent macrophytes Zizaniopsis bonariensis. We also analyzed the existence of longitudinal gradient in lake and the food web structure in system. The PCA and RDA analyses showed the temporal (seasonal) and spatial (North/South) gradient during the study. Analysis of similarity (ANOSIM) applied to environmental variables showed significant differences between sampling sites (North and South). Secchi transparency, DOC and chlorophyll a were significantly different in North and South sampling sites. ANOVA results showed that season effects are stronger in the Northern sampling site. Concerning the community structure in the Mangueira Lake, bacterioplankton biomass, chlorophyll a, zooplankton biomass and fish captures were different seasonally after extracting the habitat structure effect, while in the Southern sampling site only chlorophyll a presented a seasonal significant variation. Habitat structure (by Z. bonariensis stands and open water samples) induced significant differences in chlorophyll a both in North and South samples after extracting seasonal effect. Fish captures do also responded to habitat structure in the North, after extracting the season effect. Analysis of similarity (ANOSIM) applied to fish community also showed significant differences between North and South, although no significant differences between vegetated and open water zones was observed. Fish biomass, number of captures, and richness were different between sampling sites. Based on the δ13C and δ15N ratios and analysis of stomach content of fish species, we provide also a description of food web structure, trophic positions of fish species and primary producers of system. Analysis of nitrogen isotope ratios yielded two fish trophic levels in Mangueira Lake. Emergent macrophytes and periphyton were important carbon source that sustain the food web structure of the system. Cluster analysis of δ13C and δ15N values and stomach content yielded a perfect phylogenetic arrangement of species. This result reflects that major feeding niches are shared by taxonomically related species. The feeding dynamics of the dominant fish species, Oligosarcus jenynsii was analysed by using analyses of stomach contents and stable isotopes signature. Seasonal and ontogenetic change in the feeding biology of O. jenynsii was identified, showing the high feeding plasticity, in addition to an opportunistic strategy of this generalist carnivore species. This study allows identifying a large spatial heterogeneity and clear longitudinal gradient both in biotic and abiotic factors, reflecting fish and plankton distribution and abundance. The evaluated parameters are intended to feed a mathematical model for the Mangueira Lake, looking for predictable scenarios from natural and anthropogenic stressors.