Dois estudos envolvendo processos ecológicos de decomposição foliar e colonização por macroinvertebrados foram realizados em três nascentes do bioma Pampa. O primeiro deles questionou se as folhas podem ter processos diferenciados quando estão misturadas, ou seja, se há efeito aditivo de uma folha sobre as outras e se a fauna decompositora seleciona recursos na forma desse composto heterogêneo. Para tanto, quatro espécies mais comuns da mata de galeria desses riachos foram coletadas e incubadas em bolsas-de-folhiço. A taxa de decomposição das folhas quando misturadas não é diferente da média de todas as espécies isoladas, indicando que não existe efeito de uma espécie sobre as outras. A colonização de macroinvertebrados não respondeu a diferenças dos detritos, tanto para abundância quanto para composição da fauna, indicando que as morfoespécies não têm preferência por tipos de folhas. Em relação aos grupos tróficos funcionais, não existe seleção entre os diferentes detritos - mesmo quando misturados - mas sim um forte padrão de sucessão no tempo. Herbívoros e omnívoros possuem maior freqüência nas primeiras etapas do processo, seguidos de detritívoros e carnívoros mais nas etapas finais. Já o segundo estudo se propõe a investigar se a presença de folhas de Eucalyptus saligna (exótica) junto às de nativas tem efeito na taxa de decomposição total da mistura em resposta as suas diferentes pressões de seleção, como por exemplo, seus metabólitos secundários. A taxa de decomposição tanto de E. saligna, quanto dessas folhas misturadas às nativas, é considerada lenta, sendo que folhas de E. saligna isoladas foi a mais rápida, ficando no limite ente lenta a intermediária. A taxa de decomposição do tratamento nativas + E. saligna foi diferente daquela esperada pela média de todas as espécies isoladas (nativas + exótica). A densidade de macroinvertebrados foi diferente entre folhas de E. saligna e desta misturada às nativas, sendo a maior riqueza de morfoespécies associada às folhas da espécie exótica. Não há padrões quanto à estrutura da assembléia de macroinvertebrados associados às diferentes folhas, e nem entre os tempos. A mesma falta de agrupamento ocorre para os grupos funcionais. E. saligna obteve uma taxa de decomposição mais acelerada provavelmente por apresentar baixo teor de lignina e, ainda, pela rapidez com que geralmente os polifenóis são lixiviados. O esperado para a decomposição do tratamento nativas + E. saligna foi uma taxa maior daquela observada, possivelmente porque as folhas nativas apresentam uma estrutura tecidual mais íntegra, providenciando uma desaceleração da taxa de decomposição das folhas de eucalipto na mistura. Portanto, tanto o processo de decomposição quanto a colonização de macroinvertebrados do tratamento de nativas sob influência da exótica se deu mais em função das espécies nativas ali presentes. / Two studies involving ecological processes of leaf decomposition and macroinvertebrate colonization were performed on three headwater streams of the Pampa biome. The first verified if the leaves may have different decomposition process when they are mixed, in other words, if there is additive effect of a film on the other, and if the fauna selects resources in the form of this heterogeneous compound. To achieve that, the four most common species of the gallery forest of these streams were collected and placed in litter-bags. The leaf breakdown rate when mixed is not different from the average of all species isolated, indicating that there is no effect of one species over the others. The colonization of macroinvertebrates did not respond to differences of detritus, both to the abundance and for fauna composition, indicating that the morphospecies have no preference for the leaves kind. Regarding the functional feed groups, there is no selection among the different debris - even when mixed - but a strong pattern of temporal succession. Herbivores and omnivores have higher frequency in the early stages of the decomposition followed by detritivores and carnivores in the final stages. The second study aims to investigate whether the presence of Eucalyptus saligna (exotic) plus native leaves affect the decomposition rate of the mixture since these leaves have experienced different selection pressures and therefore have different mechanisms of decomposition, for example, have developed different secondary metabolites. The decomposition rate of both E. saligna, and these leaves mixed with native, were considered slow, but the E. saligna leaves alone had the fastest decomposition rate, being in the limit between slow and intermediate. The leaf breakdown rate of native + E. saligna was different from that expected by the average of the isolated species (native + exotic). The density of macroinvertebrates was different between of E. saligna and native plus eucalypt leaves, with the greatest richness of morphospecies associated with the leaves of the exotic one. There were no standards in the assembly of macroinvertebrates associated with the different leaves, or between times. The same lack of clustering occurs for the functional feed groups. E. saligna obtained a faster decay rate probably because of its low lignin content, and also the speed with which the polyphenols are generally leached. The expected for the decomposition rate of native + E. saligna was higher than the observed, possibly because the leaves have a native tissue structure more fully, providing a deceleration in the decomposition rate of eucalyptus leaves in the mix. Therefore, both the process of decomposition and colonization by macroinvertebrates under the influence of the exotic, were more associated with the presence of the native species.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:53:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1969812 bytes, checksum: 99b7bd01f7204c8f8b6933b68eb525b3 (MD5) Previous issue date: 2006-10-11 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In degraded environments biogeochemical cycle following litter decomposition is very important to maintain plant and animal communities. To study the nutrients release coming from leaves of cycling species potentially useful in revegetation programs is fundamental to know the nutrients cycling process, and its sustainability. Organic materials with fast decomposition are sources of nutrients and energy to biota, while more resistant materials remain on the soil, acting as a physical protection. Rapid decomposition of plant materials, in general, shows negative correlation with lignin and cellulose contents, lignin/nitrogen (lig/N), carbon/nitrogen (C/N) and carbon/phosphorus (C/P) ratios; conversely, shows positive correlation with nitrogen (N) and phosphorus (P) contents. Therefore, it was hypothetised that the kinetic decomposition and nutrients release from leaves is function of its chemical composition and environmental conditions, this study aimed to: characterize chemically leaves from 10 native trees species from Mata Atlântica in Viçosa region, Minas Gerais State; evaluate the leaves decomposition in field and greenhouse conditions, relating it with leaves chemical composition, and; evaluate leaves nutrients release. Chemical characterization was carried by the determination of total carbon (C), nitrogen (N), lignin, cellulose, phosphorus (P), sulfur (S), calcium (Ca), magnesium (Mg) and potassium (K) in the leaves. Species were separated into three groups according to estimated leaves speed decomposition (fast, intermediary, and slow), considering C, N, lignin and cellulose contents and C/N and lig/N ratios. Four species were classified with fast decomposition (Senna macranthera, Trema micrantha, Bauhinia forficata, Croton floribundus), three with intermediary (Cassia ferruginea, Zeyheria tuberculosa e Luehea grandiflora), and three with slow decomposition (Aegiphila sellowiana, Schinus terebenthifolius e Mabea fistulifera). Further leaves collection and characterization was performed before the decomposition essay, which was run with 18 litter bags with fresh leaves from each specie and environment (field and greenhouse). In greenhouse, litter bags were inserted in pots with topsoil from a secondary forest, and in field conditions they were placed over the topsoil of the secondary forest. During six months, materials from three litter bags from each specie and environment were taken each 30 days, weighed and analyzed for C, N, P, S, K, Ca and Mg contents. C, N, S, Ca and Mg contents and C/N ratios values varied significantly among species, while K contents were similar. The observed variations are probably due to different leaves maturation stage, environment and genetic variability among individuals of the same specie (different forest fragments) and collection time (season). The accumulated decomposition of leaves varied according with species, chemical composition and environment. In the greenhouse essay only two groups were formed by Scott-Knott test (5 % of probability): Leaves from A. sellowiana, S. terebenthifolius e B. forficata showed fast decomposition, while leaves from the others species (T. micrantha, S. macranthera, M. fistulifera, C. floribundus, Z. tuberculosa, C. ferruginea e L. grandiflora) showed intermediary decomposition. In the field essay, the species formed three groups: fast decomposing material from M. fistulifera, B. forficata, Z. tuberculosa, C. ferruginea, S. macranthera e S. terebenthifoliu intermediary decomposing; from C. floribundus intermediary, and slow decomposing materials for the remaining species. The chemical composition of leaves were not the only factor to explain the decomposition rate, suggesting that physical characteristics, or chemical attributes other than those determined, may also affect it. The biotic influence in the decomposition rate was illustrated by the faster speed observed in the field conditions compared with greenhouse conditions. Nutrients release from the leaves varied as a result of the environment, being more effective in field conditions. In the greenhouse experiment the decomposition time was sufficient to enable significant mineralization of K, Ca, Mg and P for all species, and S for most. / Em ambientes degradados a ciclagem biogeoquímica promovida pela serapilheira é de fundamental importância para o estabelecimento e manutenção de uma comunidade vegetal e animal na área. Estudar o potencial de retorno dos nutrientes por meio do folhedo de espécies aptas a serem utilizadas em programas de revegetação é essencial para o entendimento do processo de ciclagem de nutrientes nestas áreas, e sua sustentabilidade. Materiais que apresentam rápida decomposição atuam diretamente como fonte de nutrientes e energia para a biota, enquanto aqueles materiais mais recalcitrantes permanecem sobre o solo, conferindo-lhe proteção física. A velocidade de decomposição dos materiais vegetais, em geral, se correlaciona negativamente com os teores de lignina, celulose e as relações lignina/nitrogênio (Lig/N), carbono/nitrogênio (C/N) e carbono/fósforo (C/P), e positivamente com os teores de nitrogênio (N) e fósforo (P). Desta forma, trabalhando com a hipótese de que a cinética de decomposição e liberação de nutrientes de folhas das espécies é função de sua composição química e das condições ambientais, este estudo teve como objetivo caracterizar quimicamente as folhas de 10 espécies arbóreas nativas da Mata Atlântica na região de Viçosa MG; avaliar a decomposição das folhas destas espécies em condições de campo e em casa de vegetação, relacionando-a com a composição química das folhas e avaliar o potencial de liberação de nutrientes destas folhas. A caracterização química consistiu da determinação dos teores de carbono (C), nitrogênio (N), lignina, celulose, fósforo (P), enxofre (S), cálcio (Ca), magnésio (Mg) e potássio (K) das folhas de 10 espécies. Estas espécies foram, então, classificadas em três grupos de acordo com a velocidade de decomposição prevista (rápida, intermediária e lenta) de seus materiais foliares, com base nos teores de C, N, lignina e celulose, e relações C/N e Lig/N. Esta classificação foi relativa entre as espécies estudadas, considerando de forma conjunta os fatores citados, sendo quatro espécies classificadas no grupo de rápida decomposição (Senna macranthera, Trema micrantha, Bauhinia forficata, Croton floribundus), três no grupo das intermediárias (Cassia ferruginea, Zeyheria tuberculosa e Luehea grandiflora) e três de decomposição lenta (Aegiphila sellowiana, Schinus terebenthifolius e Mabea fistulifera). Foi feita uma nova caracterização química com os materiais das espécies selecionadas coletados para os ensaios de decomposição. Nos ensaios de decomposição foram utilizados 18 litter bags contendo folhas frescas, para cada espécie em cada ambiente. Os litter bags foram colocados em vasos com solo de uma mata secundária em casa de vegetação, e diretamente no solo de uma mata secundária, sendo retirados três de cada espécie e ambiente a cada 30 dias durante seis meses, para serem pesados e analisados quanto aos teores de C, N, P, S, K, Ca e Mg dos materiais vegetais. Os teores de C, N, S, Ca e Mg, bem como as relações C/N das folhas das diferentes espécies apresentaram variações significativas entre as duas caracterizações. Já os de K mantiveram-se semelhantes e os teores de P apresentaram aumentos significativos. As variações observadas provavelmente se devem ao estágio de maturação dos materiais vegetais coletados, aos ambientes de coleta destes materiais, à variabilidade genética entre os indivíduos da mesma espécie (fragmentos florestais distintos) e à época de coleta (estação do ano). A decomposição acumulada dos materiais foliares em casa de vegetação e no campo variou com a espécie, com sua composição química e com o ambiente. No ensaio em casa de vegetação formaram-se apenas dois grupos, pelo teste de Scott-Knott a 5% de probabilidade. As folhas de A. sellowiana, S. terebenthifolius e B. forficata apresentaram velocidade de decomposição rápida. Os materiais foliares das demais espécies (T. micrantha, S. macranthera, M. fistulifera, C. floribundus, Z. tuberculosa, C. ferruginea e L. grandiflora) apresentaram decomposição intermediária. No ensaio de campo, as espécies foram alocadas em três grupos. As espécies cujos materiais foliares apresentaram rápida decomposição foram M. fistulifera, B. forficata, Z. tuberculosa, C. ferruginea, S. macranthera e S. terebenthifolius. As folhas do C. floribundus apresentaram decomposição intermediária e as das demais espécies apresentaram decomposição lenta. As características químicas utilizadas para predizer a velocidade de decomposição relativa dos materiais foliares estudados não foram suficientes para explicar o comportamento destes, indicando que características físicas, bem como químicas não determinadas, também influem na decomposição destes materiais. A influência da biota na decomposição dos materiais foliares em campo foi evidenciada pelo aumento observado na sua decomposição em relação aos valores encontrados em casa de vegetação. A liberação de nutrientes dos materiais vegetais das espécies variou em função das condições ambientais, sendo mais efetiva em condições de campo, devido à ação da biota mais diversa. No ensaio de casa de vegetação, o período de decomposição dos materiais vegetais possibilitou significativa mineralização de K, Mg, Ca e P para a totalidade das espécies e de S para a maioria destas. Já no ensaio de campo, houve ocorrência de liberação de K, Mg, Ca, P e S para todos os materiais vegetais. Para o material foliar das espécies estudadas, o S seria o nutriente mais limitante do processo de decomposição.

Dois estudos envolvendo processos ecológicos de decomposição foliar e colonização por macroinvertebrados foram realizados em três nascentes do bioma Pampa. O primeiro deles questionou se as folhas podem ter processos diferenciados quando estão misturadas, ou seja, se há efeito aditivo de uma folha sobre as outras e se a fauna decompositora seleciona recursos na forma desse composto heterogêneo. Para tanto, quatro espécies mais comuns da mata de galeria desses riachos foram coletadas e incubadas em bolsas-de-folhiço. A taxa de decomposição das folhas quando misturadas não é diferente da média de todas as espécies isoladas, indicando que não existe efeito de uma espécie sobre as outras. A colonização de macroinvertebrados não respondeu a diferenças dos detritos, tanto para abundância quanto para composição da fauna, indicando que as morfoespécies não têm preferência por tipos de folhas. Em relação aos grupos tróficos funcionais, não existe seleção entre os diferentes detritos - mesmo quando misturados - mas sim um forte padrão de sucessão no tempo. Herbívoros e omnívoros possuem maior freqüência nas primeiras etapas do processo, seguidos de detritívoros e carnívoros mais nas etapas finais. Já o segundo estudo se propõe a investigar se a presença de folhas de Eucalyptus saligna (exótica) junto às de nativas tem efeito na taxa de decomposição total da mistura em resposta as suas diferentes pressões de seleção, como por exemplo, seus metabólitos secundários. A taxa de decomposição tanto de E. saligna, quanto dessas folhas misturadas às nativas, é considerada lenta, sendo que folhas de E. saligna isoladas foi a mais rápida, ficando no limite ente lenta a intermediária. A taxa de decomposição do tratamento nativas + E. saligna foi diferente daquela esperada pela média de todas as espécies isoladas (nativas + exótica). A densidade de macroinvertebrados foi diferente entre folhas de E. saligna e desta misturada às nativas, sendo a maior riqueza de morfoespécies associada às folhas da espécie exótica. Não há padrões quanto à estrutura da assembléia de macroinvertebrados associados às diferentes folhas, e nem entre os tempos. A mesma falta de agrupamento ocorre para os grupos funcionais. E. saligna obteve uma taxa de decomposição mais acelerada provavelmente por apresentar baixo teor de lignina e, ainda, pela rapidez com que geralmente os polifenóis são lixiviados. O esperado para a decomposição do tratamento nativas + E. saligna foi uma taxa maior daquela observada, possivelmente porque as folhas nativas apresentam uma estrutura tecidual mais íntegra, providenciando uma desaceleração da taxa de decomposição das folhas de eucalipto na mistura. Portanto, tanto o processo de decomposição quanto a colonização de macroinvertebrados do tratamento de nativas sob influência da exótica se deu mais em função das espécies nativas ali presentes. / Two studies involving ecological processes of leaf decomposition and macroinvertebrate colonization were performed on three headwater streams of the Pampa biome. The first verified if the leaves may have different decomposition process when they are mixed, in other words, if there is additive effect of a film on the other, and if the fauna selects resources in the form of this heterogeneous compound. To achieve that, the four most common species of the gallery forest of these streams were collected and placed in litter-bags. The leaf breakdown rate when mixed is not different from the average of all species isolated, indicating that there is no effect of one species over the others. The colonization of macroinvertebrates did not respond to differences of detritus, both to the abundance and for fauna composition, indicating that the morphospecies have no preference for the leaves kind. Regarding the functional feed groups, there is no selection among the different debris - even when mixed - but a strong pattern of temporal succession. Herbivores and omnivores have higher frequency in the early stages of the decomposition followed by detritivores and carnivores in the final stages. The second study aims to investigate whether the presence of Eucalyptus saligna (exotic) plus native leaves affect the decomposition rate of the mixture since these leaves have experienced different selection pressures and therefore have different mechanisms of decomposition, for example, have developed different secondary metabolites. The decomposition rate of both E. saligna, and these leaves mixed with native, were considered slow, but the E. saligna leaves alone had the fastest decomposition rate, being in the limit between slow and intermediate. The leaf breakdown rate of native + E. saligna was different from that expected by the average of the isolated species (native + exotic). The density of macroinvertebrates was different between of E. saligna and native plus eucalypt leaves, with the greatest richness of morphospecies associated with the leaves of the exotic one. There were no standards in the assembly of macroinvertebrates associated with the different leaves, or between times. The same lack of clustering occurs for the functional feed groups. E. saligna obtained a faster decay rate probably because of its low lignin content, and also the speed with which the polyphenols are generally leached. The expected for the decomposition rate of native + E. saligna was higher than the observed, possibly because the leaves have a native tissue structure more fully, providing a deceleration in the decomposition rate of eucalyptus leaves in the mix. Therefore, both the process of decomposition and colonization by macroinvertebrates under the influence of the exotic, were more associated with the presence of the native species.

Dois estudos envolvendo processos ecológicos de decomposição foliar e colonização por macroinvertebrados foram realizados em três nascentes do bioma Pampa. O primeiro deles questionou se as folhas podem ter processos diferenciados quando estão misturadas, ou seja, se há efeito aditivo de uma folha sobre as outras e se a fauna decompositora seleciona recursos na forma desse composto heterogêneo. Para tanto, quatro espécies mais comuns da mata de galeria desses riachos foram coletadas e incubadas em bolsas-de-folhiço. A taxa de decomposição das folhas quando misturadas não é diferente da média de todas as espécies isoladas, indicando que não existe efeito de uma espécie sobre as outras. A colonização de macroinvertebrados não respondeu a diferenças dos detritos, tanto para abundância quanto para composição da fauna, indicando que as morfoespécies não têm preferência por tipos de folhas. Em relação aos grupos tróficos funcionais, não existe seleção entre os diferentes detritos - mesmo quando misturados - mas sim um forte padrão de sucessão no tempo. Herbívoros e omnívoros possuem maior freqüência nas primeiras etapas do processo, seguidos de detritívoros e carnívoros mais nas etapas finais. Já o segundo estudo se propõe a investigar se a presença de folhas de Eucalyptus saligna (exótica) junto às de nativas tem efeito na taxa de decomposição total da mistura em resposta as suas diferentes pressões de seleção, como por exemplo, seus metabólitos secundários. A taxa de decomposição tanto de E. saligna, quanto dessas folhas misturadas às nativas, é considerada lenta, sendo que folhas de E. saligna isoladas foi a mais rápida, ficando no limite ente lenta a intermediária. A taxa de decomposição do tratamento nativas + E. saligna foi diferente daquela esperada pela média de todas as espécies isoladas (nativas + exótica). A densidade de macroinvertebrados foi diferente entre folhas de E. saligna e desta misturada às nativas, sendo a maior riqueza de morfoespécies associada às folhas da espécie exótica. Não há padrões quanto à estrutura da assembléia de macroinvertebrados associados às diferentes folhas, e nem entre os tempos. A mesma falta de agrupamento ocorre para os grupos funcionais. E. saligna obteve uma taxa de decomposição mais acelerada provavelmente por apresentar baixo teor de lignina e, ainda, pela rapidez com que geralmente os polifenóis são lixiviados. O esperado para a decomposição do tratamento nativas + E. saligna foi uma taxa maior daquela observada, possivelmente porque as folhas nativas apresentam uma estrutura tecidual mais íntegra, providenciando uma desaceleração da taxa de decomposição das folhas de eucalipto na mistura. Portanto, tanto o processo de decomposição quanto a colonização de macroinvertebrados do tratamento de nativas sob influência da exótica se deu mais em função das espécies nativas ali presentes. / Two studies involving ecological processes of leaf decomposition and macroinvertebrate colonization were performed on three headwater streams of the Pampa biome. The first verified if the leaves may have different decomposition process when they are mixed, in other words, if there is additive effect of a film on the other, and if the fauna selects resources in the form of this heterogeneous compound. To achieve that, the four most common species of the gallery forest of these streams were collected and placed in litter-bags. The leaf breakdown rate when mixed is not different from the average of all species isolated, indicating that there is no effect of one species over the others. The colonization of macroinvertebrates did not respond to differences of detritus, both to the abundance and for fauna composition, indicating that the morphospecies have no preference for the leaves kind. Regarding the functional feed groups, there is no selection among the different debris - even when mixed - but a strong pattern of temporal succession. Herbivores and omnivores have higher frequency in the early stages of the decomposition followed by detritivores and carnivores in the final stages. The second study aims to investigate whether the presence of Eucalyptus saligna (exotic) plus native leaves affect the decomposition rate of the mixture since these leaves have experienced different selection pressures and therefore have different mechanisms of decomposition, for example, have developed different secondary metabolites. The decomposition rate of both E. saligna, and these leaves mixed with native, were considered slow, but the E. saligna leaves alone had the fastest decomposition rate, being in the limit between slow and intermediate. The leaf breakdown rate of native + E. saligna was different from that expected by the average of the isolated species (native + exotic). The density of macroinvertebrates was different between of E. saligna and native plus eucalypt leaves, with the greatest richness of morphospecies associated with the leaves of the exotic one. There were no standards in the assembly of macroinvertebrates associated with the different leaves, or between times. The same lack of clustering occurs for the functional feed groups. E. saligna obtained a faster decay rate probably because of its low lignin content, and also the speed with which the polyphenols are generally leached. The expected for the decomposition rate of native + E. saligna was higher than the observed, possibly because the leaves have a native tissue structure more fully, providing a deceleration in the decomposition rate of eucalyptus leaves in the mix. Therefore, both the process of decomposition and colonization by macroinvertebrates under the influence of the exotic, were more associated with the presence of the native species.

No presente trabalho, investigamos a associação entre a fauna de macroinvertebrados e o folhiço em riachos de montanha da região sul do Estado de São Paulo. Os principais objetivos da tese foram: caracterizar o folhiço e a fauna de macroinvertebrados associada em mesohábitats de remanso e de corredeira (Capítulo 1); testar os efeitos das características das folhas sobre o seu processamento e sobre a fauna de macroinvertebrados aquáticos (Capítulo 2); acompanhar o processo de degradação de folhas de espécies vegetais com diferentes características físicas (resistência foliar) e químicas (conteúdo de fenóis totais), bem como estudar a sua colonização pela fauna de macroinvertebrados (Capítulo 3). A densidade, riqueza padronizada de táxons e composição faunística de macroinvertebrados associados ao folhiço apresentaram variação entre remanso e corredeira, porém esta relação esteve condicionada ao tamanho do riacho. Os compostos fenólicos e a resistência foliar isoladamente não influenciaram a degradação do folhiço, e não houve efeito da riqueza de espécies vegetais sobre a perda de massa foliar. A densidade, riqueza padronizada e composição faunística de macroinvertebrados não foram influenciadas pelas características estruturais e químicas iniciais das plantas; possivelmente, outras características químicas das espécies vegetais que não foram consideradas no presente trabalho podem ter sido mais importantes para explicar estes componentes da fauna. Houve um aumento da densidade de macroinvertebrados ao longo do tempo, no entanto, a densidade não foi afetada pela espécie vegetal. A riqueza não foi afetada por nenhum dos dois fatores. Por outro lado, foi possível observar um forte gradiente de composição faunística ao longo do tempo, o qual foi dependente do tipo de folha. / In this work we investigated the link between the macroinvertebrate fauna and litter detritus in forested mountain streams, in the southern São Paulo State. The main goals of this thesis were: to describe litter detritus and its associated macroinvertebrate fauna in riffles and pools (Chapter 1); to test the effects of leaf properties on litter processing and on the aquatic macroinvertebrate fauna (Chapter 2); to follow the processing of litter from plant species with different structural (leaf toughness) and chemical (total phenolic compounds) features, as well as the colonization by macroinvertebrates fauna (Chapter 3). Density, standardized taxonomic richness and faunal composition of macroinvertebrates found in litter showed variation between riffles and pools, although this relationship was subject to stream size. Phenolic compounds and leaf toughness alone did not influence litter decomposition, and no effect of leaf species diversity was found for leaf mass loss. Density, standardized taxonomic richness and faunal composition of macroinvertebrates were not affected by structural or chemical features of the litter; it is likely that other chemical aspects of the leaves might have played a more important role. We observed an increase in macroinvertebrate density throughout time, however, density was not dependent of leaf species. Taxonomic richness was not affected either by time or plant species. On the other hand, we observed a strong gradient for faunal composition along time, and this association showed an interaction with leaf species.

A decomposição da serapilheira é um processo fundamental, que influencia o armazenamento de carbono (C) no solo e a disponibilidade de nutrientes para as plantas e os microrganismos, afetando assim a distribuição de espécies em um ecossistema. A Floresta Ombrófila Densa, conhecida popularmente como Mata Atlântica localiza-se ao longo da costa brasileira e é caracterizada pela elevada diversidade e endemismo. Dentre as diversas famílias botânicas presentes neste ecossistema, a família Fabaceae apresenta grande importância, tanto pela sua abundância e ampla distribuição, como por desempenhar um papel importante no ciclo do nitrogênio (N) terrestre. O objetivo deste estudo foi investigar as taxas de decomposição e mudanças na composição inorgânica e orgânica da serapilheira ao longo desse processo em duas fisionomias de florestas (Terras Baixas vs. Montana) localizadas em diferentes altitudes (100 m vs. 1000 m). Levantamentos realizados em diferentes formações vegetais da Floresta Ombrófila Densa ao longo de um gradiente altitudinal indicam diferenças significativas na disponibilidade de N nos solos em diferentes altitudes, além de diferenças contrastantes na temperatura do ar. Essas diferenças podem influenciar na composição das folhas, que por sua vez interfere no processo de decomposição. Os experimentos com litter bags foram instalados no início do período seco e outro no início do período chuvoso, com duração de um ano cada um. As espécies selecionadas para esse estudo pertencem a família Fabaceae (Inga lanceifolia e Swartzia simplex var. grandiflora), e foram comparadas a uma espécie pertencente a família Monimiaceae (Molinedia schottiana). A taxa de decomposição e a degradação da lignina, celulose, hemicelulose e do nitrogênio foram mais rápidos na leguminosa da floresta de Terras Baixas em comparação a não-leguminosa. Por outro lado, não houve diferença nas taxas de decomposição entre I. lanceifolia e M. schottiana da floresta Montana. Mas, comparando a espécie M. schottiana, a não-leguminosa comum nas duas altitudes, esta espécie se decompôs mais rapidamente na floresta de Terras Baixas em relação a Montana. Na floresta de Terras Baixas, não só as temperaturas mais elevadas, mas também as diferentes característica químicas, como o elevado teor de N e a baixa razão C:N na serapilheira da leguminosa podem acelerar os processos de decomposição nesta floresta, além disso, a menor concentração de polifenóis na M. schottiana a 100 m comparada a 1000 m de altitude também pode ter favorecido as elevadas taxas de decomposição na floresta de Terras Baixas. Portanto, as características químicas da serapilheira também parecem regular as taxas de decomposição / Litter decomposition is a fundamental process that affects carbon (C) storage in the soil and nutrients availability for plants and microorganisms, impacting the distribution of species in a given ecosystem. The Dense Ombrophilous Forest, commonly known as Atlantic Forest, is located along the Brazilian coast and characterized by its high diversity and endemism. Among many botanic families existing in this ecosystem, the Fabaceae family has great importance because it is very abundant and well distributed and also plays an important role in the terrestrial nitrogen (N) cycle. The objective of this study was to investigate decomposition rates and changes in inorganic and organic litter composition throughout this process in two forest physiognomies (Lowland vs. Montane) located in different altitudes (100 m vs. 1000 m). Studies realized along an altitudinal gradient in different vegetation formations of Dense Ombrophilous Forest indicate significant differences in N availability in the soil of different altitudes, and contrasting differences in air temperature. These differences can influence leaf decomposition, which interferes in the decomposition process. One of the experiments with litter bags were set at the beginning of the dry season and another at the beginning of the wet season, each one with duration of one year. The species selected for this study belong to the Fabaceae family (Inga lanceifolia and Swartzia simplex var. grandiflora) and were compared to another species of the Monimiaceae family (Molinedia schottiana). The decomposition rates, lignin, cellulose, hemicellulose and nitrogen degradation were faster in legume than non-legume in Lowland forest. On the other hand, there was no difference in decomposition rates between M. schottiana and I. lanceifolia in Montane forest. But, comparing M. schottiana specie, a common non-legume in the two altitudes, this specie decomposed faster in Lowland than Montane forest. In Lowland forest, not only higher temperatures, but also the different chemical characteristics, such as high nitrogen content and low C:N ratio in the legume litter could accelerate the decomposition processes in this forest, in addition, lower polyphenols concentration in M. schottiana in Lowland compared to Montane forest can also favored the high decay rates in Lowland forest. Therefore, the litter chemical characteristics also appear to regulate the decomposition rates

A decomposição da serapilheira é um processo fundamental, que influencia o armazenamento de carbono (C) no solo e a disponibilidade de nutrientes para as plantas e os microrganismos, afetando assim a distribuição de espécies em um ecossistema. A Floresta Ombrófila Densa, conhecida popularmente como Mata Atlântica localiza-se ao longo da costa brasileira e é caracterizada pela elevada diversidade e endemismo. Dentre as diversas famílias botânicas presentes neste ecossistema, a família Fabaceae apresenta grande importância, tanto pela sua abundância e ampla distribuição, como por desempenhar um papel importante no ciclo do nitrogênio (N) terrestre. O objetivo deste estudo foi investigar as taxas de decomposição e mudanças na composição inorgânica e orgânica da serapilheira ao longo desse processo em duas fisionomias de florestas (Terras Baixas vs. Montana) localizadas em diferentes altitudes (100 m vs. 1000 m). Levantamentos realizados em diferentes formações vegetais da Floresta Ombrófila Densa ao longo de um gradiente altitudinal indicam diferenças significativas na disponibilidade de N nos solos em diferentes altitudes, além de diferenças contrastantes na temperatura do ar. Essas diferenças podem influenciar na composição das folhas, que por sua vez interfere no processo de decomposição. Os experimentos com litter bags foram instalados no início do período seco e outro no início do período chuvoso, com duração de um ano cada um. As espécies selecionadas para esse estudo pertencem a família Fabaceae (Inga lanceifolia e Swartzia simplex var. grandiflora), e foram comparadas a uma espécie pertencente a família Monimiaceae (Molinedia schottiana). A taxa de decomposição e a degradação da lignina, celulose, hemicelulose e do nitrogênio foram mais rápidos na leguminosa da floresta de Terras Baixas em comparação a não-leguminosa. Por outro lado, não houve diferença nas taxas de decomposição entre I. lanceifolia e M. schottiana da floresta Montana. Mas, comparando a espécie M. schottiana, a não-leguminosa comum nas duas altitudes, esta espécie se decompôs mais rapidamente na floresta de Terras Baixas em relação a Montana. Na floresta de Terras Baixas, não só as temperaturas mais elevadas, mas também as diferentes característica químicas, como o elevado teor de N e a baixa razão C:N na serapilheira da leguminosa podem acelerar os processos de decomposição nesta floresta, além disso, a menor concentração de polifenóis na M. schottiana a 100 m comparada a 1000 m de altitude também pode ter favorecido as elevadas taxas de decomposição na floresta de Terras Baixas. Portanto, as características químicas da serapilheira também parecem regular as taxas de decomposição / Litter decomposition is a fundamental process that affects carbon (C) storage in the soil and nutrients availability for plants and microorganisms, impacting the distribution of species in a given ecosystem. The Dense Ombrophilous Forest, commonly known as Atlantic Forest, is located along the Brazilian coast and characterized by its high diversity and endemism. Among many botanic families existing in this ecosystem, the Fabaceae family has great importance because it is very abundant and well distributed and also plays an important role in the terrestrial nitrogen (N) cycle. The objective of this study was to investigate decomposition rates and changes in inorganic and organic litter composition throughout this process in two forest physiognomies (Lowland vs. Montane) located in different altitudes (100 m vs. 1000 m). Studies realized along an altitudinal gradient in different vegetation formations of Dense Ombrophilous Forest indicate significant differences in N availability in the soil of different altitudes, and contrasting differences in air temperature. These differences can influence leaf decomposition, which interferes in the decomposition process. One of the experiments with litter bags were set at the beginning of the dry season and another at the beginning of the wet season, each one with duration of one year. The species selected for this study belong to the Fabaceae family (Inga lanceifolia and Swartzia simplex var. grandiflora) and were compared to another species of the Monimiaceae family (Molinedia schottiana). The decomposition rates, lignin, cellulose, hemicellulose and nitrogen degradation were faster in legume than non-legume in Lowland forest. On the other hand, there was no difference in decomposition rates between M. schottiana and I. lanceifolia in Montane forest. But, comparing M. schottiana specie, a common non-legume in the two altitudes, this specie decomposed faster in Lowland than Montane forest. In Lowland forest, not only higher temperatures, but also the different chemical characteristics, such as high nitrogen content and low C:N ratio in the legume litter could accelerate the decomposition processes in this forest, in addition, lower polyphenols concentration in M. schottiana in Lowland compared to Montane forest can also favored the high decay rates in Lowland forest. Therefore, the litter chemical characteristics also appear to regulate the decomposition rates

A matéria orgânica particulada (MOP) é a principal fonte de energia em ecossistemas lóticos, podendo ser gerada dentro ou fora do ecossistema. Os processos de produção e decomposição são particularmente importantes para a ciclagem dos nutrientes no ecossistema, afetando as relações entre biodiversidade e suas funções e propriedades. No Brasil existem poucas informações sobre a dinâmica deste material orgânico nos sistemas aquáticos, apesar das grandes dimensões das bacias hidrográficas brasileiras, e da associação destas com a vegetação ripária. Sendo assim, o presente trabalho tem como objetivo a avaliação dos efeitos dos fatores reguladores da decomposição de matéria orgânica alóctone em sistemas aquáticos, bem como os padrões de retenção, acúmulo de detritos e ciclagem de nutrientes em três rios localizados em áreas distintas, sendo dois em área florestada conservada e outro localizado em área de pastagem. Os resultados obtidos contradizem as duas hipóteses iniciais na qual a espécie de gramínea C4 (B. brizantha), devido a alta relação C:N, alto teor de lignina e baixa concentração de nitrogênio, apresentaria menores taxas de decomposição quando comparada a espécie C3 (M. schottiania) e que a decomposição de ambas as espécies seria maior no rio situado na áreas de pastagem, devido a maior temperatura causada pela maior incidência de sol neste área, que estimularia a atividade microbiana e, portanto a decomposição do resíduo. A temperatura, frequentemente relatada na literatura como principal parâmetro ambiental regulador da decomposição, não se mostrou determinante no processo de decomposição, uma vez que as maiores de perda dos detritos ocorrem no rio situado na floresta, onde os menores valores de temperatura da água foram encontrados. Sendo assim, outros fatores se mostraram mais atuantes neste processo, como as características dos substratos e a concentração de nitrato dissolvido na água. Com relação à decomposição das espécies, a B. brizantha, apesar de nutricionalmente pobre, com baixa concentração inicial de nitrogênio e alta razão C:N, foi a espécie que teve maior perda de massa nos três rios analisados, devido sua baixa concentração de lignina, composto mais recalcitrante encontrado no tecido vegetal. A lignina também se mostrou determinante na dinâmica de perdas dos demais nutrientes das duas espécies, visto que este composto pode interagir com demais constituintes celulares, formando complexos que \"mascaram\" a decomposição dos compostos mais lábeis. Sendo assim, a interação entre quantidade de nutrientes e a forma na qual este estão disponíveis será de extrema importância para a definição da velocidade de decomposição dos detritos foliares no meio ambiente / The particulate organic matter (POM) is the main energy source in stream ecosystems, which may be generated inside or outside the ecosystem. The production and decomposition processes are particularly important for nutrient cycling at the ecosystem, affecting the relationships between biodiversity and its functions and properties. In Brazil, there is little information on the dynamics of organic matter in aquatic systems, besides the great dimensions of Brazilian watersheds, and its association of those with riparian vegetation. Thus, the present study aims to evaluate the effects of factors that regulate decomposition of allochthonous organic matter in aquatic systems, as well as the patterns of retention, accumulation of debris and nutrient cycling in three rivers located in different areas, two in a preserved forest area and one in a pasture area. Our results contradict the two initial hypothesis that decomposition would be slower for C4 plants (grass), due its higher C:N, higher lignin content and low nitrogen ratios, in any environment, and that decomposition rates would be faster in the pasture streams due to the higher water temperature caused by the high incidence of sun in this area, which would stimulate microbial activity, and thus the decomposition of the residue. Temperature, commonly reported in the literature as the main environmental regulator of decomposition, was not decisive in the decomposition process, since the larger losses of mass leaf occurred at the river located at the forest, where the lowest water temperature values were found. Therefore, other factors were more effective to determine the decomposition process, such as the characteristics of the substrate and the concentration of dissolved nitrate in the water. Regarding the differences at the decomposition rates of the species, B. brizantha, although nutritionally poor, with low initial nitrogen concentration and high C: N ratio, was the species with greater weight loss at the three rivers studied, due to its low lignin concentration, which is the most recalcitrant compound found in the plant tissue. Lignin also influenced the dynamic of nutrient losses of the two species, since this compound can interact with other cellular constituents, preventing the decomposition of the most labile compounds. Thus, the balance between the amount of nutrients and the form in which they are available will be extremely important to define the decomposition rate of leaf litter at the environment

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:32:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5535.pdf: 7207431 bytes, checksum: 523a8fec3f0f24a0756174126c56beba (MD5) Previous issue date: 2013-08-29 / Universidade Federal de Sao Carlos / Lotic systems are highly influenced by the landscape through which they flow, and changes in the landscape are the main threat to their ecological integrity. Evaluating the ecological "health" of lotic systems is essential and of great importance to the management of water resources worldwide. In this study, we evaluated the integrity of streams in southeastern Brazil using the protocol WHEBIP (Watershed Habitat Evaluation and Biotic Integrity Protocol), which combines information about the coverage of riparian vegetation, geomorphology, land cover and human activities to assess the physical characteristics of the sub-basin and to evaluate the integrity of streams. We compared this protocol with the protocol RCE (Riparian, Channel and Environmental), already widely used in tropical regions, to directly assess stream physical condition. As a measure of the functional integrity of streams, we estimated leaf breakdown rates, an important process in lotic systems. Furthermore, we sorted and identified the macroinvertebrates that colonized leaves in the 2nd and 28th days of the decomposition experiment and calculated environmental quality metrics related to these communities to test their relationship with WHEBIP. The protocols WHEBIP and RCE were significantly correlated to each other, with greater differentiation among streams especially when RCE was high. Possibly, the WHEBIP, by incorporating spatial variables on a large scale in the landscape, best differentiates these streams. None of the protocols tested were correlated with leaf breakdown rates. However, when calculating variation of decay rates (standard error), we observed a positive relationship with the protocol WHEBIP. Thus, we grouped the metrics of the protocol WHEBIP in a Principal Component Analysis (PCA), noting the trend to a significant correlation between changes in leaf breakdown rates and the first axis of the PCA, which indicates that the increase of forest cover in the microbasin could reduce variation in leaf breakdown rates in streams. The WHEBIP and RCE showed no correlation with the environmental quality metrics related to macroinvertebrate communities. But we tested the hypothesis that higher values of WHEBIP decreases the variation in leaf breakdown rates due to higher stability of macoinvertebrate communities, we found a significant correlation to withdraw one of the streams of the analysis. This stream differed greatly from the rest, because even getting down in value in WHEBIP, showed a differentiation between communities, due to the dominance of certain taxa in the days analyzed. This is the first study in the tropics that relates the variation in leaf breakdown rates in streams and forest cover of the microbasin within they are inserted. Our results suggest that WHEBIP protocol can be used to assess the integrity of streams in tropical regions. This protocol showed significant relationships with the variation in leaf breakdown rates, which may prove to be an interesting metric for use in monitoring, and the stability of the macroinvertebrate community, which is greater in less impacted streams, as suggested by other studies. / Os sistemas lóticos são extremamente influenciados pela paisagem através da qual fluem, e as transformações na paisagem são a principal ameaça à sua integridade ecológica. Avaliar a saúde ecológica dos sistemas lóticos é fundamental e de grande importância para o manejo dos recursos hídricos em todo o mundo. Neste estudo, avaliamos a integridade de córregos no sudeste brasileiro utilizando o protocolo WHEBIP (Watershed Habitat Evaluation and Biotic Integrity Protocol), que combina informações sobre a cobertura de vegetação ripária, geomorfologia, cobertura da terra e atividades humanas para avaliar as características físicas da sub-bacia e estimar a integridade de córregos. Comparamos esse protocolo com o protocolo RCE (Riparian, Channel and Environmental), já bastante utilizado em regiões tropicais, para avaliação física direta dos córregos. Como medida da integridade funcional dos córregos, estimamos a taxa de decomposição foliar, importante processo nos sistemas lóticos. Além disso, triamos e identificamos os macroinvertebrados que colonizaram as folhas referentes ao 2º e ao 28º dias do experimento de decomposição e calculamos métricas de qualidade ambiental relacionadas às comunidades desses organismos, para testar sua relação com o WHEBIP. Os protocolos WHEBIP e RCE foram significativamente correlacionados entre si, havendo maior diferenciação entre os córregos principalmente quando o RCE foi alto. Possivelmente o WHEBIP, por incorporar variáveis espaciais em uma escala maior na paisagem, diferencia melhor esses córregos. Nenhum dos protocolos testados apresentou correlação com as taxas de decomposição. No entanto, ao calcularmos a variação das taxas de decomposição (erro padrão), observamos uma relação positiva com o protocolo WHEBIP. Assim, agrupamos as métricas do protocolo WHEBIP em uma Análise de Componentes Principais (PCA), observando tendência a uma correlação significativa entre a variação das taxas de decomposição e o primeiro Eixo da PCA, o que indica que o aumento da cobertura florestal na microbacia poderia reduzir a variação nas taxas de decomposição foliar nos córregos. O WHEBIP e o RCE não apresentaram correlações com as métricas de qualidade ambiental relacionadas às comunidades de macroinvertebrados. Mas ao testarmos a hipótese de que os maiores valores do WHEBIP diminuiriam a variação das taxas de decomposição devido a maior estabilidade das comunidades de macroinvertebrados, encontramos uma correlação significativa ao retirarmos um dos córregos das análises. Esse córrego diferenciava-se bastante do restante, pois mesmo obtendo baixo valor no protocolo WHEBIP, apresentou uma baixa diferenciação entre as comunidades, devido à dominância de alguns táxons nos dias analisados. Este é o primeiro trabalho para os trópicos que relaciona a variação nas taxas de decomposição foliar nos córregos e a cobertura florestal das microbacias em que estão inseridos. Nossos resultados sugerem que o protocolo WHEBIP pode ser utilizado para avaliar a integridade de córregos em regiões tropicais. Esse protocolo apresentou relações significativas com a variação nas taxas de decomposição, que pode vir a ser uma métrica interessante para o uso em monitoramento, e com a estabilidade da comunidade de macroinvertebrados, que é maior em córregos menos impactados, conforme sugerido por outros estudos.

A matéria orgânica particulada (MOP) é a principal fonte de energia em ecossistemas lóticos, podendo ser gerada dentro ou fora do ecossistema. Os processos de produção e decomposição são particularmente importantes para a ciclagem dos nutrientes no ecossistema, afetando as relações entre biodiversidade e suas funções e propriedades. No Brasil existem poucas informações sobre a dinâmica deste material orgânico nos sistemas aquáticos, apesar das grandes dimensões das bacias hidrográficas brasileiras, e da associação destas com a vegetação ripária. Sendo assim, o presente trabalho tem como objetivo a avaliação dos efeitos dos fatores reguladores da decomposição de matéria orgânica alóctone em sistemas aquáticos, bem como os padrões de retenção, acúmulo de detritos e ciclagem de nutrientes em três rios localizados em áreas distintas, sendo dois em área florestada conservada e outro localizado em área de pastagem. Os resultados obtidos contradizem as duas hipóteses iniciais na qual a espécie de gramínea C4 (B. brizantha), devido a alta relação C:N, alto teor de lignina e baixa concentração de nitrogênio, apresentaria menores taxas de decomposição quando comparada a espécie C3 (M. schottiania) e que a decomposição de ambas as espécies seria maior no rio situado na áreas de pastagem, devido a maior temperatura causada pela maior incidência de sol neste área, que estimularia a atividade microbiana e, portanto a decomposição do resíduo. A temperatura, frequentemente relatada na literatura como principal parâmetro ambiental regulador da decomposição, não se mostrou determinante no processo de decomposição, uma vez que as maiores de perda dos detritos ocorrem no rio situado na floresta, onde os menores valores de temperatura da água foram encontrados. Sendo assim, outros fatores se mostraram mais atuantes neste processo, como as características dos substratos e a concentração de nitrato dissolvido na água. Com relação à decomposição das espécies, a B. brizantha, apesar de nutricionalmente pobre, com baixa concentração inicial de nitrogênio e alta razão C:N, foi a espécie que teve maior perda de massa nos três rios analisados, devido sua baixa concentração de lignina, composto mais recalcitrante encontrado no tecido vegetal. A lignina também se mostrou determinante na dinâmica de perdas dos demais nutrientes das duas espécies, visto que este composto pode interagir com demais constituintes celulares, formando complexos que \"mascaram\" a decomposição dos compostos mais lábeis. Sendo assim, a interação entre quantidade de nutrientes e a forma na qual este estão disponíveis será de extrema importância para a definição da velocidade de decomposição dos detritos foliares no meio ambiente / The particulate organic matter (POM) is the main energy source in stream ecosystems, which may be generated inside or outside the ecosystem. The production and decomposition processes are particularly important for nutrient cycling at the ecosystem, affecting the relationships between biodiversity and its functions and properties. In Brazil, there is little information on the dynamics of organic matter in aquatic systems, besides the great dimensions of Brazilian watersheds, and its association of those with riparian vegetation. Thus, the present study aims to evaluate the effects of factors that regulate decomposition of allochthonous organic matter in aquatic systems, as well as the patterns of retention, accumulation of debris and nutrient cycling in three rivers located in different areas, two in a preserved forest area and one in a pasture area. Our results contradict the two initial hypothesis that decomposition would be slower for C4 plants (grass), due its higher C:N, higher lignin content and low nitrogen ratios, in any environment, and that decomposition rates would be faster in the pasture streams due to the higher water temperature caused by the high incidence of sun in this area, which would stimulate microbial activity, and thus the decomposition of the residue. Temperature, commonly reported in the literature as the main environmental regulator of decomposition, was not decisive in the decomposition process, since the larger losses of mass leaf occurred at the river located at the forest, where the lowest water temperature values were found. Therefore, other factors were more effective to determine the decomposition process, such as the characteristics of the substrate and the concentration of dissolved nitrate in the water. Regarding the differences at the decomposition rates of the species, B. brizantha, although nutritionally poor, with low initial nitrogen concentration and high C: N ratio, was the species with greater weight loss at the three rivers studied, due to its low lignin concentration, which is the most recalcitrant compound found in the plant tissue. Lignin also influenced the dynamic of nutrient losses of the two species, since this compound can interact with other cellular constituents, preventing the decomposition of the most labile compounds. Thus, the balance between the amount of nutrients and the form in which they are available will be extremely important to define the decomposition rate of leaf litter at the environment