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Previous issue date: 2010-12-14 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas - FAPEAM / Factors that influence the spatial and seasonal variations in the autotrophic energy sources and
trophic level of the cardinal tetra (Paracheirodon axelrodi) were investigated in an interfluvial
region of the middle Negro River. A secondary objective involved investigating mercury
biomagnification in the cardinal food chain and the potential mechanisms controlling this
process. Stomach content analyses were performed to determine the cardinal diet in these
habitats. Carbon stable isotopes (δ 13 C) were utilized to trace organic carbon between the plants
(tree/shrub leaves, aquatic emergent and submersed herbaceous plants and epiphytic and floating
metaphytic algae), aquatic invertebrates and the cardinals. Nitrogen stable isotopes (δ 15 N) were
used to indicate the trophic level of the cardinal in relation to the aquatic invertebrates and plants.
A mass balance mixing model called IsoSource was used to determine the relative contributions
of autotrophic energy sources for the aquatic invertebrates and fish. Total mercury concentrations
and δ 15 N values of the plants, invertebrates and fish were used to examine trophic levels and
mercury biomagnification along the food chain. Cardinals were collected in three streams and
three interfluvial swamps during a period of 12 months. Water samples were collected at all
sampling points to measure total suspended sediments (TSS), chlorophyll concentrations and
δ 13 C and δ 15 N values of fine particulate organic matter (FPOM). Water physical-chemical
parameters including dissolved oxygen, pH and water temperature were measured at all sampling
points. Daily changes in water level and water temperature were recorded with Leveloggers
(hydrostatic sensors) installed in two interfluvial swamps. Local precipitation was measured with
rain gauges installed in the same areas as the Leveloggers. Daily primary productivity rates of
epiphytic and floating metaphytic algae, tree and shrub leaf-fall, emergent herbaceous plants and
phytoplankton were estimated and extrapolated over the area of influence in the interfluvial
region utilizing a dual-season classification map for wetland habitats developed by Hess et al.
(2003). Plant selectivity indexes were devised using the relative contributions of plant groups to
fish and invertebrate carbon and nitrogen and the productivity of each plant group in relation to
total primary production for the study area. Stomach content analyses demonstrated that the
cardinal in the interfluvial region consumes predominantly a mix of microcrustaceans and insect
larva; however no seasonal variations were observed. The relative contributions of autotrophic
energy sources varied seasonally and spatially, with tree and shrub leaves and emergent
herbaceous plants as the principal energy sources for the cardinals from the campos and streams,
respectively, during the high water period. In the dry season, the principal energy sources were
epiphytic algae for the cardinals from the campos and submerged herbaceous plants for the
cardinals from the streams. The selectivity index results showed that the cardinal food chain was
preferentially selecting energy from epiphytic algae in all seasons, although the production from
this plant group was small in comparison to the flooded forest and herbaceous plants. δ 15 N
results indicated that the cardinals were one trophic level above the aquatic invertebrates, who, in
turn, were two levels above the plants. Total mercury concentrations in relation to δ 15 N values of
shrimp and different fish species showed strong biomagnifications through the food chain. Higher
mercury levels were encountered in cardinals from the low water period when production of
epiphytic algae and herbaceous plants was highest. The selective incorporation of epiphytic algae
and/or submerged herbaceous plants into the tissues of aquatic invertebrates and cardinals could
be an important link in the biomagnification of mercury in this food chain. The high mercury
levels encountered in cardinals and predators of the cardinal like Cichla sp. in a remote area far
removed from anthopogenic mercury inputs shows additional supporting evidence for large,
natural-occurring sources of mercury in the Negro River. / Foram investigados os fatores que influenciam a variação espacial e temporal nas fontes
autotróficas de energia e o nível trófico do cardinal (Paracheirodon axelrodi) num sistema
interfluvial do médio rio Negro. Um objetivo secundário foi investigar a biomagnificação de
mercúrio na cadeia alimentar do cardinal e os potenciais mecanismos que controlam este
processo. Análises de conteúdo estomacal foram feitas para determinar a dieta desta espécie. O
método dos isótopos estáveis de carbono foi utilizado para traçar o carbono orgânico entre as
plantas (folhas de árvores/arbustos, herbáceas aquáticas emergentes e submersas, e algas
epifíticas e metafíticas flutuantes), invertebrados aquáticos e os peixes. O método dos isótopos
estáveis de nitrogênio foi utilizado para indicar o nível trófico do P. axelrodi em relação aos
invertebrados aquáticos e às plantas na base da cadeia alimentar. O modelo de mistura de massa
IsoSource foi utilizado para determinar as contribuições relativas de energia para os cardinais e
invertebrados aquáticos. Concentrações de mercúrio total (THg) das plantas, invertebrados e
peixes foram utilizadas com δ 15 N para indicar o nível trófico por meio da biomagnificação do
mercúrio ao longo da cadeia trófica. Exemplares de cardinal foram coletados em três igarapés e
três campos alagados na região interfluvial durante um período de 12 meses. Amostras de água
foram coletadas para medir os sedimentos totais em suspensão (TSS), clorofila e o material
orgânico particulado fino (FPOM). Os parâmetros físico-químicos da água (pH, oxigênio
dissolvido e temperatura da água) foram medidos em cada ponto de coleta. Foram feitas medidas
diárias de cota, temperatura da água e pluviosidade em duas áreas de campo alagado na região
interfluvial. A produtividade das algas epifíticas, metafíticas flutuantes, fitoplanctônicas,
herbáceas aquáticas emergentes e árvores/arbustos foi estimada e extrapolada utilizando o
mapeamento da área alagável e, a classificação dos habitats alagáveis na região interfluvial para
as épocas da cheia e seca. Índices de seletividade dos grupos de plantas foram determinados por
meio das contribuições relativas de energia para os invertebrados aquáticos e cardinais e a
produtividade de cada grupo de plantas em relação à produtividade total na região interfluvial. As
análises do conteúdo estomacal demonstraram que o P. axelrodi consome principalmente
microcrustáceos e larvas de inseto, com pouca variação sazonal. Na cheia, a floresta foi a
principal fonte de energia para os cardinais dos campos, enquanto as herbáceas aquáticas
emergentes foram a principal fonte de energia para os cardinais dos igarapés. Na seca, as algas
epifíticas foram a maior fonte para os cardinais dos campos, enquanto as herbáceas aquáticas
submersas foram a maior fonte para o Paracheirodon dos igarapés. Os índices de seletividade
indicaram uma contribuição preferencial das algas epifíticas em relação à produtividade total. As
análises de δ 15 N mostraram que esta espécie estava aproximadamente um nível trófico acima dos
invertebrados aquáticos e dois níveis acima das plantas. As concentrações de mercúrio total dos
juvenis de camarão e peixes, em relação aos valores de δ 15 N mostraram uma forte
biomagnificação deste metal entre os níveis tróficos. Foram encontrados elevados níveis de
mercúrio nos cardinais no período seco, quando a produção de algas epifíticas e herbáceas
aquáticas submersas eram maiores. O consumo seletivo de algas epifíticas e herbáceas aquáticas
por juvenis de camarão e outros invertebrados na cadeia trófica do cardinal pode ser um dos
principais mecanismos responsáveis pela alta taxa de biomagnificação observada neste estudo.
Os altos níveis de mercúrio encontrados no P. axelrodi e seus predadores, como Cichla spp.,
numa área longe de qualquer fonte antrópica de mercúrio, fornece evidência adicional para a
existência de uma grande fonte natural de mercúrio nesta região.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:localhost:tede/2034 |
| Date | 14 December 2010 |
| Creators | Marshall, Bruce Gavin |
| Contributors | Freitas, Carlos Edwar de Carvalho, Forsberg, Bruce Rider |
| Publisher | Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia, Biologia de Água Doce e Pesca Interior, INPA, Brasil, Coordenação de Pós Graduação (COPG) |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPA, instname:Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia, instacron:INPA |
| Rights | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 6221427379504236215, 600, 600, 600, 600, 3806999977129213183, 6704462159907934747, -4671505905809893211 |
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