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Tipo do documento: Tese
Título: Efeito de fatores abióticos e interações bióticas nas respostas ecofisiológicas das principais espécies fitoplanctônicas de um reservatório naturalmente eutrofizado
Título(s) alternativo(s): Effect of abiotic factors and biotic interactions on ecophysiological responses of the main phytoplankton species in a naturally eutrophic reservoir
Autor: Mesquita, Marcella Coelho Berjante 
Primeiro orientador: Marinho, Marcelo Manzi
Primeiro coorientador: Ger, Kemal Ali
Primeiro membro da banca: Domingos, Patrícia
Segundo membro da banca: Moser, Gleyci
Terceiro membro da banca: Huszar, Vera Lúcia de Moraes
Quarto membro da banca: Cardoso, Simone
Resumo: No ambiente aquático, a comunidade planctônica é o principal responsável pela transferência de energia para os demais níveis tróficos, uma vez que o fitoplâncton (autotrófico) forma a base das cadeias tróficas enquanto o zooplâncton é o principal elo entre os produtores e consumidores. No entanto, a interação entre fitoplâncton e zooplâncton depende de características fisiológicas, morfológicas e comportamentais de ambas as comunidades. Dentre as diversas abordagens existentes para o estudo das comunidades planctônicas (taxonômica, traços e grupos funcionais e molecular), a utilização de traços e grupos funcionais têm se mostrado eficaz devido à possibilidade de um melhor entendimento sobre o papel das espécies no ecossistema aquático, assim como o vínculo entre elas. Para a comunidade fitoplanctônica, a abordagem de grupos funcionais baseados na morfologia (morphollogically based functional groups - MBFG) tem sido amplamente reconhecida por sua facilitação em modelar a dinâmica das comunidades fitoplanctônicas em diferentes cenários ambientais. Por outro lado, a utilização de traços funcionais para a comunidade zooplanctônica tem demonstrado ser capaz de relacionar mais claramente os requisitos ecológicos do zooplâncton e sua interação com o fitoplâncton. Num primeiro momento, esta tese avaliou a dinâmica temporal e vertical das comunidades fitoplanctônica e zooplanctônica de um reservatório tropical raso (Reservatório do Camorim) com base nos traços funcionais das espécies, visando esclarecer os principais direcionadores de sua estruturação (capítulo I). Neste capítulo, nós observamos que a biomassa e a diversidade fitoplanctônicas estiveram ligadas às variáveis ambientais, principalmente na estação quente/chuvosa, onde a estratificação térmica da coluna d'água propiciou o desenvolvimento de espécies filamentosas com aerótopos (MBFG III) e os altos valores de precipitação foram decisivos para a redução da biomassa total. As espécies fitoplanctônicas com tamanho corporal variando de médio a grande, sem traços especializados (MBFG IV), unicelulares (MBFG V) e com exoesqueleto de sílica (MBFG VI) foram os principais contribuintes para a biomassa fitoplanctônica. Os principais contribuintes para a biomassa zooplanctônica foram copépodos ciclopóide e rotíferos. A abordagem a partir dos traços funcionais demonstrou a dominância de animais de pequeno tamanho corporal, raptoriais, onívoros e de reprodução sexuada. A partir dos traços funcionais observados no fitoplâncton e zooplâncton, podemos sugerir uma fraca relação entre essas comunidades e, consequentemente, um ineficiente controle descendente. Num segundo momento, experimentos laboratoriais, combinando diferentes condições de luz e temperatura, foram realizados com o intuito de aprofundar o conhecimento sobre alguns parâmetros ecofisiológicos (crescimento, morfologia, produção de saxitoxinas, conteúdo de lipídios neutros e capacidade fotossintética) de duas espécies fitoplanctônicas dominantes no Reservatório do Camorim, Raphidiopsis raciborskii (cianobactéria) (capítulo II) e Aulacoseira ambigua (diatomácea) (capítulo III), e, ainda buscar resultados que pudessem explicar suas ocorrências no reservatório estudado, assim como nos demais ecossistemas aquáticos. No capítulo II, Raphidiopsis raciborskii apresentou as maiores taxas de crescimento sob altas intensidades luminosas, combinadas a temperaturas maiores que 15°C, dependendo da cepa. Essa espécie reduziu a produção e quota celular de saxitoxinas sob alta intensidade luminosa em temperatura de 30°C. Portanto, concluímos que o aumento da temperatura combinado com luz suficiente, levará ao aumento de biomassa de R. raciborskii, mas as florações poderão se tornar menos tóxicas nas regiões tropicais. No capítulo III, Aulacoseira ambigua foi sensível à alta intensidade luminosa, uma vez que não conseguiu crescer. Sua capacidade fotossintética foi reduzida e houve aumento do conteúdo de lipídios neutros. A. ambigua foi capaz de alterar sua morfologia sob diferentes combinações de luz e temperatura. Assim, nossos resultados demonstraram que as duas espécies fitoplanctônicas são capazes de ocorrerem e coexistirem no Reservatório do Camorim, como também em diversos ecossistemas continentais, devido aos diferentes requisitos de luz e temperatura e pela ampla plasticidade fenotípica exibida. Além disso, o sucesso de R. raciborskii e A. ambigua em diversos ecossistemas aquáticos pode estar ligado aos traços funcionais que reduzem a pressão de herbivoria (ex. toxinas, presença de sílica, respectivamente).
Abstract: In the aquatic environment, the planktonic community is primarily responsible for the transfer of energy to the other trophic levels, since phytoplankton (autotrophic) forms the basis of the food webs while zooplankton is the main link between producers and consumers. However, the interaction between phytoplankton and zooplankton depends on the physiological, morphological and behavioral traits of both communities. Among the several existing approaches to the study of planktonic communities (taxonomic, functional diversity and molecular), the use of functional groups and functional traits has been shown to be effective due to the possibility of a better understanding of the role of species in the aquatic ecosystem, as well as the link between them. For the phytoplankton community, the approach of morphollogically based functional groups (MBFG) has been widely recognized for its facilitation in modeling the dynamics of phytoplankton communities in different environmental scenarios. On the other hand, the use of functional traits for the zooplankton community has been shown to be able to relate more clearly the ecological requirements of zooplankton and its interaction with phytoplankton. At first, this thesis evaluated the temporal and vertical dynamics of the phytoplankton and zooplankton communities of a shallow tropical reservoir (Camorim Reservoir) based on the functional traits of the species, aiming to clarify the main drivers of its structuring (chapter I). In this chapter, we observed that biomass and phytoplankton diversity were linked to environmental variables, mainly in the warmer/rainy season, where the thermal stratification of the water column led to the emergence of filamentous species with aerotopes (MBFG III) and the high precipitation values were decisive for the reduction of total biomass. Phytoplankton species with body size ranging from medium to large, without specialized traits (MBFG IV), single-cell (MBFG V) and with silica exoskeleton (MBFG VI) were the main contributors to phytoplankton biomass. Cyclopoid copepod and rotifers were the main contributors to zooplankton biomass. The approach based on functional traits showed that the zooplankton community was dominated by small body size, raptorial, omnivorous and sexually reproductive. The functional traits observed in phytoplankton and zooplankton suggests a weak relationship between these communities and, consequently, an inefficient top-down control. In a second step, laboratory experiments, combining different light and temperature conditions, were carried out in order to deepen the knowledge about some ecophysiological parameters (growth, morphology, saxitoxins production, neutral lipid content and photosynthetic capacity) of two dominant phytoplanktonic species in the Camorim Reservoir, Raphidiopsis raciborskii (cyanobacteria) (chapter II) and Aulacoseira ambigua (diatom) (chapter III), and also to seek results that could explain their occurrences in the studied reservoir, as well as in the other aquatic ecosystems. In Chapter II, Raphidiopsis raciborskii showed the highest growth rates under high light intensities, combined at temperatures above 15°C, depending on the strain. This species reduced the production of saxitoxins and cellular quota of saxitoxins under high light intensity at 30°C. Therefore, the increase in temperature combined with sufficient light will lead to an increase in the biomass of R. raciborskii, but blooms may become less toxic in tropical regions. In chapter III, Aulacoseira ambigua was sensitive to high light intensity since it was unable to grow. Its photosynthetic capacity was reduced and there was an increase in the content of neutral lipids. A. ambigua was able to change its morphology under different combinations of light and temperature. Thus, our results demonstrated that the two phytoplankton species are capable of occurring and co-existing in the Camorim Reservoir, as well as in several freshwater ecosystems, due to the different light and temperature requirements and the wide phenotypic plasticity exhibited. In addition, the success of R. raciborskii and A. ambigua in several aquatic ecosystems may be linked to the functional traits that reduce herbivory pressure (e.g., toxins, presence of silica, respectively).
Palavras-chave: Functional diversity
Cyanobacteria
Diatom
Intraspecific variability
Interspecific variability
Ecologia aquática
Cianobactéria
Eutrofização
Diversidade funcional
Diatomácea
Variabilidade intraespecífica
Variabilidade Interespecífica
Área(s) do CNPq: CIENCIAS BIOLOGICAS::ECOLOGIA::ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UERJ
Departamento: Centro Biomédico::Instituto de Biologia Roberto Alcantara Gomes
Programa: Programa de Pós-Graduação em Biologia Vegetal
Citação: MESQUITA, Marcella Coelho Berjante. Efeito de fatores abióticos e interações bióticas nas respostas ecofisiológicas das principais espécies fictoplanctônicas de um reservatório naturalmente eutrofizado. 2020. 213 f. Tese (Doutorado em Biologia Vegetal) – Instituto de Biologia Roberto Alcantara Gomes, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2020.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/20235
Data de defesa: 22-Out-2020
Aparece nas coleções:Doutorado em Biologia Vegetal

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