Apresentação sobre Decomposição no I Curso de Verão em Limnologia

1. Processos ecológicos
em zonas ripárias
Aurea Lemes
Pós- doutoranda
PNPD-UFSC
1
Fevereiro
2015

2. 2
1.Dinâmica da Matéria orgânica
Processos ecológicos em zonas ripárias
2.Processo de decomposição foliar 3.Métodos de amostragens

3. 3
Zonas ripárias
Introdução

4. 4

5. 5

6. 6
• “Interface entre os ecossistemas
aquáticos e terrestres”
• “Compartimento fundamental
para o funcionamento dos
ecossistemas aquáticos”
• River Continuum Concept (Vannote et al. 1980)
• Localizadas ao longo das margens dos
rios e cabeceiras de drenagens
• Dinâmicos  heterogeneidade
florística  alterações na composição
da vegetação
Definições

7. 7
1965 (lei 4.771)
 criação do Código Florestal
Áreas de preservação
permanente
Limita a ocupação e proíbe a sua supressão
consequência
2012 (lei 12.651)
Modificações feitas no código florestal Zonas ripárias tornaram-se
mais vulneráveis
o Inserção de novas justificativas para a supressão/diminuição das zonas ripárias.
Consequências

8. 8
 Exercem importantes funções ecológicas, sociais e econômicas:
o Manutenção da integridade da Bacia Hidrográfica
o Filtro natural para as águas superficiais
o Controle da erosão das margens
o controle da alteração da temperatura e incidência luminosa
o Importante corredor ecológico
o Fornecimento de energia na forma de matéria orgânica alóctone para os ecossistemas aquáticos
adjacentes
Participação nos processos ecossistemas aquáticos
Devido a capacidade de retenção dos nutrientes dissolvidos e particulados
Devido ao sombreamento incidente no sistema aquático
Contribuindo para a manutenção da diversidade faunal e dispersão das plantas

9. 9
guiaecologico.wordpress.com
caliandradocerrado.com.br
Processo de urbanização +
crescimento das áreas agrícolas
Redução das zonas ripárias e serviços ecossistêmicos
Benefícios diretos e indiretos obtidos pelo
homem a partir dos ecossistemas
Provisão de alimentos
Formação dos solos
Manutenção da
qualidade
da água

10. 10
Tundisi & Tundisi (2010)
Processo de urbanização +
crescimento das áreas agrícolas
Redução das zonas ripárias e serviços ecossistêmicos
Benefícios diretos e indiretos obtidos pelo
homem a partir dos ecossistemas
guiaecologico.wordpress.com
caliandradocerrado.com.br

11. 11
 Exercem importantes funções ecológicas
o Manutenção da integridade da Bacia Hidrográfica
o Filtro natural para as aguas superficiais
o Controle da erosão das margens
o controle da alteração da temperatura e incidência luminosa
o Importante corredor ecológico
o Fornecimento de energia na forma de matéria orgânica alóctone para os ecossistemas aquáticos
adjacentes
Participação nos processos ecossistemas aquáticos
Devido a capacidade de retenção dos nutrientes dissolvidos e particulados
Devido ao sombreamento incidente no sistema aquático
Contribuindo para a manutenção da diversidade faunal e dispersão das plantas

12. 12JFG Júnior
.... todo material orgânico produzido fora do ecossistema que
é incorporada posteriormente como energia no ecossistema...
O que é Matéria Orgânica Alóctone?
Rio de zona temperadas Rio de zona tropical

13. 13
Folhas, galhos, frutos, sementes, entre outros
Conectar os ecossistemas aquáticos e terrestres

14. o Entrada vertical: a partir da vegetação ripária sobre o riacho
14
o Entrada horizontal: transferência de matéria orgânica estocada no solo
através do escoamento de água, ventos e movimento de animais
Entrada da matéria orgânica alóctone
Dinâmica de matéria
orgânica alóctone

15. oriundas da
vegetação ripária
Radiação solar
RIACHOS
Ambientes aquáticos
Autóctones Alóctones
15
Conectam os ecossistemas aquáticos e
terrestres
Galhos, folhas e partes reprodutivas
Aquaripária
Importância

16. 16
o Riachos de baixa ordem ou cabeceiras vegetação ripária desenvolvida  menor incidência de luz
diminuindo a produção autotrófica (fitoplâncton/alga perifiticas)
o Produção heterotrófica (matéria orgânica alóctone)  é a principal fonte de energia e nutrientes para
as comunidades aquáticas
Riachos de baixa ordem

17. 17
• Conceito do Rio Continuo
(Vanote, 1980)
Os riachos de cabeceira e de baixa ordem são
ecossistemas que funcionam como “hotspots” de
diversidade transformadores da matéria orgânica
proveniente dos sistemas terrestres, fornecendo
recursos alimentares e centro dispersor de
biodiversidade aos cursos d`água de maior ordem
(Hauer & Hill, 2007)

18. 18
Quais os fatores que determinam o aporte
dos
detritos foliares?
o Composição das espécies vegetais
*Decíduas
*Semi-decíduas
*Perenes
o Características climáticas
*Seca
*Precipitação
*Ventos

19. 19
Ecossistemas temperados
• Sazonal
• Características das espécies vegetais
• Outono/Inverno
• Frio  fator determinante
Fonte: Hart SK et al., 2013
19
Ecossistemas tropicais
• Variável
• Localização e das características da região
• Ex: seca marcante
• Seca fator determinante
Fonte: Gonçalves et al., 2014

20. 20
Ausência de um
período de seca marcante
Entrada contínua de detritos foliares
Eventos de chuvaTempestades

21. 21
Composição das espécies vegetais ao longo da zona ripária
Estrutura e a composição
da vegetação ripária
influenciam na
dinâmica da matéria orgânica
Fenologia

22. 22
 122 espécies
Riacho Cacheira Grande
Bioma: Mata Atlântica
Florianópolis-SC
Lisboa et al, in press
 44 espécies
Riacho Doce
Bioma: Cerrado
Belo Horizonte-MG
França et al. 2009
Riacho Garcia
Bioma: transição de MA-CE
Ouro Branco-MG
Callisto et al. 2014
 192 espécies
Diferenças na composição
das espécies vegetais
Variações locais
Biomas
Tipo de vegetação dominante
Altitude
Composição das espécies vegetais ao longo da zona ripária
0
100
200
300
400
500
600
700
800
ago set out nov dez jan fev mar abr mai
gramas.m-2.mês-1
MédiaVertical
MédiaLaterais
MédiaBêntico
MédiaMatas

23. 23
E este efeito pode ser agravado se o tipo de detrito foliar que entra nos riachos
for composto por detritos impalatáveis (menor qualidade)
Composição das espécies vegetais ao longo da zona ripária
Remoção das zonas ripárias
Mudanças na composição
da vegetação ripária
Estrutura e os
processos funcionais
Qualidade e a quantidade
de detritos para o ecossistema
Substituição por espécies
exóticas
Avanço das problemáticas
ambientais

24. 24
Nitrogênio
Fósforo Polifenóis
Lignina
Celulose
Carbono
Qualidade química do detrito foliar
NUTRIENTES
ESTRUTURAIS
DEFESAS QUÍMICAS
Outras defesas:
Cutículas e a dureza das folhas
edfotos.fotosblogue.com

25. Polifenóis:
• Compostos defensivos produzidos pelas
espécies vegetais
•Proteção contra herbívoria
• variam de acordo com a espécie, idade e
nível de decomposição das folhas
• Presença deste pode afetar a colonização
microbiana, retardando a decomposição
dos detritos
Acta bot. bras. 23(2): 407-413. 2009
Compostos secundários durante a decomposição foliar de espécies arbóreas em um riacho do sul do Brasil
Luiz Ubiratan Hepp, Rogério Delanora e André Trevisan

26. Composto estrutural das plantas vasculares- conferem dureza aos tecidos vegetais
Difícil decomposição
Proteção contra herbivoria e infecções microbianas
“...altas concentrações destes compostos estão associados
com baixa colonização microbiana...”
LIGNINA E CELULOSE

27. 27
Qualidade do detrito
+
ambiente físico
Comunidade
decompositora
consequência
Atratividade
Composição química e
estrutura física
N + colonização
microbiana  Detritos
palatáveis
Fases finais (fungos) ou
iniciais da colonização
(bactérias)
Nível de degradação do
detrito
Completo ou
incompleto
Estágio de colonização
microbiana
Lignina e Celulose
 Detritos
impalatáveis
consequência Processamento do
detrito foliar
Certos tipos de detritos são
especialmente atrativos para os
invertebrados

28. 28
Zonas ripárias Sistemas aquáticos
Processos
ecossistêmicos
28
Processo de Decomposição foliar

29. Parte 2- Processo de decomposição foliar
29
“...mudança de estado do detrito foliar,
passando de matéria orgânica particulada
grossa para matéria orgânica particulada fina
e dissolvida...”
tempo

30. Decomposição foliar
Físicos
Temperatura da água
Vazão
Biológicos
Invertebrados
Microorganismos
Químicos
nutrientes
Oxigênio dissolvido
Composição
do detrito
30

31. Ciclagem de
nutrientes
Interações
tróficas
Transferência
de energia
31
Decomposição da
matéria orgânica

32. 32
Modelo tradicional de decomposição foliar
em sistemas aquáticos:
1-Lixiviação
2-Condicionamento
3-Fragmentação
Conversion to
FPOM
Invertebrates Colonization,
Microbial Activity
And Physical Decomposition
Microbial Colonization and
Physical Decomposition
Chemistry
Decomposition
Leaf Fall (CPOM)

33. • Início imediatamente após a imersão das folhas na água
• Liberação dos compostos hidrossolúveis (proteína,
aminoácidos, lipidios)
• Mudanças na química inicial do detrito.
• Influências intrínsecas e extrínsecas à planta.
• Perda de massa – até 30 %.
33
1-Lixiviação
Conversion to
FPOM
Invertebrates Colonization,
Microbial Activity
And Physical Decomposition
Microbial Colonization and
Physical Decomposition
Chemistry
Decomposition
Leaf Fall (CPOM)
Lixiviação

34. • período de colonização e crescimento de micro-organismos
no detrito foliar
• Intensificam-se as modificações químicas e estruturais do
detrito devido a colonização microbiana
• Aumento da palatabilidade e da qualidade nutricional do
detrito foliar para os invertebrados
34
2-Condicionamento
Conversion to
FPOM
Invertebrates Colonization,
Microbial Activity
And Physical Decomposition
Microbial Colonization and
Physical Decomposition
Chemistry
Decomposition
Leaf Fall (CPOM)
Condicionamento

35. 35
3-Fragmentação
• resultante da abrasão física e consumo das folhas
pelos invertebrados, principalmente os
pertencentes ao grupo trófico funcional
fragmentadorConversion to
FPOM
Invertebrates Colonization,
Microbial Activity
And Physical Decomposition
Microbial Colonization and
Physical Decomposition
Chemistry
Decomposition
Leaf Fall (CPOM)
Fragmentação

36. 36
Adaptado de Allan (1995)
Conversion to
FPOM
Invertebrates Colonization,
Microbial Activity
And Physical Decomposition
Microbial Colonization and
Physical Decomposition
Chemistry
Decomposition
Leaf Fall (CPOM)
Lixiviação
Condicionamento
Fragmentação
Apesar de distintas, estas fases se sobrepõem
durante a decomposição da matéria orgânica
(Gessner et al. 1999)
Modelo tradicional de decomposição:

37. 37

38. 38
Fatores biológicos:
o Algas, bactérias, fungos, ciliados, flagelados, amebas e nematóides estão envolvidos no
processo de decomposição dos detritos foliares alóctones
o Bactérias e os fungos (hifomicetos aquáticos) são considerados os principais micro-
organismos decompositores
JoanArtigasAlejo-tesededoutorado
1.Micro-organismos

39. 39
Bactérias e fungos hifomicetos
o Capazes de produzir enzimas extracelulares que degradam os polímeros estruturais na
parede celular das plantas promovendo perda de massa e
suavizando os tecidos foliares para a alimentação dos invertebrados
o Apesar da importância bacteriana, os hifomicetos aquáticos são os principais
direcionadores deste processo.
Fungos hifomicetos Início do processo de decomposição
importância
Bactérias Final do processo de decomposição
importância

40. 40
Fungos hifomicetos
o Hifomicetos aquáticos são fungos anamórfos
SUCESSO
ADAPTAÇÕES
FISIOLÓGICAS
ADAPTAÇÕES
MORFOLÓGICAS
o ocorrem predominantemente no ambiente
aquático
o Apresentam reprodução assexuada, com
formação de conídios (estruturas de dispersão)

41. Fungos hifomicetos
Adaptações morfológicas Adaptações fisiológicas
41
JoanArtigasAlejo-tesededoutorado
o Produção de conídios em formatos
sigmóides ou tetrarradiados
o Eficiente aderência aos substratos
o Produção enzimas extracelulares
o Degradar polímeros estruturais
Aumenta a qualidade do detrito vegetal
para o consumo dos invertebrados
aquáticos

42. 42
Fungos hifomicetos
o Temperatura
o Condutividade
o Velocidade da água
o Oxigênio dissolvido
o Nutrientes (N e P)
Biomassa
Atividade dos
hifomicetos

43. 43
Aumento da temperatura +
concentração de nutrientes na coluna
d’água
Aumento nas taxas
de decomposição foliar
Estimulam o crescimento,
reprodução e o
metabolismo dos hifomicetos
crescimento, reprodução e o metabolismo
dos hifomicetos dos fungos aquáticos
Nutrientes inorgânicos
+ baixas taxas de O2
Efeito
negativo

44. 44
Apresentam um aparelho bucal adaptado para macerar e rasgar partes da matéria orgânica
particulada grossa
“…aumentando a área disponível para a ação microbiana…”
...selecionar/rejeitar algumas espécies de folhas...
Fatores biológicos:
2. Invertebrados fragmentadores

45. 45
Físicos:
1. pH e velocidade da água
Águas com baixos
valores de pH
menores coeficientes
de decomposição
águas ácidas inibem a
atividade microbiana
Águas mais agitadas
Estimula a atividade microbiana e
aumenta a fragmentação dos detritos
Aumenta o processamento
do detrito foliar
Interfere na taxa de
decomposição
Aumenta a taxa de decomposição

46. 46
Decomposição dos detritos foliares como método de avaliação ambiental
conservação da zona ripária ----------------- fundamental para preservar a integridade
ecológica
caliandradocerrado.com.br
A redução ou perda da vegetação ripária é um dos impactos ambientais mais comuns nos
sistemas aquáticos
consequências negativas nos parâmetros funcionais e
estruturais do ecossistemas

47. 47
Indicadores
funcionais
Indicadores
estruturais
Comunidade aquática
e seus recursos
Taxas, padrões e
processos
ecossistêmicos
Como avaliar os efeitos dos distúrbios antrópicos sobre a integridade
ecológica de riachos?
Integridade ecológica dos
riachos
Taxa de decomposição foliar Processo integrado: liga a vegetação ripária, condições ambientais e a
atividade dos invertebrados e micro-organismos

48. DETRITO FOLIAR
Físicos
Temperatura da água
Vazão
Biológicos
Invertebrados
Microorganismos
Químicos
nutrientes
Oxigênio dissolvido
Composição
do detrito
48

49. 49
<
Desta forma, a taxa de decomposição foliar foi mais
rápida no riacho referência do que no impactado.
%massremaining
Breakdownrates(day-1)
reference impacted
Mass remaining
Breakdown rates
Perda de massa foliar

50. 50
385
325
50
Altas [O2] + características naturais do ambiente podem ter favorecido a presença dos fungos
aquáticos, principalmente hifomicetos aquáticos
Eficientes no processo de decomposição foliar
Biomassa dos fungos :
Avaliada pela quantificação do ergosterol, lipídeo exclusivo das membranas dos fungos

51. 51
• Riqueza de invertebrados foi maior no riacho referência, porém a abundância total foi maior no
impactado
• Capacidade dos organismos de se adaptar as mudanças ambientais
Invertebrados aquáticos

52. 52
Métodos de amostragens

53. 53
Dinâmica da matéria orgânica
Como avaliar o aporte de MO em riachos?

54. 54
Amostragem vertical

55. 55
Amostragem vertical

56. 56
Aporte solo (1m²) Estoque bêntico (0,1024m²)

57. 57
Como avaliar o decomposição foliar em riachos?
Detritos foliares Litter bags
incubação
Incubado por n dias

58. 58

59. Marcelo Moretti

60. O material vegetal pode ser agrupado em 3 categorias:
1. Decomposição rápida: valor de k > 0,001 dia/1
2. Decomposição média: 0,005 dia/1 < k< 0,010 dia/1
3. Decomposição lenta: k < 0,005 dia/1

61. 61
OBRIGADA
luizalemes@yahoo.com.br