EFEITO DO TAMANHO DO SUBSTRATO NO ANINHAMENTO DAS COMUNIDADES DE MACROINVERTEBRADOS BENTÔNICOS EM RIACHOS DA MATA ATLÂNTICA

Autores

  • Beatriz Figueiraujo Jabour Vescovi Rosa Universidade Federal de Juiz de Fora, Instituto de Ciências Biológicas (ICB), Laboratório de Invertebrados Bentônicos – LIB, Programa de Pós-Graduação em Ecologia http://orcid.org/0000-0002-2701-2752
  • Jenifer de Souza Didimo Castro Lau Universidade Federal de Juiz de Fora, Instituto de Ciências Biológicas (ICB), Laboratório de Invertebrados Bentônicos – LIB, Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas, Comportamento e Biologia Animal http://orcid.org/0000-0001-7019-6588
  • Luiza Pedrosa Guimarães Universidade Federal de Juiz de Fora, Instituto de Ciências Biológicas (ICB), Laboratório de Invertebrados Bentônicos – LIB, Programa de Pós-Graduação em Biodiversidade e Conservação da Natureza https://orcid.org/0000-0002-6980-6518
  • Roberto da Gama Alves Universidade Federal de Juiz de Fora, Instituto de Ciências Biológicas (ICB), Departamento de Zoologia, Laboratório de Invertebrados Bentônicos – LIB http://orcid.org/0000-0001-8392-2091

DOI:

https://doi.org/10.4257/oeco.2023.2701.02

Palavras-chave:

beta diversity, lotic environments, scale, spatial distribution, stones

Resumo

Em riachos, alguns dos principais fatores que contribuem para uma maior riqueza de espécies e influenciam a distribuição da fauna bentônica são as características físico-químicas da água, incluindo as características dos substratos, como o tamanho das pedras. Este estudo teve como objetivo testar se pedras maiores e com maior disponibilidade de abrigo apresentam maior abundância e riqueza de macroinvertebrados, enquanto pedras menores abrigam subconjuntos das espécies presentes nas pedras maiores, refletindo um padrão aninhado de distribuição da comunidade. O estudo foi realizado em três riachos de primeira ordem em um remanescente preservado de Mata Atlântica no Estado de Minas Gerais, na estação seca de 2014. Em cada riacho, as comunidades de macroinvertebrados foram amostradas em três trechos de 20 m, 30 pedras por trecho, totalizando 270 pedras. O aninhamento das comunidades de macroinvertebrados para cada riacho e seus trechos foi calculado através da métrica Nestedness metric based on Overlap and Decreasing Fill (NODF). Diferenças na composição de espécies entre trechos foram testadas através de uma Análise Permutacional Multivariada de Variância (PERMANOVA). Análises de regressão múltipla foram usadas para verificar a relação entre os valores de aninhamento, abundância e riqueza de taxa e os escores de uma Análise de Componentes Principais realizada com os tamanhos das pedras e variáveis físico-químicas da água. A diversidade beta total, substituição de espécies e aninhamento foram calculadas entre riachos. Observamos um total de 735 indivíduos distribuídos em 37 famílias, com predominância de larvas de Chironomidae, Simuliidae e Elmidae. Um padrão aninhado foi observado para os três riachos somente quando usado o modelo nulo mais flexível.  A composição das comunidades não diferiu entre os trechos de cada riacho. As variáveis preditoras medidas não explicaram a variação na abundância, riqueza e aninhamento das comunidades. A substituição entre as famílias de macroinvertebrados entre os riachos teve maior contribuição para diversidade beta do que o aninhamento. Os resultados obtidos neste estudo podem contribuir para o conhecimento da distribuição e diversidade de macroinvertebrados em riachos florestados em escala de substrato.

In streams, some of the main factors that contribute to a higher species richness and influence the distribution of benthic fauna are the physicochemical characteristics of the water, including the characteristics of the bottom substrates, such as rock sizes. The main objective of this study was to test whether larger stones with higher availability of shelter present higher species abundance and richness of macroinvertebrates, while smaller stones harbor subsets of the species present in larger stones, reflecting a nested pattern of community distribution. The study was carried out in the dry season of 2014, in three first-order streams in a remnant of Atlantic Forest in the state of Minas Gerais. In each stream, macroinvertebrate communities were sampled in three 20 m stretches, 30 stones per stretch, totaling 270 stones. Nestedness of the macroinvertebrate communities for each stream and stretch was calculated using the Nestedness metric based on Overlap and Decreasing Fill (NODF) metric. Differences in species composition between stretches were tested using Permutational Analysis of Variance (PERMANOVA). Multiple regression analyzes were used to verify the relationship between the nestedness values, abundance, and taxa richness with the scores from a Principal Component Analysis performed with stone sizes and physicochemical variables of the water. Total beta diversity, turnover and nestedness were calculated between streams. We observed a total of 735 individuals distributed in 37 families, with a predominance of Chironomidae, Simuliidae and Elmidae larvae. A nested pattern was observed only for the three streams considering the null model Er. The composition of the communities did not differ between the stretches in each stream. The explanatory variables analyzed did not explain the variation in abundance, richness and nestedness of communities. Turnover in macroinvertebrate families among streams had a higher contribution to beta diversity than nestedness. The results obtained in this study may contribute to the knowledge of the distribution and diversity of macroinvertebrates in forested streams at substrate scale.

Referências

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. 1995. NBR 6502: Rochas e solos – Terminologia. Rio de Janeiro: p. 18.

Allan, J. D., & Castillo, M. M. 2007. Stream ecology– Structure and function of running waters. New York: Springer: p. 452.

Almeida-Neto, M., Guimarães, P., Guimarães, P. R. J., Loyola, R. D., & Ulrich, W. 2008. A consistent metric for nestedness analysis in ecological systems: Reconciling concept and measurement. Oikos, 117(8), 1227–1239. DOI: 10.1111/j.0030-1299.2008.16644.x

Armitage, P. D., Cranston, P. S., & Pinder, L. C. V. 1995. The Chironomidae: Biology and ecology of non-biting midges. London: Chapman and Hall: p. 572.

Baselga, A. 2010. Partitioning the turnover and nestedness components of beta diversity. Global Ecology and Biogeography, 19(1), 134–143. DOI: 10.2307/40405792

Baselga, A., Orme, D., Villeger, S., Bortoli, J., Leprieur, F., & Logez, M. 2020. betapart: Partitioning beta diversity into turnover and nestedness components. R package version 1.5.2. https://CRAN.R-project.org/package=betapart

Beisel, J. N., Usseglio-Polatera, P., & Moreteau, J. C. 2000. The spatial heterogeneity of a river bottom: A key factor determining macroinvertebrate communities. In: M. Jungwirth, S. Muhar & S. Schmutz (Eds.), Assessing the ecological integrity of running waters. Developments in Hydrobiology vol. 149. Dordrecht, Springer. DOI: 10.1007/978-94-011-4164-2_13

Bergey, E. A. 2006. Measuring the surface roughness of stream stones. Hydrobiologia, 56(3), 247–52. DOI: 10.1007/s10750-006-0016-4

Bloch, C. P., Higgins, C. L., & Willig, M. R. 2007. Effects of large-scale disturbance on metacommunity structure of terrestrial gastropods: temporal trends in nestedness. Oikos, 116(3), 395–406. DOI: 10.1111/j.0030-1299.2007.15391.x

Brooks, A. J., Haeusler, T., Reinfelds, I., & Williams, S. 2005. Hydraulic microhabitats and the distribution of macroinvertebrate assemblages in riffles. Freshwater Biology, 50(2), 331–344. DOI: 10.1111/j.1365-2427.2004.01322.x

Carvalho, A. L., & Calil, E. R. 2000. Chaves de identificação para as famílias de Odonata (Insecta) ocorrentes no Brasil, adultos e larvas. Papéis Avulsos de Zoologia, 41(15), 223––241.

Costa, C., Ide, S., & Simonka, C. E. 2006. Insetos imaturos: Metamorfose e identificação. Ribeirão Preto: HOLOS Editora: p. 249.

Domínguez, E., & Fernández, H. R. 2009. Macroinvertebrados bentónicos sudamericanos. Sistemática y biología. Tucumán, Argentina: Fundación Miguel Lillo: p. 656.

Espinosa, A. C. E., Shimano, Y., Rolim, S., Maioli, L., Juen, L., & Dunck, B. 2020. Effects of mining and reduced turnover of Ephemeroptera (Insecta) in streams of the Eastern Brazilian Amazon. Journal of Insect Conservation, 24(6), 1061–1072. DOI: 10.1007/s10841-020-00275-7

Failla, A. J., Vasquez, A. A., Fujimoto, M., & Ram, J. L. 2015. The ecological, economic and public health impacts of nuisance chironomids and their potential as aquatic invaders. Aquatic Invasions, 10(1), 1–15. DOI: 10.3391/ai.2015.10.1.01

Fernández, H. R., & Domínguez, E. 2001. Guía para la determinación de los artrópodos bentônicos sudamericanos. Argentina: Facultad de Ciencias Naturales e Instituto M. Lillo/Universidad Nacional de Tucumán: p. 282.

Fleishman, E., Ray, C., Sjogren-Gulve, P., Boggs, C. L., & Murphy D. D. 2002. Assessing the roles of patch quality, area, and isolation in predicting metapopulation dynamics. Biological Conservation, 16(3), 706–716. DOI: 10.1046/j.1523-1739.2002.00539.x

Guimarães, P. R. J., & Guimarães, P. 2006. Improving the analyses of nestedness for large sets of matrices. Environmental Modelling and Software, 21(10), 1512–1513. DOI: 10.1016/j.envsoft.2006.04.002

Hamada, N., Nessimian, J. L., & Querino, R. B. 2014. Insetos aquáticos na Amazônia brasileira: Taxonomia, biologia e ecologia. Manaus: Editora do INPA: p. 724.

Heino, J., Mykrä, H., & Rintala, J. 2010. Assessing patterns of nestedness in stream insect assemblages along environmental gradients. Ecoscience, 17(4), 345–355. DOI: 10.2980/17-4-3263

Heino, J., Toloken, K. T., Kotanen, J., & Paasivirta, L. 2009. Indicator groups and congruence of assemblage similarity, species richness and environmental relationships in littoral macroinvertebrates. Biodiversity and Conservation, 18(12), 3085–3098. DOI: 10.1007/s10531-009-9626-2

Lancaster, J. 1999. Small-scale movements of lotic macroinvertbrates with variations in flow. Freshwater Biology, 41(3), 605–619. DOI: 10.1046/j.1365-2427.1999.00410.x

Martinelli, L. A., & Krusche, A.V. 2007. Amostragem de invertebrados bentônicos. In: C. E. M. Bicudo & D. C. Bicudo (Orgs.), Amostragem em limnologia vol. 2. pp. 263–279. São Carlos: Rima.

McCafferty, W. P. 1981. Aquatic entomology. The fishermen’s and ecologists' illustrated guide to insects and their relatives. Boston: Science Books International: p. 448.

Merrit, W., & Cummins, K. W. 1996. An introduction to the aquatic insects of North America. Iowa: Kendall/Hunt Publishing Company: p. 862.

Milesi, S. V., & Melo, A. S. 2014. Conditional effects of aquatic insects of small tributaries on mainstream assemblages: Position within drainage network matters. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 71, 1–9. DOI: 10.1139/cjfas-2013-0092

Mugnai, R., Nessimian, J. L., & Baptista, D. F. 2010. Manual de identificação de invertebrados aquáticos do estado do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro: Technical Books Editora: p. 176.

Oliveira, D. E., Assis, D. C., & Ferreira, C. C. M. 2018. Dinâmica climática regional em municípios da zona da mata, campo das vertentes e sul e sudoeste de Minas Gerais: As ondas de calor e frio. Revista Brasileira de Climatologia, 14, 290–310. DOI: 10.5380/abclima.v1i0.61039

Oliveira, T. A., Tavares, C. M. G., Sanches, F., & Ferreira, C. C. M. 2020. Variabilidade pluviométrica no município de Juiz de Fora-MG no período de 1910-2018: investigação a partir da técnica do box plot. Revista Brasileira de Climatologia, 16, 457–478. DOI: 10.5380/abclima.v26i0.70194

Palmer, M., Swan, C. M., Nelson, K., Silver, P., & Alvestad, R. 2000. Streambed landscapes: Evidence that stream invertebrates respond to the type and spatial arrangement of patches. Landscape Ecology, 15(6), 563–576. DOI: 10.1023/A:1008194130695

Pinha, G. D., Petsch, D. K., Ragonha, F. H., Guglielmetti, R., Bilia, C. G., Tramonte, R. F., & Takeda, A. M. 2016. Benthic invertebrates nestedness in flood and drought periods in a Neotropical floodplain: Looking for the richest environments. Acta Limnologica Brasiliensia, 28(8), 1–10. DOI: 10.1590/S2179-975X1316

R Core Team. 2020. R: A language and environment for statistical computing. Vienna, Austria: R Foundation for Statistical Computing. URL https://www.R-project.org/.

Robson, B. J., & Barmuta, L. A. 1998. The effect of two scales of habitat architecture on benthic grazing in river. Freshwater Biology, 39(2), 207–220. DOI: 10.1046/j.1365-2427.1998.00271.x

Schneck, F., Rodrigues, S. C., Schwarzbold, A., & Melo, A. S. 2011. Environmental variability drives phytoplankton assemblage persistence in a subtropical reservoir. Austral Ecology, 36(7), 839–848. DOI: 10.1111/j.1442-9993.2010.02224.x

Soininen, J., & Köngäs, P. 2012. Analysis of nestedness in freshwater assemblages - Patterns across species and trophic levels. Freshwater Science, 31(4), 1145–1155. DOI: 10.1899/12-043.1

Trivinho-Strixino, S. 2011. Larvas de Chironomidae: Guia de identificação. São Carlos: PPG-ERN: p. 371.

Ulrich, W., Almeida-Neto, M., & Gotelli, N. J. 2009. A consumer’s guide to nestedness analysis. Oikos, 118(1), 3–17. DOI: 10.1111/j.1600-0706.2008.17053.x

Publicado

2023-03-15