Os efeitos da salinização e da qualidade foliar na decomposição da folhada

Abstract

Anthropogenic salinization is currently a major global threat to the biota and functional processes of freshwater streams, but little is known about its effects on leaf decomposition, key ecosystem process in forested streams. In particular, it is still unclear how the quality of organic matter of terrestrial origin can affect leaf processing by microbial decomposers and detritivores in salinized streams. The main objective of this study was to evaluate the effects of salt (NaCl) on the leaf decomposition process mediated by aquatic hyphomycetes (AH) and shredders and the relative importance of leaf quality ( per se or via fungal colonization) in the process. This thesis is composed of six chapters. After a general introduction (Chapter I), (Chapter II) evaluated the importance of chestnut (C; Castanea sativa Mill.) and oak (O; Quercus robur L.) leaf litter quality on microbial decomposition and fungal variables in microcosms containing salt-contaminated media (0, 1, 3 and 6 g L-1 NaCl). Leaf species were incubated individually, and as a mixture (1:1), for 28 days in each saline concentration. Salinization decreased leaf mass loss, fungal biomass, respiration and sporulation rates, particularly at the highest salt concentration. Results suggest a similar intensity of response for all the parameters evaluated (except sporulation) for the two species tested, per se and in mixture, indicating a response to salt contamination independent of leaf quality. In Chapter III, the concomitant effects of NaCl salinization and leaf quality — intrinsic or determined by conditioning — on the feeding behavior and performance of shredders were evaluated. Both leaf species were conditioned in reference (0 g L-1 NaCl) or salinized (3 g L-1 NaCl) medium and offered to the shredder Schizopelex festiva (Sericostomatidae; Trichoptera) kept in reference or salinized medium. Exposure to the salinized medium reduced growth, led to lower survival and eliminated the ability of S. festiva to discriminate between oak leaves conditioned in either medium. Results suggest that direct exposure to salinized medium is the main route of toxicity (sublethal and lethal effects) despite predictable consequences on the feeding ecology of these larvae. In Chapter IV, the importance of fungal richness (2 vs. 5 species of AH) in leaf decomposition and associated fungal variables was assessed. Oak and chestnut leaves were colonized in microcosms in media enriched with 3 or 6 g L-1 NaCl. Salinization, especially at 6 g L-1 NaCl, depressed leaf decomposition, fungal biomass and oxygen consumption, regardless of leaf quality and fungal richness. Chapter V corresponds to a stream manipulation test evaluating the effects of salt pulses on the decomposition of unconditioned and 10 days-conditioned chestnut leaves. Mass loss, fungal biomass and microbial respiration rate during exposure to salt pulses (salinization period, SP; 7 days) and after the pulses stopped (recovery period, RP; 4 days) were assessed. After the SP, none of the parameters were affected by salinization, regardless of the degree of leaf conditioning. After the RP, there was a reduction in leaf degradation, microbial metabolism and fungal biomass in the conditioned leaves on the salinized side; in the unconditioned leaves, only the biomass was lower in the leaves previously subjected to salinization. In general, salinization (chronic and pulsed) of the water negatively affected the leaf decomposition. Chronic salt contamination mainly affected leaf decomposition through waterborne effects on invertebrates’ performance and fungal colonization, regardless of leaf species and associated fungal richness. Salt pulse scenarios seem to be more deleterious on leaves with extended fungal conditioning through legacy effects after cessation of contamination. Although the influence of the intrinsic quality of the leaves was not always clear, the results suggest that the inherent physicochemical characteristics of the leaves may be relevant to the response of the microbial and invertebrate communities to salinization, depending on the pattern of contamination.

A salinização antropogénica é atualmente uma das principais ameaças globais à biota e aos processos funcionais dos cursos de água doce, mas pouco se sabe sobre os seus efeitos na decomposição das folhas, um processo chave do ecossistema em cursos de água florestados. Em particular, ainda não está claro como a qualidade da matéria orgânica de origem terrestre pode afetar o processamento das folhas por decompositores microbianos e detritívoros em ribeiros salinizados. O principal objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos do sal (NaCl) no processo de decomposição foliar mediado por hifomicetes aquáticos (AH) e macroinvertebrados trituradores e a importância relativa da qualidade da folha (per se ou via colonização fúngica) no processo. Esta tese é composta por seis capítulos. Após uma introdução geral (Capítulo I), o (Capítulo II) avaliou a importância da qualidade da folhada de castanheiro (C; Castanea sativa Mill.) e de carvalho (O; Quercus robur L.) na decomposição microbiana e nas variáveis fúngicas em microcosmos contendo meios contaminados com sal (0, 1, 3 e 6 g L-1 NaCl). As espécies de folhas foram incubadas individualmente, e em mistura (1:1), durante 28 dias em cada concentração salina. A salinização diminuiu a perda de massa foliar, a biomassa fúngica, a respiração e as taxas de esporulação, particularmente na concentração salina mais elevada. Os resultados sugerem uma intensidade de resposta semelhante para todos os parâmetros avaliados (exceto a esporulação) para as duas espécies testadas, per se e em mistura, indicando uma resposta à contaminação por sal independente da qualidade da folha. No Capítulo III, foram avaliados os efeitos concomitantes da salinização com NaCl e da qualidade das folhas — intrínseca ou determinada pelo condicionamento — sobre o comportamento alimentar e na performance de larvas de trituradores. Ambas as espécies de folhas foram condicionadas em meio de referência (0 g L-1 NaCl) ou salinizado (3 g L-1 NaCl) e oferecidas ao triturador Schizopelex festiva (Sericostomatidae; Trichoptera) mantido em meio referência ou salinizado. A exposição ao meio salinizado reduziu o crescimento, levou a uma menor sobrevivência e eliminou a capacidade de S. festiva de discriminar entre folhas de carvalho condicionadas em ambos os meios. Os resultados sugerem que a exposição direta ao meio salinizado é a principal via de toxicidade (efeitos subletais e letais), apesar das consequências previsíveis na ecologia alimentar destas larvas. No Capítulo IV, foi avaliada a importância da riqueza fúngica (2 vs. 5 espécies de AH) na decomposição foliar e variáveis fúngicas associadas. Folhas de carvalho e castanheiro foram colonizadas em microcosmos em meios enriquecidos com 3 ou 6 gL-1 NaCl. A salinização, especialmente a 6 g L-1 NaCl, deprimiu a decomposição foliar, a biomassa fúngica e o consumo de oxigénio, independentemente da qualidade da folha e da riqueza fúngica. O capítulo V corresponde a um ensaio de manipulação de ribeiro que avalia os efeitos de inputs de sal na decomposição de folhas de castanheiro não condicionadas e condicionadas durante 10 dias. Foram avaliadas a perda de massa, a biomassa fúngica e a taxa de respiração microbiana durante a exposição aos pulsos salinos (período de salinização, PS; 7 dias) e após a paragem dos pulsos (período de recuperação, PR; 4 dias). Após o SP, nenhum dos parâmetros foi afectado pela salinização, independentemente do grau de condicionamento das folhas. Após a RP, houve redução da degradação foliar, do metabolismo microbiano e da biomassa fúngica nas folhas condicionadas do lado salinizado; nas folhas não condicionadas, apenas a biomassa foi menor nas folhas previamente submetidas à salinização. Em geral, a salinização (crónica e pulsada) da água afectou negativamente a decomposição das folhas. A contaminação crónica com sal afectou principalmente a decomposição das folhas através dos efeitos da água no desempenho dos invertebrados e na colonização fúngica, independentemente da espécie de folha e da riqueza fúngica associada. Os cenários de pulso de sal parecem ser mais deletérios em folhas com condicionamento fúngico prolongado através de efeitos herdados após a cessação da contaminação. Embora a influência da qualidade intrínseca das folhas nem sempre tenha sido clara, os resultados sugerem que as características físico-químicas inerentes às folhas podem ser relevantes para a resposta das comunidades microbianas e de invertebrados à salinização, dependendo do padrão de contaminação.