Factors affecting decomposition of submerged litter and associated microbes and invertebrates

Abstract

Esta tese está dividida em 6 capítulos onde foram estudados os efeitos de vários factores abióticos (i.e. velocidade da corrente, profundidade, nutrientes dissolvidos) e bióticos (i.e. presença de detritívoros, qualidade da folhada, composição da vegetação ribeirinha) na decomposição de material vegetal submerso e actividade biótica associada. A relevância deste tema prende-se com o facto da matéria orgânica fornecida pela vegetação ribeirinha ser a principal fonte de carbono e energia para as redes tróficas aquáticas em ribeiros de cabeceira. A decomposição desta matéria orgânica é um processo que integra factores bióticos e abióticos, através do tempo e diferentes níveis organizacionais, pelo que tem sido proposta como parâmetro para avaliar a integridade funcional dos ribeiros. As taxas de decomposição de substratos nutritivamente pobres foram úteis na avaliação do enriquecimento em nutrientes dos ribeiros uma vez que a perda de massa foi estimulada pelo aumento de nutrientes dissolvidos. Esta estimulação foi mediada pelo aumento da actividade fúngica e dos invertebrados. A esporulação por hifomicetos aquáticos foi o parâmetro fúngico mais sensível ao aumento dos nutrientes dissolvidos, e foi também estimulada pelo aumento da velocidade da corrente. A perda de massa de folhas de amieiro não foi afectada pela velocidade da corrente em canais artificiais e num ribeiro de 4ª ordem no Verão; no entanto, no Outono a perda de massa foi maior em locais onde a velocidade era maior, provavelmente devido à abrasão por sedimentos em suspensão. A decomposição foi também afectada pela presença de detritívoros. a Outro impacto importante nos ribeiros é a substituição da floresta caducifólia nativa por plantações de eucalipto. As comunidades de fungos aquáticos em Portugal são mais afectas por esta substituição do que em Espanha, o que pode ser devido ao clima mais húmido em Espanha que permitirá o desenvolvimento de árvores caducifólias nas plantações de eucalipto. No entanto, a decomposição de folhada foi semelhante entre ribeiros em florestas caducifólias e plantações de eucaliptos o que poderá indicar alguma redundância funcional entre os decompositores.

This thesis is divided into 6 chapters where the effects of several abiotic (i.e. current velocity, depth, dissolved nutrients) and biotic (i.e. shredder presence, litter quality, riparian vegetation composition) factors on the decomposition of submerged litter and associated biotic activity was studied. This is a relevant theme because in headwater streams the primary source of carbon and energy for aquatic food webs is organic matter provided by riparian trees. As litter decomposition is an integrative process of both biological and environmental parameters, along time and through different organizational levels, it as been proposed as a tool to assess streams functional integrity. The decomposition rates of nutrient poor substrates were useful assessing nutrient enrichment of streams as they were stimulated by an increase in dissolved nutrients. This stimulation of mass loss was mediated by increased fungal and invertebrate activity. Fungal sporulation was the most sensitive fungal parameter to the increase in dissolved nutrients and was also stimulated by increased current velocity. Mass loss of the soft alder leaves was not affect by low to moderate current velocity in either artificial channels or a 4th order stream in summer; however, in autumn mass loss was higher in high current sites, probably due to the presence of suspended sediments resulting from rains. Also, litter decomposition was mostly affected by shredder presence in artificial channels. Besides the cultural nutrient enrichment of stream water, the other major anthropogenic impact to freshwaters is the substitution of native deciduous forest by eucalyptus monocultures. Changes in the riparian vegetation affected the fungal communities composition in Portugal more than in Spain, which could be explained by the wetter climate in Spain which allows for the development of a understory of deciduous trees in eucalyptus plantations that results in the increase of litter diversity in streams. Nevertheless, decomposition of litter was similar between streams running through deciduous forests and eucalyptus plantations, in both countries, which denote some functional redundancy among decomposers.