Effects of stream salinization on fungal-mediated leaf decomposition: a microcosm approach

Abstract

A salinização de ribeiros é um processo natural definido por um aumento de iões inorgânicos na água. Este processo pode, no entanto, apresentar sérias consequências quando atividades antropogénicas interferem com a origem desses iões ou a taxa a que os mesmos são depositados. Neste caso, o processo é denominado por salinização secundária, o qual representa uma ameaça ao nível das comunidades, com possíveis consequências a ocorrerem desde o mais baixo nível ecológico. Em zonas temperadas, os ribeiros de baixa ordem são caracteristicamente heterotróficos, obtendo a sua energia por parte da área ripícola, maioritariamente folhas. No processo de decomposição foliar, a atividade dos decompositores (particularmente hifomicetes aquáticos) é de crucial importância, uma vez que iniciam o processo que fornece matéria orgânica a todo o sistema aquático. Para concluir acerca dos efeitos biológicos da salinização secundária em hifomicetes aquáticos e sua atividade decompositora, 14 espécies comuns foram expostas a concentrações sucessivamente maiores de NaCl (0 – 20 g/L). Para cada uma das espécies foi medida a taxa de crescimento e referente EC50, e a taxa de esporulação; para diferentes comunidades, compostas pelas espécies cuja atividade reprodutiva foi tolerante a determinada concentração de NaCl, mediu-se a capacidade decompositora de folhas de carvalho, taxas de respirometria e esporulação total e concentração de ácidos nucleicos. O crescimento das espécies de hifomicetes aquáticos foi significativamente reduzido a concentrações > 4 g/L, sendo que os valores de EC50 variaram de 7,8 g/L to 40,86 g/L. Observaram se apenas cinco espécies com capacidade de esporulação a 2 g/L NaCl, uma a 4 e 8 g/L, e nenhuma a concentrações superiores. As comunidades compostas por estas espécies sobreviventes demonstraram uma significante redução na sua capacidade decompositora e na produção de conídios apenas a partir da concentração de 4 g/L, o que demonstra a presença de alguma redundância funcional a mais baixos níveis de stress. No entanto, as taxas de respirometria, que medem a atividade biológica, sofreram uma imediata redução na mais baixa concentração de NaCl, enquanto o rácio RNA:DNA aumentou com o aumento da salinidade. Estes resultados permitem-nos concluir que mesmo a baixos níveis de salinidade a atividade das comunidades fúngicas é afetada, e que com o aumento da salinidade a energia disponível é investida maioritariamente no crescimento celular; no entanto, sem capacidade reprodutora, a colonização das folhas é largamente inibida, com sérias consequências para o sistema aquático.

Stream salinization is a process that occurs whenever there is an increase in inorganic ions on aquatic systems. This natural occurring process can, however, present serious consequences when anthropogenic activities interfere with the nature of those ions or the rate at which those are disposed. In this case, the process is called secondary salinization and represent a community-level threat, with possible consequences starting at the lowest ecological level. Temperate headwaters are characteristically heterotrophic, obtaining its energy from riparian inputs, mainly leaves. In the leaf-decomposing process, the activity of decomposers (primarily aquatic hyphomycetes) is of crucial importance, since they start the process that provides organic matter to the entire watershed. To infer about the biological effects of secondary salinization on aquatic hyphomycetes and its decomposing activity, 14 common species were exposed to increasing NaCl concentrations (0 – 20 g/L). Growth rates and respective EC50, as well as sporulation rates of single species were measured. At each NaCl concentrations, the different salt-tolerant communities were evaluated in its oak-leaves decomposing capacity, respiration and total sporulation rates, and nucleic acids concentration. Growth rate of aquatic hyphomycetes species was significantly reduced at > 4 g/L NaCl; EC50 values varied from 7.80 g/L to 40.86 g/L. Only five species were able to sporulate at 2 g/L; one at 4 and 8 g/L, and none at higher concentrations. Communities composed of those surviving species showed reduced decomposing capacity and conidia production only beyond 4 g/L, which shows evidence of some functional redundancy at lower stress levels. However, respiration rates – the measure of biological activity – were immediately reduced at the lowest NaCl treatment, while RNA:DNA increased with the increase of NaCl. These results allow us to conclude that, even at low levels of salinity, the fungal communities’ activity is affected, and that the increase in NaCl causes the available energy to be invested in cell growth; however, without reproductive capacity, the leaf colonization is largely inhibited, with serious consequences for the aquatic system.