Eucalyptus plantations: can different species determine different "ecological realities" in streams?

Abstract

Em pequenos cursos de água florestados, grande parte dos nutrientes e energia que sustentam as cadeias alimentares provêm dos ecossistemas terrestres adjacentes, nomeadamente das suas áreas ripícolas. Aqui, a produção primária é limitada pela sombra das copas das árvores e as cadeias alimentares baseiam-se em detritos, nomeadamente folhas senescentes. A composição vegetal das áreas ripícolas influencia, de forma marcante, o funcionamento destes sistemas lóticos: espécies diferentes fornecem ao biota matéria orgânica com características físico-químicas e valores nutritivos distintos. Práticas florestais nas bacias de drenagem e, em particular, em zonas ripárias, alteram frequentemente o coberto vegetal das mesmas, afetando a quantidade, qualidade e sazonalidade do fornecimento de matéria orgânica aos cursos de água. Tais mudanças têm o potencial de impactar estes ecossistemas de forma intensa e por longos períodos de tempo. A substituição de floresta nativa por eucaliptal é prática comum em muitos países e é um dos exemplos da intervenção humana em sistemas terrestres com consequências no estado ecológico dos cursos de água. Em Portugal, as plantações de eucalipto são maioritariamente realizadas com Eucalyptus globulus, em regime de monocultura; no entanto, podem encontrar-se outras espécies. As consequências destas plantações para o funcionamento dos cursos de água são largamente desconhecidas. Tendo como objectivo comparar os efeitos de diferentes folhas de eucalipto no funcionamento dos cursos de água, foi avaliado o processo de decomposição, promovido por fungos (hifomicetes aquáticos) e invertebrados, de folhas de três espécies deste género – E. globulus, E. camaldulensis, E. grandis. O processo de decomposição é um processo ecossistémico chave em cursos de água florestados, que garante a reciclagem de nutrientes no sistema.Para concretizar os objectivos, as folhas das três espécies de eucalipto foram caracterizadas, a priori, em termos de dureza, concentração de fenóis totais, carbono (C), azoto (N) e fósforo (P). Os resultados sugerem uma maior recalcitrância das folhas de E. globulus em relação às folhas de E. camaldulensis, que se apresentam com valores superiores de N e P. A perda de massa, promovida por fungos, durante 4 semanas, foi distinta entre as diferentes espécies de folhas, sendo mais rápida em E. camaldulensis > E. grandis > E. globulus. O mesmo padrão foi observado com as taxas respiratórias. As taxas de esporulação foram diferentes apenas entre E. camaldulensis e E. grandis, mas as comunidades fúngicas foram dominadas, em todos os casos, por Tetrachaetum marchalianum (52% – 72% do total de esporos). As folhas de E. grandis, em similitude com E. globulus, apresentaram lixiviados (imersão 7 dias) com concentrações elevadas em fenóis o que sugere potenciais impactos destas espécies, sobretudo em períodos de menor caudal, na qualidade da água. Quando oferecidas a detritívoros – Sericostoma vittatum (Trichoptera) - per se (testes de consumo) ou em testes de preferência alimentar, não se verificam diferenças significativas nas taxas de consumo. No entanto, estes invertebrados demonstram preferência pelas folhas mais nutritivas e mais condicionadas - E. camaldulensis – em relação a E. globulus e E. grandis. Este estudo sugere que os efeitos das plantações de eucaliptos em cursos de água dependem da espécie utilizada. Os resultados indicam que as folhas de E. camaldulensis (vs. E. globulus e E. grandis) poderão ser mais facilmente incorporadas na produção secundária que as espécies de eucalipto mais recalcitrantes. A incorporação de E camaldulensis em áreas de monocultura de eucaliptos com interesse económico poderá auxiliar o papel das áreas ripícolas nativas na preservação dos ribeiros ladeados por plantações destas exóticas.

In low order and forested streams, most nutrients and energy that support food chains come from adjacent terrestrial ecosystems, namely their riparian areas. Here, primary production is limited by the shadow produced by the overhanging canopies of the trees and food chains rely on detritus, mainly senescent leaves. The vegetal composition of the riparian areas markedly influences the functioning of these lotic systems: different species give the biota organic matter with physic-chemical characteristics and distinct nutritional values.Forestation practices in the watershed and, in particular, riparian areas, frequently change their vegetal cover affecting the quantity, quality and seasonality of the organic matter inputs to the streams. Such modifications have the potential to impact these ecosystems intensively and for long periods of time.The substitution of native forest by eucalyptus forests is a common practice in many countries and it is one example of the human intervention in terrestrial systems with consequences to the ecological status of the streams. In Portugal, eucalyptus plantations are mainly composed by Eucalyptus globulus, in a monoculture regime; however, other species can also be found. The consequences of such afforestations have unknown consequences to the functioning of the watercourses. In order to evaluate the effects of different eucalyptus leaves on the streams functioning, we assessed the decomposition process, promoted by fungi (aquatic hyphomycetes) and invertebrates, of the leaves of E. globulus, E. camaldulensis, E. grandis. The decomposition process is a key ecossystemic process in forested watercourses that assures the nutrient cycling in the system. In order to fulfil the objectives, the leaves of the three species were characterized a priori in terms of toughness, total phenolic concentration, carbon (C), nitrogen (N) and phosphorous (P). The results suggest a higher recalcitrance of the E. globulus over E. camaldulensis leaves which present higher values of N and P. Mass loss, promoted by fungi, during 4 weeks, was different among leaf species, being faster in E. camaldulensis > E. grandis > E. globulus. The same pattern was observed regarding respiration rates. Sporulation rates were only different between E. camaldulensis and E. grandis, but the fungal communities were dominated by Tetrachaetum marchalianum, (52% - 72% of the spores total) regardless of the leaf species. E. grandis leaves, similarly to E. globulus, presented high phenolic concentration in their leachates (7 days immersion), which suggests potential impacts of these species, mostly in periods of lower runoff, to the water quality. When offered to shredders - Sericostoma vittatum (Trichoptera) – per se (consumption tests) or in feeding preference tests, no significant differences were observed in the consumption rates. Nevertheless, these invertebrates showed a preference towards the most nutritious and more conditioned leaves – E. camaldulensis – in relation to E. globulus and E. grandis.This study suggests that the effects of eucalyptus plantations in watercourses depend on the planted species. The results indicate that the E. camaldulensis leaves (vs. E. globulus and E. grandis) can be more easily incorporated into secondary production than the more recalcitrant eucalyptus species. The incorporation of E. camaldulensis in eucalyptus monoculture areas with economic interest could be an added value to the role of the native riparian areas in preserving the streams running through plantations of these exotic species.