Decomposição de detritos foliares alóctones e dinâmica de nutrientes em sistema lótico no cerrado

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Ecologia, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, 2011.O Cerrado é o segundo maior bioma da América do Sul, sendo constituído por um mosaico vegetacional com formações campestres, savânicas e florestais. Dentre as formações florestais destacam-se as Matas de Galeria, que possuem expressiva biodiversidade e importância estratégica na manutenção e equilíbrio dos sistemas lóticos. O volume e a qualidade da água são regulados pela interação entre processos hidrológicos, geológicos e biológicos na interface entre os ambientes terrestre e aquático. A produtividade primária em sistemas aquáticos de pequeno porte é mantida principalmente pela entrada de detritos vegetais alóctones e sua decomposição é o processo chave para a ciclagem de nutrientes nestes ambientes. Em escala local, o processo de decomposição é regulado principalmente pela qualidade nutricional dos detritos foliares, que pode influenciar na colonização dos decompositores e detritívoros. Adicionalmente, variações sazonais nas características hidrológicas e químicas da água podem interferir na velocidade de decomposição e colonização dos decompositores e detritívoros, afetando a dinâmica e os fluxos de nutrientes no sistema aquático. Este estudo avaliou as características físicoquímicas dos detritos foliares das espécies Emmotum nitens, Symplocos mosenii e Maprounea guianensis, relacionando-as com a velocidade de decomposição, colonização por fungos e dinâmica de liberação de nutrientes. Também foram avaliados os efeitos da sazonalidade sobre a dinâmica de decomposição e liberação de nutrientes. Os resultados mostraram que a velocidade de decomposição está fortemente relacionada com as características iniciais dos detritos, principalmente C, N, fenóis totais, taninos condensados e razão C:N. Os detritos foliares das espécies E. nitens (k=0,0063; T50%=110dias) e M. guianensis (k=0,0099; T50%=70) apresentaram decomposição e perda de nutrientes mais lentos em relação a S. mosenii (k=0,02; T50%=35). A maior velocidade de decomposição dos detritos de S. mosenii está relacionada com concentrações mais elevadas de N, baixa concentração de C, fenóis totais e taninos condensados e baixa razão C:N em comparação com as outras duas espécies. A colonização dos resíduos foliares por fungos não indicou forte relação com as características físico-químicas dos detritos, apresentando aumento em função do tempo, atingindo valores máximos com 60 dias de incubação, principalmente nos resíduos de E. nitens e M. guianensis. A taxa de decomposição, colonização por fungos e dinâmica de nutrientes foram maiores durante a transição chuvosa-seca do que na transição seca-chuvosa, resultado principalmente das mudanças na velocidade da corrente e temperatura da água. Comparações entre os fluxos de nutrientes via decomposição de detritos foliares no córrego indicam que os nutrientes são liberados para o sistema aquático mais rapidamente em relação ao processo de decomposição na porção terrestre da Mata de Galeria. Comparações entre os fluxos de N estimados pela decomposição (2,0kgN.ha-1.ano- 1) e na vazão da água (0,3kgN.ha-1.ano-1) sugerem que parte do N liberado pela decomposição dos detritos foliares é retido no sedimento ou liberado em formas gasosas (N2 e N2O) por denitrificação. O fluxo de P estimado pela decomposição dos detritos foliares no córrego (0,1kgP.ha-1.ano-1) foram iguais ao estimado na vazão da água, indicando que o P liberado pelo processo de decomposição encontra-se disponível na água. _________________________________________________________________________________ ABSTRACTThe Cerrado is the second largest biome in South American, consisting of vegetation mosaic with grassland, savanna and forest formations. Among the forests formations there are the gallery forests, which have significant importance conservation of biodiversity and of lotic ecosystems. The volume and quality of water are regulated by the interactions between the hydrological, geological and biological processes at the interface between terrestrial and aquatic environmental. Primary productivity in small streams is maintained manly by the input of allochthonous detritus and the decomposition is a key process for nutrient cycling in streams. At local scale, the decomposition processes is regulated mainly by the nutritional quality of detritus, which can influence the colonization of decomposers and detritivores. Additionally, seasonal variations in hydrological and water chemistry can interfere in the decomposition rates and colonization of decomposers and detritivores, affecting the dynamics and fluxes of nutrients in aquatic systems. This study related the physical and chemical characteristics of leaf litter with the decomposition rates, colonization of fungi and dynamics of nutrients release. The effects of seasonality on the dynamics of decomposition and nutrient release were also evaluated. The results showed that the decomposition rates are strongly influenced by the initial quality of the detritus, mainly C, N, total phenols, condensed tannins and C:N ratio. The detritus of the species Emmotum nitens (k=0.0063; T50%=110 days) and Maprounea guianensis (k=0.0099; T50%=70) decomposed at slower rates than Symplocos mosenii (k=0.02; T50%=35). The highest decomposition rate of S. mosenii is related to higher concentration of N, low concentration of total phenols and condensed tannins and low C:N ratio in comparison with the other two species. The colonization of leaf residues by fungi showed marked growth as a function of incubation time and higher peaks of ergosterol concentration were observed after 60 days of incubation, especially in E. nitens and M. guianensis. The decomposition rates, colonization by fungi and nutrients dynamics were higher during the wet-dry season than in dry-wet season, result for changes in the stream velocity and water temperature. Comparisons between the fluxes of nutrients through the decomposition of leaf litter in stream indicate that nutrients are released into the aquatic systems more quickly than through decomposition processes on forest floor. Comparisons between the fluxes of N estimated by decomposition (2.0kgN.ha-1.ano-1) and in the stream flow suggest that part of N released through in-stream decomposition processes could be retained in sediment or released in gaseous form by denitrification. The fluxes of P estimated by in-stream decomposition (0.1kgP.ha-1.ano-1) were similar to those estimated in the stream flow, indicating that the P released through the decomposition is available in the water