Bancos de rodolitos do Atlântico-Sul: estrutura de comunidade e aspectos fisiológicos

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, Florianópolis, 2018.Variáveis ambientais controlam a ocorrência a abundância de diversos organismos formadores de habitat ao longo do mundo. Entre eles, os bancos de rodolitos possuem destaque, estando distribuídos desde as regiões tropicais a polares e são responsáveis por aumentar a biodiversidade local. As características destes organismos são determinadas por fatores que variam em escalas maiores e menores, como temperatura, luz, disponibilidade de nutrientes, correntes locais e profundidade. A reunião destes fatores modifica a morfologia e fisiologia dos rodolitos, bem como a composição e interação com as espécies associadas. A ampla distribuição dos bancos de rodolitos pelo Atlântico Sul está condicionada a um gradiente de fatores e a variações sazonais específicas. Com o objetivo de detectar áreas mais receptivas para o desenvolvimento de rodolitos e quais os fatores ambientais controlam a variabilidade na sua abundância e espécies associadas, o Capítulo 1 mostra a abundância total de rodolitos e macroalgas epífitas em regiões tropicais, zona de transição e temperada quente do litoral brasileiro. As variáveis ambientais utilizadas foram extraídas do Bio-Oracle e usadas na modelagem de biomassa dos bancos de rodolitos e na análise BIO-ENV para identificar as que mais contribuem para a composição de epífitas. As regiões tropicais tiveram maior abundância de rodolitos. As variáveis que mais influenciaram a sua ocorrência foram luz e temperatura, e a abundância foi nitrato, temperatura e velocidade de corrente. Não foram detectadas diferenças entre as regiões com relação à biomassa total de epífitas. No entanto, os pontos de coleta foram significativamente diferentes com relação à composição dos táxons predominantes. Os fatores ambientais que mais influenciaram a composição de epífitas foram a temperatura máxima e nitrato mínimo. Na região tropical observou-se uma maior abundância de espécies que são mais comuns em águas quentes, cuja biomassa decresceu em direção à região temperada quente. O Capítulo 2 avalia a influência dos fatores ambientais que atuam na comunidade de um mesmo banco de rodolitos ao longo de dois anos. Foram analisadas a biomassa de rodolitos e espécies associadas ao longo deste período, além de um experimento conduzido in situ para avaliar a produção primária dos rodolitos sozinhos e na presença das epífitas. A maior biomassa total de rodolitos ocorreu durante o inverno. Lithothamnion crispatum foi a espécie mais abundante no verão. As macroalgas epífitas ocorreram apenas no verão de 2015, com a predominância de Padina gymnospora. Com relação à fauna associada, os filos Annelida, Arthropoda e Mollusca tiveram a menor biomassa em fevereiro de 2015 e a maior em novembro de 2016. As populações de espécies-chave de peixes recifais dentro e em torno do banco de rodolitos mostraram variações significativas ao longo do tempo. A densidade de garoupas (carnívoras/piscívoras) parece aumentar com o passar do tempo, especialmente de 2015 a 2016. Por outro lado, a população de peixes predadores de macroinvertebrados apresentou um decrescimento (de 2014 a 2016). Com relação à produção primária, a fotossíntese e calcificação de L. crispatum foram menores na presença de P. gymnospora. Enquanto as condições meteo-oceanográficas parecem causar alterações na composição e abundância sazonal no banco de rodolitos, mudanças na comunidade bêntica associada parecem ser uma consequência de mudanças nas interações tróficas. Um efeito da cascata trófica causou um controle top down, estruturando a comunidade bêntica com a redução de macroalgas carnosas, como observado em diferentes sistemas recifais. A supressão da cobertura das algas epífitas parece aumentar a produção primária do banco de rodolitos.Abstract : Environmental variables control the occurrence and abundance of habitat-forming organisms around the world. Among them, rhodolith beds are distributed from tropical to polar regions and harbor a wide local biodiversity. The characteristics of these organisms are drived by factors that vary in large and local scale, such as temperature, light, nutrient availability, currents and depth. The combination of these factors modify the morphology and physiology of rhodoliths, as well as the composition and interaction of associated species. The wide distribution of rhodoliths along South Atlantic coast is conditioned to a gradient of factors and seasonal variation. Chapter 1 shows the total abundance of rhodoliths and epiphytic macroalgae on tropical, warm temperate regions and transition zone in order to detect the environmental factors that drive their variability and associated species. The environmental variables used were extracted from Bio-Oracle and used in modeling of rhodolith beds and in the BIO-ENV analysis to identify their contribution the composition of epiphytes. Tropical regions had greater abundance of rhodolits. The variables that most influenced the occurrence were light and temperature and the abundance were nitrate, temperature and current velocity. No latitudinal gradient was detected with respect to total epiphyte biomass. However, the collection points were significantly different with respect to the composition of the predominant taxa. The environmental factors that most influenced the epiphyte composition were a maximum temperature and minimum nitrate. The tropical region had greater abundance of species that are more common in hot waters, whose biomass decreased towards the subtropical region. Chapter 2 evaluate the influence of environmental factors that operate in the community of the same rhodolith bank over two years. The biomass of rhodoliths and associated species was analyzed during this period, as well as an experiment conducted in situ to evaluate the primary production of rhodoliths alone and in the presence of epiphytes. The highest total biomass of rhodoliths occurred during winter. Lithothamnion crispatum was the most abundant species in the summer. The epiphytic macroalgae occurred only in the summer of 2015, with the predominance of Padina gymnospora. Regarding the associated fauna, the phyla Anelida, Arthropoda and Mollusk had the lowest biomass in February 2015 and the highest in November 2016. The populations of key reef fish species in and around the rhodolith bank showed significant variations over time. Groupers (carnivorous / piscivorous) density seems to increase with the passage of time, especially from 2015 to 2016. On the other hand, the macroinvertebrate predatory fish population showed a slight decrease (from 2014 to 2016). Regarding the primary production, the photosynthesis and calcification of L. crispatum were smaller in the presence of P. gymnospora. While meteo-oceanographic conditions seem to cause change in seasonal abundance and composition of rhodoliths in Arvoredo Rhodolith bed, shifts in associated benthic community were a consequence of alteration of trophic interactions. A trophic cascade effects caused a top down control structuring a benthic community with reduced abundance of fleshy macroalgae, as observed in different reef systems. Suppression of canopy or flesh algae canopy cover seems to increase potential primary production of rhodolith bed