Caracterização da matéria orgânica nas zonas ripárias em diferentes condições de preservação no Cerrado do Planalto Central do Brasil

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, 2016.A vegetação ripária influencia a estrutura e o funcionamento de ecossistemas ripários ao longo de bacias hidrográficas, contribuindo com a estabilidade do canal e proteção de funções ecológicas. Avaliar a entrada da Matéria Orgânica Particulada Grossa (MOPG) e estoque bêntico em escalas temporal e especial e relacionar a entrada da MOPG em riachos com a vegetação ripária preservada e perturbada possibilitam o desenvolvimento de uma visão integrada sobre a ótica de transferência de energia, importante processo ecológico. O objetivo do estudo foi caracterizar a variação espacial e temporal (sazonal e interanual) da MOPG e estoque bêntico e relacionar à contribuição da vegetação ripária na área preservada a perturbada na entrada de MOPG em riachos. A hipótese de tese foi: A MOPG no Cerrado é sazonal e sofre variação interanual porque é influenciada pelos padrões de precipitação da região. O estudado ocorreu em cinco riachos do Cerrado do Planalto Central, dos quais três preservados (Capetinga, Cabeça-de-Veado e Roncador), inseridos na APA Gama Cabeça-de-Veado (Capítulo 1) e dois perturbados (Rio Jardim e Capão Comprido), localizados na zona rural, cuja variação da MOPG foi relacionada a dois riachos preservados (Capetinga e Cabeça-de-veado), para estimar o efeito da remoção parcial da vegetação na entrada de MOPG (Capitulo 2). A tese é composta por dois capítulos: 1 - “Temporal and Spatial Patterns of Inputs and Benthic Stock of Organic Matter in Savannah Streams”, no qual foi investigada a variação da MOPG em riachos preservados durantes dois anos cujo objetivo foi avaliar a variação temporal (sazonal e interanual) e especial de entrada MOPG. O estudo foi baseado nas seguintes hipóteses: i) a quantidade e composição de MOPG variam no espaço e no tempo, porque são influenciadas por características edáficas e tipo de vegetação; e ii) A entrada de MOPG no riacho varia de um ano ao outro, porque é influenciada pelos padrões interanuais de precipitação. Foi coletada mensalmente a MOPG (folhas, galhos, partes reprodutoras e miscelânea) através de aportes (vertical, terrestre e lateral) e estoque bêntico. Os resultados mostraram que, entre meses, a maior quantidade da MOPG entra em riachos no fim da estação seca e início da chuvosa (período de transição). Enter anos, o segundo foi maior que o primeiro nos aportes e não houve diferença significativa no estoque bêntico. Espacialmente, a maior variação da MOPG ocorreu no racho Roncador seguido pelo Cabeça-de-Veado e pelo Riacho Capetinga. No estoque bêntico a maior foi no RS seguido por CVS e por último o CS. As folhas (60 %) da MOPG total foram a maior fração de aportes e 50% do estoque bêntico. No Cerrado a MOPG entra em riachos intensamente no período de transição e continuamente em pequenas quantidades nas estações (seca e chuvosa). Essa tendência de variação da MOPG proporciona uma transferência de energia ininterrupta para a biota aquática e 2 - “Influencias das Áreas Agrícolas na Entrada da Matéria Orgânica Particulada Grossa em Riachos de Cabeceiras Tropicais”. Nesse capítulo, pretendeu-se investigar a influencia da alteração da vegetação ripária, resultante da prática de agropecuária em áreas adjacentes a zona ripária através de entrada mensal de MOPG e composição florística da vegetação a borda do riacho. As hipóteses do trabalho foram: i) A produtividade será menor na área perturbada do que na área preservada, ii) Em função da remoção de parte da vegetação ripária o aporte terrestre (marginal à calha do rio) é menor quando comparado ao vertical (diretamente sobre a calha do riacho), e iii) As zonas ripárias preservadas possuem maior heterogeneidade de espécies arbóreas, contribuindo mais com detritos alóctones para o riacho e maior quantidade de troncos e projeção das raízes, resultando em mais acúmulo da matéria orgânica (estoque bêntico) se comparada à área perturbada. Foi comparada a MOPG de riachos de cabeceira das áreas preservadas e perturbadas. O levantamento florístico foi feito pelo método de parcelas e a coleta da MOPG (folhas, galhos, partes reprodutoras e miscelânea) realizada mensalmente durante dois anos através de aportes (vertical, terrestre, lateral) e estoque bêntico. O efeito da perturbação foi demostrado pela diferença na riqueza de espécies: 111 espécies na área preservada e 79 espécies na perturbadas (em 0.3 ha). O índice de equitabilidade de Pielou (J´) foi similar entre áreas. A maior entrada de matéria orgânica nos aportes e estoque bêntico foi verificada na área perturbada. Entre aportes, o terrestre foi semelhante ao vertical e estes maiores do que o lateral na área preservada. Na área perturbada, onde a vegetação está restrita à borda do riacho, o aporte vertical foi maior do que o terrestre. As folhas constituíram a maior fração na matéria orgânica total nos aportes em ambas as áreas (57 %). No estoque bêntico, os galhos constituíram 52 % na área preservada e as folhas 46% na área perturbada como principais frações da matéria orgânica total. O efeito antrópico foi bastante evidente na contribuição do aporte terrestre, devido à baixa densidade e riqueza de espécies nas comunidades vegetais, sem efeito negativo na matéria orgânica no riacho. A entrada mensal de MOPG no riacho foi contínua, mas em pequenas quantidades e não sincronizada com o clima. As maiores entradas ocorreram no fim da estação seca e inicio da chuvosa. Embora o nosso resultado ainda não seja definitivo, demonstrou que a MOPG varia entre anos, mas os padrões de variações interanuais necessitam de estudos de longo prazo para que sejam esclarecidos os fatores que determinam a produtividade da vegetação ripária. A entrada de MOPG e o estoque bêntico em riachos foram maiores na área perturbada do que na área preservada e o efeito negativo de remoção parcial de vegetação ripária foi evidente no terrestre entre aportes e na densidade e riqueza de espécies.The riparian vegetation influences the structure and function of riparian ecosystems along the watershed, contributing to channel stability and protection of ecological functions. To evaluate the input of Coarse Particulate Organic Matter (CPOM) and benthic stock on scales (temporal and spatial) and to relate CPOM input and benthic stock between streams enables the development of an integrated vision of the energy transfer point of view, an important ecological process. Our goal was to characterize the spatial and temporal variation of CPOM input and benthic stock and to relate the contribution of preserved and disturbed riparian vegetation in the input and benthic stock. The hypothesis was: The variation of CPOM in the Cerrado is seasonal and interannual because it is influenced by regional weather patterns. Five streams were studied in the Cerrado: three were preserved (Capetinga, Cabeça-de-Veado and Roncador), inserted in the Gama Cabeça-de-Veado preserved environmental area (Chapter 1) and two were disturbed streams, Rio Jardim and Capão Comprido, located in the suburb of Brasília, whose CPOM variation was compared among preserved streams (Capentiga and Cabeça-de-Veado) and disturbed to estimate the effect of partial removal of vegetation in the CPOM inputs and benthic stock (Chapter 2). Therefore, this thesis consists of two chapters that follow: 1 - “Temporal and Spatial Patterns of Inputs and Stock of Organic Matter in Savannah Streams”, where, our goal was to determine if CPOM inputs from riparian vegetation to streams vary naturally over the temporal (seasonal and interannual) and within a small spatial scale (up to 7.5 km), in the tropical savannah (Cerrado), Central Brazil. In addition, we investigated the patterns of organic matter retention, by collecting benthic stocks. The study was based in followed hypotheses: i) the amount and composition of CPOM inputs varies in space and time because they are influenced by edaphic characteristics and vegetation type; and ii) the CPOM inputs vary from one year to another because they are affected by interannual patterns of rainfall. There were annual and seasonal CPOM inputs and benthic stock variations. The highest annual CPOM input was in the second year and the lowest in the first. There were no significant difference variations in the benthic stock between both years. The largest monthly input occurred at the end of the dry season and beginning of the rainy (transition period), but there was no difference between seasons (wet and dry). The spatial CPOM input and benthic stock between areas were different. The higher CPOM input occurred in the Roncador stream followed by Cabeça-de-Veado and Capetinga stream. And the largest benthic stock was in the Roncador stream followed by Cabeça-de-Veado and Capetinga. The leaves were 60% higher in the CPOM input and 50% in the benthic stock. In the Cerrado CPOM enters intensely in the stream during the transition period and continuously in the small quantities in the both seasons (wet and dry). This tendency of entrances of CPOM provides an uninterrupted energy transfer to heterotrophic organisms. And 2 - " Influences of Agricultural Areas in the Organic Matter Inputs Into Tropical Headwater Streams " In this chapter, we intend to determine the magnitude of human impact resulting from the partial removal of vegetation for agricultural activity in the transfer of energy between the riparian zone through the monthly CPOM input and composition of riparian vegetation confined to the edge of stream. For this, we compared four Cerrado headwater streams (two preserved) and (the two disturbed). The hypotheses of the study were: i) the productivity will be less at disturbed area than at preserved area, ii) Due to the partial removal of riparian vegetation the terrestrial input contribution (marginal to the river channel) is lower when compared to vertical input (directly on stream edge), and iii) preserved riparian areas have greater diversity of tree species, contributing more with allochthonous CPOM to the stream and greater amount of branches and projection of the roots, resulting in accumulation of organic matter (benthic stock) compared to the disturbed area. The floristic survey was conducted by plots method and the CPOM (leaves, brunches, reproductive parts and miscellaneous) was sampled monthly for two years through vertical, terrestrial and, lateral inputs and benthic stock. The partial vegetation remove effect was demonstrated by the difference in species richness: 111 species in the preserved area and 79 species in disturbed (at 0.3 ha). The evenness index Pielou (J') was similar in both areas. Among inputs, the terrestrial was similar to the vertical and these larger than the lateral input at the preserved area. At disturbed area, where the riparian vegetation is restricted in the stream edge, vertical input was higher than the terrestrial input. The leaves were the largest fraction of total organic matter and they were similar in both areas (preserved and disturbed -57%). In the benthic stock, the branches constituted 52% in the preserved area and leaves 46% in the disturbed area as the largest fraction of the total CPOM. The anthropic effect was quite evident in the terrestrial input contribution, due to low density and species richness in plant communities, but it did not decrease CPOM amount entering into the stream, which can result in changes in the functioning of ecosystems of streams and structure biological communities. Monthly CPOM inputs in the streams are continuous in small amounts and not synchronized with climate. The peaks occurred in the end and beginning of wet season. Although our results are not definitive it showed that there was interannual variation, but the Inter-annual patterns variations need longer term studies to clarify the factors that determinate the vegetation riparian productivity between years. The CPOM input and benthic stock were higher at perturbed area than at preserved area. Between inputs the negative effect of partial removal of riparian vegetation was evident in the terrestrial input, low density and species richness