Variação na estrutura trófica e no uso dos recursos alimentares da ictiofauna de zonas rasas ao longo de um gradiente estuarino-límnico

Abstract

O estudo da estrutura trófica de comunidades biológicas nos fornece uma descrição da organização e funcionamento do ecossistema e das interações entre as comunidades. Comparar a estrutura trófica das comunidades ao longo de gradientes ambientais pode fornecer novas interpretações em relação a sua organização trófica e serve de base para avaliar impactos antrópicos presentes e futuros. Um dos métodos mais comuns atualmente para se avaliar relações tróficas é a análise dos isótopos estáveis (AIE), o qual vem sendo utilizado para estimar os fluxos de matéria orgânica entre consumidores bem como sua posição trófica na cadeia alimentar. O objetivo principal dessa dissertação foi investigar a estrutura trófica da assembleia de peixes de zonas rasas ao longo de um gradiente estuarino–límnico, a partir da AIE de carbono (13C/12C) e nitrogênio (15N/14N) de fontes alimentares basais (i.e., plantas com fotossíntese C3 e C4 e matéria orgânica particulada em suspensão, POM) e peixes dominantes em cada sistema. Amostras de fontes alimentares basais, peixes e invertebrados foram coletados na primavera e verão entre 2009 e 2010 no estuário da Lagoa dos Patos, Canal São Gonçalo e Lagoa Mirim no extremo sul do Rio Grande do Sul. Biplots e métricas isotópicas (Convex hull e nicho isotópico) foram utilizadas para descrever e comparar a estrutura trófica da ictiofauna entre os ambientes. Análises de correlação foram realizadas para analisar a relação entre o comprimento total (CT) da ictiofauna e a posição trófica (PT). Modelos bayesianos de mistura isotópica foram empregados para avaliar a variabilidade no uso de recursos alimentares ao longo do gradiente ambiental para o barrigudinho Jenynsia multidentata, uma das únicas espécies frequentes ao longo de todo gradiente. A área total (Convex hull) e o nicho isotópico ocupado pela assembleia de peixes variaram marcadamente entre os ambientes, com o estuário apresentando uma área total duas vezes maior (CH: 50,28) do que o Canal e a Lagoa (17,51 e 20,29, respectivamente). Já o nicho isotópico, que é robusto aos efeitos de possíveis diferenças no número amostral, apresentou diferenças estatísticas entre estuário e os dois ambientes de água doce (p<0,00), porém esses dois últimos não apresentaram diferenças entre si (p>0,30). A AIE dos peixes no Canal sugere que a fragmentação de habitat ocasionada pela presença de uma barragem-eclusa afetou também a conectividade trófica entre o estuário da Lagoa dos Patos e Lagoa Mirim. Variações na razão isotópica do nitrogênio da comunidade também sugerem que impactos antrópicos como a eutrofização são mais acentuados no estuário da Lagoa dos Patos e Canal. As análises de correlações não mostraram correlação positiva entre o CT e PT. O modelo de mistura mostrou que as principais fontes alimentares basais para J. multidentata no canal foi POM, enquanto na lagoa foram principalmente plantas C4 e POM e no estuário houve uma maior sobreposição nos intervalos de credibilidade, não sendo possível distinguir diferenças significativas na contribuição relativa das fontes basais para a espécie. Nossos resultados mostraram que há diferenças na estrutura trófica e no uso de recursos alimentares ao longo do gradiente ambiental e que impactos antrópicos, como construção de barragem e eutrofização, afetam a ictiofauna nesses ambientes.

Trophic structure analyses of biological communities provide insights on ecosystem organization and functioning and also on communities’ interactions. Comparing the trophic structure of communities considering environmental gradients allows new interpretations of their trophic organization and evaluation of current and future anthropic impacts. One of the most common methods to evaluate trophic relationships is the stable isotope analysis (SIA), which has been used to estimate the flow of organic matter among consumers as well as its trophic position in the food chain. The main objective of this Master Thesis was to investigate the trophic structure of shallow areas fish assemblage along a freshwater-estuarine gradient, using the analysis of carbon (13C/12C) and nitrogen (15N/14N) isotope ratios of basal food sources (i.e., plants with C3 and C4 photosynthesis and particulate organic matter POM) and dominant fishes in each system. Basal food sources, fishes and invertebrates were collected at Lagoa dos Patos estuary, São Gonçalo Channel and Lagoa Mirim, located in the southern most in Brazil, during spring and summer seasons of 2009 and 2010. Biplots and isotopic metrics (Convex hull and isotopic niche) were used to describe and compare the trophic structure obtained in the three environments. Correlation analyzes were conducted to examine the relationship between total length (TL) of the ichthyofauna and trophic position (TP). Bayesian models of isotopic mixing were used to evaluate the variability in food resource use by the one-sided livebearer Jenynsia multidentata along the environmental gradient, which was one of the only species found along the entire gradient. The total area (Convex hull) and the isotopic niche occupied by the fish assemblage showed an marked variation among environments. The Convex hull total area of the estuary (CH: 50.28) was two-fold higher than the Channel and Lagoa Mirim areas (17,51 and 20.29, respectively). The isotopic niche, which is not affected by differences in sample sizes, showed statistical differences between the estuary and the two freshwater systems ( (p<0.00), but there were no statistical differences when the freshwater systems were compared with each other (p>0.30). The SIA analysis of fishes in the Channel suggests that the habitat fragmentation caused by a dam also affected the trophic connectivity between the Lagoa dos Patos estuary and the Lagoa Mirim. Comparison of the nitrogen isotope ratio values among communities also suggested that anthropogenic impacts (e.g., eutrophication) were more evident in the Lagoa dos Patos estuary and Channel. The analysis of correlations didn't show any positive correlation between TL and TP. The mixing model showed that the main basal food sources sustaining J. multidentata in the Channel was POM, whereas in the Lagoa Mirim was mainly C4 plants and POM. Moreover, in the estuary, it was found a greater overlap on the credibility intervals of basal food sources and it was not possible to distinguish statistical differences between their relative contributions to the specie. Our results showed that there are differences on the trophic structure and on the use of food resources along the environmental gradient. Also, anthropogenic impacts, such as dam constructions and eutrophication, have an affect on the ichthyofauna of these environments.