Contribuições da incorporação de movimentação à modelagem ecológica da distribuição espacial de grupos funcionais de peixes em lago raso subtropical

Abstract

A distribuição espacial dos peixes em ecossistemas aquáticos é dependente de diversos fatores físicos, químicos e biológicos. Os peixes jovens e adultos podem direcionar seu movimento seguindo condições favoráveis no que concerne às condições ambientais e de biomassa de presas e predadores. Dentro desse contexto, o presente trabalho visou analisar as contribuições da incorporação da movimentação à modelagem ecológica baseada em processos, quando estimada a distribuição espacial da biomassa de grupos funcionais de peixes em lago raso subtropical. O movimento é representado através do efeito combinado entre os movimentos passivo, em função da hidrodinâmica da lagoa, e comportamental, baseado na capacidade dos peixes de buscar ambiente mais adequado. A cada intervalo de tempo, a velocidade e a direção da corrente, calculadas no módulo hidrodinâmico do modelo IPH-ECO, são utilizadas juntamente com a velocidade e direção obtidos para o movimento comportamental de cada grupo funcional de peixes, para atualizar a biomassa íctica. O movimento comportamental é determinado através da utilização de um índice de adequabilidade do habitat (HSI), considerando as respostas funcionais a fatores tais como biomassa de presas, biomassa de predadores, luz, temperatura e oxigênio dissolvido. O modelo sem a rotina de movimentação dos peixes resultou na estimativa de biomassas homogêneas de todos os grupos funcionais ao longo da lagoa. Com a incorporação da movimentação observaram-se diferenças significativas na dinâmicas das biomassas dos grupos funcionais de peixes tanto entre regiões geográficas quando entre regiões biológicas da lagoa. As biomassas de omnívoros e planctívoros adultos apresentaram forte relação com as biomassas de alimento, em especial com os zoobentos. A biomassa de piscívoros, além da biomassa de alimento, teve dependência de fatores físicos, tais como o coeficiente de atenuação da luz e temperatura. O modelo com movimentação beneficia o modelo ecológico ao representar a possibilidade dos peixes de escolher o habitat, no entanto, adiciona complexidade em função da inserção de parâmetros relacionados às respostas funcionais e aos pesos de cada resposta na formação do índice. Os movimentos comportamental e passivo podem ter importâncias relativas diferentes na definição da movimentação das biomassas dos grupos funcionais de peixes. O equacionamento e os parâmetros existentes no módulo de peixes no modelo IPH-ECO podem não estar representando de forma suficientemente adequada as comunidades de peixes de ecossistemas subtropicais.

The spatial distribution of fish in aquatic ecosystems is dependent on various physical, chemical and biological factors. Unlike early life stages, young and adult fish can direct their movement following favorable environmental and biomass of prey and predators conditions. This study aimed to analyze the contribution of fish movement incorporation in a process-based ecological modeling, when estimating the spatial distribution of fish functional groups biomass in a subtropical shallow lake. Fish movement is represented by the combined effect of passive movement, due to lake hydrodynamics, and behavioral movement, based on the ability of fish to seek more suitable environments. At each time step, the flow speed and direction estimated on IPH-ECO’s hydrodynamic module are used along with the speed and direction estimated for behavioral movement to update each fish’s functional group biomass position. The behavioral movement is determined using a habitat suitability index (HSI) considering the functional responses to factors such as prey and predator biomass, light, temperature and dissolved oxygen. Process-based modeling, without fish movement, resulted in homogeneous biomass estimatives along the lake when analizing all functional groups. Significant differences in fish biomass between geographical regions as well as between biological regions were observed when movement was incorporated. There is a strong relationship between adult omnivorous and planktivorous distribution and food biomass. Besides food biomass, piscivorous distribution did show dependence on physical factors such as the extinction coefficient of light and temperature. The opportunity of moving improves fish dynamics representation. Nonetheless, movement adds complexity to ecological modeling since there is the inclusion of parameters related to functional responses and the need of defining each ones weight when calculating the index. Behavioral and passive movements may have distinct relative importance to the biomass movement definition. Existing equations and parameters used to describe fish processes in the model might not be representing properly fish communities from subtropical ecosystems.