Estrutura da comunidade planctônica e interações tróficas em grandes lagos rasos tropicais e subtropicais

Abstract

Lagos continentais tropicais e subtropicais são diferentes dos lagos temperados em várias características das redes tróficas, apresentando alta densidade de peixes planctívoros/onívoros, que promovem efeitos em cascata sobre toda a comunidade planctônica. As macrófitas desempenham papel fundamental na estruturação espacial desses processos. Com baixo potencial em promover o estado de águas claras, representado por baixa biomassa de fitoplâncton, uma menor eficiência das redes tróficas é esperada em lagos rasos (sub)tropicais. O presente estudo foi realizado em dois ecossistemas de lagos rasos, sendo (1) uma extensa lagoa rasa subtropical no sul do Brasil (Lagoa Mangueira – RS), e (2) uma planície de inundação amazônica composta por vários lagos tropicais no norte do Brasil (Lago Grande do Curuai – PA). O objetivo do estudo foi analisar a composição, dinâmica e interações entre os componentes da rede trófica planctônica em grandes lagos rasos brasileiros. Inicialmente, foi testado se as métricas de densidade e biomassa do zooplâncton respondem diferentemente aos mesmos fatores ambientais (incluindo clorofila-a). A partir disso, a composição das comunidades planctônicas foi estudada através da partição da biomassa de carbono, e as relações tróficas foram analisadas através da razão entre a biomassa de carbono de consumidores e produtores em ambos os sistemas. Apesar de diferentes abordagens amostrais terem sido utilizadas nos ecossistemas de estudo (escala diária na Lagoa Mangueira e escala sazonal no Lago Grande do Curuai), algumas semelhanças puderam ser apontadas. Em ambos os sistemas, o fitoplâncton foi responsável pela maior fração do pool de carbono planctônico, com expressiva contribuição ou predominância de cianobactérias. O zooplâncton apresentou baixa biomassa de grandes cladóceros filtradores, com predominância de rotíferos e náuplios de copépodes. Consequentemente, as razões de biomassa entre zooplâncton e bacterioplâncton foram consideravelmente maiores do que as razões entre zooplâncton e fitoplâncton em todos os lagos. Tal fato indica maior pressão de predação nos componentes microbianos, com menor potencial de controle da biomassa algal em lagos tropicais e subtropicais. Apesar do baixo potencial de controle do zooplâncton sobre o fitoplâncton, razões significativas de biomassa foram observadas entre zooplâncton e cianobactérias, sendo equiparadas ou maiores que as razões entre zooplâncton e as demais classes do fitoplâncton (i.e. clorofíceas, diatomáceas, criptofíceas). Isso demonstra alguma relação específica entre os dois grupos, evidenciando que as interações entre zooplâncton e cianobactérias ainda são amplamente inexploradas, necessitando de maior investigação em cenários mais eutróficos. As bactérias (e ciliados na Lagoa Mangueira) apresentaram baixíssima biomassa, possivelmente por estarem expostas a forte predação em lagos rasos, somado a outros fatores como a qualidade de carbono disponível na forma de substâncias húmicas e taxas mais elevadas de respiração bacteriana nos (sub)trópicos. Este estudo também destacou a variação espacial de habitats complexos – seja por influência de macrófitas ou por efeitos sazonais do pulso de inundação – como um fator importante a influenciar a dinâmica e as relações mútuas entre fitoplâncton, comunidades microbianas e seus consumidores. Um dos grandes desafios do estudo foi interpretar as complexas relações entre as diferentes comunidades planctônicas e uma ampla gama de variáveis ambientais, todas interagindo em ambientes altamente dinâmicos.

Tropical and subtropical lakes are different from temperate ones in several characteristics of the food webs. They exhibit a high density of planktivorous/omnivorous fish promoting cascading effects over the entire planktonic community. Macrophytes play a key role in the spatial structuring involving these processes. With low potential to promote the clear-water state, represented by low phytoplankton biomass, lower efficiency of the trophic food-webs is expected in (sub)tropical shallow lakes. The present study was carried out at two shallow lake ecosystems, being (1) a large subtropical shallow lake in southern Brazil (Lake Mangueira – RS), and (2) an Amazonian floodplain composed of several tropical lakes in northern Brazil (Lago Grande do Curuai – PA). The aim of the study was to understand the composition, dynamics and interactions between the components of the planktonic food web in Brazilian large shallow lakes. Initially, it was tested if zooplankton density and biomass metrics respond differently to the same environmental factors (including chlorophyll-a). From this, the composition of the planktonic communities was studied through the carbon biomass partitioning, and the trophic relationships were analyzed through the carbon biomass ratio between the consumers and producers in both systems. Although different sampling approaches were used in the studied ecosystems (daily scale at Lake Mangueira and seasonal scale at the Curuai floodplain), some similarities could be pointed out. In both systems, phytoplankton was responsible for the largest fraction of the total plankton carbon pool, with a significant contribution or predominance of cyanobacteria. The zooplankton showed low biomass of large filter-feeding cladocerans, with a predominance of rotifers and copepod nauplii. Consequently, zooplankton to bacterioplankton biomass ratios were considerably higher than zooplankton to phytoplankton ratios in all lakes. This fact indicates greater predation pressure on microbial components, with less potential to control algal biomass in tropical and subtropical lakes. Despite the low potential of zooplankton in control phytoplankton biomass, significant biomass ratios were found between zooplankton and cyanobacteria, being equal or higher than ratios between zooplankton and the other classes of phytoplankton (i.e., chlorophytes, diatoms, cryptophytes). This demonstrates some specific relationship between these two groups, indicating that the zooplankton and cyanobacteria interactions remain largely unexplored, requiring further investigation in a more eutrophic scenario. Bacteria (and ciliates in Lake Mangueira) presented very low biomass, possibly due to strong predation in shallow lakes, in addition to other factors such as the quality of carbon available in the form of humic substances and higher rates of bacterial respiration in the (sub) tropics. This study also highlighted the spatial variation of complex habitats – whether due to the influence of macrophytes or seasonal effects of the flood pulse – as an important factor influencing the dynamics and mutual relationships between phytoplankton, microbial communities, and their grazers. One of the major challenges of the study was to interpret the complex relationships between different planktonic communities and a wide range of environmental variables, all interacting in highly dynamic environments.