Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Vai trò của thực vật thủy sinh nổi và chìm trong sự đa dạng thuế học và chức năng của fitoplankton ở hai hồ chứa nhiệt đới
Tóm tắt
Thực vật thủy sinh đóng một vai trò quan trọng trong việc duy trì đa dạng sinh học. Tuy nhiên, ít có thông tin về mối quan hệ giữa các loại thực vật thủy sinh khác nhau và sự đa dạng của các cộng đồng thủy sinh. Mục tiêu của nghiên cứu này là xác định mối quan hệ giữa thực vật thủy sinh nổi và chìm với sự biến đổi theo thời gian trong sự đa dạng thuế học và chức năng của fitoplankton ở hai hồ chứa nhiệt đới (Cursaí và Cajueiro) nằm ở miền Đông Bắc Brazil. Một nghiên cứu thực địa đã được thực hiện hàng quý từ tháng 11 năm 2018 đến tháng 11 năm 2019 để phân tích các chỉ số đa dạng thuế học (sự phong phú, tính công bằng và chỉ số Shannon) và đa dạng chức năng (FRic, FEve và FDiv) của fitoplankton liên quan đến sự hiện diện của thực vật thủy sinh. Các chỉ số đa dạng thuế học và chức năng thay đổi theo thời gian ở các địa điểm lấy mẫu. Thực vật thủy sinh có ảnh hưởng tích cực đến sự phong phú thuế học, chỉ số Shannon và FDiv ở Cajueiro, và ảnh hưởng tiêu cực đến tính công bằng thuế học và FEve của fitoplankton ở Cursaí. Độ đa dạng chức năng của fitoplankton bị ảnh hưởng tiêu cực bởi độ trong của nước và bị ảnh hưởng tích cực bởi tổng chất rắn hòa tan, pH và nitrate ở các địa điểm có thực vật thủy sinh, trong khi sự phong phú thuế học bị ảnh hưởng tích cực bởi tổng photpho. Kết quả của chúng tôi cho thấy rằng sự đa dạng thuế học và chức năng của fitoplankton phản ứng khác nhau với sự biến đổi không gian và thời gian, và sự phong phú loài, chỉ số Shannon và FDiv có liên quan đến thực vật thủy sinh.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Azevedo, A. D. S., A. N. Moura, N. K. C. Aragão-Tavares & Ê. W. Dantas, 2020. Taxonomic and functional approaches to phytoplankton in ecosystems with different coverage of aquatic plants. Brazilian Journal of Botany 43: 665–675.
Alvares, C. A., J. L. Stape, P. C. Sentelhas, J. L. de Moraes Gonçalves & G. Sparovek, 2013. Köppen’s climate classification map for Brazil. Meteorologische Zeitschrift 22: 711–728.
Amorim, C. A. & A. N. Moura, 2021. Ecological impacts of freshwater algal blooms on water quality, plankton biodiversity, structure, and ecosystem functioning. Science of the Total Environment 758: 143605.
Amorim, C. A., Ê. W. Dantas & A. N. Moura, 2020. Modeling cyanobacterial blooms in tropical reservoirs: The role of physicochemical variables and trophic interactions. Science of the Total Environment 744: 140659.
Anthony, J. L. & W. M. Lewis, 2012. Low boundary layer response and temperature dependence of nitrogen and phosphorus releases from oxic sediments of an oligotrophic lake. Aquatic Sciences 74: 611–617.
APAC, 2019. Agência Pernambucana de Águas e Clima. http://www.apac.pe.gov.br/meteorologia/monitoramento-pluvio.php (accessed 19 March 2019).
APAC, 2020. Agência Pernambucana de Águas e Clima. http://www.apac.pe.gov.br/meteorologia/monitoramento-pluvio.php (accessed 26 June 2020).
A.P.H.A., 2005. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 21st ed. American Public Health Association, Washington:
Barrow, J. L., B. E. Beisner, R. Giles, A. Giani, I. Domaizon & I. Gregory-Eaves, 2019. Macrophytes moderate the taxonomic and functional composition of phytoplankton assemblages during a nutrient loading experiment. Freshwater Biology 64: 1369–1381.
Bind, A., A. Kushwaha, G. Devi, S. Goswami, B. Sen & V. Prakash, 2019. Biosorption valorization of floating and submerged macrophytes for heavy-metal removal in a multi-component system. Applied Water Science 9: 1–9.
Brasil, J., J. L. Attayde, F. R. Vasconcelos, D. D. F. Dantas & V. L. M. Huszar, 2016. Drought-induced water-level reduction favors cyanobacteria blooms in tropical shallow lakes. Hydrobiologia 770: 145–164.
Burson, A., M. Stomp, E. Greenwell, J. Grosse & J. Huisman, 2018. Competition for nutrients and light: testing advances in resource competition with a natural phytoplankton community. Ecology 99: 1108–1118.
Cardoso, S. J., J. C. Nabout, V. F. Farjalla, P. M. Lopes, R. L. Bozelli, V. L. Huszar & F. Roland, 2017. Environmental factors driving phytoplankton taxonomic and functional diversity in Amazonian floodplain lakes. Hydrobiologia 802: 115–130.
Cunha, D. G. F., F. Bottino & M. C. Calijuri, 2012. Can free-floating and emerged macrophytes influence the density and diversity of phytoplankton in subtropical reservoirs? Lake and Reservoir Management 28: 255–264.
Cunha, D. G. F., M. C. Calijuri & M. C. Lamparelli, 2013. A trophic state index for tropical/subtropical reservoirs (TSItsr). Ecological Engineering 60: 126–134.
Declerck, S., J. Vandekerkhove, L. Johansson, K. Muylaert, J. M. Conde-Porcuna, K. Van Der Gucht, C. Pérez-Martínez, T. Lauridsen, K. Schwenk, G. Zwart, W. Rommens, J. López-Ramos, E. Jeppesen, W. Vyverman, L. Brendonck & L. De Meester, 2005. Multi-group biodiversity in shallow lakes along gradients of phosphorus and water plant cover. Ecology 86: 1905–1915.
Declerck, S., M. Vanderstukken, A. Pals, K. Muylaert & L. De Meester, 2007. Plankton biodiversity along a gradient of productivity and its mediation by macrophytes. Ecology 88: 2199–2210.
Dias, R. M., J. C. B. da Silva, L. C. Gomes & A. A. Agostinho, 2017. Effects of macrophyte complexity and hydrometric level on fish assemblages in a Neotropical floodplain. Environmental Biology of Fishes 100: 703–716.
Ebeling, A., S. Pompe, J. Baade, N. Eisenhauer, H. Hillebrand, R. Proulx, C. Roscher, B. Schmid, C. Wirth & W. W. Weisser, 2014. A trait-based experimental approach to understand the mechanisms underlying biodiversity–ecosystem functioning relationships. Basic and Applied Ecology 15: 229–240.
Edwards, K. F., M. K. Thomas, C. A. Klausmeier & E. Litchman, 2016. Phytoplankton growth and the interaction of light and temperature: A synthesis at the species and community level. Limnology and Oceanography 61: 1232–1244.
Esteves, F. A., 2011. Fundamentos de Limnologia, 3rd ed. Interciência, Rio de Janeiro:
Ferreira, T. F., L. O. Crossetti, D. M. M. Marques, L. Cardoso, C. R. Fragoso Jr. & E. H. van Nes, 2018. The structuring role of submerged macrophytes in a large subtropical shallow lake: clear effects on water chemistry and phytoplankton structure community along a vegetated-pelagic gradient. Limnologica 69: 142–154.
Figueredo, C. C. & A. Giani, 2001. Seasonal variation in the diversity and species richness of phytoplankton in a tropical eutrophic reservoir. Hydrobiologia 445: 165–174.
Gaston, K. J., 2000. Global patterns in biodiversity. Nature 405: 220–227.
Gebrehiwot, M., D. Kifle, I. Stiers & L. Triest, 2017. Phytoplankton functional dynamics in a shallow polymictic tropical lake: the influence of emergent macrophytes. Hydrobiologia 797: 69–86.
Ghosh, S., S. Barinova & J. P. Keshri, 2012. Diversity and seasonal variation of phytoplankton community in the Santragachi Lake, West Bengal, India. Qscience Connect 2012: 3.
Golterman, H., R. Clymo & M. Ohnstad, 1978. Method for the Physical and Chemical Analysis of Fresh Waters, IBP Handbook, London:
He, Y., N. Song & H. L. Jiang, 2018. Effects of dissolved organic matter leaching from macrophyte litter on black water events in shallow lakes. Environmental Science and Pollution Research 25: 9928–9939.
Hillebrand, H., C. D. Dürselen, D. Kirschtel, U. Pollingher & T. Zohary, 1999. Biovolume calculation for pelagic and benthic microalgae. Journal of Phycology 35: 403–424.
Inaotombi, S. & D. Sarma, 2021. Factors influencing distribution patterns of cyanobacteria in an upland lake of the Kumaun Himalayas, India. Archives of Environmental & Occupational Health 76: 123–133.
INMET, 2019. Instituto Nacional de Meteorologia. http://www.inmet.gov.br/portal/ (accessed 19 March 2019).
Jeppesen, E., M. Søndergaard, N. Mazzeo, M. Meerhoff, C. C. Branco, V. Huszar & F. Scasso, 2005. Lake restoration and biomanipulation in temperate lakes: relevance for subtropical and tropical lakes. Restoration and Management of Tropical Eutrophic Lakes 61: 341–359.
Jeppesen, E., M. Søndergaard & Z. Liu, 2017. Lake restoration and management in a climate change perspective: an introduction. Water 9: 1–8.
Jiang, X., X. Jin, Y. Yao, L. Li & F. Wu, 2008. Effects of biological activity, light, temperature and oxygen on phosphorus release processes at the sediment and water interface of Taihu Lake, China. Water Research 42: 2251–2259.
John, D. M., B. A. Whitton & A. J. Brook, 2002. The Freshwater Algal Flora of the British Isles: An Identification Guide to Freshwater and Terrestrial Algae, Cambridge University Press, Cambridge:
Komárek, J. & K. Anagnostidis, 1999. Cyanoprokaryota I. Teil Chroococcales. In Ettl, H., G. Gärtner, H. Heynig & D. Mollenhauer (eds), Süsswasserflora von Mitteleuropa. Gustav Fischer Verlag, Jena.
Komárek, J. & K. Anagnostidis, 2005. Cyanoprokaryota 2. Teil Oscillatoriales. In Büdel, B., L. Krienitz, G. Gärtner & M. Schagerl (eds), Süsswasserflora von Mitteleuropa. Gustav Fischer Verlag, Jena.
Komárek, J. & G. Cronberg, 2001. Some chroococcalean and oscillatorialean Cyanoprokaryotes from southern African lakes, ponds and pools. Nova Hedwigia 73: 129–160.
Koroleff, F., 1976. Determination of nutrients. In Grasshoff, K. (ed), Methods of Seawater Analysis Verlag Chemie, Stuttgart: 117–181.
Kowalczewska-Madura, K., R. Gołdyn & M. Dera, 2015. Spatial and seasonal changes of phosphorus internal loading in two lakes with different trophy. Ecological Engineering 74: 187–195.
Krammer, K. & H. Lange-Bertalot, 1991. Bacillariophyceae 3. Teil: Centrales, Fragilariaceae and Eunotiaceae. In Ettl, H., J. Gerloff, H. Heynig & D. Mollenhauer (eds), Sübwasser flora von Mitteleuropa. Gustav Fischer Verlag, Stuttgart.
Kruk, C., M. Devercelli & V. L. Huszar, 2020. Reynolds functional groups: a trait-based pathway from patterns to predictions. Hydrobiologia 848: 113–129.
Krztoń, W., J. Kosiba, A. Pociecha & E. Wilk-Woźniak, 2019. The effect of cyanobacterial blooms on bio-and functional diversity of zooplankton communities. Biodiversity and Conservation 28: 1815–1835.
Laliberté, E. & P. Legendre, 2010. A distance-based framework for measuring functional diversity from multiple traits. Ecology 91: 299–305.
Lawton, L., B. Marsalek, J. Padisák & I. Chorus, 1999. Determination of cyanobacteria in the laboratory. In Chorus, I. & J. Bartram (eds), Toxic Cyanobacteria in Water: A Guide to Their Public Health Consequences, Monitoring and Management World Organizaton Health, London: 1–28.
Longhi, M. L. & B. E. Beisner, 2010. Patterns in taxonomic and functional diversity of lake phytoplankton. Freshwater Biology 55: 1349–1366.
Loreau, M., 2010. Linking biodiversity and ecosystems: towards a unifying ecological theory. Philosophical Transactions of the Royal Society b: Biological Sciences 365: 49–60.
Lu, J., S. J. Faggotter, S. E. Bunn & M. A. Burford, 2017. Macrophyte beds in a subtropical reservoir shifted from a nutrient sink to a source after drying then rewetting. Freshwater Biology 62: 854–867.
Lu, J., S. E. Bunn & M. A. Burford, 2018. Nutrient release and uptake by littoral macrophytes during water level fluctuations. Science of the Total Environment 622: 29–40.
Lund, J. W. G., C. Kipling & E. D. Le Cren, 1958. The inverted microscope method of estimating algal numbers and the statistical basis of estimations by counting. Hydrobiologia 11: 143–170.
Mackereth, F., J. Heron & J. Talling, 1978. Water Analysis: Some Revised Methods for Limnologists, Freshwater Biological Association, Ambleside:
Magurran, A. E. & B. McGill, 2011. Biological Diversity: Frontiers in Measurement and Assessment, Oxford University Press, New York:
Mason, N. W., D. Mouillot, W. G. Lee & J. B. Wilson, 2005. Functional richness, functional evenness and functional divergence: the primary components of functional diversity. Oikos 111: 112–118.
McQuoid, M. R., A. Godhe & K. Nordberg, 2002. Viability of phytoplankton resting stages in the sediments of a coastal Swedish fjord. European Journal of Phycology 37: 191–201.
Moi, D. A., D. C. Alves, P. A. P. Antiqueira, S. M. Thomaz, F. T. de Mello, C. C. Bonecker, L. Z. Rodrigues, R. García-Ríos & R. P. Mormul, 2021. Ecosystem shift from submerged to floating plants simplifying the food web in a tropical shallow lake. Ecosystems 24: 628–639.
Mormul, R. P., S. M. Thomaz, A. A. Agostinho, C. C. Bonecker & N. Mazzeo, 2012. Migratory benthic fishes may induce regime shifts in a tropical floodplain pond. Freshwater Biology 57: 1592–1602.
Mouchet, M. A., S. Villéger, N. W. Mason & D. Mouillot, 2010. Functional diversity measures: an overview of their redundancy and their ability to discriminate community assembly rules. Functional Ecology 24: 867–876.
Mulderij, G., E. H. Van Nes & E. Van Donk, 2007. Macrophyte–phytoplankton interactions: the relative importance of allelopathy versus other factors. Ecological Modelling 204: 85–92.
O’Neil, J. M., T. W. Davis, M. A. Burford & C. J. Gobler, 2012. The rise of harmful cyanobacteria blooms: the potential roles of eutrophication and climate change. Harmful Algae 14: 313–334.
Ohtaka, A., T. Narita, T. Kamiya, H. Katakura, Y. Araki, S. Im, R. Chhay & S. Tsukawaki, 2011. Composition of aquatic invertebrates associated with macrophytes in Lake Tonle Sap, Cambodia. Limnology 12: 137–144.
Padial, A. A., S. M. Thomaz & A. A. Agostinho, 2009. Effects of structural heterogeneity provided by the floating macrophyte Eichhornia azurea on the predation efficiency and habitat use of the small Neotropical fish Moenkhausia sanctaefilomenae. Hydrobiologia 624: 161–170.
Padisák, J., L. O. Crossetti & L. Naselli-Flores, 2009. Use and misuse in the application of the phytoplankton functional classification: a critical review with updates. Hydrobiologia 621: 1–19.
Pielou, E. C., 1966. The measurement of diversity in different types of biological collections. Journal of Theoretical Biology 13: 131–144.
Popovský, J. & L. A. Pfiester, 1990. Dinophyceae (Dinoflagellida). In Ettl, H., J. Gerloff, H. Heyning & D. Mollenhauer (eds), Süßwasserflora von Mitteleuropa. Gustav Fischer Verlag, Jena.
Prescott, G. W., C. E. M. Bicudo & W. C. Vinyard, 1982. A Synopsis of North American Desmids. Part II. Section 4, The University of Nebraska Press, Lincoln:
R Core Team, 2015. R: a language and environment for statistical computing. vers 3.2.2, R Foundation for Statistical Computing, Vienna.
Reynolds, C. S., 2006. The Ecology of Phytoplankton, Cambridge University Press, Cambridge:
Reynolds, C. S., V. Huszar, C. Kruk, L. Naselli-Flores & S. Melo, 2002. Towards a functional classification of the freshwater phytoplankton. Journal of Plankton Research 24: 417–428.
Schabhüttl, S., P. Hingsamer, G. Weigelhofer, T. Hein, A. Weigert & M. Striebel, 2013. Temperature and species richness effects in phytoplankton communities. Oecologia 171: 527–536.
Schindler, D. W., R. E. Hecky, D. L. Findlay, M. P. Stainton, B. R. Parker, M. J. Paterson, K. G. Beaty, M. Lyng & S. Kasian, 2008. Eutrophication of lakes cannot be controlled by reducing nitrogen input: results of a 37-year whole-ecosystem experiment. Proceedings of the National Academy of Sciences 105: 11254–11258.
Shannon, C. E. & W. Weaver, 1963. The Mathematical Theory of Communication, Illinois University Press, Urbana:
Song, Y., M. A. D. Mowe, S. M. Mitrovic, H. T. W. Tan & D. C. J. Yeo, 2019. An ex situ mesocosm study of emergent macrophyte effects on phytoplankton communities. Fundamental and Applied Limnology/archiv Für Hydrobiologie 192: 225–235.
Sousa, E. B., S. L. dos Santos Pinto, A. L. Gomes, C. J. da Silva Cunha, V. B. da Costa Tavares & S. C. C. Pinheiro, 2020. Composition, richness and ecological index of phytoplankton of lake Bolonha (Belém, Pará). Brazilian Journal of Animal and Environmental Research 3: 3263–3275.
Steinman, A. D., M. E. Ogdahl, M. Weinert & D. G. Uzarski, 2014. Influence of water-level fluctuation duration and magnitude on sediment–water nutrient exchange in coastal wetlands. Aquatic Ecology 48: 143–159.
Stomp, M., J. Huisman, F. de Jongh, A. J. Veraart, D. Gerla, M. Rijkeboer, B. W. Ibelings, U. I. A. Wollenzien & L. J. Stal, 2004. Adaptive divergence in pigment composition promotes phytoplankton biodiversity. Nature 432: 104–107.
Su, H., J. Chen, Y. Wu, J. Chen, X. Guo, Z. Yan, D. Tian, J. Fang & P. Xie, 2019. Morphological traits of submerged macrophytes reveal specific positive feedbacks to water clarity in freshwater ecosystems. Science of the Total Environment 684: 578–586.
They, N. H. & D. M. Marques, 2019. The structuring role of macrophytes on plankton community composition and bacterial metabolism in a large subtropical shallow lake. Acta Limnologica Brasiliensia 31: e19.
Tilman, D., J. Knops, D. Wedin, P. Reich, M. Ritchie & E. Siemann, 1997. The influence of functional diversity and composition on ecosystem processes. Science 277: 1300–1302.
Utermöhl, H., 1958. Zur vervollkommnung der quantitativen phytoplankton-methodik: mit 1 Tabelle und 15 abbildungen im Text und auf 1 Tafel. Internationale Vereinigung Für Theoretische Und Angewandte Limnologie: Mitteilungen 9: 1–38.
Villéger, S., N. W. Mason & D. Mouillot, 2008. New multidimensional functional diversity indices for a multifaceted framework in functional ecology. Ecology 89: 2290–2301.
Wang, G. X., L. M. Zhang, H. Chua, X. D. Li, M. F. Xia & P. M. Pu, 2009. A mosaic community of macrophytes for the ecological remediation of eutrophic shallow lakes. Ecological Engineering 35: 582–590.
Weithoff, G., M. R. Rocha & U. Gaedke, 2015. Comparing seasonal dynamics of functional and taxonomic diversity reveals the driving forces underlying phytoplankton community structure. Freshwater Biology 60: 758–767.
Wetzel, R. G. & G. E. Likens, 2000. Limnological Analyses, Springer, New York:
Weyhenmeyer, G. A., H. Peter & E. V. A. Willén, 2013. Shifts in phytoplankton species richness and biomass along a latitudinal gradient–consequences for relationships between biodiversity and ecosystem functioning. Freshwater Biology 58: 612–623.
Xu, Y., T. Stoeck, D. Forster, Z. Ma, L. Zhang & X. Fan, 2018. Environmental status assessment using biological traits analyses and functional diversity indices of benthic ciliate communities. Marine Pollution Bulletin 131: 646–654.
Zhang, P., H. Zhang, H. Wang, S. Hilt, C. Li, C. Yu, M. Zhang & J. Xu, 2022. Warming alters juvenile carp effects on macrophytes resulting in a shift to turbid conditions in freshwater mesocosms. Journal of Applied Ecology 59: 165–175.
Zhou, X., Z. He, K. D. Jones, L. Li & P. J. Stoffella, 2017. Dominating aquatic macrophytes for the removal of nutrients from waterways of the Indian River Lagoon basin, South Florida, USA. Ecological Engineering 101: 107–119.