Which variables influence the herbivory amount on Montrichardia spp. (Araceae) in aquatic ecosystems? / ¿Qué variables influyen en la herbivoría en Montrichardia spp. (Araceae) en los ecosistemas acuáticos?

Abstract Introduction: The study of herbivory is fundamental in ecology and includes how plants invest in strategies and mechanisms to reduce herbivore damage. However, there is still a lack of information about how the environment, plant density, and functional traits influence herbivory in aquatic ecosystems. Objective: To assess if there is a relationship between herbivory, environmental variables, and plant traits two species of Montrichardia, a neotropical aquatic plant. Methods: In September 2018, we studied 78 specimens of Montrichardia arborescens and 18 of Montrichardia linifera, in 18 sites in Melgaço, Pará, Brazil. On each site, we measured water depth, distance to the margin, and plant density. From plants, we measured plant height and leaf thickness, and photographed the leaves to calculate the specific leaf area and percentage herbivory. To identify anatomical structures, we collected fully expanded leaves from three individuals per quadrat. Results: For M. arborescens, plants with thicker leaves and higher specific leaf area have less herbivore damage. For M. linifera, plants from deeper sites and with thicker leaves had more herbivore damage, while plants that grew farther from the margin had less damage. We found anatomical structures related to defense, such as idioblast cells with phenolic compounds, and cells with solid inclusions that can contribute to avoiding severe damage. Conclusions: Herbivory in these Montrichardia species can be explained by a combination of plant and environmental traits (patch isolation and water depth). The main plant traits are leaf thickness and area, but chemical compounds and solid inclusions also help Montrichardia to sustain less damage than other macrophytes.

Resumen Introducción: La herbivoría es fundamental para comprender cómo las plantas invierten en diferentes estrategias para evitar la depredación, lo que implica diferentes mecanismos de defensa. Factores relacionados con el medio ambiente, la densidad de plantas y/o los rasgos funcionales de las plantas pueden influir en la herbivoría en los ecosistemas acuáticos. Sin embargo, todavía falta información sobre cómo esos factores influyen en la herbivoría en los ecosistemas acuáticos y pueden contribuir a la carga de herbivoría. Objetivo: Evaluar si existe una relación entre la herbivoría y las variables ambientales (p. ej., profundidad del agua y distancia al margen), los factores ecológicos (densidad de plantas) y los rasgos estructurales de las plantas (altura, grosor de la hoja y área foliar) e indicar estructuras anatómicas que actúen junto con los rasgos estructurales en el sistema de defensa de especies de Montrichardia. Métodos: Se evaluaron 96 individuos de Montrichardia spp. (78 de M. arborescens y 18 de M. linifera, en 18 sitios) recolectados en septiembre de 2018. En cada sitio, se midió la profundidad del agua, la distancia al margen y la densidad de plantas. De los individuos, medimos la altura de la planta, el grosor de la hoja y fotografiamos las hojas para calcular el área foliar específica y la cantidad de herbivoría (en porcentaje). Para identificar las estructuras anatómicas relacionadas con la defensa de las plantas, se recogió hojas completamente expandidas de tres individuos por cuadrante. Resultados: Para M. arborescens, las plantas con hojas más gruesas y mayor área foliar específica tienen menos daño por herbivoría. Para M. linifera, las plantas con hojas más gruesas y que habitan en sitios más profundos tienen más daño por herbívoros, mientras que las plantas más alejadas del margen tienen menos daño por herbívoros. Se encontró estructuras anatómicas relacionadas con la defensa, como células idioblásticas con compuestos fenólicos y células con inclusiones sólidas que pueden contribuir a evitar daños severos en las características de las hojas. Conclusiones: Nuestros resultados indican que la herbivoría en las especies de Montrichardia podría explicarse por una combinación de características ambientales (aislamiento del parche y profundidad del agua) y de la planta. Descubrimos que los rasgos de las hojas eran factores importantes que impulsaban los cambios en la carga de herbivoría, especialmente el grosor de las hojas y el área foliar específica. Además, las especies de Montrichardia invierten en compuestos químicos e inclusiones sólidas para evitar daños graves en las hojas y, por lo tanto, pueden sufrir menos daños que otras especies de macrófitos.

Aquatic macrophytes in the large, sub-tropical Itaipu Reservoir, Brazil

In the last three decades, rapid assessment surveys have become an important approach for measuring aquatic ecosystem biodiversity. These methods can be used to detect anthropogenic impacts and recognize local or global species extinctions. We present a floristic survey of the aquatic macrophytes along the Brazilian margin of the Itaipu Reservoir conducted in 2008 and compare this with a floristic survey conducted ten years earlier. We used ordination analysis to determine whether assemblage composition differed among reservoir arms. Macrophyte species were sampled in each of the 235 sampling stations using a boat, which was positioned inside three places of each macrophyte stand to record species and search for small plants. We also collected submerged plants using a rake with the boat moving at constant velocity for ten minutes. We assigned individual macrophyte species to life form and identified representative species for each life form. A total of 87 macrophyte taxa were identified. The "emergent" life forms contained the highest number of species, followed by "rooted submerged" life forms. The extensive survey of macrophytes undertaken in September 2008 recorded more species than a survey conducted between 1995 and 1998. This could be due to changes in water physico-chemistry, disturbances due to water drawdown and the long period between surveys, which may have allowed natural colonization by other species. Additionally, differences in the classification systems and taxonomic resolution used in the surveys may account for differences in the number of species recorded. Assemblage composition varied among the arms and was affected by underwater radiation (as measured using a Secchi disk) and fetch. Five non-native species were found. Two of these non-native species (Urochloa subquadripara and Hydrilla verticillata) are of special concern because they have a high frequency of occurrence and occupy large marginal areas of the reservoir. Future surveys should be conducted to determine the habitat most frequently colonized by these species. This would allow management strategies to be developed to protect native aquatic biota and prevent interference with the recreational and commercial uses of the Itaipu Reservoir. Rev. Biol. Trop. 58 (4): 1437-1452. Epub 2010 December 01.

En las últimas tres décadas, las evaluaciones ecológicas rápidas se han convertido en un método importante para medir la biodiversidad de los ecosistemas acuáticos. Estos métodos se pueden utilizar para detectar los impactos antropogénicos y reconocer las extinciones locales o globales de las especies. Se presenta un estudio florístico de las macrófitas acuáticas a lo largo del margen brasileño del embalse Itaipú en 2008 y se compara con un estudio florístico realizado diez años atrás. Se utilizó un análisis de ordenamiento para determinar si hay diferencias en la composición de asociaciones de especies entre los brazos del embalse. Se tomaron muestras de las especies de macrófitos en cada una de las 235 estaciones de muestreo utilizando una embarcación, que fue colocada en tres lugares por punto para registrar las especies de macrófitos y buscar plantas pequeñas. También se recolectaron plantas sumergidas mediante un barrido con la embarcación, moviéndose a velocidad constante durante diez minutos. A las especies de macrófitas individuales se les asignó una forma de vida y se identificaron especies representativas de cada una. Un total de 87 táxones de macrófitas fueron identificados. Las formas de vida "emergentes" tienen el mayor número de especies, seguido por las formas de vida "con raíces sumergidas". Un estudio amplio de los macrófitos realizado en septiembre de 2008 registró más especies que el estudio realizado entre 1995 y 1998. Esto podría deberse a cambios físico-químicos del agua, perturbaciones debidas al nivel del embalse y el largo período de tiempo que hay entre ambos estudios, que pudo haber permitido la colonización natural por otras especies. Además, diferencias en la clasificación de los sistemas y la resolución taxonómica usada en los estudios, que podría producir diferencias en el número de especies registradas. La composición de la asociación de especies varió entre los brazos y se vio afectada por la radiación bajo el agua (medido utilizando un disco de Secchi) y la obtención de información. Se encontraron cinco especies no nativas. Dos no son nativas (Urochloa subquadripara y Hydrilla verticillata) son de especial preocupación debido a que tienen una alta frecuencia de ocurrencia y ocupan grandes zonas marginales del embalse. Se deben llevar a cabo futuros estudios para determinar el hábitat más frecuentemente colonizado por estas especies. Esto permitiría desarrollar estrategias de manejo para proteger la biota acuática nativa y evitar interferencias con los usos recreativos y comerciales del embalse Itaipú.