ABSTRACT
Abstract Aquatic macrophytes have a recognized role in ecosystem structuring and an important position in trophic cascades interactions, whose understanding is to improve water quality. In recent years, the number of studies on the role of aquatic macrophytes in trophic webs and interactions has increased, but South America has made little progress in research in the area. In this study, we investigated the main gaps and perspectives for future studies on macrophytes and trophic interactions, analyzing global publications, especially those conducted by South American researchers. We accessed publications using an international database (Thomson Reuters ISI-Web of Knowledge-(formerly Institute for Scientific Information)) from 1980 to 2015. We ranked each article by ecosystem and study approach, biological organization and interacting taxonomic groups (phytoplankton, periphyton, zooplankton, aquatic invertebrates, fish and birds), countries publishing in cooperation and affiliations. The results showed that published studies (n = 242) emphasizing aquatic plants in trophic interactions increased in 35 years. Comparing the contributions of the 32 countries investigated, those from South America as first affiliation, had few publications (n = 26) and in cooperation (n = 7). The largest volume of articles indexed by the researchers dealt with the dynamics and structure of aquatic assemblages, webs and trophic interactions. Ecosystems such reservoirs and wetlands have received little attention. Large numbers of studies have encompassed community-wide aquatic approaches, including in South American studies, the interactions between macrophytes, zooplankton and phytoplankton were the second most studied interactions of all indexed articles. Knowledge about trophic cascade and interactions has been successfully enhanced in several countries with the purpose of restructuring communities and restore water quality of many ecosystems. In summary, we conclude that studies in the area of trophic interactions mediated by macrophytes may be directed in a way to attenuate international asymmetries, encouraging the increase of scientific productivity in South America.
Resumo Macrófitas aquáticas tem reconhecida função na estruturação de ecossistemas e importante papel nas interações tróficas em cascata, cujo entendimento é chave para melhorar a qualidade da água. Nos últimos anos, o número de estudos sobre o papel das macrófitas aquáticas nas interações e teia trófica aumentaram mas, a América do Sul progrediu pouco em pesquisas na área. Nesse estudo investigamos as principais lacunas e perspectivas para estudos futuros sobre macrófitas e interações tróficas analisando publicações mundiais, especialmente aquelas conduzidas por pesquisadores sul-americanos. Acessamos publicações usando base de dados internacional (Thomson Reuters ISI Web of Knowledge) entre 1980 a 2015. Computamos para cada artigo a organização biológica e grupos taxonômicos em interação (fitoplâncton, perifíton, zooplâncton, invertebrados aquáticos, peixes e aves), ecossistema estudado e abordagem de pesquisa, a cooperação entre países da América do Sul e demais, além das filiações. Os resultados mostraram que estudos publicados (n = 242) enfatizando plantas aquáticas em interações tróficas cresceram em 35 anos. Comparando as contribuições dos 32 países investigados, aqueles da América do Sul apresentaram baixo número de indexações (n= 26), poucos em cooperação (n= 7). O maior volume de publicações indexadas pelos pesquisadores trataram sobre a dinâmica e estrutura das assembléias aquáticas, teias e interações tróficas. Reservatórios e áreas alagadas têm recebido pouca atenção. Grande número de estudos compreeenderam abordagems de toda comunidade aquática e interações entre macrófitas, fitoplâncton, zooplâncton e peixes. Em síntese, concluimos que estudos enfatizando as interações tróficas mediadas pelas macrófitas poderão ser direcionados de maneira a atenuar assimetrias internacionais, encorajando o aumento da produtividade científica na América do Sul. O conhecimento sobre as interações tróficas em cascata tem sido desenvolvido com sucesso em diversos países cujas finalidades tem sido reestruturar comunidades e restaurar a qualidade da água de muitos ecossistemas.
Subject(s)
Plants , Botany , Bibliometrics , Food Chain , Hydrobiology , South America , Ecosystem , Aquatic OrganismsABSTRACT
Abstract Aquatic macrophytes have a recognized role in ecosystem structuring and an important position in trophic cascades interactions, whose understanding is to improve water quality. In recent years, the number of studies on the role of aquatic macrophytes in trophic webs and interactions has increased, but South America has made little progress in research in the area. In this study, we investigated the main gaps and perspectives for future studies on macrophytes and trophic interactions, analyzing global publications, especially those conducted by South American researchers. We accessed publications using an international database (Thomson Reuters ISI-Web of Knowledge-(formerly Institute for Scientific Information)) from 1980 to 2015. We ranked each article by ecosystem and study approach, biological organization and interacting taxonomic groups (phytoplankton, periphyton, zooplankton, aquatic invertebrates, fish and birds), countries publishing in cooperation and affiliations. The results showed that published studies (n = 242) emphasizing aquatic plants in trophic interactions increased in 35 years. Comparing the contributions of the 32 countries investigated, those from South America as first affiliation, had few publications (n = 26) and in cooperation (n = 7). The largest volume of articles indexed by the researchers dealt with the dynamics and structure of aquatic assemblages, webs and trophic interactions. Ecosystems such reservoirs and wetlands have received little attention. Large numbers of studies have encompassed community-wide aquatic approaches, including in South American studies, the interactions between macrophytes, zooplankton and phytoplankton were the second most studied interactions of all indexed articles. Knowledge about trophic cascade and interactions has been successfully enhanced in several countries with the purpose of restructuring communities and restore water quality of many ecosystems. In summary, we conclude that studies in the area of trophic interactions mediated by macrophytes may be directed in a way to attenuate international asymmetries, encouraging the increase of scientific productivity in South America.
Resumo Macrófitas aquáticas tem reconhecida função na estruturação de ecossistemas e importante papel nas interações tróficas em cascata, cujo entendimento é chave para melhorar a qualidade da água. Nos últimos anos, o número de estudos sobre o papel das macrófitas aquáticas nas interações e teia trófica aumentaram mas, a América do Sul progrediu pouco em pesquisas na área. Nesse estudo investigamos as principais lacunas e perspectivas para estudos futuros sobre macrófitas e interações tróficas analisando publicações mundiais, especialmente aquelas conduzidas por pesquisadores sul-americanos. Acessamos publicações usando base de dados internacional (Thomson Reuters ISI Web of Knowledge) entre 1980 a 2015. Computamos para cada artigo a organização biológica e grupos taxonômicos em interação (fitoplâncton, perifíton, zooplâncton, invertebrados aquáticos, peixes e aves), ecossistema estudado e abordagem de pesquisa, a cooperação entre países da América do Sul e demais, além das filiações. Os resultados mostraram que estudos publicados (n = 242) enfatizando plantas aquáticas em interações tróficas cresceram em 35 anos. Comparando as contribuições dos 32 países investigados, aqueles da América do Sul apresentaram baixo número de indexações (n= 26), poucos em cooperação (n= 7). O maior volume de publicações indexadas pelos pesquisadores trataram sobre a dinâmica e estrutura das assembléias aquáticas, teias e interações tróficas. Reservatórios e áreas alagadas têm recebido pouca atenção. Grande número de estudos compreeenderam abordagems de toda comunidade aquática e interações entre macrófitas, fitoplâncton, zooplâncton e peixes. Em síntese, concluimos que estudos enfatizando as interações tróficas mediadas pelas macrófitas poderão ser direcionados de maneira a atenuar assimetrias internacionais, encorajando o aumento da produtividade científica na América do Sul. O conhecimento sobre as interações tróficas em cascata tem sido desenvolvido com sucesso em diversos países cujas finalidades tem sido reestruturar comunidades e restaurar a qualidade da água de muitos ecossistemas.
ABSTRACT
Length-weight equations were determined for the main microcrustacean species of Três Marias and Furnas reservoirs (state of Minas Gerais, Brazil), and evaluated the fluctuations of their biomass. We examined the following species: Thermocyclops minutus, Bosminopsis deitersi, Bosmina hagmanni, Ceriodaphnia cornuta, and Moina minuta (Três Marias Reservoir), and Notodiaptomus henseni, Daphnia ambigua, Ceriodaphnia silvestrii, Diaphanosoma spinulosum, D. fluviatile, and Bosmina freyi (Furnas Reservoir). Dry weight was obtained in a microbalance for each size class (Cladocera) or developmental stage (Copepoda). Microcrustacean mean biomass varied from 5.76 mg DW.m−3 and 20.36 mg DW.m−3 (Furnas Reservoir) and from 3.75 mg DW.m−3 and 18.14 mg DW.m−3 (Três Marias Reservoir). Significant differences (p < 0.000) between seasons were registered with higher biomass during the rainy seasons. Thermocyclops minutus was the most important species in Três Marias, whereas in Furnas, N. henseni contributed in equal proportion. In Furnas, the higher cladoceran biomass was explained by the contribution of larger-sized species, such as D. ambigua, C. silvestrii, D. spinulosum, and D. fluviatile. Even though both reservoirs are considered oligotrophic, there were significant differences in the estimated microcrustacean biomass, which reinforces the importance of this parameter for the description of the real contribution of each species in the community.
Equações peso-comprimento foram determinadas para as principais espécies de microcrustáceos dos reservatórios de Três Marias e Furnas (Minas Gerais, Brasil), assim como a flutuação de sua biomassa. Foram consideradas as espécies mais abundantes: Thermocyclops minutus, Bosminopsis deitersi, Bosmina hagmanni, Ceriodaphnia cornuta, e Moina minuta (Reservatório de Três Marias) e Notodiaptomus henseni, Daphnia ambigua, Ceriodaphnia silvestrii, Diaphanosoma spinulosum, D. fluviatile e Bosmina freyi (Reservatório de Furnas). O peso seco foi obtido em microbalança para cada classe de tamanho no caso dos Cladocera ou para cada estágio do desenvolvimento no caso dos Copepoda. Valores médios de biomassa dos microcrustáceos variaram de 5,76 mg PS.m−3 a 20,36 mg PS.m−3 (Reservatório de Furnas) e de 3,75 mg PS.m−3 a 18,14 mg PS.m−3 (Reservatório de Três Marias), durante os períodos de seca e chuva, respectivamente. Diferenças significativas (p < 0.000) foram registradas entre os períodos com maior biomassa durante os períodos de chuva. Thermocyclops minutus foi a espécie mais importante em Três Marias, enquanto em Furnas, N. henseni contribuiu em igual quantidade para a biomassa. Em Furnas, a maior biomassa de Cladocera foi observada devido a espécies de maior tamanho corporal como D. ambigua, C. silvestrii, D. spinulosum, e D. fluviatile. Mesmo ambos os reservatórios considerados oligotróficos, há diferenças significativas na biomassa de microcrustáceos, que reforçam a importância deste parâmetro para determinar a real contribuição de cada espécie na comunidade.
Subject(s)
Animals , Cladocera/anatomy & histology , Copepoda/anatomy & histology , Rotifera/anatomy & histology , Biomass , Brazil , Cladocera/classification , Copepoda/classification , Fresh Water , Population Density , Rotifera/classification , SeasonsABSTRACT
The present paper aims to describe the spatial distribution of zooplankton copepods, their biomass and instantaneous secondary production, in Barra Bonita, a large eutrophic, polymitic reservoir (22° 29' S and 48° 34' W) on the Tietê River, of the Paraná basin. Sampling was carried out during two seasons: dry winter and rainy summer. Species composition, age structure and numerical density of each copepod species population were analyzed at 25 sampling stations. Secondary production was calculated for Copepoda, the dominant group in zooplankton communities, taking Calanoida and Cyclopoida separately. Copepoda represented the largest portion of the total zooplankton biomass, the dominant species being Notodiaptomus iheringi among the Calanoida and Mesocyclops ogunnus and Thermocyclops decipiens among the Cyclopoida. The production of Copepoda was higher during the rainy summer (23.61 mgDW.m-3.d-1 in January 1995) than during the dry winter season (14 mgDW.m-3.d-1 in August 1995), following the general pattern of abundance for the whole zooplankton community. Among the copepods, Cyclopoida production was higher than that of Calanoida, a pattern commonly observed for tropical lakes and reservoirs. Barra Bonita copepods are very productive, but there was a great degree of spatial heterogeneity, related to the physical and chemical conditions, particularly the level of nutrients and also to phytoplankton biomass.
O presente estudo visou avaliar a distribuição espacial e quantificar a biomassa e a produção secundária de copépodos em Barra Bonita, um reservatório eutrófico e polimítico (22° 29' S e 48° 34' W) no rio Tietê, bacia do rio Paraná. As amostragens foram realizadas em duas estações do ano: inverno seco e verão chuvoso. A composição de espécies, a estrutura etária e a densidade numérica de cada população foram analisadas em 25 estações de amostragem. A produção secundária foi calculada para Copepoda, o grupo dominante na comunidade zooplanctônica, considerando Calanoida e Cyclopoida separadamente. Copepoda representou a maior porção da biomassa do zooplâncton total, sendo Notodiaptomus iheringi a espécie dominante entre os Calanoida e Mesocyclops ogunnus e Thermocyclops decipiens entre os Cyclopoida. A produção de Copepoda foi maior no verão chuvoso (23,61 mgPSm-3.d-1 em janeiro de 1995), comparada àquela registrada no período de inverno e seca (14 mgPSm-3.d-1 em agosto de 1995), seguindo o padrão geral da abundância de toda a comunidade zooplanctônica. Entre os copépodos, a produção de Cyclopoida foi mais alta que a de Calanoida, um padrão normalmente observado para lagos e reservatórios tropicais. Os Copépodos do reservatório de Barra Bonita foram muito produtivos, mas houve uma grande heterogeneidade espacial, relacionada a condições físicas e químicas, particularmente nutrientes e a biomassa fitoplanctônica na porção superior do reservatório.
