Gabriela de Jesus Lavagnolli
Em 29 de abril de 2025, Gabriela de Jesus Lavagnolli, aluna de mestrado do Programa de Pós-Graduação em Biodiversidade Vegetal e Meio Ambiente do Instituto de Pesquisas Ambientais, defendeu sua Dissertação de Mestrado, de forma remota por videoconferência, às 14h, intitulada “Efeitos do aquecimento e enriquecimento por N sobre a biomassa e estrutura da comunidade de algas no perifíton”.
A banca examinadora foi presidida por sua orientadora, Dra. Carla Ferragut (Instituto de Pesquisas Ambientais – IPA), e composta pela Dra. Gisele Carolina Marquardt (Universidade Federal do Paraná) e pelo Dr. João Alexandre Saviolo Osti (Universidade de Guarulhos).
Efeitos do aquecimento e enriquecimento por N sobre a biomassa e estrutura da comunidade de algas no perifíton
RESUMO
O aquecimento global pode favorecer a desnitrificação nos ecossistemas aquáticos e, consequentemente, causar limitação por nitrogênio para a comunidade de algas e cianobactérias. O presente estudo analisou o efeito do aquecimento sobre o perifíton em condições de alta disponibilidade de nitrogênio, visando analisar as mudanças na biomassa e estrutura da comunidade de algas e cianobactérias em um possível cenário futuro. Dois questionamentos foram respondidos: i) A biomassa e o biovolume de algas e cianobactérias no perifíton podem ser afetados negativamente pelo aquecimento em condições de alta disponibilidade de N?; ii) Com base na variabilidade da comunidade de algas e cianobactérias em dois cenários de temperatura, as espécies descritoras foram associadas ao aquecimento e a variação na disponibilidade de N? Para responder os questionamentos, um experimento foi realizado para simular um ambiente com elevada disponibilidade de nitrogênio e elevada temperatura para o período de inverno. A estrutura da comunidade de algas e cianobactérias perifíticas em substrato artificial foi avaliada durante um período de colonização de 24 dias. A amostragem da água e do perifíton foram realizadas nos dias 3, 10, 17 e 24 do período experimental. O experimento foi realizado em mesocosmos inseridos em câmaras de crescimento com condições controladas de luz, temperatura e umidade (câmara controle e aquecida). O experimento foi constituído de dois tratamentos em réplicas (n = 4): tratamento com adição de nitrogênio e sem aquecimento; AN tratamento com adição de nitrogênio e com aquecimento. Com base nos dados do IPPC, a temperatura do ambiente foi mantida elevada na câmara aquecida, sendo 5,7º C maior do que o ambiente da câmara controle. O aquecimento do ambiente teve efeito sobre as condições abióticas e bióticas da água, especialmente sobre a concentração de nitrogênio inorgânico dissolvido, que foi significativamente reduzida. Os resultados mostraram que o aquecimento levou a perda N do sistema. Apesar da ausência de diferença significativa entre tratamentos, a biomassa fotossintética do perifíton foi reduzida (44,5%) com aumento de temperatura e em baixa de disponibilidade de nitrogênio inorgânico dissolvido. Apesar das fases mais avançadas na colonização apresentarem os maiores valores de massa seca livre de cinzas, o componente algal foi bastante reduzido, conforme evidenciado pelo aumento da razão MSCL:Clorofila-a. O aquecimento aliado a redução do nitrogênio inorgânico dissolvido tornou a comunidade mais heterotrófica ao longo da colonização. O aquecimento causou mudanças na estrutura da comunidade de algas e cianobactérias ao longo da colonização, redirecionado mudanças na composição de espécies ao longo da colonização. O aquecimento favoreceu o aumento do biovolume médio de espécies mixotróficas (Trachelomonas volvocinopsis, Trachelomonas lacustris) e desmídias pequenas (<20 µm de máxima dimensão linear; Staurastrum sp. e Cosmarium pachydermum). Os resultados encontrados sugerem que o aquecimento global pode reduzir seu papel ecológico do perifíton nos ecossistemas lacustres devido à redução da biomassa fotossintética, biovolume algal e mudanças na composição de espécies. Os resultados obtidos podem aprimorar a compreensão sobre as respostas da biomassa e a estrutura das comunidades de algas e cianobactérias no perifíton de lagos mesotróficos, especialmente em um cenário futuro de aquecimento global.
Palavras-chave: algas e cianobactérias, biomassa, enriquecimento por nitrogênio, perifíton, temperatura
ABSTRACT
Global warming can favor denitrification in aquatic ecosystems and, consequently, cause nitrogen limitations for the algal and cyanobacterial community. This study analyzed the warming effect on periphyton under N-enriched conditions, evaluating the changes in the biomass and algal and cyanobacterial community structure. Two questions were answered: i) Can the biomass and biovolume of algae and cyanobacteria in periphyton be negatively affected by warming under N-enriched conditions? ii) Based on the variability of the algal and cyanobacterial community under two temperature scenarios, were the descriptor species associated with warming and the variation in N availability? To answer these questions, an experiment was conducted to simulate an environment with high nitrogen availability and high temperatures during the winter period. The community structure of periphytic algae and cyanobacteria on an artificial substrate was evaluated during a 24-day colonization period. Water and periphyton sampling were performed on days 3, 10, 17, and 24 of the experimental time. The experiment was conducted in mesocosms inserted in growth chambers with controlled light, temperature, and humidity conditions (control and warming chamber). The experiment consisted of two replicate treatments (n = 4): treatment with nitrogen addition and without warming; and treatment with nitrogen addition and warming (IPPC, 5.7°C). Warming the ambient temperature influenced the abiotic and biotic conditions of the water, especially on the dissolved inorganic nitrogen concentration, which was significantly reduced. The results showed that warming led to N loss. Despite the absence of significant differences between treatments, periphyton photosynthetic biomass decreased (44.5%) with increasing temperature and decreasing dissolved inorganic nitrogen availability. Although the most advanced colonization phases presented the highest ash-free dry mass, the algal component was significantly reduced, as evidenced by the increased AFDM: Chlorophyll-a ratio. The periphyton was more heterotrophic throughout colonization. Warming caused changes in community structure of algae and cyanobacteria throughout colonization, redirecting changes in species composition. Warming favored an increase in the average biovolume of mixotrophic species (Trachelomonas volvocinopsis, Trachelomonas lacustris) and small desmids (<20 µm MDL; Staurastrum sp. and Cosmarium pachydermum). The results suggest that global warming may reduce the ecological role of periphyton in the lake ecosystems due to reduced photosynthetic biomass, algal biovolume, and changes in species composition. The results obtained may improve the understanding of the biomass responses and structure of algal and cyanobacterial communities in the periphyton of mesotrophic lakes, especially in a future global warming scenario.
Keywords: algae and cyanobacteria, biomass, nitrogen enrichment, periphyton, temperature
Gabriela de Jesus Lavagnolli
Efeitos do aquecimento e enriquecimento por N sobre a biomassa e estrutura da comunidade de algas no perifíton
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