Responses of the phytoplankton functional structure to the spatial and temporal heterogeneity in a large subtropical shallow lake

Abstract

Aim: Studies on biological communities that take into account only the species composition and abundances (or biomass) and their relative contributions, most of the time, do not reflect their ecological functions, especially considering the wide spatial and temporal variation of large shallow lakes. This paper aimed at evaluating the influence of environmental spatial and temporal heterogeneity on the functional structure of phytoplankton in a subtropical large shallow lake. Methods: Seasonal samplings were carried out in 2010 and 2011, in 19 sampling sites distributed along the entire length (90 km) and width (3-10 km) of Lake Mangueira, a large (820 km²) and shallow lake (zmean = 2.6 m), comprising the littoral and pelagic zones of the north, central and southern regions. Abiotic variables and phytoplankton functional traits (volume, maximum linear dimension, life forms) and functional groups were analyzed as measures of functional structure. Results: The results showed that there was no spatial organization of phytoplankton functional traits during the study. Colonial non-flagellated organisms, organisms with cellular volume between 10³ and 10⁴ μm³ and greater than 10⁴ μm³, and with maximum linear dimension between 21 and 50 μm prevailed in all zones and regions. Phytoplankton functional groups and traits responded to resource variation, especially increasing their variety and contribution during spring and summer periods. Conclusions: The functional structure of the phytoplankton community in Lake Mangueira, here accessed by functional traits and RFGs, was more conditioned by its environmental temporal variability rather than by the spatial variation, indicating that the resources and life conditions seasonal variation strongly influence the phytoplankton in this ecosystem.

Objetivo: Análises de comunidades biológicas que levam em conta apenas a composição e a abundância das espécies e suas contribuições relativas, na maioria das vezes, não reflete suas funções ecológicas, especialmente considerando-se a ampla variação espacial e temporal de extensos lagos rasos. Este trabalho teve como objetivo avaliar a influência da heterogeneidade espaço-temporal na estrutura funcional do fitoplâncton em um extenso lago raso subtropical. Métodos: Foram realizadas amostragens sazonais, em 2010 e 2011, em 19 pontos amostrais distribuídos ao longo de toda a extensão (90 km) e largura (3-10 km) da Lagoa Mangueira, um extenso (820 km²) lago raso (Zmédia = 2,6 m), compreendendo as zonas litorânea e pelágica das regiões norte, centro e sul. Foram analisadas variáveis abióticas, traços funcionais (volume, máxima dimensão linear, formas de vida) e grupos funcionais como medidas da estrutura funcional. Resultados: Os resultados demonstraram que não houve organização espacial dos atributos funcionais do fitoplâncton no período estudado. Formas de vida coloniais não flageladas, organismos com volume celular entre 10³ e 10⁴ μm³ e maiores que 10⁴ μm³, e com máxima dimensão linear variando entre 21 e 50 μm prevaleceram em todas as zonas e regiões estudadas. Os grupos funcionais fitoplanctônicos responderam à variação nos recursos, especialmente aumentando sua variedade e contribuição nos meses de primavera e verão. Conclusões: A estrutura funcional da comunidade fitoplanctônica da Lagoa Mangueira, aqui acessada pelos traços e grupos funcionais, foi primariamente condicionada pela variação temporal, não apresentando evidente organização espacial, indicando que a variação sazonal das condições de vida e recursos influencia significativamente o fitoplâncton neste ecossistema.