Dinâmica temporal de comunidades planctônicas em lavouras de arroz

Abstract

As lavouras de arroz são consideradas áreas úmidas artificiais e produzem uma grande quantidade de alimento ao redor do mundo. Estes agroecossistemas são comparados às áreas úmidas naturais, uma vez que são caracterizadas como ambientes altamente produtivos com potencial para conservação da biodiversidade, principalmente de aves e anfíbios. A coluna d’água presente durante a fase alagada do ciclo do cultivo do arroz contempla uma gama de organismos importantes como cicladores de nutrientes. Neste sentido, o estudo tem por objetivo descrever as mudanças que ocorrem na estrutura e composição da comunidade planctônica na coluna d’água de uma lavoura de arroz durante um ciclo de cultivo, considerando o tempo de irrigação da lavoura. Para tanto, foram coletadas amostras de água uma vez por semana nos quadros de uma lavoura de arroz comercial cultivada com plantio direto e localizada em Charqueadas, RS, durante a safra agrícola 2013/2014, totalizando 11 campanhas amostrais. Foram avaliadas as características químicas e físicas da água de irrigação, a composição do fitoplâncton e zooplâncton e as alterações na cobertura das plantas e da lâmina de água. As medições demonstraram que os teores dos parâmetros selecionados para a caracterização limnológica da lavoura se mostraram amplamente variáveis, com exceção do pH, temperatura e turbidez. Este último, no entanto, juntamente com os parâmetros nitrato, condutividade, nitrogênio amoniacal e matéria orgânica apresentaram altos teores e estiveram associados ao período inicial de irrigação (até 26 dias), provavelmente devido ao distúrbio do solo, aplicação de ureia e processos de decomposição de macrófitas aquáticas. A composição fitoplanctônica demonstrou a predominância de organismos pertencentes às classes Chlorophyceae, Bacillariophyceae, Euglenophyceae, Zygnemaphyceae e Cyanobacteria. No entanto, Zygnemaphyceae foi a classe dominante em termos de biomassa, embora tenha ocorrido um aumento da biomassa das espécies pertencentes à classe Bacillariophyceae uma vez que esta classe contempla mais espécies metafíticas. Gêneros característicos de ambientes eutróficos, tais como Scenedesmus, Trachelomonas e Nitzschia foram dominantes em termos de abundância. A biomassa de cianobactérias foi mais representativa no período final de cultivo provavelmente devido aos altos teores de fósforo e menor disponibilidade de luz. Quanto ao zooplâncton, os rotíferos e as formas juvenis de copépodos foram dominantes durante todo o ciclo do cultivo. Espécies dos gêneros tais como Polyarthra, Keratella, Brachionus e Trichocerca comuns em ambientes eutróficos, foram dominantes em termos de densidade. Embora a condição nutricional da água tenha influenciado a estrutura das comunidades planctônicas, o desenvolvimento da planta de arroz ao longo do ciclo tornou o ambiente mais complexo, o que também pode ter ocasionado alterações na composição destas comunidades. O período pós-perfilhamento representou uma fase de transição nas dinâmicas das populações através da diminuição da incidência de luz e aumento de nichos. A influência positiva do nitrato e da luz sugere que o mecanismo ascendente foi mais importante para a estruturação da comunidade fitoplanctônica. A interação entre as comunidades planctônicas sugerem que o consumo por herbivoria não foi limitado pela produtividade primária.

The rice fields are considered artificial wetlands and produce a lot of food around the world. These agricultural ecosystems are compared with natural wetland, since they are characterized as highly productive environments with the potential for conservation of biodiversity, especially of birds, and amphibians. The water column during the flooded phase of the rice cultivation cycle includes a range of important organisms such as nutrient cyclers. In this sense, the study aims to describe the changes taking place in the structure and composition of the plankton community in the water column of a rice crop during a crop cycle, considering the time of crop irrigation. To this end, water samples were collected once a week in the plots of a commercial rice crop, located in Charqueadas RS, during the 2013/2014 harvest, totaling 11 sampling campaigns. The chemical and physical characteristics of the irrigation water, the composition of the phytoplankton and zooplankton, changes in the canopy of the plants and the water layer depth, were evaluated. Measurements have shown that the concentrations of the selected parameters for the limnological characterization of tillage displayed widely variability, except for pH, temperature and turbidity. The latter, however, together with nitrate, conductivity, ammonia nitrogen and organic matter parameters showed high concentrations and have been associated with the initial irrigation period (until 26 days), probably due to disturbance of the soil, urea application and processes of decomposition of aquatic weeds. The phytoplankton composition demonstrated the predominance of organisms belonging to classes Chlorophyceae, Bacillariophyceae, Euglenophyceae, Zygnemaphyceae and Cyanobacteria. However, Zygnemaphyceae was the dominant class in terms of biomass, although there was an increase in the biomass of species of the class Bacillariophyceae, since this class include more metaphytic species. Genres characteristic of eutrophic environments such as Scenedesmus, Trachelomonas and Nitzschia were dominant in terms of abundance. The biomass of cyanobacteria was more representative in the late cultivation period is likely due to high concentrations of phosphorus and low light availability. Regarding zooplankton, the rotifers and juvenile forms of copepods were dominant throughout the growing cycle. Species of the genera such as Polyarthra, Keratella, Brachionus and Trichocerca, common in eutrophic environments, were dominant in terms of density. Although the nutritional status of water has influenced the structure of plankton communities, the development of the rice plant throughout the cycle became the environment more complex, which may also have caused changes in the composition of these communities. The tillering period represented a transitional phase on the population dynamics by decreasing the incidence of light and increase niches. The positive influence of nitrate and light suggests that the mechanism bottom up was more important to the structure of the phytoplankton community. The interaction between the planktonic communities suggest that consumption by herbivores was not limited by primary productivity.