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Universidade Federal do Rio de Janeiro
Instituto de Biologia
Programa de Pós Graduação em Ecologia (PPGE)
ESTEQUIOMETRIA ECOLÓGICA DA INTERAÇÃO
TRÓFICA CONSUMIDOR – PERIFÍTON:
UMA ABORDAGEM EXPERIMENTAL
Leonardo Fonseca da Silva
Orientador: Prof. Dr. João José Fonseca Leal
Dissertação apresentada ao Programa
de Pós-Graduação em Ecologia,
Departamento de Ecologia do Instituto
de Biologia da Universidade Federal do
Rio de Janeiro, como parte dos
requisitos para a obtenção do grau de
mestre em Ecologia.
Rio de Janeiro – RJ.
2010
Livros Grátis
http://www.livrosgratis.com.br
Milhares de livros grátis para download.
Orientador:
Prof. Dr. João José Fonseca Leal
Estequiometria Ecológica da Interação Trófica Consumidor – Perifíton: uma
abordagem experimental
Leonardo Fonseca da Silva
Dissertação apresentada ao Programa de
Pós-Graduação em Ecologia,
Departamento de Ecologia do Instituto de
Biologia da Universidade Federal do Rio
de Janeiro, como parte dos requisitos para
a obtenção do grau de mestre em Ecologia.
Banca Examinadora:
Prof. Dr. Paulo Paiva
Prof. Dr. Adriano Caliman
Prof. Dr. João José Fonseca Leal
Ficha Catalográfica
SILVA, Leonardo Fonseca
Estequiometria Ecológica da Interação Trófica Consumidor Perifíton – Uma Abordagem
Experimental [Rio de Janeiro 2010]
Dissertação de Mestrado - Universidade Federal do Rio de Janeiro
Departamento de Ecologia, UFRJ, 2010. 133p.
Palavras chave: 1. Limnologia; 2. Estequiometria ecológica (ecological stoichiometry); 2.
Biomphalaria tenagophila;3. Ostracoda; 5. Perifíton; 6. Ciclos biogeoquímicos
.......se você vive de acordo com a sua
própria vontade, pode errar muitas
vezes; mas, cada queda, cada erro vai
torná-lo mais inteligente, mais
compreensivo, mais humano.....
(OSHO, filósofo indiano)
“ Diz-se que, mesmo antes de um rio cair no oceano ele treme
de medo.
Olha para trás, para toda a jornada, os cumes, as montanhas,
o longo caminho sinuoso através das florestas, através dos
povoados, e vê à sua frente um oceano tão vasto que entrar
nele nada mais é do que desaparecer para sempre.
Mas não há outra maneira. O rio não pode voltar.
Ninguém pode voltar. Voltar é impossível na existência. Você
pode apenas ir em frente.
O rio precisa se arriscar e entrar no oceano.
E somente quando ele entra no oceano é que o medo
desaparece.
Porque apenas então o rio saberá que não se trata de
desaparecer no oceano, mas tornar-se oceano.
Por um lado é desaparecimento e por outro lado é
renascimento...”
(OSHO, filósofo indiano)
Dedico esta dissertação aos meus pais, Roberto
Domingues e Lia de Vasconcellos, que sempre
lutaram para me permitir chegar aonde estou, e ao meu
filhinho amado Eric, a minha fonte de inspiração
nesta vida.
v
Agradecimentos
Ao meu orientador Dr. João José Fonseca Leal por me receber no laboratório de limnologia,
acreditar em mim, me apoiar, incentivar e ajudar durante todo o período de realização deste
trabalho. Grato também por me dar liberdade de pensamento científico, o que, certamente, me fez
aprender a “andar sozinho” e amadurecer profissionalmente. E também, um amigo e boa companhia
nas horas das “cervejinhas”....
Aos professores Dra. Vera Huszar e Dr. Mauro Rebelo, membros da pré-banca avaliadora,
que fizeram contribuições importantes que, sem dúvida, aumentaram a qualidade deste trabalho.
Aos professores Dr. Adriano Caliman e Dr. Paulo Paiva por aceitarem participar da banca
avaliadora deste trabalho de dissertação de mestrado.
À todos os colegas do laboratório de limnologia pela companhia, conselhos e idéias
discutidas que também ajudaram na realização deste trabalho. Um “obrigado” especial vai para o
Cláudio Marinho, vulgo “Claudão”, e para o Mário Neto, que me ajudaram com as análises
químicas. Grato também ao Rafael Guariento, vulgo “Jabour” pela ajuda com a estatística.
Ao Núcleo de Pesquisas Ecológicas de Macaé (NUPEM), pelo apoio logístico, alimentação
e estadia, durante os períodos de trabalho em Macaé. Em especial, ao João Marcelo, técnico do
NUPEM, pela ajuda nos trabalhos realizados no campo, e por “tomar conta” dos substratos
artificiais para o crescimento do perifíton que ficaram na lagoa Cabiúnas.
Ao Anderson “mineiro” e Raquel do Laboratório de Ecologia Aquática da Universidade
Federal de Juiz de Fora pela grande ajuda prestada com as análises de carbono no TOC, vocês
literalmente “cairam do céu” quano mais precisei!! Valeu mesmo!
À Vera Huszar do laboratório de Ficologia, Museu Nacional/UFRJ, por me receber com
tamanha cordialidade e ensinar e ajudar na identificação do conteúdo e algas do perifíton. Sua
participação trouxe uma contribuição importante para o trabalho.
À Aline Mattos do laboratório de Malacologia, Fundação Oswaldo Cruz, por ceder,
gentilmente, exemplares de Biomphalaria tenagophila, para a realização de um dos experimentos
deste trabalho.
Ao “seu Carlos”, marceneiro da UFRJ-CCS, por me ajudar na construção dos substratos
artificiais para o crescimento do perifíton.
A CAPES pelo apoio financeiro através da bolsa de estudo disponibilizada para viabilizar a
realização deste trabalho.
Ao Programa de Pós-Graduação em Ecologia da UFRJ (PPGE-UFRJ), pelo apoio logístico e
financeiro, garantindo estadia e alimentação em congressos e disciplinas ministradas fora da cidade
do Rio de Janeiro.
vi
Ao meu núcleo familiar, pai, Roberto Domingues, mãe, Lia de Vasconcellos, irmã Gisela
Fonseca, vulgo “barata”, por existirem e terem sido minha espinha dorsal por todos estes anos, sem
vocês eu não estaria aqui neste momento. Vocês fizeram eu ser quem sou hoje.....é.....não se sintam
ofendidos, por favor,....estou falando dos aspectos positivos....Amo vocês!
Ao meu filhinho Eric, fonte de inspiração, alegria e amor da minha vida, e à mamãe dele,
minha querida Pamela, por ter me dado o maior presente da minha vida e ter sido companheira,
amiga e amante nos momentos mais especiais da minha vida. Sem vocês este mestrado não existiria
e vocês sabem o porquê....Amo vocês...
Aos demais familiares tios, tias, avôs, avós, primos, “cachorrinhos”, que também fizeram e
fazem parte da minha vida e com certeza também me ajudaram e incentivaram durante a vossa
existência.
À todos os velhos amigos que de alguma forma também me fizeram crescer e ficaram do
meu lado em momentos importantes. Em especial, à minha grande amiga e orientadora, Ana
Cláudia dos Santos Brasil, na época da graduação na Universidade Federal Rural (UFRRJ),
Seropédica, diga-se de passagem....bons tempos aqueles.....saudades demais....por ter me feito
crescer e amadurecer profissionalmente, o que sem dúvida me permitiu ingressar e realizar o meu
mestrado.
À mãe natureza, ao sol, à vida, a biologia, esta ciência tão bela e instigante, pela qual me
apaixonei e que todos os dias me surpreende com novidades, curiosidades e novas descobertas. Um
agradecimento, também vai para os “bichos” usados nos experimentos. Eles deram as suas vidas
pela ciência!!! Morreram com honra....
Leonardo Fonseca da Silva
Rio de Janeiro, Abril de 2010
vii
Resumo
A estequiometria ecológica estuda o balanço entre os elementos químicos nas interações
ecológicas. O foco principal desta linha de pesquisa está no balanço entre o carbono, nitrogênio e o
fósforo. As pesquisas inicias se desenvolveram em ecossitemas pelágicos de águas doces e
marinhos na relação trófica zooplâncton-fitoplâncton. Posteriormente, se estenderam para os
sistemas bentônicos, quando começaram a surgir estudos com a interação trófica entre o
consumidor e o perifíton. Muitos desses estudos viram que as variações estequiométricas do
perifíton influenciavam na esquiometria dos consumidores, enquanto outros trabalhos verificaram
que os consumidores mais homeostáticos tinham suas razões C:N, C:P e N:P mais independentes do
perifíton. Dentro deste contexto, os objetivos deste trabalho foram: (1) determinar se a adição de
nitrogênio e fósforo afetam as razões C:N, C:P e N:P do perifíton; e (2) se as variações nas razões
C:N, C:P e N:P perifíticas causam alterações na estequiometria dos ostrácodas (experimento 1) e de
Biomphalaria tenagophila (Mollusca: Gastropoda) (experimento 2). Para se obter o perifíton, foram
utilizados substratos artificiais com placas de PVC de 20 x 6 cm que ficaram na lagoa Cabiúnas
(Macaé-RJ) durante 30 dias. Depois desse período, o perifíton foi levado para o laboratório e as
placas incubadas em quatro tratamentos: (1) controle (sem nutrientes); (2) +N (adição de
nitrogênio); (3) +P (adição de fósforo); (4) +N+P (adição de nitrogênio e fósforo). Cada um dos
experimentos durou 20 dias. Ao término, foram calculadas as razões C:N, C:P e N:P do perifíton e
de Biomphalaria tenagophila, e apenas a razão N:P dos ostrácodas. Além da estequiometria do
perifíton e dos gastrópodas, foram calculados os valores de biomassa (mg de peso seco / cm2),
clorofila a (µg / cm2) e razões carbono:clorofila a (C:Clor a) do perifíton. No experimento 2
também foi estabelecido um tratamento controle sem adição dos gastrópodas e sem de nutrientes
(tratamento Con) para se verificar se a presença dos gastrópodas na ausência dos nutrientes
(tratamento controle) iria exercer alguma influência na estequiometria do perifíton. Neste segundo
experimento ainda foram calculadas as razões N:P das egestas e as taxas de egestão (estimativas de
taxas de herbivoria) de B. tenagophila. Os valores finais da biomassa perifitica não foram
significativamente distintos entre os tratamentos nos dois experimentos realizados. Os
consumidores reduziram mais a biomassa perifítica no tratamento controle, podendo, portanto,
serem adeptos da compensação alimentar ativa, ingerindo mais perifíton para compensar uma dieta
pobre em nutrientes. Os valores finais de clorofila a e das razões C:Clor a não foram
significativamente distintos entre os tratamentos em ambos os experimentos, o que indicou ausência
de um estímulo dos nutrientes para a biomassa algal e uma alta proporção de material heterotrófico
no perifíton. Nossos resultados também deixaram claro que o fósforo é o principal elemento
viii
limitante para o perifíton da lagoa Cabiúnas e que o enriquecimento com este nutriente reduz as
suas razões C:P e N:P. Essas modificações sofridas pela estequiometria do perifíton não afetaram a
estequiometria dos ostrácodas. Já a estequiometria dos gastrópodas esteve relacionada às razões
C:N, C:P e N:P do perifíton. Além disso, os consumidores liberaram mais nitrogênio do que fósforo
nas suas excretas, o que pode reduzir as razões C:N e elevar as razões N:P do perifíton. B.
tenagophila ainda pode liberar o fósforo através das suas egestas e torná-lo disponível de forma
indireta para o perifíton. Conclui-se, portanto, que a eutrofização artificial com a adição de fósforo
diminui as razões C:P e N:P do perifíton e que, dependendo da capacidade homeostática do
consumidor, isto pode afetar sua estequiometria. Consumidores mais homeostáticos como os
ostrácodas não sofreriam tanta variação na sua estequiometria, enquanto consumidores menos
homeostáticos como o B. tenagophila iriam refletir as variações das razões C:P e N:P do perifíton.
Dessa forma, consumidores com baixa capacidade homeostática poderiam indicar se possíveis
alterações no balanço entre o C, N e o P estão ocorrendo na lagoa Cabiúnas.
Abstract
The ecological stoichiometry studies the balance between the chemical elements in the
trophic interactions. The main focus of this research field is on the balance between the carbon,
nitrogen and phosphorus. In the beginning, the investigations within ecological stoichiometry were
restricted to the pelagic regions of the freshwater and marine’s ecosystem, concentrated in the
zooplankton-phytoplankton trophic’s relationships, but afterward these studies expanded to the
benthic system. Some investigation dealing with the periphyton-grazer interactions using an
ecological stoichiometry appeared. Many of these studies had seen that stoichiometry variation in
periphyton could reflect in the consumer’s stoichiometry, while others works verified that more
homeostatic consumers had their C:N, C:P and N:P lesser dependent in relation to periphyton. Thus,
the objectives of this work were: (1) to determine if the nitrogen and phosphorus additions would
affect the periphyton C:N, C:P and N:P ratios; and if (2) variations in the periphyton C:P, C:N and
N:P ratios would result in alterations on the ostracods (experiment 1) and Biomphalaria tenagophila
(Mollusa: Gastropoda) stoichiometry (experiment 2). To obtain the periphyton, artificial substrates
were used with PVC’s plates with 20 cm x 6 cm. They remained 30 days in the Cabiúnas Lagoon
(Macaé –RJ). Them, the periphyton was carried to the laboratory and four treatments were
established: (1) control (without nutrients); (2) + N (addition of nitrogen); (3) +P (addition of
phosphorus); (4) +N+P (addition of nitrogen and phosphorus). The experiments lasted 20 days and,
ix
in the ending, the C:N, C:P and N:P ratio were calculated. For Ostracoda, only the N:P was
computed. Beyond the periphyton and consumers’s stoichiometry, the values of periphyton biomass
(mg / cm2), chorophyll a (mg / cm
2) and Carbon to Chorophyll a ratios (C:Chl a) were evaluated. In
the second experiment, an additional treatment (Con treatment) without the gastropods and nutrients
was established to evaluate if the presence of the consumers and the absence of the nutrients would
exert any effect on the periphyton stoichiometry. In this second experiment, the B.tenagophila
faeces’s N:P ratios and egestion rates (an estimation of the grazer rates) were calculated too. In both
experiments, the final values from the periphyton biomass weren’t significantly differents among
the treatments. Also, the biomass reduction was higher in the control treatment. So, these organisms
might compensate a nutrient poor diet increasing the amount of periphyton ingested, a strategy
denominated active compensatory feeding. The final values of the chl a and the C:Chl a ratios
weren’t significantly distinct among the treatments in both experiments. This revealed an absence of
any nutrient stimulus for the periphyton biomass and that the proportion of heterotrophic material
was high. Our results made clear that the phosphorus is the main limiting nutrient for the Cabiúnas
lagoon periphyton and that the phosphorus enrichment can reduce the periphyton C:P and N:P
ratios. These modifications on the periphyton N:P ratios didn’t reflect on the ostracods’s N:P.
However, the gastropods’s stoichiometry were related to the periphyton C:N, C:P and N:P ratios.
Moreover, the consumers released more nitrogen than phosphorus in their excretas. This might
decrease the C:N and increase the periphyton N:P ratios. B. tenagophila could also release
phosphorus in their faeces and make this nutrient available to the periphyton in an indirect way. It
was concluded that the artificial eutrophication with an phosphorus addition might decrease the
periphyton C:P and N:P ratios and that, depending on the homeostatic capacity of the consumer,
affect the consumer stoichiometry. More homeostatic consumers, like ostracods, wouldn’t suffer a
great variation in their body stoichiometry, while lesser homeostatic consumers, like B.tenagophila,
would reflect the periphyton C:P and N:P ratios. Hence, lesser homeostatic consumers could
indicate if alterations between the C, N and P balance are happening in the Cabiúnas lagoon.
x
Sumário
Resumo vii
Abstract viii
1.Introdução 01
1.1. Breve histórico e conceituação da teoria da estequiometria ecológica 01
1.2. As biomoléculas como determinantes das razões estequiométricas C:N:P dos
consumidores
03
1.3. A qualidade do recurso alimentar como determinante das razões estequiométricas
C:N:P dos consumidores
06
1.4. Variações na estequiometria C:N:P da comunidade perifítica e a sua influência na
estequiometria dos consumidores
10
1.5. A reciclagem de nutrientes dirigida pelos consumidores 14
1.6. Hipóteses 17
1.7. Objetivos 17
2. Metodologia 17
2.1. A lagoa Cabiúnas 17
2.2. Organismos usados nos experimentos 19
2.3. Uso do substrato artificial para o crescimento do perifíton 20
2.4. Desenho experimental e adição de nutrientes 22
2.5. Determinação da biomassa perifítica, clorofila a (clor a) e razões carbono:clorofila e
razões carbono:clor a
26
2.6. Determinação do conteúdo de carbono total do perifíton 27
2.7. Determinação do conteúdo de nitrogênio total do perifíton 27
2.8. Determinação do conteúdo de fósforo total do perifíton 27
2.9. Determinação do conteúdo de nitrogênio e fósforo total de Ostracoda 28
2.10. Determinação do tamanho e biomassa de Biomphalaria tenagophila 29
2.11. Determinação do conteúdo de carbono total de Biomphalaria tenagophila 29
2.12. Determinação do conteúdo de nitrogênio e fósforo total de Biomphalaria
tenagophila
29
2.13. Experimentos de taxa de egestão e cálculo das razões N:P de Biomphalaria
tenagophila
30
2.14. Análises estatísticas 31
2.14.1. Teste t 31
2.14.2. Análise de variância de dois fatores (ANOVA) e Análise de Variância
Multivariada (MANOVA)
33
2.14.3. Regressão linear simples 34
3. Resultados 35
3.1. Experimento com Ostracoda (Experimento 1) 35
3.1.1. Biomassa perifítica 35
3.1.2. Clorofila a e razão carbono:clorofila a (C:clor a) 37
3.1.3. Concentrações de carbono, nitrogênio e fósforo total do perifíton 37
xi
3.1.4. Estequiometria do perifíton 39
3.1.5. Estequiometria dos ostrácodas 44
3.1.6. Relação entre a estequiometria do perifíton e dos ostrácodas 46
3.2. Experimento com Biomphalaria tenagophila (Experimento 2) 46
3.2.1. Biomassa perifítica 46
3.2.2. Clorofila a e razão carbono:Clorofila a (C:Clor a) 49
3.2.3. Concentrações de carbono, nitrogênio e fósforo total do perifíton 49
3.2.4. Estequiometria do perifíton 52
3.2.5. Influência de Biomphalaria tenagophila na estequiometria do perifíton 55
3.2.6. Tamanho e biomassa final Biomphalaria tenagophila 57
3.2.7. Concentrações de carbono, nitrogênio e fósforo total de Biomphalaria tenagophila 58
3.2.8. Estequiometria de Biomphalaria tenagophila 60
3.2.9. Relação entre a estequiometria do perifíton e de Biomphalaria tenagophila 61
3.2.10. Razão N:P da egestae taxa de egestão de Biomphalaria tenagophila 63
3.3. Comparação entre as razões estequiométricas perifíticas do experimento 1 com as
razões estequiométricas perifíticas do experimento 2
64
3.4. Comparação entre as razões estequiométricas dos consumidores e do perifíton 66
4. Discussão integrada (experimentos 1 e 2) 68
4.1. Biomassa perifítica 68
4.2. Clorofila a e razão carbono:Clorofila a (C:Clor a) 72
4.3. Carbono, nitrogênio, fósforo total e razões estequiométricas do perifíton 78
4.4. Estequiometria do perifíton e dos consumidores 92
4.5. Comparação entre a estequiometria dos ostrácodas e de Biomphalaria tenagophila 108
5. Conclusões Gerais 112
6. Referências 115
1
1. Introdução
1.1. Breve histórico e conceituação da teoria da estequiometria ecológica
Alfred J. Lotka, um dos pioneiros no estudo da estequiometria escreveu: “Devemos empregar
o termo estequiometria para lidar com o ramo da ciência que diz respeito às transformações
materiais com relação entre as massas dos componentes” (Lotka, 1925). A palavra estequiometria
vem do grego stoicheon que significa elemento e metron que significa medida. Estequiometria,
portanto, significa “medindo os elementos” (Sterner & Elser, 2002). Sterner & Elser (2002) e Elser
& Hamilton (2007) definiram a estequiometria como: “A aplicação das leis de conservação da
matéria e das proporções definidas para o entendimento das taxas e produtos das reações químicas
de um grupo de reagentes”. A aplicação destas leis nas reações químicas permite entender o
balanço dos elementos químicos entre os reagentes e produtos. Além disso, é, justamente, por lidar
com os elementos químicos e estudar o balanço de massas nas conversões químicas que a
estequiometria se torna diretamente ligada às leis das proporções definidas, lei da conservação de
massa e lei da conservação de matéria e energia (Olmsted & Williams, 2005).
Nesta empreitada de unir princípios da química com ecologia, Lotka se destacou porque foi
um dos primeiros a analisar e comparar as razões estequiométricas dos elementos químicos
essenciais entre os organismos e o meio abiótico (Loladze & Kuang, 2000). Entretanto, o trabalho
de Lotka na área da estequiometria não se tornou popular entre os ecólogos e ficou em segundo
plano durante muitos anos (Loladze & Kuang, 2000). Contudo, outros autores como Alfred C.
Redfield e Williams A. Reiners também vieram a trabalhar com ecologia sob a perspectiva da
estequiometria e fizeram contribuições marcantes. Alfred Redfield, teve a iniciativa de tentar
relacionar a disponibilidade dos elementos químicos dos oceanos com a composição elementar do
plâncton marinho (Falkowski, 2000; Sterner & Elser, 2002). Isto foi realizado ao longo de dois
trabalhos em 1934 e 1958, e Redfield descobriu que a razão NO3- : PO4
3- dos oceanos era muito
similar à razão N:P do plâncton. Foi, então, considerada a razão C:N:P de 106:16:1 como a ideal
para o desenvolvimento do plâncton, a qual também é conhecida como a razão de Redfield, até hoje
citada em muitos trabalhos (Falkowski, 2000; Sterner & Elser, 2002). Redfield, entretanto, não
distinguiu entre zooplâncton e fitoplâncton e, à sua época, o bacterioplâncton não foi amostrado
(Falkowski, 2000). Já em 1986, William A. Reiners, no seu artigo intitulado Complementary
Models for Ecosystems, menciona a dificuldade de se elaborar um conceito unificador para definir
ecossistema e propôe idéias mais integradoras que ajudem a explicar os ecossistemas nas diversas
escalas e níveis de organização. Discute, ainda, a fragmentação entre a abordagem energética e de
2
fluxo de matéria e propõe o uso da estequiometria dos seres vivos – vida protoplásmica – e das suas
estruturas mecânicas (organelas celulares, ossos, fibras vegetais, etc.) como uma maneira de
interligar matéria e energia nos ecossistemas. Reiners, lança também, praticamente, todas as
questões que serão a base da elaboração da teoria da estequiometria ecológica: (1) grupos de
organismos afins têm estequiometria semelhantes; (2) existem diferenças na forma pela qual os
organismos obtêm o elemento limitante para síntese de nova biomassa, as quais foram moldadas ao
longo da evolução; (3) os organismos sofrem restrições pelos elementos essenciais limitantes; (4) as
trocas elementares entre a biomassa e o meio vão afetar a disponibilidade dos elementos; (5) os
ciclos biogoequímicos podem ser afetados pelos seres vivos.
O artigo de Reiners revolucionou a ecologia e fez surgir um campo fértil para novas teorias.
A teoria da estequiometria ecológica já tinha um embrião. Como ele se desenvolveu? A partir das
leis de conservação de matéria e lei das proporções definidas fica estabelecido que não se pode
combinar compostos em proporções arbitrárias, e que existe uma relação quantitativa entre os
reagentes e produtos. Como todos os elementos que formam as moléculas que reagem entre si estão
sujeitos às leis citadas, ficou bem estabelecido que as reações químicas na natureza, inclusive as
reações do metabolismo, ocorrem em um limiar bem definido. Estas restrições da química podem se
refletir também nas interações biológicas, influenciando de maneira marcante os processos
ecológicos. Isto se torna mais evidente quando os organismos são analisados como complexos
químicos e, portanto, como matéria com diversificada composição química que foram modificados
no decorrer da evolução em função das disponibilidades dos elementos químicos e das pressões
seletivas (Williams & Fraústo da Silva, 2003). Visto que, estes organismos (complexos químicos)
interagem entre si e com o mundo abiótico, torna-se coerente interpretar as interações ecológicas a
partir das leis da química como a de conservação de matéria e energia. Como as interações
ecológicas invariavelmente envolvem reações químicas, existiria uma estequiometria na ecologia. A
partir deste raciocínio, Sterner & Elser (2002), elaboraram a teoria da estequiometria ecológica, a
qual estuda o balanço das múltiplas substâncias químicas nas interações e processos ecológicos.
Então, de maneira sintética, pode-se comprovar que os organismos apresentam uma composição
química definida evolutivamente, a qual está envolvida nas reações químicas dos processos
fisiológicos (Williams, 1981; Williams & Fraústo da Silva, 1997; 2003; 2005) e ecológicos, sendo
os elementos químicos envolvidos nestas reações sujeitos às leis da conservação de matéria e
energia e, conseqüentemente, estando a vida também submetida à estas leis.
Os padrões de abundância dos elementos químicos nos organismos são um dos focos
principais da estequiometria ecológica. A partir desses elementos pode-se obter uma perspectiva do
ecossistema e focar os estoques e fluxos de matéria e energia no ambiente (Sterner & Elser, 2002).
3
É possível, também, estabelecer uma rede de comunicação entre os níveis de organização porque
torna-se viável calcular a composição elementar e estimar os fluxos dos elementos químicos numa
enorme variedade de entidades biológicas, desde organelas e células, até ecossistemas e toda a
biosfera (Elser et al., 2000b; Sterner & Elser, 2002). Os elementos C, N e P são o enfoque principal
porque estão envolvidos em ciclos geoquímicos ou na composição da atmosfera, sendo muito
influenciáveis pela biota (Wetzel, 2001; Begon et al., 2006), além de serem os principais
constiutintes das biomoléculas. Como as biomoléculas que formam a vida têm concentrações
distintas destes três elementos, isto irá se refletir nas razões C:N:P dos organismos (Elser et al.,
1996; Sterner & Elser, 2002). Além disso, os organismos têm uma rede de biomoléculas diferentes,
em distintas proporções, e irão diferir nas suas razões C:N:P (Elser et al., 1996).
1.2. As biomoléculas como determinantes das razões estequiométricas C:N:P dos
consumidores
Os lipídios e carboidratos são biomoléculas ricas em carbono (Nelson & Cox, 2004;
Koolman & Roehm, 2005), refletindo na porcentagem de carbono dos organismos e influenciando
nas suas razões C:N e C:P, mas não afetando a razão N:P (Sterner & Elser, 2002). O conteúdo de
carbono nos carboidratos é menor se comparado aos lipídios, o que reflete a maior contribuição do
oxigênio para os carboidratos (Sterner & Elser, 2002; Nelson & Cox, 2004). Por exemplo, a
porcentagem de carbono num ácido graxo pode chegar a 75 %, enquanto num carboidrato é em
torno de 37 % (Sterner & Elser, 2002). Ainda que ambos tenham muito carbono na sua composição
molecular, dentre os lipídios temos os fosfolipídios que são ricos em fósforo e dentre os
carboidratos alguns polissacarídeos como a quitina apresentam nitrogênio (Nelson & Cox, 2004).
Então, os fosfolipídios e a quitina apesar de ricos em carbono também podem contribuir com
nitrogênio e fósforo para a biomassa e afetar as razões N:P da biota (Sterner & Elser, 2002).
Todavia, estas moléculas não são tão abundantes em todos os seres vivos e podemos considerar
como um padrão mais geral a alta porcentagem de carbono e razões C:N e C:P nos lipídios e
carboidratos (Sterner & Elser, 2002).
Enquanto os lipídios e carboidratos são ricos em carbono e contribuem para o aumento nas
razões C:nutrientes dos organismos, as proteínas são ricas em nitrogênio e os ácidos nucléicos são
ricos em nitrogênio e fósforo (Sterner & Elser, 2002). No geral, a porcentagem de nitrogênio nestas
biomoléculas é alta (em torno de 20 % do peso da proteína) - as razões N:P variando de 15:1 a 50:1
(Elser et al., 1996) e a C:N com um valor em torno de 2.7 (Sterner & Elser, 2002). As proteínas
também são ricas em carbono e, no geral, não contêm fósforo na sua composição (Nelson & Cox,
4
2004; Koolman & Roehm, 2005). Desta maneira, um aumento na quantidade de proteínas num
organismo pode elevar suas razões C:P e reduzir suas razões C:N (Sterner & Elser, 2002). Já os
ácidos nucléicos são formados por várias unidades de nucleotídeos, ricos em nitrogênio (existente
nas bases nitrogenadas) e fósforo (existente no radical fosfato) (Nelson & Cox, 2004; Koolman &
Roehm, 2005), e um aumento na quantidade destas biomoléculas leva a um decréscimo nas razões
N:P. Segundo Sterner & Elser (2002), os ácidos nucléicos têm 32,7 % de C, 14,5 % de N e 8,7 % de
P, com uma razão C:N:P de 9,5:3,7:1; logo são moléculas ricas em fósforo e têm uma baixa N:P. Os
nucleotídeos ainda podem funcionar como transportadores de energia, como é o caso do ATP. O
ATP contém 28 % de C, 14 % de N e 18 % de P (uma razão C:N:P de 3,9:1,7:1), e é uma das
moléculas mais ricas em fósforo nos seres vivos (Sterner & Elser, 2002). Apesar de ser amplamente
distribuído na biota, participar de diversas vias metabólicas (Koolman & Roehmn, 2005) e ser rico
em fósforo, isso não dá ao ATP o status de um grande contribuidor de fósforo porque os seus níveis
na biomassa total dos seres vivos são baixos. Isto também se aplica ao DNA, o qual possui níveis
relativamente constantes na biomassa e, da mesma maneira que o ATP é rico em fósforo, mas a sua
concentração na biomassa não é relevante para afetar o conteúdo elementar de um organismo
(Sterner & Elser, 2002). A história é diferente quando se trata do RNA ribossomial. Os níveis de
RNAr variam entre os diferentes taxa em função do desenvolvimento, ontogenia, condições
fisiológicas e ecológicas (Elser et al., 2003), e a sua contribuição para a biomassa é relativamente
alta (Sterner & Elser, 2002). Estas características fazem do RNAr a molécula rica em fósforo que
realmente pode influenciar no conteúdo de fósforo e nas razões C:N:P de um organismo – e.g.,
segundo Acharya et al. (2004), o RNAr pode explicar até 48,8 % (± 2%) do conteúdo de P de
Daphnia, e de acordo com Elser et al. (2003), até 49,9 % (± 1,9%) em diversos taxa como bactérias,
insetos e crustáceos.
Como as proteínas são ricas em nitrogênio, a sua síntese pode ser limitada por este nutriente.
Segundo Murata et al. (2006), a concentração de proteínas por célula e as razões proteína:C do
dinoflagelado Alexandrium tamarense aumentaram com o aumento da razão N:P do meio de
cultivo. As taxas de crescimento também aumentaram com uma maior razão N:P e concentração de
proteínas, e de acordo com Murata et al. (2006) isto é uma conseqüência da ação das proteínas na
manutenção do crescimento celular. O crescimento de um organismo, inclusive, pode ser
determinado a partir da concentração de proteínas, de onde se estima o número de células (Lang et
al., 1965). De acordo com estes autores, a porcentagem de proteínas durante os estágios de vida do
Aedes aegypti variou muito (principalmente durante o estágio larvar), aumentando de forma
marcante na fase de pupa até os insetos atingirem a idade adulta – concordando com um estágio de
rápida diferenciação e crescimento celular. Aquele estudo também concluiu que a quantidade de
5
proteínas aumentou mais rapidamente do que a quantidade de ácidos nucléicos nos momentos
iniciais do desenvolvimento larvar. Neste contexto, organismos que apresentarem altas razões N:P
na biomassa podem estar numa fase de crescimento sustentado pela síntese protéica. Entretanto, a
razão N:P também sofre influência da quantidade de ribossomos e RNAr, rico em fósforo e
responsável pela síntese de proteínas (Elser et al., 1996; Sterner & Elser, 2002). Segundo Karpinets
et al. (2006), a razão bioquímica RNA:proteína tende a aumentar enquanto a razão estequiométrica
N:P tende a diminuir quando ocorre um investimento em ribossomos para sustentar um rápido
crescimento celular de organismos unicelulares.
Este padrão observado por Karpinets et al. (2006) já vem sendo encontrado em outros
grupos de organismos e estes estudos têm encontrado correlações entre o conteúdo de RNA e a
porcentagem de fósforo na biomassa com as taxas de crescimento e razões estequiométricas C:P e
N:P (Main et al., 1997; Makino et al., 2003; Acharya et al., 2004, 2006; Vrede et al., 2004; Elser et
al., 2006; Kyle et al., 2006; Watts et al., 2006). De fato, existem fortes indícios de que os
organismos que crescem rápido são ricos em fósforo e podem ter o seu crescimento restringido por
uma escassez deste elemento no meio (algas e bactérias) ou no alimento (protozoários e
metazoários) (Elser et al., 2000a; Elser et al., 2003). Mas qual a relação entre o P e o crescimento?
Após a compilação de uma grande quantidade de informações obtidas a partir de pesquisas
relacionando o conteúdo de P e razão N:P dos organismos com a quantidade de RNA ribossomial
(RNAr), foi elaborada a hipótese da taxa de crescimento (growth rate hypothesis - GRH) (Elser et
al., 1996; Elser et al., 2000a; Sterner & Elser, 2002). Segundo a GRH, os organismos com um
crescimento rápido têm muito fósforo e baixas razões N:P e C:P porque investem muito na
produção de RNA (rico em fósforo) para sustentar as elevadas taxas de síntese protéica requeridas
durante o crescimento. Esta hipótese parece ser testável com diversos taxa de invertebrados (Vrede
et al., 2004). Elser et al. (2003) a testaram utilizando espécies de bactéria, zooplâncton, uma espécie
de caranguejo, e insetos coleópteros e concluíram que o crescimento, o conteúdo de RNA, e o
conteúdo de fósforo na biomassa estão estreitamente interligados em todas as espécies estudadas (P
x Taxa de crescimento: média final de r2 entre todos os táxons = 0,75; RNA x Taxas de
crescimento: r2 = 0,78; P x RNA: r
2 = 0,77). Esta correlação se mantém durante a ontogenia e
períodos de limitação por fósforo, mas é enfraquecida quando o fósforo não é o elemento limitante
para o crescimento (Elser et al., 2003; Acharya et al., 2004; Acharya et al., 2006). Quando outro
fator for o limitante para o crescimento como o nitrogênio (limitação por proteínas), ou quando um
organismo for submetido à uma situação de inanição (limitação por energia – falta de moléculas
ricas em carbono como lipídios e carboidratos), nenhuma relação significativa para qualquer
combinação entre o P, o RNA e o crescimento fica evidente (Elser et al., 2003). Já outros autores
6
(Acharya et al., 2004; Hessen et al., 2007), relataram que uma limitação por N (alta razão C:N no
alimento) pode afetar negativamente o crescimento porque a limitação pela síntese de ribossomos e
RNA, ambos ricos em fósforo, é alterada para uma limitação por síntese de proteínas devido a
escassez de aminoácidos ou precursores dos aminoácidos, os quais são ricos em nitrogênio (Sterner
& Elser, 2002). Então, quando o fósforo não é o fator limitante para o crescimento, este poderia
ficar restringido pela escassez de nitrogênio, o que limitaria a síntese de proteínas (ricas em
nitrogênio), ou ser restringido pela falta de carbono (limitação energética), o que diminuiria a
síntese de carboidratos e lipídios, ricos em carbono e importantes fontes de energia para o
metabolismo.
1.3. A qualidade do recurso alimentar como determinante das razões estequiométricas
C:N:P dos consumidores
Os organismos com composição elementar e molecular distintas têm requerimentos
diversos, sofrendo restrições pelas fontes de elementos que utilizam. Essas restrições podem ser
oriundas da qualidade dos recursos, que vão desde alguns minerais solubilizados na água ou no solo
até uma grande presa com composição química complexa (Sterner & Elser, 2002). Grande parte dos
estudos que buscaram verificar como a qualidade do recurso alimentar influencia na estequiometria
C:N:P dos consumidores foram desenvolvidos em ecossistemas aquáticos continentais na região
pelágica, sobretudo avaliando como a disponibilidade de nitrogênio e fósforo afeta o fitoplâncton, o
que acaba por determinar a qualidade do recurso para o zooplâncton (Sterner & Elser, 2002). O
estudo pioneiro que buscou verificar como a disponibilidade dos elementos químicos no meio
abiótico influencia na química dos seres vivos foi o de Alfred Redfield já citado anteriormente. A
apreciação fundamental de Redfield em relação à química dos ecossistemas, além de estabelecer a
clássica razão C:N:P de 106:16:1 como ótima para o plâncton marinho, foi realizar a conexão entre
a composição química do plâncton (especialmente a razão N:P) e a da água do mar (Falkowski,
2000). Pode-se afirmar que o trabalho de Redfield foi uma das primeiras tentativas de
interrelacionar a qualidade do recurso (N- NO3- e P- PO4
3-) à composição química do organismo e o
seu efeito para o ecossistema. Neste sentido, a razão de Redfield é uma verdadeira propriedade
emergente que reflete a interação de múltiplos processos. Dentre estes temos: a aquisição de
elementos (sujeita a qualidade do recurso) pelo plâncton; a formação de nova biomassa (a
composição química do organismo); a remineralização da biomassa pelas bactérias (reciclagem de
7
nutrientes); e a perda de nutrientes para o sedimento (nitrogênio e fósforo) ou para a atmosfera
(nitrogênio) (Falkowski & Davis, 2004).
De maneira geral, o fitoplâncton assim como os demais produtores primários sofrem maior
influência da composição química do meio do que os consumidores, estando sujeitos a maiores
alterações das suas razões estequiométricas em função das variações dos elementos no ambiente
(Sterner & Hessen, 1994; Muller et al., 2001; Agren, 2004; Frost et al., 2005a). Os autótrofos
devem adquirir cada um dos elementos nos compostos que estão dispersos no meio (CO2, PO43-
,
NH4+, NO3
-) e a aquisição destes elementos ocorre em cadeia. Para assimilar carbono, os autótrofos
requerem proteínas (p.ex. RUBISCO - fixação do CO2 ), o que aumenta a demanda por nitrogênio e,
para sintetizar proteínas é necessário um investimento em RNAr, exigindo a entrada de fósforo
(Ågren, 2004). No caso de passarem por limitações por nitrogênio, os autótrofos podem absorver
quantidades consideráveis de fósforo e estocá-lo (e vice-versa) e, portanto, as medidas das razões
N:P podem se tornar enganosas se não for levada em conta a real necessidade do organismo já que
existe uma capacidade considerável nos autótrofos para captar o elemento não limitante. Por isso,
somente ao se usar resultados derivados de condições em que ambos os elementos (N e P) da razão
são limitantes é que se terá acesso a uma razão N:P mais realista.
Mas e os consumidores? Eles enfrentariam uma variação na sua estequiometria C:N:P tão
nítida quanto a dos produtores primários? Segundo Agren (2004) e Frost et al. (2005b), os
consumidores sofreriam menos restrições elementares porque não têm que obter os elementos de
fontes diversas como os produtores primários – os consumidores teriam acesso ao alimento já
“pronto”. Duas situações podem ocorrer quando um consumidor com uma determinada razão C:N:P
utiliza um recurso com uma razão C:N:P particular. Quando o recurso tiver uma composição
química similar à do consumidor, haverá uma interação estequiometricamente balanceada e um
equilíbrio estequiométrico - o alimento teria uma qualidade ótima, o que não é comum na natureza.
Caso a composição química do recurso seja diferente, escassa em algum dos nutrientes necessitados
pelo consumidor, haverá uma interação estequiometricamente desbalanceada e um desequilíbrio
estequiométrico – o que ocorre mais freqüentemente nas interações tróficas (Sterner & Elser, 2002).
Os consumidores que refletirem a composição química do alimento são considerados pouco
homeostáticos e são incluídos no modelo denominado “você é o que você come” (you are what you
eat’) (Sterner & Elser, 2002). Obviamente, algum grau de homeostase deve existir caso contrário tal
organismo não sobreviveria. Na verdade, as evidências de que os consumidores são homeostáticos e
sofrem menos variações na sua composição química do que os produtores são bem estabelecidas
8
para diversos grupos de consumidores (Woods et al., 2002; Stelzer & Lamberti, 2002; Makino et
al., 2003; Kagata & Ohgushi, 2005). Muitos podem balancear os elementos e suas razões C:N:P
mesmo utilizando um recurso alimentar com uma razão elementar distante do seu equilíbrio
estequiométrico. Lógico que uma homeostase estrita também não é real e nenhum consumidor é
capaz de viver com uma composição química definitivamente constante. Dois estudos realizados
com gastrópodas verificaram que a estequiometria C:N:P dos consumidores pode variar com
alterações na estequiometria do recurso alimentar e que, portanto, os consumidores não são
homeostáticos estritos. No trabalho realizado por Figueiredo-Barros et al. (2006), foi descoberto
que os gastrópodas detritívoros Heleobia australis têm as razões C:N:P diretamente realcionadas às
concentrações de C, N e P do sedimento. Na área mais próxima ao aporte de esgoto doméstico, o
sedimento apresentou maiores concentrações de N e P, o que refletiu em menores razões C:N, C:P e
N:P no gastrópoda. Cross et al. (2003) realizaram um estudo similar, comparando a estequiometria
de invertebrados bentônicos de rios entre dois locais distintos: um mantido nas condições naturais e
outro enriquecido com nutrientes. Os resultados foram semelhantes aos de Figueiredo-Barros et al
(2006). O folhiço do local enriquecido com nutrientes apresentou maior porcentagem de fósforo e
menores razões N:P e C:P, o que se refletiu em maiores concentrações de fósforo e menores C:P e
N:P nos consumidores invertebrados. Já num estudo realizado por Stelzer & Lamberti (2002) com o
gastrópoda Elimia Livescens, foi observado que a composição elementar deste consumidor não
sofreu influência da composição elementar e estequiometria C:N:P do seu recurso alimentar, o
perifiton. Mesmo quando alimentado com perifíton enriquecido com fósforo, logo com menores
razões C:P e N:P, as razões C:P e N:P de E. livescens se mantiveram constantes. Estes exemplos
demonstram que na natureza tanto a ausência de homeostase quanto uma homeostase perfeita não
terão lugar e que a composição elementar e razões C:N:P dos consumidores podem acompanhar as
variações na composição elementar do recurso alimentar.
A regulação homeostática da estequiometria do consumidor pode ocorrer de três formas:
ajustes comportamentais, fisiológicos e bioquímicos (Sterner & Elser, 2002). Quando confrontado
com recursos desbalanceados, um consumidor pode selecionar o melhor suplemento alimentar de
acordo com suas necessidades, ou buscar um local com a oferta do alimento mais adequado – (1)
ajuste comportamental. Um exemplo deste tipo de ajuste pode ser encontrado no trabalho de Grover
& Chrzanowski (2006) realizado com protozoários flagelados bacteriófagos. Aquele estudo deixa
claro a estratégia seletiva que o protozoário adota, escolhendo os recursos mais ricos em nutrientes
e ingerindo menos do recurso pobre em nutrientes Outra maneira de garantir a homeostase seria
realizando um ajuste fisiológico para absorver o nutriente mais importante. Neste caso, o
9
balanceamento ocorre durante o processo de assimilação, geralmente assimilando o nutriente mais
raro – (2) ajuste fisiológico (Sterner & Elser, 2002; Frost et al., 2005a). Dois exemplos ajudam a
elucidar como funciona um ajuste fisiológico. Segundo Woods et al. (2002), as larvas do
lepidóptero Manduca sexta são capazes de concentrar mais P quando submetidas a um alimento
pobre neste elemento. Essas larvas podem reter até 85 % de P, quando alimentadas com um
alimento pobre em P, e retêm apenas 25 % numa dieta rica em P. Outro exemplo está no trabalho de
Darchambeu et al. (2003). Aqueles autores concluíram que Daphnia pode aumentar as taxas de
excreção de carbono orgânico dissolvido e da respiração (liberando mais CO2) ao consumir um
alimento com uma alta razão C:P, liberando assim o excesso de C ingerido. Em terceiro lugar, a
regulação homeostática da estequiometria pode ocorrer primariamente ao nível bioquímico. Por
exemplo, a degradação de proteínas aumenta para elevar a liberação de N durante uma dieta rica
neste elemento; ou, ainda, durante uma escassez de nutrientes, as rotas bioquímicas que conservam
os nutrientes são ativadas – (3) ajuste bioquímico (Sterner & Elser, 2002). Esse ajuste bioquímico,
na realidade pode ser compreendido como um ajuste pós-ingestivo de regulação dos elementos e
compostos bioquímicos (Frost et al., 2005a).
Além da qualidade do recurso (como fonte de nutrientes) influenciando a composição
elementar e limitando o crescimento dos consumidores, a quantidade do recurso também pode estar
relacionada ao sucesso dos consumidores. Segundo Stelzer & Lamberti (2002), o crescimento do
gastrópoda Elimia livescens foi maior quando este se alimentou de uma baixa quantidade de
perifíton rico em fósforo. Nos experimentos, o gastrópoda também recebeu uma maior quantidade
de perifíton de baixa qualidade (altas razões C:P), o que também favoreceu seu crescimento,
indicando que a quantidade também pode limitar seu desenvolvimento. Para aqueles autores, Elimia
livescens é homeostático, uma vez que, sua composição elementar não sofreu influência da
composição elementar do perifiton e ao ingerir uma maior quantidade de perifíton de baixa
qualidade foi capaz de manter seu crescimento ao incorporar mais C (energia). Segundo os autores,
o gastrópoda não comeu menos quando lhe foi ofertada uma maior quantidade de perifíton
enriquecido com fósforo (melhor qualidade), concluindo que ele não estaria mantendo a homeostase
através de um ajuste comportamental (discutido anteriormente). No trabalho de Fink & Von Elert
(2006), foi observado que o gastrópoda Radix ovata, ao contrário de Elimia livescens, faz um ajuste
comportamental para garantir a homeostase, realizando uma compensação alimentar ativa. Para
compensar os efeitos negativos no crescimento ocasionados por um alimento de baixa qualidade
nutricional (pobre em N e P), R. ovata, aumentou as taxas de herbivoria. Em outra investigação,
Frost & Elser (2002) concluíram, ao avaliar a interação trófica entre o perifíton e insetos
10
efemerópteros, que um enriquecimento com fósforo não eleva o crescimento dos insetos caso a
quantidade de perifíton se mantenha baixa. Apenas quando foi oferecida uma maior quantidade do
perifíton com menor C:P o inseto atingiu taxas de crescimento maiores. Frost & Elser (2002),
também mencionam que o inseto irá sofrer uma limitação por carbono durante o crescimento (além
da limitação por P) caso o perifíton seja formado por matéria orgânica com carbono de baixa
qualidade (de difícil assimilação). Estes estudos mostram claramente como a quantidade e
qualidade do alimento interagem para determinar o crescimento do consumidor.
1.4. Variações na estequiometria C:N:P da comunidade perifítica e a sua influência na
estequiometria dos consumidores
O termo perifíton é um termo mais amplo para definir toda microbiota que vive aderida a
qualquer substrato dentro d’água, vivo ou morto, seja planta, animal, rocha ou sedimento (Wetzel,
2001; Pompêo & Moschini-Carlos, 2003). O perifíton, na realidade, é uma comunidade composta
por algas, cianobactérias, bactérias heterotróficas, fungos, protozoários, metazoários e detritos, que
se desenvolvem sobre uma matriz de mucopolissacrídeos secretados por algas e bactérias (Wetzel,
2001). Já o termo biofilme, é mais utilizado para denominar as comunidades bacterianas associadas
a um substrato, mas que na realidade também tem sido considerado um sinônimo de perifíton
(Wetzel, 2001). Contudo, para definir as diferentes comunidades algais existentes em vários tipos
de substratos, foram criados alguns termos mais específicos: (1) epilíton, para designar as algas que
crescem em rochas; (2) epipélon, para as algas que crescem no sedimento orgânico, com partículas
finas; (3) epifíton, para as algas que crescem sobre macrófitas; (4) epizoon, para as algas que
crescem em superfícies animais como, por exemplo, conchas de bivalves; e (5) episamon, para as
algas que crescem sobre sedimento arenoso (Fernandes, 1993; Kahlert, 2001; Wetzel, 2001;
Pompêo & Moschini-Carlos, 2003). Finalmente, metafíton é um termo utilizado para designar um
grupo de algas encontradas na zona litoral que não estão aderidas a nenhum substrato e nem se
encontram totalmente em suspensão na coluna d’água. O metafíton geralmente se origina de
populações de algas flutuantes que se agregam a macrófitas e detritos da zona litorânea como
resultado da ação das correntezas geradas na água pelos ventos (Wetzel, 2001).
São três os fatores preponderantes que influenciam no metabolismo, crescimento e produção
da comunidade perifítica: (1) aquisição de recursos do meio externo à matriz perifítica como luz e
nutrientes; (2) uso de recursos internos obtidos de fontes bióticas ou abióticas do próprio substrato;
(3) reciclagem interna de nutrientes entre as algas e a microbiota associada (Wetzel, 2001). Um
11
outro fator não menos importante é a espessura da chamada camada limítrofe (“boundary layer”).
De acordo com Riber & Wetzel (1987), o perifíton com uma maior biomassa e com uma camada
limítrofe mais espessa é menos afetado pelo fluxo da água circundante e, como conseqüência, as
condições químicas do perifíton podem diferir de forma marcante em relação a do meio
circundante. Segundo estes mesmos autores, a reciclagem de fósforo a partir da camada limítrofe,
por exemplo, pode significar a forma de reposição de fósforo predominante no perifíton, até mesmo
mais importante do que o aporte através do meio circundante. Desta forma, a camada limítrofe
também desempenha um papel essencial para o metabolismo da comunidade perifítica.
A intensidade luminosa pode afetar as razões C:nutrientes no perifíton e levar a uma
limitação por nutrientes nos consumidores. O conteúdo de fósforo do perifíton pode diminuir com o
aumento da intensidade luminosa e a magnitude deste efeito é mais severa quando os níveis de
fósforo forem menores no meio (Fanta et al., 2010). Esta relação entre a luz e os nutrientes já foi
demonstradas pra outros produtores primários, onde grandes variações na composição elementar e
nas razões estequiométricas estavam relacionadas às variações luminosas. Isto porque um aumento
na intensidade luminosa eleva as taxas de fixação de carbono, elevando-se as razões C:nutrientes
(Sterner & Elser, 2002). Segundo Sterner et al. (1997), quando a intensidade luminosa é alta e os
níveis de P são baixos, as razões C:P dos autótrofos será alta e, conseqüentemente, a base da teia
trófica será rica em carbono e pobre em fósforo. A situação oposta também pode ocorrer, com
menor intensidade luminosa significando menores razões C:P e, portanto, produtores com uma
maior proproção de fósforo na biomassa (Sterner et al., 1997). Uma correlação positiva entre a
razão luz:fósforo e a razão C:P também pode existir, o que se permite fazer previsões de como o
balanço entre luz e nutrientes pode afetar a estrutura e processos do ecossistema. Por exemplo, os
ecossistemas com uma razão luz:fósforo baixa poderão ter diversos níveis tróficos limitados por
carbono ou energia, enquanto ecossistemas com uma razão luz:fósforo alta poderá apresentar níveis
tróficos limitados por fósforo. Então, apesar de mais luz representar maior fixação de carbono, o
produtor estará limitado por nutrientes (alta razão C: nutrientes), o que significa um recurso de
baixa qualidade para os consumidores. Alguns autores denominaram esta relação complexa entre
luz e nutrientes de hipótese da razão luz:nutrientes, e alguns estudos vem sendo realizados tentando
testar esta hipótese e avaliar como a interação entre luz e nutrientes afeta a estequiometria dos
produtores primários (Chrzanowski & Grover, 2001; Hessen et al., 2002; Dickman et al., 2006).
Os nutrientes como nitrogênio e fósforo podem ser obtidos do meio externo por difusão a
partir da coluna d’água ou serem provenientes do substrato. A disponibilidade dos nutrientes para o
perifíton é, então, determinada pela espessura da camada limítrofe, pela concentração de nutrientes
na água e pela densidade e atividade metabólica dos organismos aderidos ao substrato (Riber &
12
Wetzel, 1987; Wetzel, 2001). Em alguns casos, o perifíton pode estar limitado tanto por nitrogênio
quanto por fósforo (Havens et al., 1999b; Maberly et al., 2002). Tem sido observado que, ao se
aumentar a oferta desses nutrientes, a biomassa perifítica aumenta (Rosemond et al., 1993;
Hillebrand & Kahlert, 2001; Hillebrand, 2002; Stelzer & Lamberti, 2001; Hillebrand et al., 2004).
As concentrações de clorofila a e a produtividade primária também podem se elevar com um maior
aporte de nitrogênio e fósforo (Heavens et al., 1999a; Heavens et al., 1999b, Liess & Hillebrand,
2006). A adição desses nutrientes ainda pode causar uma alteração na composição taxonômica das
algas do perifíton (Chételat et al., 1999; Heavens et al., 1999b; Stelzer & Lamberti, 2001; Frost &
Elser, 2002). Uma adição diferenciada de nitrogênio e fósforo também pode vir a alterar as
concentrações desses nutrientes no perifíton e alterar a sua estequiometria C:N:P. No estudo
realizado por Havens et al. (1999a), um enriquecimento com fósforo reduziu a razão N:P do
perifíton que crescia em substrato vegetal e artificial. No trabalho de Frost & Elser (2002a), também
foi observada uma menor razão C:P no perifíton após a adição de fósforo. Aqueles autores também
verificaram que a proporção de carbono orgânico de origem algal e as concentrações de clorofila a
também aumentaram após a adição do fósforo. Outros estudos (Hillebrand & Kahlert 2001; Liess &
Hillebrand, 2006) também verificaram que as razões C:N e C:P diminuíram com a adição de
nitrogênio e fósforo, respectivamente.
O perifíton pode ser um dos principais produtores primários em ambientes aquáticos rasos
(Bicudo et al. 1995, Wetzel, 2001) e servir como fonte de alimento para diversos consumidores
bentônicos (Wetzel, 2001; Cross et al., 2005). Suas razões C:N:P são indicadoras da qualidade
nutricional – altas razões C:nutrientes indicam recurso de baixa qualidade (Forst et al., 2002b). De
fato, alguns dos estudos que investigaram como a adição de nitrogênio e fósforo poderia afetar a
razão C:nutrientes no perifíton também tinham com objetivo entender como as variações na
estequiometria C:N:P do perifíton poderiam influenciar na estequiometria dos consumidores. Cross
et al. (2003) constataram que os consumidores que se alimentaram de perifíton com menores razões
C:P e N:P também apresentaram estas razões estequiométricas mais baixas. Liess & Hillebrand
(2005) encontraram variações sazonais nas razões C:N, C:P e N:P de diversos invertebrados
bentônicos e concluíram que isso foi um reflexo das variações na estequiometria do seu recurso
alimentar, o perifíton. Entretanto, conforme já mencionado anteriormente (ver qualidade do recurso
e as razões C:N:P), alguns consumidores podem ser mais homeostáticos e apresentarem uma
variação na sua estequiometria menor do que a encontrada no seu alimento. Isso foi visto em alguns
estudos que avaliaram a interação trófica entre consumidores bentônicos e o perifíton (Stelzer &
Lamberti, 2002; Evans-White et al., 2005; Fink et al., 2006; Fink & Von Elert, 2006).
13
Já os consumidores, através da herbivoria e excreção diferenciada de nitrogênio e fósforo,
podem exercer influência na biomassa e razões C:N:P do perifíton (Rosemond et al., 1993;
Hillebrand & Kahlert, 2001; Hillebrand et al., 2004). Em geral, a herbivoria reduz a biomassa
perifítica (Mulholland et al., 1991; Anderson et al., 1999; Hillebrand & Kahlert, 2001; Hillebrand
& Kahlert, 2002; Hillebrand et al., 2004; Alvaréz & Peckarsky, 2005), mas não tem apenas este
efeito negativo (Liess & Hillebrand, 2004). A herbivoria também pode facilitar a difusão de
nutrientes no interior do perifíton, ao remover as células senescentes, e aliviar a competição interna
por nutrientes ao diminuir a densidade de algas (Mulholland et al., 1991; Kahlert, 2001; Liess &
Hillebrand, 2004). Outro efeito indireto e positivo dos consumidores sobre o perifíton é através da
liberação de excretas ricas em nutrientes que, em situações nas quais o perifíton esteja sob uma
forte limitação por nutrientes e a densidade do herbívoro seja baixa, o efeito positivo do maior fluxo
de nutrientes pode se tornar mais importante do que o efeito negativo da diminuição da biomassa
(Liess & Hillebrand, 2004). De fato, alguns estudos vêm mostrando que a presença dos
consumidores aumenta o conteúdo de nutrientes para o perifíton diminuindo suas razões
C:nutrientes (Hillebrand & Kahlert, 2001; Hillebrand et al., 2004; Hillebrand et al. 2007). Esta
liberação de nutrientes via excreção pode estar ligada à composição elementar, demanda elementar
e razões C:N:P dos consumidores (Sterner & Elser, 2002; Hilebrand et al., 2007). Evans-White &
Lamberti (2005) demonstraram que um consumidor com maior razão N:P e, portanto, mais rico em
nitrogênio, excretou mais fósforo, enquanto o consumidor com menor razão N:P e mais rico em
fósforo, excretou mais nitrogênio, afetando de forma diferenciada o perifíton. Hillebrand et al.
(2004) verificaram que os consumidores com uma menor porcentagem de nitrogênio na biomassa
liberaram mais nitrogênio para o perifíton. Numa revisão realizada por Hillebrand et al. (2007), foi
concluído que os consumidores com menos fósforo na biomassa têm uma tendência a reduzir o
conteúdo de fósforo para o perifíton, enquanto os consumidores ricos neste elemento elevam o
conteúdo de fósforo do perifíton. Isto não significa que os consumidores com menor conteúdo de
fósforo na biomassa, maior razão C:P e que excretam menos fósforo tenham uma quantidade
pequena deste elemento na biomassa, mas indica que estão com o desenvolvimento limitado por
este elemento e, para compensar, apresentam uma maior eficiência de retenção de fósforo, liberando
menos deste nutriente para o perifíton (Hillebrand et al., 2007)
14
1.5. A reciclagem de nutrientes dirigida pelos consumidores
A composição elementar e o grau de homeostase dos consumidores, a alocação diferenciada
dos elementos para o crescimento e as restrições impostas pela composição elementar do alimento
irão interagir de maneira complexa para gerar uma resposta em nível de ecossistema, uma liberação
diferenciada de C, N e P que vai refletir na reciclagem de nutrientes. Alguns autores denominam
essa influência dos consumidores na reciclagem de nutrientes de reciclagem de nutrientes dirigida
pelo consumidor (Elser & Urabe, 1999; Sterner & Elser, 2002). Como mencionado anteriormente,
um consumidor com maior capacidade de homeostase deve reter eficientemente as substâncias
deficientes e liberar as que estiverem em excesso. Um animal, por exemplo, pode liberar os
elementos do alimento ingerido através das fezes ou excretas e reter o elemento mais limitante
(Sterner et al., 1992; Sterner & Elser, 2002; Frost et al., 2005a). O elemento limitante é
determinado pelos requerimentos elementares de cada espécie e, por isso, a composição da
comunidade consumidora pode nortear o processo da reciclagem de nutrientes. Segundo Sterner et
al. (1992), mudanças na composição da comunidade zooplanctônica de espécies ricas em nitrogênio
para espécies ricas em fósforo transforma uma limitação dos autótrofos por nitrogênio numa
limitação por fósforo e vice-versa. Como exemplo para esta questão, temos o gênero Daphnia,
cladócero rico em fósforo, e os copépodas, ricos em nitrogênio. Numa comunidade dominada por
Daphnia (rico em fósforo e com baixa razão N:P) a razão N:P reciclada será alta e, ao contrário,
numa comunidade dominada por herbívoros com uma alta N:P, a N:P reciclada será baixa. Assim,
estes crustáceos herbívoros iriam liberando os nutrientes em razões diferentes às das algas que
ingeriram, e as taxas de liberação destes nutrientes estariam fortemente influenciadas pelos
desequilíbrios nas razões elementares entre o alimento e os consumidores (Elser & Urabe, 1999;
Sterner & Elser, 2002).
A influência das excretas dos consumidores nos produtores primários também já foi
explorada no compartimento bentônico dos ecossistemas aquáticos continentais. Num estudo
realizado por Evans-White & Lamberti (2005), verificou-se que dois invertebrados bentônicos de
rios, o crustáceo Orconectes propinquus e o gastrópoda Elimia livescens liberavam nutrientes para o
epilíton de forma distinta e de acordo com suas razões elementares. O. propinquus com uma razão
N:P igual a 18 liberou mais NH4+, enquanto o E. livescens com uma N:P de 28 liberou mais PO4
3-.
Foi concluído que essa excreção diferenciada pode surtir efeito na composição nutricional do
epilíton e que os invertebrados podem regular a disponibilidade de nutrientes para as algas presentes
no epilíton. Como conseqüência, num ambiente limitado por nitrogênio e dominado por O.
15
propinquus, o epilíton terá mais nitrogênio e será menos limitado por este elemento do que num
ambiente pobre em nitrogênio e dominado por E. livescens. Em ambientes pobres em fósforo e
dominados por O. propinquus, o epilíton será mais limitado por fósforo, limitação esta que poderia
ser diminuída caso o táxon dominante fosse E. livescens. Na pesquisa de Rothlisberger et al. (2008),
larvas de efemerópteros aumentaram as taxas de excreção de fósforo ao se alimentarem de um
perifíton com uma menor N:P e excretaram mais nitrogênio quando seu alimento tinha uma alta
N:P. Ainda assim retiveram fósforo na sua biomassa e os autores daquele estudo concluíram que
além dos desequilíbrios estequiométricos entre o alimento e o consumidor, a eficiência de
assimilação dos nutrientes está ligada às razões N:P excretadas. Portanto, além da composição
elementar do consumidor e do alimento, as eficiências de assimilação (fisiologia do organismo) de
nitrogênio e fósforo dos consumidores também podem influenciar nas razões estequiométricas dos
produtores (Frost et al., 2005a; Rothlisberger et al., 2008).
A oferta diferenciada dos elementos, através da reciclagem de nutrientes dirigida pelos
consumidores, além de afetar a composição elementar dos produtores primários, também pode
exercer outros efeitos nos ecossistemas. Uma ampla revisão elaborada por Vanni (2002) concluiu
que a reciclagem de nutrientes realizada por animais também pode alterar a composição taxonômica
das espécies de produtores primários, reciclar os nutrientes num hábitat específico (liberação de
nutrientes no próprio local da ingestão do alimento) ou ainda translocar nutrientes entre hábitats ou
ecossistemas diferentes (liberação de nutrientes em locais ou ecossistemas diferentes da onde houve
a ingestão do alimento). Aquele autor também concluiu que os animais podem afetar a reciclagem
de nutrientes de uma forma direta ou indireta. Os efeitos diretos são fisiológicos e relacionados à
transformação dos nutrientes de uma forma para outra no corpo do animal. Aí estariam incluídos o
consumo de nutrientes e sua alocação subseqüente para o crescimento ou sua liberação nas excretas
e fezes. Os nutrientes assimilados e deslocados para o crescimento e manutenção não estariam
disponíveis imediatamente. Os nutrientes existentes nas fezes poderiam se tornar disponíveis após a
remineralização realizada por bactérias e fungos, enquanto a forma mais acessível seria liberada nas
excretas. Os efeitos indiretos ocorreriam quando os animais afetam o fluxo de nutrientes através da
remoção seletiva de suas presas, alterando a composição taxonômica de uma comunidade, ou ao
modificar a estrutura do hábitat – através da bioturbação, por exemplo, liberando os nutrientes do
sedimento para a coluna d’água.
Poucos estudos se detiveram em avaliar a interação trófica entre os consumidores e o
perifíton utilizando uma abordagem estequiométrica (Cross et al., 2005). Além disso, tendo em
16
vista que, na maioria dos casos, a razão C:nutrientes varia mais no perifíton do que nos
consumidores (Cross et al., 2003; Frost et al., 2003; Evans-White, Stelzer & Lamberti, 2005) e que,
portanto, existe um grande desbalanço entre a composição elementar do perifíton e dos
consumidores nos sistemas bentônicos (Liess & Hillebrand, 2005), qualquer informação adicional
inédita pode vir a preencher lacunas existentes, seja acumlando mais informações deste tipo para os
sistemas bentônicos, ou estendendo os padrões encontrados em ambientes temperados para os
ambientes tropicais. Além disso, o grau de um desbalanço elementar entre o perifíton e os
consumidores em lagoas tropicais húmicas de águas escuras e limitadas por luz, onde grande parte
do perifíton pode ser heterotrófica (Guariento et al., 2007), praticamente não foi investigado. Desta
forma, este estudo, que buscou avaliar a relação trófica perifíton-consumidor para um ecossitema
tropical rico em susbstâncias húmicas e de águas escuras limitado por luz, como é o caso da lagoa
Cabiúnas, utilizando uma abordagem estequiométrica pode ajudar a satisfazer estas questões em
aberto.
No presente estudo foi utilizada uma abordagem experimental para se avaliar como a adição
diferenciada de nitrogênio e fósforo para o perifíton poderia afetar a sua estequiometria e refletir
nas razões estequiométricas C:N:P dos consumidores. O perifíton se desenvolveu em substratos
artificiais na lagoa Cabiúnas (Macaé – RJ), e em laboratório foi adicionado nitrogênio e fósforo em
isolado ou em conjunto de forma a se verificar também o efeito da interação destes nutrientes na
estequiometria C:N:P do perifíton e dos consumidores. Foram estabelecidos, então, quatro
tratamentos: controle (sem nutrientes), +N (adição de nitrogênio), +P (adição de fósforo), +N+P
(adição de nitrogênio e fósoforo). Foram realizados dois experimentos, um utilizando ostrácodas
como consumidores e outro utilizando gastrópodas (Biomphalaria tenagophila). Ao término dos
experimentos as razões C:N:P do perifíton e dos consumidores foram calculadas de maneira a se
acessar a qualidade do recurso, o perifíton (altas razões C:nutrientes compatíveis com uma baixa
qualidade e vice-versa), se detectar possíveis limitações por nitrogênio ou fósforo no perifíton e se
avaliar como as razões C:N:P dos consumidores respondiam às variações nas razões C:N:P do
perifíton. Consumidores como os ostrácodas foram considerados mais homeostáticos do que B.
tenagophila porque os últimos tiveram uma maior variação nas suas razões C:N:P em função das
razões C:N:P do perifíton.
17
1.6. Hipóteses
Haja vista a íntima relação entre a composição elementar, demanda elementar e razões
estequiométricas dos consumidores e a estequiometria C:N:P do recurso alimentar e que a
eutrofização artificial (enriquecimento com nitrogênio e fósforo) pode alterar a estequiometria do
perifíton, podendo levar a alterações na estequiometria do consumidor, com reflexos no balanço de
N e P na cadeia alimentar, torna-se relevante avaliar a interação trófica entre os consumidores e o
perifíton utilizando uma abordagem estequiométrica. Além disso, pouco se sabe sobre os valores
das razões C:N:P dos consumidores bentônicos (Elser & Urabe, 1999; Frost et al., 2002b), e
informações deste tipo são fundamentais para se determinar os desequilíbrios elementares entre os
consumidores e o perifíton nas redes alimentares dos sistemas bentônicos (Cross et al., 2005).
Dentro deste contexto, elaborou-se as hipóteses que dirigiram o desenvolvimento desta pesquisa:
(1) A adição diferenciada de nitrogênio e fósforo aumenta a quantidade absoluta destes
nutrientes no perifíton, alterando as suas razões estequiométricas C:N, C:P e N:P;
(2) As razões estequiométricas C:N:P dos consumidores variam em função das razões
C:N:P do perifíton – o consumidor não possui homeostase estrita.
1.7. Objetivos
1. Investigar se a eutrofização artificial (adição de nitrogênio e fósforo) altera a
estequiometria C:N:P do perifíton.
2. Verificar se variações nas razões C:N:P do perifíton levam a alterações nas razões C:N:P
dos consumidores.
3. Determinar se os consumidores utilizados neste trabalho se aproximam de uma
homeostase estrita, mantendo a sua estequiometria C:N:P constante, independente de variações na
estequiometria do perifíton, ou se têm sua estequiometria variando em função da estequiometria do
perifíton.
2. Metodologia
2.1. A lagoa Cabiúnas
A lagoa Cabiúnas está localizada no Parque Nacional da Restinga de Jurubatiba, Macaé, Rio
de Janeiro (figura 1). Cabiúnas é uma lagoa oligohalina (Esteves, 1998), oligotrófica (Roland, 1998)
e sujeita a influência marinha esporádica devido a sua proximidade ao mar (Petrucio, 1998). Possui
18
uma área de 0,32 km2
(Panosso et al., 1998), temperatura média da água de 24,8ºC e profundidade
média de 3,2 m (Petrucio, 1998). Seus níveis médios de NH4+, NO3
-, PO4
-, nitrogênio total (N-
Total) e fósforo total (P- total) da água variam em torno de 15, 4,4, 0,03, 60 e 0,58 µMol/L
respectivamente (Relatório Eco-lagoas, 2009). Apresenta, portanto, uma razão N-total : P- total da
água em torno de 100, compatível com um ambiente limitado por fósforo (Hillebrand & Sommer,
1999; Kahlert, 2001). Além disso, Cabiúnas é rica em susbtâncias húmicas que conferem à água
uma coloração escura, tornando parte da coluna d’água limitada por luz (Faria & Esteves, 2000).
Tal limitação pode dificultar o desenvolvimento de uma comunidade autotrófica expressiva no
perifíton da Cabiúnas e tornar a contribuição dos organismos heterotróficos mais importante
(Guariento et al., 2007).
A escolha da lagoa Cabiúnas para a colocação do substrato artificial foi devido ao fato de ser
oligotrófica e limitada por fósforo, permitindo se levar ao laboratório um perifíton submetido à
pequenas concentrações de nitrogênio e fósforo. Tal condição potencializaria as respostas do
perifíton ao enriquecimento artificial em laboratório, permitindo-se avaliar com mais realismo como
esta comunidade é influenciada pelos nutrientes quando estes estão em excesso (tratamentos com
adição de nutrientes).
Figura 1: Lagoa Cabiúnas com a localização do ponto onde foi colocado o substrato artificial para o
crescimento do perifíton.
19
A lagoa Cabiúnas tem uma extensa região litorânea (Panosso et al., 1998) e é densamente
ocupada por macrófitas aquáticas (Petrucio & Faria, 1998), as quais podem ser colonizadas por
perifíton. Nesses bancos de macrófitas são encontrados os organismos consumidores utilizados
neste trabalho - os ostrácoda e Biomphalaria tenagophila (d'Orbigny, 1835) - os quais se alimentam
do perifíton aderido às macrófitas (Santos e Freitas, 1983; Roca et al., 1993; Ministério da Saúde,
2007). Por esta razão, o substrato artificial foi colocado num ponto localizado próximo a um banco
de macrófitas.
2.2. Organismos usados nos experimentos
Ostracoda
Os ostrácodas são crustáceos diminutos com uma carapaça formada por duas valvas
compostas por um polissacarídeo, a quitina (Delorme, 2001). São encontrados em ambientes
marinhos e dulciaquícolas e, nesses últimos, podem ocorrer em lagos, poças, manguezais, rios,
águas subterrâneas e até mesmo em bromélias e áreas muito poluídas (Tressler, 1959; Delorme,
2001). Devido à boa fossilização de sua carapaça resistente, muitos ostrácodas são utilizados em
estudos paleontológicos de reconstrução de ambientes remotos e ainda podem ser úteis para detectar
mudanças climáticas ou eutrofização antropogênica (Delorme, 2001). Esses organismos podem ter
reprodução assexuada ou sexuada, a maioria são ovíparos (Dole-Olivier et al., 2000) e seu
desenvolvimento ocorre ao longo de oito estágios até atingirem a idade adulta (Delorme, 2001).
Podem ser considerados, em sua maioria, como detritívoros e herbívoros e sua dieta inclui algas
como diatomáceas e cianobactérias, além de matéria orgânica particulada (Dole-Olivier et al., 2000;
Delorme, 2001). Alguns ostrácodas, inclusive, apresentam preferência alimentar pelo perifíton e
ainda podem utilizá-lo como refúgio contra a predação (Roca et al., 1993).
O experimento com ostrácodas teve como objetivo verificar se sua estequiometria N:P varia
em função da estequiometria N:P do seu recurso alimentar - o perifíton - e corresponde aos
objetivos já descritos anteriormente na seção 1.7. Entretanto, a idéia inicial era trabalhar somente
com gastrópodas - Biomphalaria tenagophila e Heleobia sp (Hydrobiidae). Todavia, durante os
preparativos para o que seria o primeiro experimento, ou seja, durante a fase de adição de nutrientes
(NH4NO3 e KH2PO4) e tempo de espera para o perifíton assimilá-los (4-5 dias segundo Liess &
Hillebrand, 2005), foi observado o aparecimento de uma grande quantidade de ostrácodas em todos
os microcosmos que representariam os diferentes tratamentos (ver desenho experimental e adição
20
de nutrientes). Justamente, por terem aparecido ostrácodas em todos os microcosmos de forma
homogênea (observação visual) e por estes organismos se alimentarem de perifíton (Roca et al.,
1993), decidiu-se seguir adiante e realizar esse experimento mantendo o foco nas hipóteses sobre as
quais se baseou esta dissertação de mestrado (seção 1.6). Desta forma, foram realizados dois
experimentos, um com ostrácodas e outro com Biomphalaria tenagophila.
Biomphalaria tenagophila (d'Orbigny, 1835)
O gastrópoda Biomphalaria tenagophila também é encontrado na lagoa Cabiúna nos bancos
de macrófitas associados à região litorânea. Alimenta-se do perifíton associado às macrófitas
(observações pessoais; Guariento, 2008) e por estas razões decidiu- se utilizá-lo nos nossos
experimentos.
B. tenagophila pertence à família Planorbidae que tem como características principais uma
concha lisa, planispiral (7 a 35 mm de diâmetro e até 11 mm de largura) com uma saliência, a
carena; um par de tentáculos cefálicos não-invagináveis, com apenas um par de olhos na base;
tecido ricamente vascularizado com hemoglobina; são hermafroditas (Lima, 1995; Ministério da
Saúde, 2007). Tem uma ampla distribuição em todo o território brasileiro, principalmente, nas
regiões sul e sudeste do Brasil, com hábitos dulciaquícolas (Lima, 1995; Ministério da Saúde, 2007)
e vivem tanto em ambientes lênticos quanto lóticos (Barbosa & Barbosa, 1994; Ministério da
Saúde, 2007). Pode se alimentar raspando o substrato com sua rádula, extraindo algas, bactérias,
fragmentos de animais e vegetais, sais mineriais, etc. (Ministério da Saúde, 2007). Portanto, o
perifíton pode ser uma fonte de nutrientes em potencial para B. tenagophila (Santos & Freitas,
1986; Santos & Freitas, 1987) e o estudo dessa interação trófica com uma abordagem
estequiométrica ainda é novidade para a literatura científica.
2.3. Uso do substrato artificial para o crescimento do perifíton
A metodologia empregada para a obtenção do perifíton no campo através da utilização de
um substrato artificial foi a mesma para os dois experimentos realizados. O mesmo tipo de substrato
artificial (descrito a seguir) foi usado para o crescimento do perifíton no campo durante as fases que
antecederam cada um dos experimentos.
21
A escolha do substrato artificial para a obtenção do perifíton se deu devido às seguintes
razões: (1) dificuldades de remoção do material aderido aos substratos naturais (macrófitas no caso)
e de determinação da área de onde se removeria o perifíton; (2) facilidade de coleta e manuseio das
amostras; (3) eliminação da interferência da respiração e de produtos de excreção das plantas que
servem de substrato para o perifíton na composição química deste (Guariento et al., 2007) ; (4) para
evitar uma herbivoria mais intensa, a que o perifíton dos substratos naturais está mais sujeito, uma
vez que, os herbívoros como os insetos mineradores preferem substratos naturais; (5) por permitir
uma colonização uniforme durante o tempo e na área do substrato (Cattaneo & Amireault, 1992;
Pompêo & Moschini-Carlos, 2003).
O substrato artificial para o crescimento do perifíton consistiu de placas retangulares de
PVC (20 x 6 cm) suspensas num suporte retangular também de PVC com 0,75 m2 de área. O
suporte que sustentava as placas tinha formato de mesa (figura 2) e foi construído baseado no
trabalho de Fernandes (1997), o qual também utilizou um substrato artificial denominado pela
própria autora de “mesa”. No presente estudo esse substrato tinha um comprimento de 1,5 m e 0,5
m de largura, com um tubo de PVC central para dar maior firmeza ao substrato. Os pés tinham 1,5
m de comprimento e serviam para a fixação do substrato no sedimento da lagoa. Através dos tubos
de PVC que formavam o suporte passavam fios de arame em aço inox que serviam para sustentar as
placas. As placas foram presas nos arames de forma a ficarem na posição vertical na coluna d’água.
De acordo com Cattaneo & Amireault (1992), essa é a posição usada para a colonização do
perifíton em substratos artificiais em lagos. Havia um total de 20 placas em cada substrato artificial
e foram construídos 4 substratos desse tipo. Os substratos artificiais com as placas ficaram numa
profundidade de 20 cm em relação à superfície e os “pés” enterrados cerca de 30 cm no sedimento
seguindo as recomendações de Fernandes (1997). O substrato ficou na lagoa durante um período de
aproximadamente 30 dias, que segundo a literatura (Cattaneo & Amireault, 1992; Pompêo &
Moschini-Carlos, 2003; Guariento et al., 2007) é o período ideal para a obtenção de uma
comunidade perifítica uniforme e madura, com uma biomassa elevada.
22
Figura 2: Substrato artificial para o crescimento do perifíton na lagoa Cabiúnas. As setas indicam a
localização dos pés do substrato e as placas de PVC usadas para a colonização do perifíton.
2.4. Desenho experimental e adição de nutrientes
Após os 30 dias de colonização do perifíton nas placas, o material foi levado ao laboratório
para a realização dos experimentos. No campo, ainda, as placas contendo perifíton foram retiradas
do suporte e colocadas em potes de vidro com água da lagoa para o transporte do material até o
laboratório. Em laboratório, as placas foram colocadas em garrafas de polietileno (PET) de 2 litros,
com a parte superior removida (figura 3). Foram colocadas duas placas em cada uma das garrafas
(microcosmos), as quais continham 1,5 litros de água da lagoa previamente filtrada em rede de 20
μm e autoclavada a 120 °C e 1 atm por 30 minutos. Esse procedimento visou eliminar o
fitoplâncton e bacterioplâncton da água da lagoa, organismos que poderiam vir a competir com o
perifíton pelos nutrientes que seriam adicionados em seguida (Kahlert, 2001). As garrafas foram,
então, cobertas com uma malha, o tule, para evitar a entrada de insetos e oviposição destes no
interior. Posteriormente, as garrafas foram colocadas numa bancada iluminada e o perifíton
submetido a um ciclo de 12 horas luz / 12 horas escuro, com uma temperatura da água em torno de
24,7ºC (± 0,1). O perifíton ficou, dessa forma, se aclimatando a estas condições iniciais de
23
laboratório durante 2 dias até o início do experimento. As garrafas também permaneceram aeradas
durante todo o experimento de maneira a garantir a sua oxigenação no período da noite e facilitar a
difusão de nutrientes para o interior do perifíton.
Figura 3: Experimento montado sobre a bancada. As placas de PVC retiradas da lagoa estão
indicadas na figura.
No experimento com Ostracoda foram estabelecidos quatro tratamentos: controle (sem
adição de nutrientes), adição de nitrogênio (+N), adição de fósforo (+P), adição de nitrogênio e
fósforo (+N+P). Havia, portanto, dois níveis de nitrogênio (controle e adição de nitrogênio) e dois
níveis de fósforo (controle e adição de fósforo), tendo então um desenho fatorial de 2 níveis de
nitrogênio x 2 níveis de fósforo x 4 réplicas de cada tratamento, totalizando 16 microcosmos. No
experimento com Biomphalaria tenagophila, decidiu-se incluir um novo tratamento, sem a adição
de nutrientes e sem a adição dos consumidores, denominado Con. Dessa forma, ficaram cinco
tratamentos: Con (sem adição de nutrientes e sem B. tenagophila), controle (sem adição de
nutrientes), adição de nitrogênio (+N), adição de fósforo (+P), adição de nitrogênio e fósforo
(+N+P). Nos tratamentos com a adição de B. tenagophila, foram inseridos dois indivíduos em cada
réplica. Todos estes tratamentos com um número de réplicas maiores do que no experimento com os
24
ostracodas, ou seja, com 8 réplicas. O desenho fatorial deste segundo experimento foi de 2 x 2 x 8,
totalizando 32 microcosmos (figura 4). As oito réplicas do tratamento Con não foram submetidos às
análises de variâncias, apenas aos testes t (ver análises estatísticas adiante). Em ambos os
experimentos, os microcosmos foram aleatorizados de 3 em 3 dias sobre a bancada para garantir
uma exposição luminosa o mais homogênea possível. Cada experimento durou 20 dias.
O nitrogênio foi adicionado na forma de nitrato de amônio (NH4NO3) e o fósforo na forma
de di-hidrogenofosfato de potássio monobásico (KH2PO4). Os nutrientes foram adicionados de
maneira a se obterem concentrações finais de 200 µM de nitrogênio e 50 µM de fósforo. Dessa
maneira, a razão N:P final nos microcosmos foi de 5:1. Essas concentrações dos nutrientes foram
adicionados de acordo com Carneiro (2008) e Guariento (2008). Aqueles autores trabalharam com
mesocosmos e a perda de nutrientes para o sedimento justifica a quantidade elevada de nitrogênio e
fósforo adicionados. Todavia, nosso experimento foi realizado em microcosmos e seria de se
esperar a adição de uma menor quantidade de nutrientes. Contudo, segundo Hillebrand et al. (2004),
em experimentos em microcosmos com a adição de nutrientes, estes podem ser rapidamente
consumidos pelo perifíton. Além disso, as concentrações finais de NH4NO e KH2PO4 também
foram muito similares às usadas no experimento de Liess & Hillebrand (2006), o qual teve uma
abordagem muito semelhante à do nosso trabalho. Os tratamentos enriquecidos tiveram, portanto,
concentrações de nitrogênio e fósforo compatíveis com uma condição hipereutrófica (Carneiro,
2008), o que também objetivava garantir que os nutrientes não fossem depletados no período do
experimento, conforme visto por Hillebrand et al. (2004). Ainda assim, os níveis de NH4+e PO4
3-
foram monitorados para verificar se seria necessária a adição de mais nutrientes para manter as
concentrações desejadas.
25
4 réplicas por tratamento x 2 níveis de nitrogênio x 2 níveis de fósforo = 16 microcosmos
8 réplicas por tratamento x 2 níveis de nitrogênio x 2 níveis de fósforo = 32 microcosmos
Tratamento Con (ausência de Biomphalaria tenagophila) x 8 réplicas = 8 microcosmos
Figura 4: Esquema mostrando como os dois experimentos foram organizados. (A) experimentos
com os ostrácodas. (B) experimentos com Biomphalaria tenagophila. As placas de PVC estão
representadas pelos retângulos e os consumidores pelos círculos pretos.
Controle Adição de nitrogênio (+N) Adição de Fósforo (+P)
Adição de Nitrogênio e
Fósforo (+N+P)
Luz
B) Experimento com Biomphalaria tenagophila
Luz
A) Experimento com Ostrácodas
Controle Adição de nitrogênio (+N) Adição de Fósforo (+P)
Adição de Nitrogênio e
Fósforo (+N+P)
26
2.5. Determinação da biomassa perifítica, clorofila a (clor a) e razões carbono:clorofila
a (C:Clor a)
Para a análise de clorofila a de acordo com Nusch & Palme (1975), foi raspada uma parte da
placa de área igual a 3 cm de comprimento x 6 cm de largura, em ambos os lados da placa,
correspondendo ao comprimento x largura x 2 lados da placa (18 cm2). Esta área foi selecionada de
maneira aleatória e foi utilizada para os cálculos de clorofila a e de biomassa. Este material
perifítico raspado foi filtrado em microfiltros de fibra de vidro (Whatman GF/C de 47 mm Ø e 1,3
micrômetros de porosidade) em 50 ml de água deionizada, depois envolvido em papel alumínio,
identificado e congelado para posterior determinação do conteúdo de clorofila a. As concentrações
de clorofila a foram determinadas por espectrometria, por unidade de área de placa raspada (µg clor
a / cm2). A concentração de clorofila a deve ser interpretada com cautela como um indicador da
biomassa algal, visto que variações na incidência luminosa podem levar a oscilações no conteúdo
de clorofila a sem, no entanto, alterar a biomassa perifítica (Bourassa & Cattaneo, 2000; Fost &
Elser, 2002; Dickman et al., 2006). Contudo, no presente experimento a luz permaneceu constante,
uma vez que, foi mantido um fotoperíodo de 12 horas luz / 12 horas escuro e as concentrações de
clorofila a puderam ser interpretadas como um indicador robusto da biomassa algal.
Outra parte da placa, também com a mesma área já mencionada, foi raspada para a
determinação da biomassa inicial do perifíton expressa em peso seco (mg). Foi adotado o seguinte
procedimento: os filtros GF/C foram previamente incinerados a 500 °C, resfriados e colocados em
estufa para atingirem peso constante antes de serem pesados para se conhecer o peso do filtro sem
nenhum material. Em seguida, o material perifítico foi filtrado, identificado e colocado para secar
em estufa a 65 °C até atingir peso constante sendo, então, pesado. O cálculo para se conhecer a
biomassa foi realizado subtraindo o peso final adquirido pelo filtro já com o material filtrado do
peso inicial do filtro (peso final do filtro – peso inicial do filtro = biomassa do perifíton em
miligramas). O valor da biomassa do perifíton foi dividido pela área da placa de onde o material foi
raspado (mg / cm2).
As razões carbono:clorofila a (C:Clor a) permitem determinar se no perifíton há um
predomínio de organismos autótróficos ou heterotróficos e detritos (Frost et al., 2005b). Caso o
valor da razão seja elevado (> 1000), o perifíton pode ser considerado mais heterotrófico porque a
maior parte do carbono é de origem não-algal. Caso contrário, com uma razão C:Clor a baixa
(~ 500), pode-se supor que o perifíton é mais autotrófico com uma maior contribuição de algas para
o conteúdo de carbono, assim como de nitrogênio e fósforo do perifíton. As razões C:Clor a foram
27
calculadas após a determinação da concentração de clorofila a e da concentração de carbono
(μMol / mg), descrita a seguir.
2.6. Determinação do conteúdo de carbono total do perifíton
Foi utilizada a mesma área raspada de perifíton mencionada para o cálculo da biomassa. Em
seguida, o material raspado foi filtrado em filtros previamente incinerados a 500 °C e pesados.
Depois o material foi seco em estufa até atingir peso constante e determinado seu peso seco. Estes
filtros foram então analisados num TOC analyzer (Shimadzu 5000) para determinação da % de
carbono total por miligrama. Tendo em vista que este TOC apresentou problemas técnicos durante
as análises, parte do material foi analisado em outro equipamento, o TOC Boat sampler Tekmar
Dohrmann Phoenix 8000, o qual dá os resultados em µg de carbono. Posteriormente, estes valores
(% carbono / mg; µg de C) foram transformados em μMol de Carbono / mg de peso seco de
perifíton, e usados nos cálculos das razões C:Clor a, assim como das razões C:N e C:P.
2.7. Determinação do conteúdo de nitrogênio total do perifíton
Para a análise de nitrogênio total do perifíton, o material foi preparado da mesma maneira
citada para a análise de carbono. Os filtros foram colocados em tubos de rosca de 25ml contendo 5
ml de água deionizada e 3 ml de perssulfato de potássio tratado. Em seguida, o material foi
autoclavado a 120 °C e 1 atm por 30 minutos para a quebra das moléculas orgânicas e liberação do
nitrato (NO3-) para a água. Procedeu-se então à análise em sistema de ingestão por fluxo (FIA). O
conteúdo de nitrogênio total foi determinado de acordo com peso seco do perifíton usado para a
análise, sendo expresso em μMol de N / mg de peso seco de perifíton. Os valores finais das
concentrações de nitrogênio foram usados para os cálculos das razões C:N e N:P do perifíton.
2.8. Determinação do conteúdo de fósforo total do perifíton
As amostras de perifíton para a análise de fósforo total foram preparadas da mesma maneira
citada para a análise de carbono e nitrogênio. Os filtros foram colocados em tubos de rosca de 25 ml
contendo 10 ml de água deionizada, 1 ml de perssulfato de potássio, 0,3 ml de ácido sulfúrico 2 M
e autoclavados a 120 °C e 1 atm por 30 minutos para a quebra das moléculas orgânicas e liberação
do ortofosfato (PO43-
) para a água (Golterman et al., 1978). Após a digestão por perssulfato de
potássio, o material foi resfriado, adicionado o reagente misto e procedeu-se, então, a leitura no
28
espectrofotômetro em comprimento de onda de 882 nm. O conteúdo de fósforo total foi
determinado de acordo com peso seco do perifíton usado para a análise, sendo expresso em μMol
de P / mg de peso seco de perifíton. Os valores finais das concentrações de fósforo foram usados
para os cálculos das razões C:P e N:P do perifíton.
2.9. Determinação do conteúdo de nitrogênio e fósforo total dos ostrácodas
Para a remoção dos ostrácodas filtrou-se a água de cada um dos microcosmos dos
tratamentos em peneiras de malha de 0,25 mm que é a mais adequada para se coletar uma maior
quantidade de ostrácodas, desde que também é possível se obter os organismos menores (Delorme,
2001). Estes organismos foram então colocados em recipientes contendo água e congelados para as
análises de carbono, nitrogênio e fósforo. Como o número de indivíduos não seria o suficiente para
a realização das análises de nitrogênio e fósforo, decidiu-se analisar somente o conteúdo de
nitrogênio e fósforo total dos ostrácodas. Isto porque é comum uma limitação por estes dois
nutrientes em ambientes oligotróficos como a lagoa Cabiúnas (Roland, 1998) e, por isso, desejou-
se obter informações a cerca do balanço destes elementos na interação trófica ostrácodas-perifíton.
Ficou estabelecido, assim, um número de 30 indivíduos para cada uma destas análises. Para a
realização das análises de nitrogênio e fósforo, foram utilizados microfiltros de fibra de vidro
(Whatman GF/C de 25 mm Ø) previamente incinerados a 500 ° C, resfriados e secos em estufa para
atingirem peso constante. Os filtros foram, então, usados para filtrar os ostrácodas de cada um dos
tratamentos. Foram, então, coletados os 30 indivíduos por cada réplica de cada um dos tratamentos
e filtrados. Em seguida, os filtros com os organismos foram colocados em estufa por 24 horas para
desidratação do material e pesagem final. O peso seco (em miligramas) dos ostrácodas foi
determinado da seguinte maneira: peso final do filtro (com os 30 indivíduos) – peso inicial do filtro.
Este valor foi considerado o valor da biomassa de ostrácodas e este procedimento foi o mesmo
adotado tanto para a análise de nitrogênio quanto para a análise de fósoforo. O conteúdo de
nitrogênio e fósforo total foi determinado de acordo com peso seco dos ostrácodas usados para a
análise, sendo em μMol de N / mg ou μMol de P / mg de peso seco dos ostrácodas. As análises de
nitrogênio e fósforo foram realizadas da mesma maneira empregada para o perifíton. Os valores
finais das concentrações de nitrogênio e fósforo foram usados para os cálculos das razões N:P dos
ostrácodas.
29
2.10. Determinação do tamanho e biomassa de Biomphalaria tenagophila
Para a determinação do tamanho inicial (mm) de Biomphalaria tenagophila, os organismos
(n = 30) foram medidos antes do início do experimento. Ao término do experimento, os organismos
de cada tratamento foram novamente medidos para se verificar se haviam crescido e observar se
haveria diferenças significativas de tamanho entre os tratamentos. As medições foram realizadas em
microscópio esteroscópio, utilizando-se papel milimetrado no campo focal para a obtenção do
diâmetro da concha em milímetros. Para se determinar a biomassa inicial de Biomphalaria
tenagophila, os organismos foram pesados logo antes de serem inseridos nos microcosmos (n = 30).
Como os organismos deveriam permanecer vivos para a realização do experimento, foi utilizado o
peso úmido (mg). Ao término do experimento os organismos foram novamente pesados para
verificar se haviam obtido algum ganho de biomassa e se, caso houvesse tal aumento de biomassa,
este iria diferir significativamente entre os tratamentos.
2.11. Determinação do conteúdo de carbono total em Biomphalaria tenagophila
Os indivíduos foram coletados de cada um dos tratamentos ao término do experimento e
congelados. Em seguida, foram liofilizados e, após completamente desidratados, foram macerados
até formarem um pó fino e encaminhados para a análise. As análises de carbono total foram
realizadas num o TOC Boat sampler Tekmar Dohrmann Phoenix 8000, o qual dá os resultados em
µg de carbono. Posteriormente, os valores em µg de C foram transformados para μMol de Carbono
/ mg de peso seco de Biomphalaria tenagophila, e usados nos cálculos das razões das razões C:N e
C:P.
2.12. Determinação do conteúdo de nitrogênio e fósforo total de Biomphalaria
tenagophila
Para a análise de fósforo total os organismos foram pesados e inseridos em tubos de rosca de
25 ml contendo 10 ml de água deionizada, 1 ml de perssulfato de potássio e 0,3 ml de ácido
sulfúrico 2 M. Em seguida, o material foi autoclavado a 120 °C e 1 atm por 30 minutos para a
quebra das moléculas orgânicas e liberação do ortofosfato (PO43-
) para a água (Golterman et al.,
1978). Após a digestão por perssulfato de potássio, o material foi resfriado, adicionado o reagente
misto e procedeu-se à leitura no espectrofotômetro em comprimento de onda de 882 nm. O
conteúdo de fósforo total foi determinado de acordo com peso seco do Biomphalaria tenagophila
30
usado para a análise, sendo em μMol de P / mg de peso seco. Os valores finais das concentrações de
fósforo foram usados para os cálculos das razões C:P e N:P.
Para a análise de nitrogênio total, os organismos foram pesados e inseridos em tubos de
rosca de 25 ml contendo 5 ml de água deionizada e 3 ml de perssulfato de potássio tratado. Em
seguida, o material foi autoclavado a 120 °C e 1 atm por 30 minutos para a quebra das moléculas
orgânicas e e liberação do nitrato (NO3-) para a água. Procedeu-se então à análise em sistema de
ingestão por fluxo (FIA). O conteúdo de nitrogênio total foi determinado de acordo com peso seco
do Biomphalaria tenagophila usado para a análise, sendo expresso em μMol de N / mg de peso
seco. Os valores finais das concentrações de nitrogênio foram usados para os cálculos das razões
C:N e N:P.
2.13. Experimentos de taxa de egestão, e cálculo das razões N:P das egestas de
Biomphalaria tenagophila
Com o objetivo de se verificar em qual dos tratamentos os gastrópodas exerceram uma
herbivoria mais intensa, foi realizado um experimento para se determinar as taxas de egestão em
cada tratamento. A taxa de egestão pode ser usada como uma estimativa para se determinar a taxa
de herbivoria (King-Lotufo et al., 2002).
Ao término dos experimentos com a adição de nutrientes, os gastrópodas foram removidos
dos microcosmos e acondicionados em placas de Petri, contendo a mesma água de cada respectivo
tratamento e um pedaço cortado da placa de PVC com o perifíton (3 cm x 6 cm). Nesse
experimento foram usados quatro réplicas, uma vez que, das oito usadas no experimento com
enriquecimento com nutrientes, algumas placas de PVC já se apresentavam com pouco perifíton
aderido. Decidiu-se, então, selecionar as frações das placas que tivessem mais perifíton, tentando
escolher placas com uma quantidade de material similar. Os tratamentos foram os mesmos do
experimento com enriquecimento, mas sem o tratamento Con. Os gastrópodas ficaram 48 horas se
alimentando do perifíton. Ao término deste experimento, os gastrópodas foram pesados e suas
egestas coletadas. Os gastrópodas foram os mesmos usados nas análises de C, N e P, as quais foram
realizadas apenas após este experimento.
As egestas foram coletadas filtrando-se a água das placas de Petri, uma vez que, não se
observou, no período do experimento, desprendimentos marcantes do perifíton e pôde-se assegurar
que o material filtrado correspondia apenas às egestas. A filtração foi realizada usando-se
microfiltros Whatman GF/C (25 mm Ø) previamente incinerados a 500 ° C, resfriados e secos em
31
estufa para atingirem peso constante. Em seguida, o material filtrado foi seco em estufa à 60°C
durante 24 horas. O peso final das egestas foi calculado da seguinte maneira: peso seco final do
filtro com as egestas – peso inicial do filtro (mg). A taxa de egestão foi calculada de acordo com
King-Lotufo et al. (2002):
Taxa de Egestão = peso seco das fezes (mg) / peso úmido dos gastrópodas (mg) / hora
As concentrações de nitrogênio e fósforo total das fezes foram calculadas para se obter a
razão N:P das egestas e verificar se elas refletiam as concentrações de nutrientes no perifíton de
cada tratamento. Os métodos para os cálculos das concentrações de nitrogênio e fósforo total das
egestas foram os mesmos empregados para o perifíton e para Biomphalaria tenagophila.
2.14. Análises estatísticas
Todas as análises estatísticas foram realizadas no programa Statistica (versão 7.0, Statsoft).
Os gráficos foram elaborados no programa Graphpad Prism (versão 5.01). Para todas as análises
estatísticas, os dados foram logaritimizados (log10) para atingirem homogeneidade de variâncias e
aproximarem-se da normalidade (Underwood, 1997; Gotelli & Ellison, 2004). As unidades
experimentais consistiram dos 16 microcosmos no experimento com os ostrácodas e dos 32
microcosmos no experimento com Biomphalaria tenagophila. As oito réplicas do tratamento Con
do experimento com o gastrópoda não foram consideradas nas análises de variância, apenas nos
testes t realizados, conforme descritos na seção 2.14.1. Isto porque com este tratamento objetivou-
se, apenas, verificar como seriam as respostas das variáveis biomassa e razões C:N, C:P e N:P do
perifíton na ausência do Biomphalaria tenagophila. Desta forma, se tornaria possível realizar
comparações entre estas variáveis dos tratamentos Con (ausência dos gastrópodas) e controle
(presença dos gastrópodas) e ver qual a influência dos consumidores sobre estas variáveis do
perifíton.
2.14.1. Teste t
Biomassa perifítica
No experimento com ostrácodas, a biomassa inicial foi comparada com a biomassa final em
cada um dos tratamentos (controle, +N, +P e +N+P) através de testes t pareados para amostras
32
dependentes, uma vez que, se tratavam de duas medidas (inicial e final) realizadas na mesma
unidade amostral (Underwood, 1997; Callegari-Jacques, 2006). Já no experimento com
Biomphalaria tenagophila, foram realizados testes t para amostras independentes, uma vez que, só
foram obtidos os valores da condição inicial geral para a biomassa perifítica. Com os testes t, foram
realizadas as seguintes comparações da biomassa do perifíton:
a) biomassa inicial X biomassa final do tratamento Controle
b) biomassa inicial X biomassa final do tratamento Con
c) biomassa final do tratamento Controle X biomassa final do tratamento Con
Através destas comparações objetivou-se verificar:
(1) No experimento com ostrácodas: em qual dos tratamentos houve uma maior
intensidade de herbivoria.
(2) No experimento com Biomphalaria tenagophila: verificar se os gastrópodas
reduziram a biomassa perifítica durante o experimento e se a biomassa perifítica
aumentaria no tratamento Con sem a interferência do consumidor.
Razões estequiométricas C:N, C:P, N:P e concentrações de amônio (NH4+)
Foram realizados testes t pareados para amostras dependentes entre as razões C:N:P iniciais
e finais do tratamento controle, para verificar se a presença dos ostrácodas ao longo do experimento
causaria alguma influência nas razões estequiométricas C:N, C:P e N:P do perifíton. Só foram
realizados estes testes t para o tratamento controle porque foi o único que não recebeu adição de
nutrientes e, portanto, qualquer alteração da estequiometria do perifíton seria proveniente da oferta
de nitrogênio ou fósforo a partir das excretas dos ostrácodas. No experimento com Biomphalaria
tenagophila, foram realizados testes t para amostras independentes para as razões estequiométricas
C:N, C:P e N:P do perifíton entre os tratamentos Controle e Con. As comparações só foram
realizadas entre esses dois tratamentos porque foram os únicos que não receberam nutrientes, sendo
que no tratamento Con também não houve a adição dos gastrópodas. Dessa forma, qualquer
alteração mais marcante na estequiometria C:N:P do perifíton no tratamento controle poderia estar
relacionada à excreção de nitrogênio e fósforo dos gastrópodas.
Foi realizado, também, um teste t para amostras independentes entre as concentrações de íon
amônio dos tratamentos Con e Controle ao término dos experimentos. Esta comparação teve o
33
objetivo de verificar se houve maior liberação de amônio nos tratamentos com a presença dos
gastrópodas, já que este íon é a principal forma de excreta destes organismos (Brown, 2001).
Razão N:P dos ostrácodas x razão N:P de Biomphalaria tenagophila
Um teste t para amostras independentes foi realizado com o objetivo de se avaliar se
existiam diferenças significativas entre as razões N:P finais dos ostrácodas e dos gastrópodas
2.14.2. Análise de variância bifatorial (ANOVA) e Análise de variância multivariada
(MANOVA)
Foram realizadas análises de variância bifatorial (ANOVAs) para se determinar os efeitos do
enriquecimento com nitrogênio e fósforo, quando adicionados em separado, e da interação entre os
dois quando adicionados em conjunto, sobre a biomassa (mg / cm2), clorofila a (µg / cm
2), razões
C:Clor a, concentrações (µMol / mg) de carbono, nitrogênio e fósforo total, assim como sobre as
razões estequiométricas C:N, C:P e N:P do perifíton. Quando as ANOVAs foram significativas,
procedeu-se ao teste de Tukey HSD (honestly significant difference) como um teste post hoc para se
determinar quais as diferenças existentes entre os tratamentos. Essas mesmas análises foram
empregadas para se avaliar o efeito da adição de nitrogênio e fósforo e da sua interação sobre as
concentrações (µMol / mg) de nitrogênio e fósforo total, sobre a razão estequiométrica N:P dos
ostrácodas, assim como sobre a biomassa (mg), tamanho (mm), concentrações (µMol / mg) de
carbono, nitrogênio e fósforo total, sobre as razões estequiométricas C:N, C:P e N:P, razão N:P e
taxas de egestão de Biomphalaria tenagophila. No experimento com B. tenagophila, ainda foram
realizadas análises de variância multivariada bifatorial (MANOVAs) para se determinar o efeito do
nitrogênio, do fósforo e da interação entre eles sobre a estequiometria C:N:P do perifíton e do
gastrópoda. As MANOVAs foram utilizadas porque as razões C:N, C:P e N:P são variáveis
resposta interdependentes. Foi usado o critério de Pillai para detectar os efeitos significativos nas
variáveis repostas interdependentes, porque este teste é o mais robusto caso haja alguma violação
das premissas de normalidade multivariada e de homogeneidade das covariâncias entre os grupos
(Gotelli & Ellison, 2004).
34
2.14.3. Regressão linear simples
Com o objetivo de verificar se as razões estequiométricas do perifíton refletiram às adições
de nitrogênio e fósforo, foram realizadas regressões lineares simples entre as concentrações de
NH4+ (variável independente) e as razões C:N e N:P (variáveis dependentes), e entre as
concentrações de PO43-
(variável independente) e as razões C:P e N:P (variáveis dependentes). Uma
diminuição na razão C:N e um aumento na N:P em função do aumento das concentrações de NH4+
indicam efeito positivo do nitrogênio no conteúdo nutricional do perifíton, da mesma maneira que
menores razões C:P e N:P em resposta à maiores concentrações de PO43-
indicam efeito positivo do
fósforo. Tendo em vista a possibilidade de uma rápida absorção do íon fosfato (PO43-
) pelo perifíton
(Hillebrand et al., 2004), também foram calculados os valores de nitrogênio total dissolvido e
fósforo total dissolvido da água, os quais seriam usados nas regressões linerares caso os valores de
fosfato obtidos se mantivessem abaixo dos limites de detecção, o que inviablizaria a realização
desta análise estatística.
Para se verificar se os ostrácodas tinham sua razão estequiométrica N:P variando em função
da N:P do perifíton foi realizada uma regressão linear simples entre a N:P do perifíton (variável
independente) e a N:P dos ostrácodas (variável dependente). No experimento com Biomphalaria
tenagophila, foram realizadas regressões lineares simples entre as razões C:N:P do perifíton e as
razões C:N:P dos gastrópodas. Utilizar a regressão linear nestes casos permite verificar se os
consumidores têm a sua estequiometria variando em função da estequiometria do seu recurso
alimentar e, desta forma, se determinar se os consumidores são mais ou menos homeostáticos. Uma
inclinação (β1) mais próxima a 1 e um intercepto (β0) em torno de zero indicaria baixa capacidade
homeostática e que o conteúdo nutricional do consumidor varia em função do conteúdo nutricional
do recurso. Neste caso, o consumidor assimilaria e reteria na sua biomassa os nutrientes numa
proporção similar a encontrada no recurso alimentar – modelo conhecido como “você é o que você
come”. Enquanto uma inclinação (β1) mais próxima de zero e intercepto maior que zero indicaria
maior homeostase e uma menor influência da estequiometria do alimento na estequiometria do
consumidor (Sterner & Elser, 2002). A regressão linear também avaliaria o grau de desbalanço
elementar ou desequilíbrio estequiométrico entre o consumidor e o recurso (perifíton).
35
3. Resultados
3.1. Experimento com Ostrácodas
3.1.1. Biomassa perifítica
Não foram detectadas diferenças significativas entre os valores da biomassa do perifíton na
fase inicial do experimento (tabela 1). Desta maneira, não havia diferenças significativas na
biomassa perifítica ofertada aos ostrácodas no início do experimento (figura 5a).
Tabela 1: Resultados da análise de variância bifatorial da biomassa perifítica inicial (logo após a
adição de nutrientes) e da biomassa final (após o término do experimento) do experimento com
ostrácodas.
Biomassa Inicial (mg/cm
2) Biomassa Final (mg/cm
2)
Efeito gl SQ F p gl SS F p
+ N 1 0,0017 0,31 0,58 1 0,022 4,28 0,06
+ P 1 0,0033 0,58 0,46 1 0,0001 0,02 0,88
+N +P 1 0,0035 0,62 0,44 1 0,00008 0,01 0,89
0.0
0.5
1.0
Bio
massa (
mg
/ c
m2)
Controle +N +P +N+P
0.0
0.5
1.0
Bio
massa (
mg
/ c
m2)
Controle +N +P +N+P
Figura 5: (a) Biomassa perifítica inicial antes da adição de nutrientes e (b) biomassa perifítica final
ao término do experimento com ostrácodas (média + erro padrão, n = 4).
Apesar de o gráfico indicar que a biomassa final do perifíton foi maior nos tratamentos +N e
+N+P (figura 5b), não houve diferenças significativa entre os tratamentos (tabela 1). As
comparações entre a biomassa inicial e final dos tratamentos mostraram que a biomassa foi
significativamente reduzida no tratamento controle (tabela 2, figura 6a). Para os demais
tratamentos, o teste t não indicou diferenças significativas entre a fase inicial e final do experimento
(tabela 2, figura 6).
a
b
)
36
Tabela 2: Valores da biomassa inicial e final (média ± erro padrão, n = 4) para cada um dos
tratamentos do experimento com ostrácodas. O valor de p é referente ao teste t, e quando
destacado em negrito indica resultado significativo.
Biomassa (mg/cm
2) p
Tratamento Inicial Final
Controle 0,57 ± 0,09 0,30 ± 0,02 0,05
+ N 0,60 ± 0,07 0,57 ± 0,19 0,71
+ P 0,60 ± 0,19 0,32 ± 0,11 0,16
+N+P 0,41 ± 0,11 0,58 ± 0,09 0,47
0.0
0.5
1.0
Bio
massa (
mg
/ c
m 2
)
Controle inicial Controle Final
a
b
0.0
0.5
1.0
Bio
massa (
mg
/ c
m2)
+N inicial +N Final
0.0
0.5
1.0
Bio
massa (
mg
/ c
m2)
+P inicial +P Final
0.0
0.5
1.0
Bio
massa (
mg
/ c
m2)
+N+P Final+N+P inicial
Figura 6: Comparação entre a biomassa perifítica inicial e final para cada um dos tratamentos do
experimento com ostrácodas (média + erro padrão, n = 4).
a
)
b
c d
37
3.1.2. Clorofila a e razão carbono:clorofila a (C:Clor a)
Não houve efeitos significativos da adição de nutrientes nas concentrações de clorofila a, que
não foram significativamente distintas entre os tratamentos (tabela 3, figura 7a). O gráfico da figura
7b indica maiores razões C:Clor a no tratamento controle em relação aos demais, porém também
não houve efeitos significativos da adição de nutrientes na razão C:Clor a (tabela 3).
Tabela 3: Resultados da análise de variância bifatorial para a clorofila a e razão C:Clor a do
perifíton do experimento com ostrácodas.
Clorofila a (µg / cm
2) C:Clor a
Efeito gl SQ F p gl SQ F p
+ N 1 0,00005 1,43 0,25 1 0,16 1,35 0,26
+ P 1 0,00001 0,27 0,6 1 0,05 0,46 0,5
+N + P 1 0,00009 2,33 0,15 1 0,43 3,6 0,08
0.0000
0.0002
0.0004
0.0006
0.0008
0.0010
Controle +N +P +N+P
Clo
ra (
g / c
m2)
0
20000
40000
60000
80000
100000
Controle +N +P +N+P
C : C
lor
a
Figura 7: Valores de clorofila a (a) e razão C: Clor a no perifíton (média + erro padrão, n = 4) (b)
do experimento com ostrácodas.
3.1.3. Carbono, nitrogênio e fósforo total do perifíton
Não houve efeitos significativos da adição dos nutrientes nas concentrações de carbono e
nitrogênio total e, potanto, nenhuma diferença significativa entre os tratamentos (tabela 4, figura
8a,b). Para as concentrações de fósforo total do perifíton foram detectados efeitos significativos do
nitrogênio, do fósforo e da interação entre os nutrientes (+N+P) (tabela 4). As concentrações de
a b
38
fósforo total foram significativamente maiores no tratamento +P (~ 0,21 µMol/mg) (figura 8c) em
relação aos demais tratamentos (Tukey HSD, p < 0,05).
0
20
40
60
80
100
µM
ol C
/ m
g
0.0
0.5
1.0
1.5
µM
ol N
/ m
g
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
Controle +N +P +N+P
a a
b
aµM
ol P
/ m
g
Figura 8: Concentrações de carbono (a), nitrogênio (b) e fósforo total (c) no perifíton (média + erro
padrão, n = 4) do experimento com ostrácodas. Letras diferentes indicam diferenças
estatisticamente significativas (Teste de Tukey, p < 0,05).
a
b
c
39
Tabela 4: Tabela de análise de variância bifatorial mostrando as respostas das concentrações
(µMol/mg) de carbono, nitrogênio, fósforo total e razões estequiométricas C:N, C:P e N:P no
perifíton ao enriquecimento com nitrogênio e fósforo (experimento com ostrácodas). Os valores
de p para os efeitos significativos dos tratamentos estão indicados em negrito.
Efeito gl SQ F p
Carbono Total
+N 1 0,19 2,4 0,13
+P 1 0,20 2,82 0,11
+N+P 1 0,01 0,15 0,70
Nitrogênio Total
+N 1 0,0008 0,05 0,82
+P 1 0,0002 0,01 0,90
+N+P 1 0,0345 2,08 0,17
Fósforo Total
+N 1 0,0023 5,21 0,04
+P 1 0,0084 18,59 0,001
+N+P 1 0,002 6,15 0,02
C:N
+N 1 0,042 0,44 0,50
+P 1 0,41 4,36 0,05
+N+P 1 0,25 2,60 0,13
C:P
+N 1 0,031 0,49 0,49
+P 1 4,64 71,7 < 0,0001
+N+P 1 0,09 1,48 0,24
N:P
+N 1 0,14 3,34 0,09
+P 1 2,27 51,5 0,0001
+N+P 1 0,03 0,81 0,38
3.1.4. Estequiometria do perifíton
Apenas a adição de fósforo exerceu efeito significativo nas razões C:N e não foram
detectadas diferenças significativas entre os tratamentos (tabela 4, figura 9a) (Tukey HSD, p <
0,05). O enriquecimento com fósforo (+P) exerceu efeito significativo na razão C:P (tabela 4). A
razão C:P foi significativamente menor nos tratamentos +P (~ 175) e +N+P (~ 300) em relação ao
controle (~ 3000) e tratamento +N (~ 2700) (Tukey HSD, p < 0,05) (figura 9b). A razão N:P do
perifíton seguiu o mesmo padrão da razão C:P e foi menor nos tratamentos +P (~ 3,2) e +N+P (~
4,26) (figura 9c). Contudo, só houve efeito significativo da adição de fósforo (+P) na razão N:P do
perifíton (tabela 4). Os tratamentos controle e +N foram estatisticamente iguais entre si e
40
diferentes dos tratamentos +P e +N+P que, por sua vez, não foram considerados estatisticamente
distintos (Tukey HSD, p < 0,05) (figura 9c).
0
100
200
300
400
500
C:N
0
1000
2000
3000
4000
5000
aa
b b
C:P
0
10
20
30
40
50
Controle +N +P +N+P
a
a
b b
N:P
Figura 9: Razões estequiométricas C:N (a), C:P (b) e N:P no perifíton (média + erro padrão, n = 4)
do experimento com ostrácodas. Letras diferentes indicam diferenças estatisticamente significativas
(Teste de Tukey, p < 0,05). As linhas paralelas ao eixo x indicam os limiares para as razões C:N,
C:P e N:P ótimas para o perifíton segundo Hillebrand & Sommer (1999).
a
b
c
41
As regressões lineares entre as concentrações dos nutrientes da água dos microcosmos
(NH4+ e PO4
3-) e as razões C:N, C:P e N:P confirmaram a ação dos nutrientes sobre a
estequiometria do perifíton, principalmente da adição de fósforo. Com maiores concentrações de
fósforo, observou-se uma redução significativa da razão C:P e N:P do perifíton (tabela 5; figuras
10a,b). Já o aumento das concentrações de nitrogênio não diminuíram a razão C:N porém elevaram
significativamente a razão N:P (tabela 5; figuras 10c,d).
Tabela 5: Resultados da análise de regressão linear entre o log10 das concentrações de NH4+ e
PO43-
da água (µMol/L) e o log10 das razões C:N:P do perifíton (n = 16) (experimento com
ostrácodas). Os valores de p em negrito indicam resultados significativos. Per = perifíton.
Regressão gl SQ F p Inclinação Intercepto r
2
PO43-
x C:P Per
1 0,87 49,9 <0,0001 -1,97 3,44 0,78
NH4+
x C:N Per
1 0,02 0,86 0,36 -0,49 2,74 0,06
PO43-
x N:P Per 1 0,59 16,4 0,001 -1,08 1,32 0,54
NH4+
x N:P Per 1 0,18 9,27 0,009 1,49 -1,48 0,39
42
0
1
2
3
4
log
10 (
C:P
Pe
r)
0
1
2
3
log
10 (
C:N
Pe
r)
0.0 0.2 0.4 0.6 0.80.0
0.5
1.0
1.5
2.0
log 10 (Mol /L PO43-)
log
10 (
N:P
Pe
r)
Figura 10: Regressões lineares entre o log10 das concentrações de NH4+ e PO4
3- da água e o log10
das razões C:N:P do perifíton (n = 16) do experimento com ostrácodas. (a) log10C:P Per = - 1,97 x
log10PO43-
+ 3,44; r2
= 0,78, p < 0,0001. (b) log10N:P Per = - 1,08 x log10PO43-
+ 1,32; r2 = 0,54,
p = 0,001; (c) log10C:N Per = - 0,49 x log10NH4+ + 2,74, p = 0,36. (d) log10N:P Per = 1,49 x
log10NH4+ - 1,48; r
2 = 0,39, p = 0,009. Per = perifíton.
As comparações realizadas entre as razões C:N:P iniciais e finais do tratamento controle não
mostraram diferenças significativas. Apenas a diferença entre a razão N:P inicial e N:P final foi
marginalmente significativa (tabela 6). A razão N:P inicial foi de 6 (± 2,9) e a final de 19,1 (± 9,1)
(figura 11c).
1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.40.0
0.5
1.0
1.5
2.0
log 10 (Mol /L NH4+)
log
10 (
N:P
Pe
r)
a c
b d
43
0
200
400
600
C:N
0
2000
4000
6000
C:P
0
20
40
60
Controle Inicial Controle Final
N:P
Figura 11: Comparação entre as razões C:N (a), C:P (b) e N:P (c) iniciais e finais do perifíton do
tratamento controle (média + erro padrão, n = 4) (experimento com ostrácodas).
a
c
b
N
44
Tabela 6: Valores das razões estequiométricas C:N, C:P e N:P iniciais e finais (média ± erro
padrão, n = 4) do tratamento controle (experimento com ostrácodas). O valor de p é referente ao
teste t.
Tratamento p
Razões Controle Inicial Controle Final
C:N 359 (± 169,9) 214,1 (± 67,8) 0,9
C:P 1.334 (± 448,1) 3.006 (± 733,4) 0,2
N:P 6,0 (± 2,9) 19,1 (± 9,1) 0,09
3.1.5. Estequiometria dos ostrácodas
As concentrações de nitrogênio total dos ostrácodas sofreram efeitos significativos dos
nutrientes nos tratamentos +N, +P e +N+P e foram maiores no tratamento +N+P (Tukey HSD,
p < 0,05) (tabela 7, figura 12a). Ainda que o gráfico da figura 12b evidencie maiores concentrações
de fósforo total no tratamento +N, o efeito deste nutriente foi apenas marginalmente significativo.
Não houve efeitos significativos do fósforo e nem da interação +N+P sobre as concentrações de
fósforo total dos ostrácodas (tabela 7). Considerando a razão N:P, apenas a interação +N+P exerceu
efeito significativo, sendo o efeito da adição de fósforo marginalmente significativo (tabela 7). A
razão N:P foi maior no tratamento +N+P (Tukey HSD, p < 0,05) (figura 12c).
Tabela 7: Tabela de análise de variância bifatorial mostrando as respostas das concentrações
(µMol / mg) de nitrogênio, fósforo total e da razão estequiométrica N:P nos ostrácodas após
receber como alimento o perifíton enriquecido com nitrogênio e fósforo. Os valores de p para os
efeitos significativos dos tratamentos estão indicados em negrito.
Efeito gl SQ F p
Nitrogênio Total
+N 1 0,12 23,4 0,0004
+P 1 0,12 23,6 0,0003
+N+P 1 0,03 5,11 0,04
Fósforo Total
+N 1 0,003 4,21 0,06
+P 1 0,0001 0,16 0,69
+N+P 1 0,001 1,62 0,22
N:P
+N 1 0 0 0,99
+P 1 0,32 3,9 0,07
+N+P 1 0,45 5,44 0,03
45
0
1
2
3
4
5
aa a
b
µM
ol N
/ m
g
0.0
0.1
0.2
0.3
µM
ol P
/ m
g
0
20
40
60
80
Controle +N +P +N+P
a
a
a
b
N:P
Figura 12: Concentrações de nitrogênio (a) e de fósforo total (b); e razões estequiométricas N:P (c)
dos ostrácodas (média + erro padrão, n = 4). Letras diferentes indicam diferenças estatisticamente
significativas (Teste de Tukey, p < 0,05).
a
b
c
46
3.1.6. Relação entre a estequiometria do perifíton e dos ostrácodas
A regressão linear simples realizada entre a razão N:P do perifíton e dos ostrácodas revelou
uma relação inversa significativa (tabela 8), ou seja, à medida que as razões N:P do perifíton
aumentam, diminuem as razões N:P dos ostrácodas (figura 13).
Tabela 8: Resultados da análise de regressão linear entre o log10 da razão N:P do perifíton e o
log10 da razão N:P dos ostrácodas. O valor de p em negrito indica resultado significativo.
Fonte de Variação gl SQ F p Inclinação Intercepto r2
Regressão 1 1,006 7,099 0,018 -0,45 1,68 0,33
Resíduo 14 1,983
0.0 0.5 1.0 1.5 2.00.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
log
10 (
N:P
Ost)
log 10 (N:PPer)
Figura 13: Regressão linear entre o log10 da razão N:P do perifíton e o log10 da razão N:P dos
ostrácodas (n = 16). log10N:Post = - 0,45 x log10N:Pper+ 1,68, r2 = 0,33; p = 0,018. Ost = ostrácodas;
Per = perifíton.
3.2. Experimento com Biomphalaria tenagophila
3.2.1. Biomassa periftica
Não foram detectados efeitos significativos da adição de nutrientes na biomassa do perifíton
ao término do experimento (tabela 9). O valor médio da biomassa nos tratamentos foi em torno de
0,2 mg / cm2. No tratamento controle foi de 0,18 mg / cm
2 (± 0,04) e de 0,17 (± 0,03), 0,20 (±0,05)
e 0,17 (± 0,04) nos tratamentos +N, +P e +N+P, respectivamente (figura 14).
47
Tabela 9: Resultados da análise de variância bifatorial para a biomassa perifítica final do
experimento com B. tenagophila.
Efeito gl SQ F p
+ N 1 0,00044 0,23 0,63
+ P 1 0,00003 0,02 0,88
+N +P 1 0,00012 0,05 0,81
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
Controle +N +P +N+P
Bio
massa (
mg
/ c
m2)
Figura 14: Biomassa perifítica final (média + erro padrão, n = 8) do experimento com B.
tenagophila.
As comparações realizadas entre a biomassa inicial e a biomassa final do tratamento
controle não revelaram diferenças significativas (tabela 10, figura 15a). A biomassa final do
tratamento Con foi maior do que a biomassa inicial (figura 15b), mas esta diferença não foi
significativa (tabela 10). A biomassa final do tratamento Con também não foi significativamente
diferente da biomassa final do tratamento controle (tabela 10, figura 15c).
Tabela 10: Comparação entre os valores da biomassa perifítica inicial e da biomassa final (média
± erro padrão, n = 8) dos tratamentos Controle e Con (sem adição de nutrientes e sem a adição de
Biomphalaria tenagophila). O valor de p é referente ao teste t.
Biomassa (mg / cm
2) p
Inicial
0,21 ± 0,04
vs. Controle Final
0,19 ± 0,05
0,77
Inicial
0,21 ± 0,04
vs. Con Final
0,46 ± 0,18
0,17
Controle Final
0,19 ± 0,05
vs. Con final
0,46 ± 0,18
0,14
48
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
Bio
massa (
mg
/ c
m2)
Biomassa Inicial Biomassa Controle Final
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
Biomassa Inicial Biomassa Con Final
Bio
massa (
mg
/ c
m2)
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
Bio
massa (
mg
/ c
m2)
Biomassa Controle Inicial Biomassa Con Final
Figura 15: (a) Comparação entre a biomassa perifítica inicial e a biomassa final do tratamento
controle. (b) Comparação entre a biomassa perifítica inicial e a biomassa final do tratamento Con
(sem adição de nutrientes e sem adição de Biomphalaria tenagophila); (c) Comparação entre a
Biomassa perifítica inicial do tratamento controle e final do tratamento Con (média + erro padrão, n
= 8).
a
b
c
49
3.2.2. Clorofila a e razão carbono:clorofila a (C:Clor a)
Não houve efeitos significativos dos nutrientes nas concentrações de clorofila a e nem sobre as
razões C:Clor a (tabela 11). As concentrações de clorofila a foram baixas, em torno de 0,0002 µg / cm2, e as
razões C:Clor a elevadas, sendo acima de 85.000 (figura 16a,b).
Tabela 11: Resultados da análise de variância bifatorial para a clorofila a e razão C:Clor a do
perifíton do experimento com B. tenagophila.
Clorofila a (µg / cm
2) C:Clor a
Efeito gl SQ F p gl SQ F p
+ N 1 0,0 0,63 0,43 1 0,09 0,24 0,62
+ P 1 0,0 0,32 0,57 1 0,13 0,34 0,56
+N x + P 1 0,0 0,19 0,66 1 0,14 0,36 0,55
0.0000
0.0001
0.0002
0.0003
0.0004
Clo
ra (
g / c
m2
)
Controle +N +P +N+P
0
100000
200000
300000
400000
500000
C : C
lor
a
Controle +N +P +N+P
Figura 16: Valores de clorofila a (a) e razão C: Clor a no perifíton (b) (média + erro padrão, n = 8)
do experimento com B. tenagophila.
3.2.3. Concentrações de carbono, nitrogênio e fósforo total do perifíton
As concentrações de carbono total do perifíton ficaram em torno de 60 µMol / mg e não
houve diferenças significativas entre os tratamentos (tabela 12, figura 17a). As diferenças entre as
concentrações de nitrogênio total (figura 17b) também não foram significativas, não havendo efeito
de nenhum nutriente (tabela 12). A adição de nitrogênio, e de fósforo afetaram significativamente as
concentrações de fósforo total do perifíton. As concentrações de fósforo total foram maiores no
a b
50
tratamento +N+P que não exerceu efeito significativo sobre o fósforo do perifíton (tabela 12).
Enquanto nos demais tratamentos as concentrações de fósforo giraram em torno de 0,05 µMol / mg,
no tratamento +N+P ficaram em torno de 0,13 µMol / mg (figura 17c). Foram observadas
diferenças significativas entre o tratamento +N+P e os tratamentos controle e +N, mas não em
relação ao tratamento +P (Tukey HSD, p < 0,05) (figura 17c).
Tabela 12: Tabela de análise de variância de dois fatores mostrando as respostas das
concentrações (µMol / mg) de carbono, nitrogênio, fósforo total e razões estequiométricas C:N,
C:P e N:P no perifíton ao enriquecimento com nitrogênio e fósforo (experimento com B.
tenagophila). Os valores de p para os efeitos significativos dos tratamentos estão indicados em
negrito. As setas indicam se o efeito significativo levava a um acréscimo ou decréscimo das
variáveis.
Efeito gl SQ F p
Carbono Total
+N 1 0,05 0,98 0,33
+P 1 0,005 0,09 0,75
+N+P 1 0,003 0,06 0,8
Nitrogênio Total
+N 1 0,001 0,12 0,72
+P 1 0 0,0003 0,98
+N+P 1 0,01 0,83 0,36
Fósforo Total
+N 1 0,02 4,59 0,04
+P 1 0,004 8,09 0,008
+N+P 1 0,001 2,74 0,1
C:N
+N 1 0,02 0,24 0,62
+P 1 0,01 0,1 0,75
+N+P 1 0,06 0,55 0,46
C:P
+N 1 0,19 1,62 0,21
+P 1 1,18 9,87 0,004
+N+P 1 0,009 0,07 0,78
N:P
+N 1 0,36 5,04 0,03
+P 1 1,43 19,7 0,0001
+N+P 1 0,02 0,32 0,57
51
0
50
100
150
µM
ol C
/ m
g
0.0
0.5
1.0
1.5
µM
ol N
/ m
g
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
µM
ol P
/ m
g
Controle +N +P +N+P
a
aba
b
Figura 17: Concentrações de carbono (a), nitrogênio (b) e fósforo total (c) no perifíton (média +
erro padrão, n = 8) do experimento com B. tenagophila. Letras diferentes indicam diferenças
estatisticamente significativas (Teste de Tukey, p < 0,05).
a
b
c
52
3.2.4. Estequiometria do perifíton
A análise de variância multivariada bifatorial (MANOVA) detectou efeito significativo da
adição de fósforo na estequiometria do perifíton (tabela 13). A ANOVA bifatorial realizada em
seguida, para ver quais razões estequiométricas sofreram o efeito do fósforo, verificou que não
houve efeitos significativos dos nutrientes sobre a razão C:N do perifíton, apenas sobre as razões
C:P e N:P (tabela 12). A razão C:P só sofreu efeito significativo da adição de fósforo (tabela 12). O
pós-teste de Tukey (p < 0,05) não mostrou diferenças entre os tratamentos controle, +N e +P, sendo
que estes dois últimos também foram estatisticamente similares ao tratamento +N+P (figura 18b).
As adições de nitrogênio (+N) e de fósforo (P) exerceram efeitos significativos na razão N:P do
perifíton (tabela 12). A razão N:P foi menor nos tratamentos +P (10,3 ± 2,2) e +N+P (7,7 ± 2,3),
sendo que o pós-teste de Tukey (p < 0,05) não detectou diferenças significativas entre estes
tratamentos. Os tratamentos controle e +N, e os tratamentos +N e +P também não diferiram
estatisticamente (figura 18c).
Tabela 13: Análise multivariada de variância bifatorial (MANOVA) mostrando as respostas da
estequiometria C:N:P do perifíton ao enriquecimento com nitrogênio e fósforo. C:N, C:P e N:P
são as variáveis interdependentes. Os valores de p significativos estão indicados em negrito. PT =
Valor do critério de Pillai (Pillai’s trace).
PT F p
Perifíton
+N 0,15 2,48 0,1
+P 0,43 10,3 0,0004
+N+P 0,02 0,31 0,72
53
0
200
400
600
C:N
0
2000
4000
6000
a
ab
ab
bC:P
0
20
40
60
Controle +N +P +N+P
a
bc
ab
c
N:P
Figura 18: Razões estequiométricas C:N (a), C:P (b) e N:P no perifíton (média + erro padrão,
n = 8) o experimento com B. tenagophila. Letras diferentes indicam diferenças estatisticamente
significativas (Teste de Tukey, p < 0,05). As linhas paralelas ao eixo x indicam os limiares para as
razões C:N, C:P e N:P ótimas para o perifíton (Hillebrand & Sommer,1999).
As regressões lineares realizadas entre os nutrientes e a estequiometria do perifíton
revelaram que apenas as concentrações de fósforo total exerceram influência sobre as razões C:P e
N:P. O aumento das concentrações de fósforo total levaram a uma diminuição da razão C:P e
aumento da razão N:P do perifíton (tabela 14; figura 19a,b). Já as variações nas concentrações de
nitrogênio total não afetaram as razões C:N e N:P do perifíton (tabela 14; figura 19c,d).
a
c
b
54
Tabela 14: Resultados da análise de regressão linear entre o log10 das concentrações de fósforo
total (PT) e nitrogênio total (NT) da água (µMol / L) e o log10 das razões C:N:P do perifíton
(n = 32) (experimento com B. tenagophila). Os valores de p em negrito indicam resultados
significativos. Per = perifíton.
Regressão gl SQ F p Inclinação Intercepto r
2
PT x C:P Per
1 0,004 786,08 <0,0001 -0,13 0,15 0,99
NT x C:N Per
1 0,02 0,39 0,53 -0,15 2,48 0,01
PT x N:P Per 1 0,001 16,62 0,0003 15,3 -3,94 0,36
NT x N:P Per 1 0,001 0,02 0,87 0,037 1,02 0,0008
0.100
0.105
0.110
0.115
0.120
0.125
C:P
0
1
2
3
4
C:N
0.26 0.28 0.30 0.32 0.34 0.36 0.380.0
0.5
1.0
1.5
2.0
N:P
log10 (Mol /L PT)
1.5 2.0 2.5 3.00.0
0.5
1.0
1.5
2.0
log10 (Mol /L NT)
N:P
Figura 19: Regressão linear entre o log10 das concentrações de fósforo total (PT) e nitrogênio total
(NT) da água (µMol / L) e o log10 das razões C:N:P do perifíton (n = 32) (experimento com
B.tenagophila). (a) log10C:P Per = - 0,12 x log10PT + 0,15; r2 = 0,99, p < 0,0001. (b) log10N:P Per = -
3,94 x log10PT + 15,3; r2 = 0,36, p = 0,0003. (c) log10C:N Per = - 0,15 x log10NT + 2,48; p = 0,53.
(d) log10N:P Per = 0,037 x Log10NT + 1,02; p = 0,87. Per = perifíton.
a
b
c
d
55
3.2.5. Influência de Biomphalaria tenagophila sobre a estequiometria do perifíton
Os testes t realizados entre os tratamentos Con (sem B. tenagophila e sem nutrientes) e
controle (com B. tenagophila e sem nutrientes) mostraram que as razões C:N foram
significativamente menores e as razões N:P significativamente maiores no tratamento controle
(tabela 15, figura 20). A razão C:P final no tratamento controle foi 3096 (± 953,2) e no tratamento
Con foi 4105 (± 572,6), mas não foram significativamente diferentes (p = 0,20) (tabela 15, figura
20b).
Tabela 15: Comparação dos valores das razões estequiométricas C:N, C:P e N:P do perifíton
(média ± erro padrão, n = 8) entre os tratamentos Controle e Con (sem adição de nutrientes e
sem a adição de Biomphalaria tenagophila). O valor de p é referente ao teste t.
Tratamento
Con Controle p
C:N
1428 ± 295,6
vs. C:N
116 ± 25,5
<0,0001
C:P
4105 ± 572,6
vs. C:P
3096 ± 953,2
0,20
N:P
3,3 ± 0,7
vs. N:P
25,3 ± 3,7
<0,0001
56
0
500
1000
1500
2000
2500
a
b
C:N
Controle Con
0
2000
4000
6000
C:P
Controle Con
0
10
20
30
40
Controle Con
N:P
a
b
Figura 20: Comparação das razões estequiométricas C:N (a), C:P (b) e N:P do perifíton entre os
tratamentos controle e Con (sem adição de nutrientes e Biomphalaria tenagophila) (média + erro
padrão, n = 8).
O teste t realizado não identificou diferenças significativas para as concentrações do íon
amônio entre os tratamentos controle e con (p = 0,36) (figura 21).
0
10
20
30
40
50
NH
4 (
Mo
l /
L)
Controle Con
Figura 21: Comparação das concentrações do íon amônio (NH4+) entre os tratamentos controle e
Con (sem adição de nutrientes e Biomphalaria tenagophila) (média + erro padrão, n = 8).
a b
c
57
3.2.6. Tamanho e biomassa final de Biomphalaria tenagophila
O tamanho inicial médio B. tenagophila foi de 10,8 mm (n = 25). Ao término do
experimento não houve diferenças significativas de tamanho entre os tratamentos (tabela 16). O
tamanho final para todos os tratamentos ficou em torno de 10 mm (figura 22a).
Tabela 16: Resultados da análise de variância bifatorial para o tamanho e a biomassa final de
Biomphlaria tenagophila.
Tamanho (mm) Biomassa (mg)
Efeito gl SQ F p gl SQ F p
+ N 1 0,003 6,94 0,1 1 0,00 0,00 0,96
+ P 1 0,001 3,07 0,09 1 0,04 5,05 0,09
+N +P 1 0,01 19,52 0,0001 1 0,02 2,44 0,12
A biomassa inicial média de B. tenagophila foi 109,5 mg (n = 25). A adição de nutrientes
para o perifíton não alterarou a biomassa do gastrópoda ao final do experimento (tabela 16, figura
22b).
0
5
10
15
Controle +N +P +N+P
Tam
an
ho
(m
m)
0
50
100
150
Bio
massa (
mg
)
Controle +N +P +N+P
Figura 22: Tamanho (a) e biomassa final (b) de Biomphalaria tenagophila (média + erro padrão,
n = 8).
a b
58
3.2.7. Concentrações de carbono total, nitrogênio total e fósforo total de Biomphalaria
tenagophila
As concentrações de carbono total de B. tenagophila não foram significativamente
diferentes entre os tratamentos (tabela 17, figura 23a). Houve efeito significativo da adição de
nitrogênio no perifíton para a concentração de nitrogênio total de B. tenagohila, mas sem diferenças
significativas entre os tratamentos (Tukey HSD, p < 0,05) (figura 23b). As concentrações de
fósforo total foram também não sofreram efeitos signifcativos dos nutrientes.
Tabela 17: Tabela de análise de variância bifatorial mostrando as respostas das concentrações
(µMol / mg) de carbono, nitrogênio, fósforo total e das razões estequiométricas C:N, C:P e N:P
do Biomphalaria tenagophila após receber como alimento um perifíton enriquecido com
nitrogênio e fósforo. Os valores de p para os efeitos significativos dos tratamentos estão indicados
em negrito.
Efeito gl SQ F p
Carbono Total
+N 1 0,13 3,23 0,08
+P 1 0,04 1,007 0,32
+N+P 1 0,04 1,073 0,39
Nitrogênio Total
+N 1 0,018 4,99 0,03
+P 1 0,00009 0,02 0,87
+N+P 1 0,007 1,92 0,17
Fósforo Total
+N 1 0,00005 0,79 0,38
+P 1 0,0001 2,42 0,13
+N+P 1 0,0001 2,53 0,12
C:N
+N 1 1,0057 5,94 0,02
+P 1 0,18 1,09 0,3
+N+P 1 0,07 0,43 0,51
C:P
+N 1 0,15 1,14 0,29
+P 1 0,64 4,8 0,03
+N+P 1 0,07 0,55 0,46
N:P
+N 1 0,37 3,65 0,06
+P 1 0,13 1,32 0,25
+N+P 1 0 0 0,99
59
0
20
40
60
µM
ol C
/ m
g
0.0
0.2
0.4
0.6
µM
ol N
/ m
g
0.00
0.02
0.04
0.06
µM
ol P
/ m
g
Controle +N +P +N+P
Figura 23: Concentrações de carbono (a), nitrogênio (b) e fósforo total (c) em Biomphalaria
tenagophila (média + erro padrão, n = 8).
a
b
c
60
3.2.8. Estequiometria de Biomphalaria tenagophila
A análise multivariada de variância bifatorial não detectou efeitos significativos dos
nutrientes sobre a estequiometria do Biomphalaria tenagophila. Apenas o nitrogênio exerceu um
efeito marginalmente significativo (p = 0,06) (tabela 18). A ANOVA bifatorial mostrou haver efeito
significativo do nitrogênio (p = 0,02) sobre a razão C:N (tabela 17). Entretanto, não houve
diferenças significativas entre os tratamentos (Tukey HSD, p < 0,05) (figura 24a). A razão C:P
sofreu efeito significativo da adição de fósforo (tabela 17). Contudo, também não houve diferenças
significativas entre os tratamentos (Tukey HSD, p < 0,05) (figura 24b). A razão N:P não sofreu
efeito significativo de nenhum tratamento (tabela 17).
Tabela 18: Análise multivariada de variância mostrando as respostas da estequiometria C:N:P do
Biomphalaria tenagophila ao enriquecimento com nitrogênio e fósforo do perifíton. C:N, C:P e
N:P são as variáveis interdependentes. PT = Valor do critério de Pillai (Pillai’s trace).
PT F p
Biomphalaria tenagophila
+N 0,18 3,13 0,06
+P 0,15 2,46 0,1
+N x +P 0,02 0,29 0,75
61
0
100
200
300
400
500
C:N
0
1000
2000
3000
4000
5000
C:P
0
10
20
30
40
50
Controle +N +P +N+P
N:P
Figura 24: Razões estequiométricas C:N (a), C:P (b) e N:P em Biomphalaria tenagophila (média +
erro padrão, n = 8).
3.2.9. Relação entre a estequiometria do perifíton e de Biomphalaria tenagophila
As regressões lineares realizadas entre a estequiometria do perifíton e do gastrópoda
mostraram que as razões C:N dos gastrópodas aumentaram significativamente com o aumento das
razões C:N perifíticas. Além disso, esta variação na C:N dos gastrópodas foi quase totalmente
explicada pela variação da C:N do perifíton (r2 = 0,97; p = 0,01) (tabela 19; figura 25a). Ao se
a
c
b
62
elevar as razões C:P e N:P no perifíton, as razões C:P e N:P do gastrópoda também aumentaram
(figura 25b,c), mas as regressões não foram significativas (tabela 19).
Tabela 19: Resultados da análise de regressão linear entre o log10 da razão C:N:P do perifíton e o
log10 da razão C:N:P do Biomphalaria tenagophila. Per = Perifíton; Bt = Biomphalaria
tenagophila. Valores significativos de p estão indicados em negrito.
Regressão gl SQ F p Inclinação Intercepto r
2
C:N Per x C:N Bt
1 0,073 66,4 0,01 1, 15 - 0,48 0,95
C:P Per x C:P Bt
1 0,072 3,83 0,18 0,95 0,05 0,65
N:P Per x N:P Bt 1 0,128 5,84 0,13 0,63 0,5 0,74
1.8 2.0 2.2 2.4 2.61.8
2.0
2.2
2.4
2.6
log
10 (
C:N
B. te
nag
op
hila)
log10 (C:N Perifíton)
2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.82.8
3.0
3.2
3.4
3.6
3.8lo
g10 (
C:P
B. te
nag
op
hila)
log10 (C:P Perifíton)
0.8 1.0 1.2 1.4 1.60.8
1.0
1.2
1.4
1.6
log
10 (
N:P
B. te
nag
op
hila)
log10 (N:P Perifíton)
Figura 25: Regressão linear entre o log10 das razões C:N:P do perifíton e o log10 das razões C:N:P
do Biomphalaria tenagophila (n = 4; média dos tratamentos). (a) log10 C:N (B. tenagophila) = 1,15
x log10 C:N (perifíton) - 0,48; r2 = 0,97, p = 0,01. (b) log10 C:P (B. tenagophila) = 0,95 x log10 C:P
(perifíton) + 0,05; p = 0,18. (c) log10 N:P (B. tenagophila) = 0,63 x log10 N:P (perifíton) + 0,5;
p = 0,13.
a b
c
63
3.2.10. Razão N:P das egestas e taxa de egestão de Biomphalaria tenagophila
A razão N:P das egestas de Biomphalaria tenagophila sofreu efeito significativo da adição
de fósforo no perifíton (tabela 20). Entretanto, o pós-teste de Tukey HSD (p < 0,05) não mostrou
diferenças significativas entre os tratamentos (figura 26a).
Tabela 20: Resultados da análise de variância bifatorial para a razão N:P das egestas de
Biomphalaria tenagophila. Os valores de p para os efeitos significativos dos tratamentos estão
indicados em negrito.
Efeito gl SQ F p
+ N 1 0,03 0,51 0,48
+ P 1 0,43 6,97 0,02
+N +P 1 0,005 0,09 0,76
A adição de fósforo também exerceu ação significativa na taxa de egestão de B. tenagophila
(tabela 21). A taxa de egestão no tratamento +P foi de 0,0003 mg fezes / mg Bt / h (± 0,0001) e no
tratamento +N+P foi 0,0007 (± 0,0003). No controle a taxa de egestão chegou a 0,001(± 0,0004) e a
0,002 (± 0,0006) no tratamento +N (figura 26b). O teste de Tukey HSD (p < 0,05) não identificou
estas diferenças como significativas.
Tabela 21: Resultados da análise de variância bifatorial para a taxa de egestão de Biomphalaria
tenagophila. Os valores de p para os efeitos significativos dos tratamentos estão indicados em
negrito.
Efeito gl SQ F p
+ N 1 0 1,35 0,26
+ P 1 0,000001 5,40 0,03
+N +P 1 0 0,01 0,91
64
0
10
20
30
40
50
Controle +N +P +N+P
N:P
eg
es
tas
0.0000
0.0005
0.0010
0.0015
0.0020
0.0025
Controle +N +P +N+P
Taxad
e E
ge
stã
o
(m
gfe
ze
s/ m
gB
t/ h
)
Figura 26: (a) Razão N:P das egestas do Biomphalaria tenagophila para cada um dos tratamentos.
(b) Taxa de egestão (mg fezes / mg Bt / h) de Biomphalaria tenagophila para cada um dos
tratamentos (média + erro padrão, n = 4). Bt = Biomphalaria tenagophila; h = hora.
3.3. Comparação entre as razões estequiométricas perifíticas do experimento 1 com as
razões estequiométricas perifíticas do experimento 2
Nos dois experimentos realizados, o tratamento +N não levou à redução da razão C:N do
perifíton. No experimento com ostrácodas a razão C:N perifítica foi de 94,2 (± 27,2) no tratamento
+N, porém chegou a 58 (± 18) no tratamento +P (tabela 22). De qualquer forma, a razão C:N no
tratamento +N foi menor do que no tratamento controle (214,1 ± 67,8), o que poderia até indicar
algum efeito positivo da adição do nitrogênio. Contudo, conforme visto anteriormente, não houve
efeito significativo da adição de nitrogênio sobre a razão C:N do perifíton deste primeiro
experimento (tabela 4). No segundo experimento a adição de nitrogênio também não exerceu efeito
significativo sobre a razão C:N do perifíton (tabela 12) e, em geral, as razões C:N do primeiro
experimento foram mais baixas (tabela 22). Nos dois experimentos as razões C:P foram menores
nos tratamentos com a adição de fósforo (+P e +N+P) (tabela 22), mas só sofreram efeito
significativo da adição de fósforo quando apenas este nutriente foi adicionado (tratamento +P) (ver
tabelas 4 e 12). No experimento com os ostrácodas as razões C:P baixaram com a adição de fósforo,
e de forma mais evidente em relação ao experimento com o gastrópoda. Enquanto nos tratamentos
controle (3006 ± 733,4) e +N (2698 ± 742,3) a razão C:P foi elevada, nos tratamento +P (174,8 ±
44) e +N+P (304,1 ± 77,6) ela foi baixa. Já no segundo experimento, a razão C:P também diminuiu
com a adição de fósforo, porém de maneira menos intensa. Por exemplo, enquanto chegou a 3411
b a
65
(± 864,5) no tratamento controle, foi de 1452 (± 278,9) no tratamentos +P (tabela 22). As repostas
da razão N:P perifítica também foram mais evidentes no primeiro experimento. Com a adição de
nitrogênio, a N:P alcançou seu maior valor (30,22 ± 6,5), e com a adição de fósforo o seu menor
valor (3,3 ± 0,27). Conforme demonstrado pela ANOVA bifatorial, o efeito do fósforo na razão N:P
foi significativo e o do nitrogênio marginalmente significativo (tabela 4). No experimento com B.
tenagophila, a razão N:P foi maior no controle (27,3 ± 3,2) e menor nos tratamentos +P (10,4 ± 2,3)
e +N+P (7,8 ±2,3). A adição de nitrogênio causou um efeito mais brando neste segundo
experimento, mas ainda assim, tornou a N:P maior no tratamento +N (16,5 ± 3,5) em relação aos
tratamentos +P e +N+P. A ANOVA bifatorial mostrou este efeito significativo do nitrogênio na
razão N:P (tabela 12).
Tabela 22: Comparação da estatística descritiva das razões estequiométricas C:N, C:P e N:P do
perifíton dos experimentos realizados com ostrácodas e Biomphalaria tenagophila. Tratamentos:
C (controle), +N (adição de nitrogênio), +P (adição de fósforo), +N+P (adição de nitrogênio e
fósforo). EP = erro padrão.
Razão Perifíton Perifíton
Experimento com Ostracoda Experimento com B. tenagophila
C +N +P +N+P C +N +P +N+P
C:N
n 4 4 4 4 8 8 8 8
Média 214,1 94,2 58 88,4 123,7 298,7 171,9 174,1
EP 67,8 27,2 18 34,5 26,7 188,5 41,3 50,4
C:P
n 4 4 4 4 8 8 8 8
Média 3006 2698 174,8 304,1 3411 2683 1452 1422
EP 733,4 742,3 44 77,6 864,5 796,8 278,9 708,2
N:P
n 4 4 4 4 8 8 8 8
Média 19,1 30,2 3,2 4,3 27,3 16,5 10,4 7,8
EP 9 6,5 0,27 0,9 3,2 3,5 2,3 2,3
66
3.4. Comparação entre as razões estequiométricas dos consumidores e do perifíton
Conforme mencionado na metodologia, não foram realizadas as análises de carbono dos
ostrácodas e, portanto, não se procedeu aos cálculos das razões C:N e C:P desses organismos. As
razões C:N do Biomphalaria tenagophila foram maiores no tratamento +N (241 ± 71) (tabela 23).
Algo semelhante ocorreu com as razões C:N do perifíton que também foram maiores no tratamento
+N (tabela 22). No tratamento controle, foi observada a menor razão C:N (89,5 ± 26,5) dos
gastrópodas, enquanto nos tratamentos +P e +N+P as razões C:N foram similares, atingindo os
valores de 121,1 (± 56,7) e 112,5 (± 19,3), respectivamente (tabela 23). Estes resultados seguiram o
padrão encontrado para as razões C:N do perifíton, ou seja, maior C:N no tratamento +N, sendo
seguido pelo tratamento controle e com razões C:N similares nos tratamento +P e +N+P (tabelas 22
e 23). Observando-se as razões C:P do B. tenagophila também pôde-se perceber que elas refletiram
a variação encontrada na C:P perifítica (tabela 22). As maiores razões C:P para os gastrópodas
foram encontradas nos tratamentos controle (1913 ± 655,5) e +N (3132 ± 1102), sendo as menores
C:P observadas nos tratamentos +P (1113 ± 310,5) e +N+P (1038 ± 247) (tabela 23). As menores
razões C:P nos tratamentos +P e +N+P também foram observadas para o perifíton (tabela 22),
sendo interessante o fato das menores razões C:P do gastrópoda (1038 no tratamento +N+P, e 1113
no tratamento +P) terem ocorrido no mesmo tratamento onde o perifíton apresentou as menores
razões C:P (1422 no tratamento +N+P, e 1452 no tratamento +P). Isso demonstra alguma
correspondência entre as razões C:P do perifíton e do gastrópoda. As razões N:P dos gastrópodas
também refletiram as razões N:P do perifíton, porém de maneira menos evidente que para as razões
C:P. A maior N:P do B. tenagophila ocorreu nos tratamentos controle (28,08 ± 12) e +P (17,8 ±
4,4), sendo seguidos, em ordem decrescente, pelos tratamentos +N (14,98 ± 2,9) e +N+P (10,7 ± 2)
(tabela 23). A média para a razão N:P dos gastrópodas de 28 no controle é bem similar a média para
a razão N:P perifítica de 27,3 nesse mesmo tratamento. As razões N:P do tratamento +N também
foram muito similares (16,5 para o perifíton e 15 para o gastropoda). No tratamento +P não parece
ter havido uma correspondência perifíton vs. consumidor tão clara para a N:P (10,4 no perifíton e
17,8 no gastropoda). Entretanto, esta correspondência parece haver no tratamento +N+P (razão N:P
de 7,8 no perifíton e de 10,7 no gastrópoda), as quais foram as menores razões N:P observadas entre
todos os tratamentos (tabelas 22 e 23).
67
A razão N:P dos ostrácodas parece não se relacionar com a N:P perifítica. A não ser pelo
tratamento controle, onde as razões N:P foram bem semelhantes (19,1 no perifíton e 20,7 para os
ostrácodas), não houve um padrão de correspondência entre as razões do perifíton vs. consumidor
como o encontrado para o B. tenagophila. Onde se adicionou nitrogênio (tratamento +N), a razão
N:P perifítica aumentou em relação aos demais tratamentos (30,2 ± 6,5), porém foi a menor
registrada para os ostrácodas (11,6 ± 4,6). Onde se adicionou fósforo (tratamento +P) a razão N:P
perifítica alcançou seu menor valor (3,2 ± 0,27), mas a N:P dos ostrácodas foi similar a do controle
(19,7 ± 6,3) e não diminuiu. No tratamento +N+P, a razão N:P perifítica foi baixa (4,3 ± 0,9),
porém a razão N:P dos ostrácodas foram as maiores observadas (45,3 ± 14,7) (tabelas 23 e 24).
Esses resultados demonstram que a estequiometria dos ostrácodas, ao contrário dos gastrópodas,
parece ser mais independente da estequiometria do perifíton.
De uma maneira geral, as razões N:P dos ostrácodas e do Biomphalaria tenagophila foram
muito semelhantes (tabela 23). A média geral para todas as razões N:P dos ostrácodas foi de 24,3 e
para os gastrópodas foi de 17,9. O teste t não mostrou diferenças significativas entre as razões N:P
(p = 0,26) dos dois táxons, confirmando a semelhança da sua estequiometria N:P.
Tabela 23: Comparação da estatística descritiva das razões estequiométricas C:N, C:P e N:P dos
consumidores: ostrácodas e Biomphalaria tenagophila. Tratamentos: C (controle), +N (adição de
nitrogênio), +P (adição de fósforo), +N+P (adição de nitrogênio e fósforo). EP = erro padrão.
Razão Ostrácodas B. tenagophila
C +N +P +N+P C +N +P +N+P
C:N
n - - - - 8 8 8 8
Média - - - - 89,5 241 121,1 112,5
EP - - - - 26,5 71 56,7 19,3
C:P
n - - - - 8 8 8 8
Média - - - - 1913 3132 1113 1038
EP - - - - 655,5 1102 310,5 247,0
N:P
n 4 4 4 4 8 8 8 8
Média 20,7 11,6 19,7 45,3 28 15 17,8 10,7
EP 4,3 4,6 6,3 14,7 12 2,9 4,4 2
68
4. Discussão integrada (experimentos 1 e 2)
A discussão dos dois experimentos será integrada. Portanto, para cada um dos tópicos
abaixo serão discutidos os resultados de cada um dos dois experimentos. De forma bem sucinta,
podemos mencionar o que será abordado nesta discussão. Nossos resultados mostraram que tanto os
ostrácodas quanto Biomphalaria tenagophila aumentam a intensidade da herbivoria quando lidam
com um perifíton pobre em nutrientes, uma estratégia denominada compensação alimentar ativa.
Nossos resultados também deixaram claro que o fósforo é o principal elemento limitante para o
perifíton da lagoa Cabiúnas e que o enriquecimento com esse nutriente reduz as razões C:P e N:P
do perifíton. Essa redução da C:P e N:P mediada pelo enriquecimento com fósforo ocorreu em
ambos os experimentos. As modificações sofridas pela estequiometria do perifíton não afetaram a
estequiometria dos ostrácodas. Já a estequiometria dos gastrópodas estava relacionada às razões
C:N, C:P e N:P do perifíton. Concluiu-se que os ostrácodas são consumidores mais homeostáticos
enquanto B. tenagophila é um consumidor pouco homeostático. Além disso, os consumidores
liberam mais nitrogênio do que fósforo nas suas excretas, o que pode reduzir as razões C:N e elevar
as razões N:P do perifíton. B. tenagophila ainda pode liberar o fósforo através das suas egestas e
torná-lo disponível de forma mais indireta para o perifíton.
4.1. Biomassa perifítica
Ostrácodas
A ausência de diferenças significativas entre os valores da biomassa perifítica inicial
(tabela 1) permitiu se ter a certeza de que o perifíton a ser submetido ao enriquecimento com
nutrientes e oferecido aos consumidores não apresentava diferenças marcantes de quantidade. Isso é
imprescindível para garantir que os consumidores sofressem uma influência mínima da quantidade
do alimento e fossem influenciados de forma mais marcante pela qualidade do alimento
(concentração de nutrientes), foco desta pesquisa. Além disso, qualquer mecanismo
comportamental como uma compensação alimentar ativa, através do qual o consumidor intensifica
o forrageamento quando o alimento está pobre em nutrientes (Fink & Von Elert, 2006), se tornaria
mais evidente ao se analisar a biomassa perifítica final para descobrir em qual dos tratamentos
houve uma maior herbivoria e, conseqüentemente, uma maior redução da biomassa.
69
Uma menor biomassa final do perifíton nos tratamentos controle e +P poderia indicar uma
maior intensidade de herbivoria na ausência do nitrogênio e, portanto, uma possível limitação por
esse elemento nos ostrácodas. Todavia, não foram detectadas diferenças significativas entre a
biomassa final do perifíton entre os tratamentos (tabela 1) e, à princípio, não se poderia afirmar que
a compensação alimentar ativa seria a estratégia adotada pelos ostrácodas para lidar com um
perifíton sem o nutriente limitante – aparentemente o nitrogênio. No entanto, os testes t pareados
realizados comparando a biomassa inicial com a biomassa final de cada tratamento ajudaram a
esclarecer essa questão. Houve uma redução significativa da biomassa final em relação à inicial no
tratamento controle (tabela 2, figura 6a). Isso demonstra que a herbivoria foi intensa neste
tratamento e a compensação alimentar ativa parece ser uma estratégia de forrageamento dos
ostrácodas quando submetidos a um perifíton pobre em nutrientes. Quanto à possível limitação por
nitrogênio, os resultados do teste t para os demais tratamentos também permitiram responder esta
questão. Para o tratamento +P, houve uma redução da biomassa perifítica de 0,60 (± 0,19) para 0,32
mg/cm2 (± 0,11) mas esta redução não foi significativa (tabela 2, figura 6c). Já no tratamento +N,
praticamente não houve alteração no valor final da biomassa (0,57 mg/cm2 ± 0,19) em relação ao
inicial (0,60 mg/cm2 ± 0,07), indicando um efeito mais brando da herbivoria (tabela 2, figura 6b).
No tratamento +N+P, houve um pequeno aumento na biomassa final (figura 6d), mas novamente
um resultado não significativo (tabela2). Portanto, só houve redução da biomassa perifítica pelos
ostrácodas no controle e nossos resultados não permitiram esclarecer qual nutriente (nitrogênio ou
fósforo) foi, de fato, o mais limitante. De qualquer forma, os ostrácodas podem ter intensificado a
herbivoria ao se alimentarem de um perifíton pobre em nutrientes (controle) e poderiam ter
compensando a ausência das proporções ótimas dos nutrientes aumentando a quantidade de
perifíton ingerido. Isto seria um tipo de ajuste a nível comportamental para manter a homeostase e
enfrentar um desbalanço de nutrientes no alimento (Sterner & Elser, 2002). Esta mesma estratégia
comportamental já foi reportada para o gastrópoda Radix ovata (Fink & Von Elert, 2006). Este
gastrópoda, para lidar com os efeitos negativos no crescimento relacionados a um perifíton com
baixa disponibilidade de nitrogênio e fósforo, aumentou as suas taxas de herbivoria.
70
Biomphalaria tenagophila
Assim como no experimento com os ostrácodas (experimento 1 daqui em diante), não
foram observadas diferenças marcantes entre os valores obtidos para a biomassa inicial do
experimento com B. tenagophila (experimento 2 daqui em diante). Desta maneira, o experimento 2
foi iniciado com a segurança de que não havia diferenças de quantidade de perifíton e as suas
implicações já discutidas anteriormente para o experimento 1. Da mesma forma que no primeiro
experimento, os resultados para a biomassa final do perifíton demonstraram não haver diferenças
significativas entre os tratamentos devido a ausência de efeitos significativos dos nutrientes (tabela
9). Isso levanta a possibilidade de ter ocorrido um controle descendente (top-down) (via herbivoria)
ao invés de um controle ascendente (bottom-up) (via nutrientes) da biomassa perifítica. Isto porque,
conforme observado no experimento, foi muito evidente o forrageamento do perifíton pelos
gastrópodas, o que foi revelado pelos rastros e espaços vazios deixados por esses consumidores nas
placas colonizadas pelo perifíton. Então, a herbivoria teria diminuído qualquer efeito positivo dos
nutrientes na biomassa perifítica. Contudo, os resultados dos testes t realizados entre a biomassa
perifítica inicial e a biomassa perifítica final do controle não mostraram diferenças significativas.
Assim como não houve diferenças significativas entre a biomassa final do tratamento Con e a
biomassa inicial, e entre a biomassa final do tratamento Con e a biomassa final do tratamento
controle (tabela 10, figura 15). Isso significa que os gastrópodas não reduziram de forma marcante a
biomassa perifítica durante o experimento e que não houve aumento da biomassa perifítica na
ausência dos gastrópodas. Uma possível ausência de efeitos positivos dos nutrientes, portanto, não
poderia ser explicada pela existência de uma forte herbivoria.
Estudos com a relação trófica entre Biomphalaria tenagophila e o perifíton são escassos na
literatura. Um estudo desta natureza foi realizado por Santos & Freitas (1987). Aqueles autores
verificaram que a biomassa do perifíton foi maior no tratamento com a ausência do Biomphalaria
tenagophila do que no tratamento com a presença de B. tenagophila. Deixaram claro que o
gastrópoda reduziu a biomassa perifítica com uma herbivoria intensa. Este padrão não foi
encontrado no presente estudo o que pode estar relacionado a qualidade do perifíton. As altas razões
C:Clor a e altas razões C:P indicaram que o perifíton do nosso estudo era rico em detritos, o que
pode ter o tornado menos atrativo para o gastrópoda. Guariento (2008) verificou que Biomphalaria
tenagophila exerceu um forte efeito de herbivoria sobre o perifíton apenas no perifíton que se
desenvolveu na superfície dos mesocosmos daquele trabalho. O efeito da herbivoria sobre o
71
perifíton desenvolvido não fundo foi significativo. Segundo Guariento (2008), isto foi devido ao
fato do perifíton do fundo ter sido predominantemente heterotrófico e limitado por luz o que,
consequentemente, gerou uma limitação por energia. Portanto, B. tenagophila, ao se alimentar de
um perifíton mais heterotrófico estava passando por limitações por energia, o que tornou este
perifíton pouco atrativo. Como o perifíton do presente estudo também foi mais heterotrófico, a
limitação por energia discutida por Guariento (2008) pode ter ocorrido no nosso estudo e tornado
perifíton pouco atrativo para o gastrópoda. Além disso, é possível que o perifíton usado nos
experimentos de Santos & Freitas (1987) tenha tido menos detritos e mais nutrientes, o que levou a
maior herbivoria de B tenagophila naquele trabalho.
Em geral, os estudos com perifíton, mostram um controle simultâneo da biomassa pela
herbivoria e adição de nutrientes (Hillebrand, 2002). Hillebrand (2002), na realidade, realizou uma
meta-análise de 85 experimentos avaliando o efeito da interação herbivoria vs. nutrientes na
biomassa perifítica em diversos tipos de habitats aquáticos (rios, lagos e ambientes costeiros). Além
do forte controle simultâneo existente da herbivoria e nutrientes na biomassa perifítica, Hilebrand
(2002) descobriu que: (1) estes feitos quase sempre são interativos, aumentando-se o efeito dos
nutrientes com a exclusão do herbívoro, e diminuindo-se o efeito da herbivoria com a adição de
nutrientes; (2) que, em geral, o efeito isolado da remoção do herbívoro na biomassa perifítica é mais
forte do que o da adição de nutrientes; (3) e que a força desta interação pode ser mediada pela
condição trófica do habitat, isto é, o efeito da herbivoria é mais brando em condições eutróficas sem
limitações por luz. Outros estudos também mostraram a força da interação nutrientes vs. herbivoria.
Segundo Hillebrand & Kahlert (2001), não houve sobreposição do efeito da herbivoria sobre o da
adição de nutrientes na biomassa perifítica e vice-versa, havendo uma interação destes efeitos.
Rosemond et al. (1993), chegaram à conclusão de que biomassa perifítica estava sob um controle
dual: ascendente via limitação por nutrientes e descendente, via a herbivoria pelos consumidores
gastropódas, porque os efeitos da interação foram mais fortes do que os efeitos isolados de cada um
destes fatores.
72
4.2. Clorofila a e razão carbono:clorofila a (C:Clor a)
Ostrácodas
Ainda que não significativas, as maiores concentrações de clorofila a nos tratamentos +N
(figura 7a) poderiam estar indicando um possível estímulo dos nutrientes para o crescimento das
algas perifíticas. Isto também poderia indicar que na ausência de nutrientes (tratamento controle) a
herbivoria exerceria um efeito negativo mais intenso sobre a biomassa algal, uma vez que, após
removidas pelos herbívoros, as algas não teriam o estímulo dos nutrientes para crescer e repor a
biomassa removida. Os próprios ostrácodas, inclusive, devido à limitação por nutrientes no
tratamento controle exerceriam uma maior pressão de herbivoria sobre o perifíton (conforme já
discutido anteriormente para a biomassa perifítica) removendo mais células algais. Ao remover
mais perifíton no tratamento controle, incluindo-se aí mais algas (que já eram mais escassas no
perifíton), os ostrácodas estariam diminuindo a proporção de algas em relação aos organismos
heterotróficos e detritos no perifíton, aumentando a razão C:Clor a no controle em relação aos
demais tratamentos (figura 7b). Além disso, como já mencionado, os ostrácodas não são seletivos e
podem remover tanto as algas quanto os detritos, porém as algas podem se regenerar pelo estímulo
dos nutrientes. Ao permitir o crescimento das algas e elevando a proporção destas em relação aos
organismos heterotróficos e detritos no perifíton, os nutrientes acabariam por diminuir a razão
C:Clor a nos tratamentos com adição de nutrientes. Contudo, nossos resultados deixaram claro que
o perifíton da lagoa Cabiúnas é predominantemente heterotrófico, e a diminuição das razões C:Clor
a em resposta à adição de nutrientes também poderia estar relacionada ao aumento da proporção
dos organismos heterotróficos, que assim como as algas, e ao contrário dos detritos, também podem
se regenerar sob um estímulo de nitrogênio e fósforo. Organismos heterotróficos, como as bactérias,
são mais ricos em nutrientes do que em carbono, e a adição de nutrientes para o perifíton resultaria
num aumento de fósforo na comunidade perifítica mas não de carbono (figura 8a,c). Portanto, é
mais provável que a diminuição das razões C:clor a do perifíton dos tratamentos enriquecidos com
nutrientes estivesse mais relacionada ao aumento de heterotróficos, e menos relacionada ao
aumento da proporção de algas.
Esse cenário proprosto deve ser interpretado com cautela devido aos resultados não
significtivos da ANOVA (tabela 3). De qualquer forma, muitos estudos demonstraram que o
aumento das concentrações de nurientes elevam as concentrações de clorofila a no perifíton.
Segundo Mosisch et al. (1999), os valores de clorofila a foram significativamente maiores nos
73
tratamentos com adição de nitrogênio (+N) e adição de nitrogênio e fósforo (+N+P) do que nos
tratamentos controle e com adição de fósforo. Segundo aqueles investigadores, o nitrogênio foi o
principal nutriente a limitar o crescimento do perifíton no rio aonde ocorreu o experimento.
Segundo Bowman et al. (2005), nos rios e lagos estudados, as maiores concentrações de clorofila
foram obtidas nas regiões com maiores concentrações de fósforo total e nitrogênio inorgânico
dissolvido. Tal fato também ocorreu no estudo realizado por Kahlert & Pettersson (2002) em lagos
oligo, meso e eutróficos: as concentrações de clorofila a foram maiores nos lagos mesotróficos e
eutróficos. Já no trabalho de Frost & Elser (2002a), o fósforo foi adicionado num gradiente de
concentração crescente e observou-se que os valores de clorofila a cresceram acompanhando o
aumento da oferta de fósforo. Num experimento realizado por Hillebrand & Kahlert (2006), os
valores de clorofila a foram maiores nos tratamentos +N+P, mas não diferiam entre os tratamentos
controle, +N e +P. Já em outros trabalhos, encontrou-se valores maiores da clorofila a na presença
dos nutrientes mas, assim como no nosso estudo, sem diferenças significativas. Na investigação
realizada por Stelzer & Lamberti (2002), por exemplo, não houve efeitos significativos do
nitrogênio e fósforo sobre a clorofila a do perifíton. Da mesma maneira que no nosso estudo,
Stelzer & Lamberti (2002) relataram que apesar dos resultados estatísticos não serem significativos,
os valores de clorofila a foram maiores nos tratamentos com adição de nutrientes (no estudo
daqueles autores com a adição do fósforo) mas não chegaram a discutir os motivos relacionados a
este aumento. Essa ausência de resposta da clorofila à adição de nutrientes também foi demonstrada
por Mallory & Richardson (2005), que observaram os efeitos da luz, adição de nutrientes e
herbivoria no perifíton, constatando que apenas a luz e a herbivoria causavam mudanças
significativas sobre as concentrações de clorofila a. Nos experimentos com adição de nitrogênio e
fósforo de Havens et al. (1999), também não foram encontrados efeitos significativos isolados ou
interativos dos nutrientes sobre a clorofila a do perifíton. Assim como no nosso experimento,
Havens et al. (1999) encontraram maiores valores da clorofila a nos tratamentos com adição de
nutrientes. Entretanto, nenhum destes estudos procurou explicar os mecanismos que levaram ao
aumento nas concentrações de clorofila a. Segundo alguns autores (Wetzel, 2001; Schulze et al.,
2002), o aumento nas concentrações de clorofila a é um dos indicadores de que as células vegetais
estão saturadas de nitrogênio, uma vez que, este elemento está associado às reações químicas do
fotossistema I onde, durante um aporte de elétrons através dos carreadores, ocorre a redução do
NADP a NADPH, que participa da assimilação do CO2 para a produção de carboidratos. Portanto, a
entrada de nitrogênio é um estímulo para o funcionamento do sistema fotossintético, permitindo o
74
aumento nas concentrações de clorofila. Além disso, as próprias moléculas de clorofila a
apresentam nitrogênio na sua composição e diversos precursores nas rotas da sua biossíntese são
formados por este elemento (Taiz & Zeiger, 2002). A oferta de nitrogênio pode, então, levar a um
aumento nas concentrações de clorofila a nas células vegetais. Isto poderia estar relacionado às
maiores concentrações deste pigmento no tratamento +N do nosso estudo. Contudo, conforme será
discutido adiante, o perifíton estava limitado por fósforo e não por nitrogênio. Neste caso, seria de
se esperar um estímulo do fósforo para a biomassa algal (clorofila a). Além disso, as razões C:N
não diminuíram, assim como as razões N:P não aumentaram significativamente no tratamento +N
em relação ao controle, indicando que não houve uma maior assimilação de nitrogênio pelo
perifíton neste tratamento. Então, nossos resultados não puderam esclarecer esta relação clorofila a-
nitrogênio, e esta é uma questão que merece atenção em pesquisas futuras.
A resposta mais fraca da clorofila a à adição de nutrientes pode ser explicada pela alta
proporção de detritos e heterotróficos em relação aos autotróficos (Frost et al., 2005b). Os valores
da razão C:Clor a do nosso trabalho (~10.130 – 55.000) (figura 7b) podem ser considerados altos
em comparação à outros estudos (~ 200 – 1000 em Cattaneo et al. (1998); ~ 100 – 600 em Gross
et al. (2003)). Entretanto, é comum se encontrar razões C:Clor a altas (superiores a 5000) em lagos
e ambientes costeiros (Frost et al., 2005b), e em geral a maior parte do carbono existente no
perifíton é de origem não-algal (Frost et al., 2005b). De fato, ao se analisar a composição do
perifíton pôde-se constatar que havia uma grande proporção de detritos em relação às algas
(observações visuais ao microscópio), e realmente o perifíton deste estudo parece seguir o padrão
encontrado para Frost et al. (2005b). Outra questão a ser levada em consideração é a alta
concentração de substâncias húmicas encontradas na água da lagoa Cabiúnas (Farjalla et al., 2004).
Segundo Gross et al. (2003) e Kahlert (2001), o perifíton de lagos oligotróficos com altas
concentrações de compostos húmicos costumam apresentar uma razão C:Clor a elevada e,
conseqüentemente, uma alta proporção de heterotróficos e detritos em relação à algas, devido à
limitação destas por luz e nutrientes. Visto que, o perifíton utilizado no nosso experimento é
originário da lagoa Cabiúnas (húmica e oligotrófica), as altas razões C:Clor a encontradas podem
estar refletindo as condições naturais (menor intensidade luminosa devido às águas escuras, e
escassez de nutrientes) que deram origem a composição estrutural deste perifíton. De fato, o
metabolismo perifítico na lagoa Cabiúnas é predominantemente heterotrófico (Guariento et al.,
2008) e, conforme observado ao microscópio ótico, a quantidade de detritos encontrados foi alta em
relação às algas (dados não apresentados), um padrão que não apresentou mudanças mesmo após a
75
adição de nutrientes. Um estudo similar realizado com o plâncton (seston, fitoplâncton,
bacterioplâncton) também não detectou efeitos significativos da adição de nutrientes nas
concentrações de clorofila a, e os autores concluíram que isso se deu por causa da maior proporção
de heterotróficos e detritos do que autrotróficos (Elser et al., 2002).
A herbivoria no geral reduz as concentrações de clorofila a porque reduz o número de
células algais. Num estudo realizado por Frost et al. (2002a), num gradiente crescente de
densidades de larvas de Trichoptera, foi observado que as concentrações de clorofila diminuiram
drasticamente conforme se aumentava o número de herbívoros e, portanto, a intensidade da
herbivoria. Frost et al. (2002a), também verificaram que as razões C:Clor a obtiveram valores
muito altos (~ 1000 – 1500), sendo o perifíton considerado muito heterotrófico. No estudo de
Hillebrand & Kahlert (2006), ao contrário, houve efeito significativo da herbivoria na clorofila a do
perifíton, mas assim como no trabalho de Frost et al. (2002a), os consumidores não afetaram as
razões C:Clor a. Mallory & Richardson (2005) também testaram o efeito de densidades crescentes
de consumidores (girinos) na clorofila a do perifíton. Foi visto que à medida que a densidade
aumentava, as concentrações de clorofila a diminuíam, concluindo que os girinos desempenhavam
um papel essencial no controle da densidade algal no perifíton. Kahlert (2001) verificou que a
biomassa de algas bentônicas (clorofila a) aumentou com a oferta de nitrogênio e fósforo, porém
quando na presença dos herbívoros, os efeitos da adição de nutrientes foram menores. Na interação
nutrientes x herbivoria houve uma diminuição dos efeitos positivos dos nutrientes, assim como
também houve uma redução dos efeitos negativos da herbivoria. Rosemond et al. (1993),
encontraram um padrão similar a Kahlert (2001), e concluíram que os efeitos mais fortes na
estrutura perifítica ocorreram quando os nutrientes foram adicionados e os herbívoros excluídos.
Rosemond et al. (1993), concluíram que os efeitos combinados de controle ascendente (nutrientes)
e descendente (herbivoria) tinham mais eficiência na regulação da biomassa algal do que a ação
isolada destes fatores. De certa maneira, nossos resultados de clorofia a parecem estar indicando um
padrão similar a estes discutidos, ou seja, o efeito da herbivoria sobre as algas perifíticas é mais
severo quando estas estão sob um regime de baixa disponibilidade nutricional (tratamento controle).
Isto porque, quando submetidas à ação dos nutrientes teriam maior valor nutricional, o que
diminuiria a intensidade de herbivoria dos ostrácodas e aumentaria as chances de elevarem suas
taxas de reposição (mais nurientes e menos herbivoria), elevando-se a sua capacidade de
regenaração no perifíton.
76
Como não avaliamos os efeitos isolados e interativos dos nutrientes e herbivoria dos
ostrácodas sobre o perifíton, não podemos tirar conclusões precisas sobre as respostas da clorofila a
(biomassa algal) e biomassa perifítica (biomassa de todos os organismos no perifiton) à cada um
destes fatores. Contudo, nosso estudo indicou que: (1) os ostrácodas reduziram mais intensamente a
biomassa de um perifíton pobre em nutrientes (tratamento controle); que (2) também podem ter
reduzido mais a biomassa algal (concentrações de clorofila a) no perifíton pobre em nutrientes; e
que (3) este forrageanmento mais intensivo sobre o perifíton do tratamento controle seria para
compensar a ausência de nutrientes no seu alimento (compensação alimentar ativa).
Biomphalaria tenagophila
Assim como no experimento 1, não houve diferenças significativas entre os tratamentos
para as concentrações de clorofila a neste segundo experimento. Para as razões C:Clor a, também
não foram encontrados efeitos significativos dos nutrientes (tabela 11). Pela ausência de um
resultado significativo não podemos afirmar ou fazer qualquer conclusão mais firme, mas pode ter
ocorrido um efeito positivo dos nutrientes na biomassa algal dos tratamentos +P e +N+P devido às
menores razões C:Clor a (figura 16b). Ainda que brando (por isso não significativo, ou seja, não
mostrado pelo teste estatísitico mas aparente graficamente), este efeito teria estimulado o
crescimento das algas e diminuído a proporção de carbono não-algal no perifíton. Entretanto,
mesmo diminuindo a razão C:Clor a, esta ainda se manteve elevada nos tratamentos +P e +N+P em
relação à outros estudos (~ 200 – 1000 em Cattaneo et al. (1998); ~ 100 – 500 em Stelzer &
Lamberti (2002); ~ 100 – 600 em Gross et al. (2003)), sendo maior neste experimento em relação
ao primeiro (ver figuras 5b e 14b para comparações). Tal fato demonstra que o perifíton utilizado
neste segundo experimento possuía uma proporção de organismos heterotróficos maior do que no
experimento 1. Frost et al. (2005b) também demonstraram em uma meta-análise a partir de
informações recolhidas em mais 5000 observações da razão C: Clor a, que a maior parte do carbono
existente no perifíton é de origem não-algal. De fato, assim como no experimento 1, as observações
ao microscópio revelaram que a proporção de detritos no perifíton era bem elevada em relação às
algas, um padrão que não apresentou mudanças mesmo após a adição de nutrientes. Realmente,
podemos acreditar que o perifíton da lagoa Cabiúnas é altamente heterotrófico, fato que às suas
77
condições húmica e oligotróficas (limitações por luz e nutrientes) (Guariento et al., 2008) conforme
discutido no experimento 1.
Além dos detritos, as bactérias são constituintes importantes do perifíton, assim como do
plâncton de ecossistemas aquáticos continentais. Um estudo realizado na lagoa Cabiúnas mostrou
que a produtividade do bacterioplâncton pode superar a produtividade primária do fitoplâncton
(Faria & Esteves, 2000). Isto seria devido à limitação por luz ocasionada pelas altas concentrações
de carbono orgânico dissolvido, que apesar de refratário (altas concentrações de substâncias
húmicas), ainda pode servir como substrato para o bacterioplâncton e estimular a sua produção
(Faria & Esteves, 2000; Farjalla et al., 2004). É de se esperar, portanto, que na lagoa Cabiúnas a
produtividade bacteriana também possa vir a superar a produtividade algal no perifíton. Em alguns
estudos, por exemplo, foi observada uma produção bacteriana maior no perifiton do que no
bacterioplâncton (Geesey et al., 1978; Theil-Nielsen & Søndergaard, 1999; Haglund et al., 2002),
destacando-se a importância da comunidade bacteriana perifítica para a produtividade dos
ecossistemas aquáticos continentais (Fisher & Pusch, 2001). Além disso, as bactérias tem baixas
razões C:P devido às altas concentrações de fósforo intracelular, podendo ser melhores
competidoras do que as algas por este nutriente (Sterner & Elser, 2002) tanto por assimilarem o
fosfato mais rapidamente quanto por terem taxas de crescimento mais rápidas do que as algas
(Rhee, 1972). Dessa forma, mesmo se adicionando nutrientes, ocorreria um estímulo maior para as
bactérias, as quais, já sendo mais abundantes do que as algas em condições naturais (na lagoa
Cabiúnas), poderiam proliferar e contribuir de forma mais marcante para a produtividade no
perifíton. No estudo de Bernhardt & Likens (2004), por exemplo, as menores concentrações de
clorofila a perifítica foram encontradas no tratamento com adição de nitrogênio, e foi concluído que
houve um maior estímulo para o crescimento bacteriano por causa do acesso às altas concentrações
de carbono orgânico dissolvido existentes e devido ao aporte de nitrogênio. Isto, segundo aqueles
autores, favoreceu as bactérias e culminou nas respostas inexpressivas da comunidade algal à adição
de nitrogênio. As águas da lagoa Cabiúnas também têm altas concentrações de carbono orgânico
dissolvido (Farjalla et al., 2004) e pode ter ocorrido um padrão análogo ao do estudo de Bernhardt
& Likens (2004) no nosso experimento, com a diferença que o fósforo teria estimulado o
crescimento bacteriano e não o nitrogênio. De fato, um predomínio do metabolismo bacteriano no
perifíton da lagoa Cabiúnas já fo demonstrado por Guariento et al. (2008), que verificaram que as
altas concentrações de carbono orgânico dissolvido mais o aporte extra de carbono orgânico de
origem alóctone estimularam o crescimento bacteriano no perifíton. Segundo estes mesmos autores,
78
as algas ficariam restritas a um segundo plano no perifíton da lagoa Cabiúnas em função da baixa
disponibilidade de nutrientes e limitação por luz. Portanto, estas informações ajudam a corroborar
nossas observações de que o perifíton da Cabiúnas é naturalmente mais heterotrófico e que as
bactérias, mais do que as algas, teriam sido estimuladas pelos nutrientes adicionados no
experimento.
4.3. Carbono, nitrogênio, fósforo total e razões estequiométricas do perifíton
Ostrácodas
Apesar de não significativo, os menores valores de carbono total nos tratamentos com a
adição de nutrientes (figura 8a) podem estar indicando um aumento na proporção de componentes
vivos no perifíton, uma vez que, esses assimilam os nutrientes na biomassa, enquanto uma adsorção
pela matriz perifítica, como a que ocorre com o fósforo através do CaCO3 (Scinto & Reddy, 2003),
ou uma retenção de nitrogênio em partículas orgânicas mortas do perifíton (Hamilton et al., 2001),
não incorporam os nutrientes da água de maneira marcante. Nossos resultados, portanto, podem
estar demonstrando que os nutrientes adicionados ao perifíton foram incorporados pela biota ali
existente. Entretanto, apesar das observações ao microscópio ótico, não quantificamos os
organismos heterotróficos e apenas verificamos a presença de alguns oligoquetas, e de uns poucos
copépodos e rotíferos, membros da meiofauna perifítica (Wetzel, 2001). Quanto às bactérias,
nenhuma observação mais detalhada ao microscópio foi feita. Entretanto, conforme discutido
anteriormente, o perifíton do nosso estudo apresentou fortes indícios de que era mais heterotrófico
(altas razões C: clor a), e tendo em vista que as bactérias apresentam uma grande capacidade de
absorção de nutrientes, em especial de fósforo (Rhee, 1972; Sterner & Elser, 2002), é bem possível
que estes componentes do perifíton possam ter alcançado uma grande representatividade na
comunidade perifítica. Com relação às algas, algumas considerações podem ser apresentadas.
Quando associamos os resultados das concentrações de carbono total com os resultados das razões
C:Clor a (figura 7b), é possível notar que a diminuição dos primeiros acompanhou o decréscimo das
últimas, ou seja, as menores concentrações de carbono foram observadas nos mesmos tratamentos
onde se encontraram as menores razões C:Clor a. Isto estaria indicando um aumento na proporção
de algas em relação aos demais componentes do perifíton, mas como mencionado não podemos ter
79
a certeza que a quantidade de algas estaria aumentando em relação aos detritos, ou aos organismos
heterotróficos como as bactérias, por exemplo. Somente ao se avaliar o efeito dos nutrientes nos
componentes heterotróficos e autrotróficos do perifíton é que se poderia descobrir quais as
respectivas respostas ao aporte destes nutrientes. Em um estudo realizado por Hillebrand et al.
(2002), os efeitos da herbivoria e adição de nutrientes foram avaliados nos diversos membros da
comunidade perifítica, incluindo as algas, bactérias e componentes da meiofauna como ciliados,
rotíferos, nematódeos e pequenos quironomídeos. Concluíram que os nutrientes tiveram um efeito
fraco sobre os componentes da meiofauna, enquanto, dependendo das condições tróficas do habitat
natural, a oferta de nutrientes estimulou ou não o crescimento bacteriano e teve um forte efeito
positivo sobre a biomassa algal. Os efeitos mais fortes dos nutrientes foram encontrados na
comunidade algal, o que nos permite supor que no nosso estudo esta também possa ter respondido
de maneira mais intensa, levando às menores concentrações de carbono total e razões C:Clor a nos
tratamentos com adição de nutrientes, o que se justificaria pelo aumento na proporção de algas em
relação aos detritos e componentes heterotróficos do perifíton.
Nossos resultados demonstraram que as concentrações de nitrogênio total do perifíton foram
maiores nos tratamento +N e +P em relação ao controle e tratamento +N+P (figura 8b), mas as
diferenças não foram significativas (tabela 4). A ausência de uma reposta significativa do perifíon à
adição de nitrogênio também já foi encontrada em outros estudos com uma abordagem
experimental similar (Havens et al., 1999a,b), o que seria indicativo da inexistência de uma
limitação por nitrogênio. Outros estudos já mostraram uma limitação por nitrogênio no perifíton de
lagos oligotróficos (Wetzel, 2001; Rodusky et al., 2001; Maberly et a.l, 2002; Sterner & Elser,
2002). Naqueles estudos, esta limitação ficou nítida quando verificado um aumento das
concentrações do nitrogênio total do perifíton no tratamento onde este nutriente foi adicionado.
Entretanto este padrão não ocorreu no nosso experimento, e nossos dados corroboram a ausência de
uma limitação por nitrogênio no perifíton.
O perifíton demonstrou ter assimilado uma grande quantidade de fósforo no tratamento +P,
onde as concentrações de fósforo total chegaram a 0,21 µMol/mg (figura 8c), sendo
significativamente maior do que nos demais tratamentos (tabela 4). Esta reposta marcante do
perifíton à adição de fósforo evidencia uma limitação severa por este elemento. Em lagoas
oligotróficas como Cabiúnas é comum uma limitação marcante por fósforo (Esteves, 1998; Wetzel,
2001), e as altas razões N-total : P-total da água observadas por Enrich-Prast et al. (2004) (TN:TP =
154), Guariento et al. (2007) (TN:TP = 84) e por este estudo no momento da retirada do substrato
80
artificial (TN:TP = 79) corroboram a existência de uma baixa concentração de fósforo neste
ambiente. Além disso, considerando uma razão N:P ótima da água de 16 para o desenvolvimento do
perifíton (Hillebrand & Sommer, 1999), pode-se perceber o quão limitado é o crescimento do
perifíton da Cabiúnas em condições naturais. Essa escassez de fósforo que justifica a eficiente
assimilação deste nutriente pelo perifíton no tratamento +P, o que resultou na recorrente não
detecção dos valores de fosfato da água (dados não mostrados) deste tratamento ao longo das
medições realizadas durante o experimento. Segundo Kahlert & Pettersson (2002), as algas
perifíticas de ambientes oligotróficos têm como resposta adaptativa uma alta capacidade de
absorção do fósforo da água e de acordo com Scinto & Reddy (2003), o perifíton tem altas taxas
assimilação do fósforo da água, que aumentam quando as concentrações deste elemento na água se
elevam. Tais resultados ajudam a entender porque o fósforo “some da água” quando está em altas
concentrações e defronte um perifíton limitado por esse elemento. Além dessa questão, é seguro
afirmar que esse fósforo foi assimilado pelo perifíton pois, ao contrário de alguns estudos que
utilizaram mesocosmos (Havens et al., 1999a,b; Carneiro, 2008; Guariento, 2008), no nosso
experimento não havia o risco de perda de fósforo para o sedimento.
A razão C:N não sofreu efeito da adição de nitrogênio (tabela 4), ou seja, não diminuiu com
a adição de nitrogênio no nosso experimento. Isto mostra que a proporção de nitrogênio em relaçao
ao carbono não aumentou no perifíton após o aporte deste nutriente. Este resultado torna a
confirmar a ausência de limitação por nitrogênio no perifíton. Em outros estudos houve uma
diminuição nas razões C:N do perifíton com a adição de nitrogênio no meio (experimentos) ou com
um maior aporte natural deste elemento no meio (McCormick et al., 1998; Hillebrand & Sommer,
2000; Hillebrand & Kahlert, 2001; Kahlert et al., 2002; Liess & Hillebrand, 2006). Segundo os
autores que realizaram estes estudos isto indicaria limitação por nitrogênio no perifíton. Esta
constatação também já foi feita por Guariento (2008), trabalhando com o perifíton da lagoa
Cabiúnas em experimentos em mesocosmos. Ele observou que a adição de nutrientes reduziu a C:N.
Entretanto, esta redução não foi tão marcante quanto para as razões C:P e N:P. Isto corrobora o
papel central que o fósforo desempenha para o perifíton da Cabiúnas, e evidencia um efeito mais
brando do nitrogênio.
A razão C:N ótima para o desenvolvimento do perifíton varia de 5 a 10 (Hillebrand &
Sommer, 1999), muito abaixo do menor valor médio para a razão C:N observada no nosso estudo
81
(C:N = 58 no tratamento +P; ver tabela 22). Já Kahlert (2001), considera um perifíton limitado por
nitrogênio quando atinge razões C:N maiores do que 11. Portanto, segundo estes dois trabalhos,
podemos concluir que mesmo ao se adicionar nitrogênio, as razões C:N não diminuiram a ponto do
perifíton não ficar limitado por este nutriente. Guariento (2008), também observou razões C:N
elevadas (~ 100) mesmo depois da adição de nitrogênio após 3 semanas de experimento. No
trabalho deste autor, a razão C:N só diminuiu a ponto de chegar próximo aos valores ótimos após 7
semanas de experimento. O fator tempo, portanto, pode ser relevante para a assimilação do
nitrogênio, uma vez que, existe um período para os mecanismos de assimilação dos nutrientes, e
posterior reposta ao nível celular para o crescimento entrar em em ação (Hillebrand, 2002).
Todavia, não podemos discutir esta questão devido a natureza distinta dos experimentos de
Guariento (mesocosmos) e do nosso (microcosmo). O que explica, portanto, a resposta tímida ao
nitrogênio é a possibilidade da limitação por fósforo ser muito mais marcante, e o perifíton ter
assimilado mais deste elemento do que o nitrogênio.
Para a razão C:P, o cenário é distinto. As razões C:P extremamente elevadas no controle
(~ 3000) e tratamento +N (~ 2700), onde não foi adicionado fósforo, diminuíram significativamente
nos tratamentos +P (~ 175) e +N+P (~ 300) (Tabelas 4 e 23; figura 9b). Não é comum se encontrar
razões C:P altas como as dos tratamentos controle e +N para o perifíton mesmo em lagos e rios
oligotróficos. Kahlert et al. (2002), investigando as variações estequiométricas sazonais e espaciais
no perifíton de diversos lagos (oligotróficos e eutróficos), chegaram a uma faixa de variação para a
razão C:P entre 90 e 440, com um valor médio de 225. Num estudo de Hillebrand & Kahlert (2001),
as razões C:P variaram entre 100 e 500 e essa variação foi atribuída a adição de nutrientes e efeitos
indiretos dos consumidores. Outros estudos (Frost & Elser, 2002a; Hillebrand & Kahlert, 2002;
Stelzer & Lamberti, 2002; Liess & Hillebrand, 2006) também encontraram uma variação similar
para a C:P e, apenas no trabalho de Scinto & Reddy (2003) (C:P média igual a 2720), de Bowman
et al. (2001) (C:P entre ~ 1000 a 10000), e de Guariento (C:P entre ~ 600 – 2000) é que foram
observadas razões C:P muito elevadas em locais com baixas concentrações de fósforo. Aquelas
altas razões C:P observadas nestes estudos foram associadas à uma extrema limitação por fósforo
encontrada. As altas C:P encontradas no presente estudo, para os tratamentos sem enriquecimento
com fósforo, também são compatíveis com uma forte limitação por este nutriente no perifíton da
lagoa Cabiúnas. Esta limitação também ficou clara porque o perifíton assimilou grandes
quantidades de fósforo e diminuiu drasticamente suas razões C:P nos tratamentos +P e +N+P.
82
Segundo Hillebrand & Sommer (1999), uma limitação por fósforo passa a afetar o crescimento e
desenvolvimento do perifíton quando este alcança razões C:P superiores a 185. Com base nestes
autores, nos tratamentos controle e +N a limitação por fósforo era muito alta, no tratamento +P o
perifíton não estava limitado por fósforo, tendo incorporado o nutriente adicionado, e estava
passando por limitações no tratamento +N+P, embora mais sutis do que no controle e tratamento
+N. Kahlert (2001), é menos rigorosa e afirma que o perifíton só está limitado por fósforo quando
atinge razões C:P maiores que 369. Neste caso, o perifíton do nosso experimento só estaria limitado
por fósforo nos tratamentos controle e +N, o que indica que a adição de fósforo foi bem sucedida
em encerrar a limitação por este nutriente existente nas condições naturais.
As razões N:P do perifíton seguiram um padrão semelhante à C:P, sendo menor nos
tratamentos +P e +N+P (figura 9c; tabela 22). A adição de fósforo diminuiu significativamente a
N:P e a adição de nitrogênio, apesar de ter aumentado a N:P em relação aos outros tratamentos,
exerceu efeito marginalmente significativo (tabela 4). Quando adicionado os dois nutrientes, a N:P
também diminuiu, porém não foi detectado efeito significativo da interação +N+P (tabela 4)
provavelmente porque o só fósforo era o elemento limitante. Os valores médios das razões N:P nos
tratamentos controle (19,14) e +N (30) (tabela 22) estão indicando, respectivamente, ausência de
limitação por fósforo e uma ligeira limitação por fósforo. Isto porque o perifíton apresenta um
balanço entre nitrogênio e fósforo quando tem uma N:P entre 13 e 22, sendo valores abaixo de 13
compatíveis com uma limitação por nitrogênio, e valores acima de 22 representativos de uma
limitação por fósforo (Hillebrand & Sommer, 1999). Segundo Kahlert (2001), a limitação por
fósforo só aparece quando a razão N:P passa de 32. Neste caso, haveria um excesso de fósforo nos
tratamentos +P (N:P ~ 3,25) e +N+P (N:P ~ 4,3) e uma eutrofização da magnitude da realizada por
nós (ver métodos) resolveria o problema da limitação por fósforo mas poderia causar uma limitação
por nitrogênio. Ou, conforme já discutido antes, o perifíton da lagoa Cabiúnas, pobre em fósforo,
teria a capacidade de assimilar rapidamente o fósforo da água quando em altas concentrações.
Levando-se em conta as algas, estas poderiam estar apenas realizando um consumo luxurioso para
estocagem, estocando grandes quantidades de fósforo nos vacúolos celulares (Sterner & Elser,
2002) e reduzindo a sua N:P. Esta redução seria apenas por aumentarem demais a proporção de
fósforo na biomassa mas não por se tornarem limitadas por nitrogênio, uma vez que, nossos
resultados estão mostrando que o elemento-chave para o perifíton na Cabiúnas é o fósforo. Agora,
voltando as nossas atenções para as bactérias, tão importantes quanto as algas para o perifíton
83
(Wetzel, 2001), verificamos que apesar de não poderem acumular fósforo em vacúolos ou outro
compartimento de reserva (Sterner & Elser, 2002), elas são reconhecidamente ricas em fósforo e
têm uma alta capacidade de assimilação deste nutriente do meio (Rhee, 1972; Sterner & Elser,
2002). Portanto, tanto a comunidade algal quanto a comunidade bacteriana do perifíton poderia
incorporar mais fósforo do que nitrogênio, contribuindo para a redução da razão N:P. Outros
estudos também verificaram que a razão N:P do perifíton pode declinar bastante quando este está
limitado por fósforo e recebe um aporte deste elemento. Segundo McCormick et al. (2001), a razão
N:P do perifíton diminuiu de 20 para 6 após receber uma grande oferta de fósforo. No trabalho de
Liess & Hillebrand (2006), a razão N:P caiu de ~ 13 para ~ 5,5 após a adição de fósforo.
As regressões lineares entre os nutrientes da água e as razões C:P e N:P (figura 10) também
confirmaram a existência da limitação por fósforo no perifíton. O aumento das concentrações de
PO43-
diminuíram significativamente as razões C:P e N:P (tabela 5) corroborando o que já
discutimos, ou seja, quando as concentrações de fósforo se elevam a assimilação deste nutriente
pelo perifíton se torna maior, aumentando a proporção do fósforo na biomassa perifítica. O aumento
das concentrações de NH4+ aumentou a N:P, evidenciando que o perifíton da lagoa Cabiúnas
também assimilou o nitrogênio. Entretanto, as razões C:N não diminuíram com o aumento das
concentrações de NH4+ (tabela 5, figura 10c). Talvez as altas concentrações de carbono total do
perifíton, devido a grande quantidade de material heterotrófico mais detritos, tenham dificultado a
diminuição da proporção de carbono em relação ao nitrogênio no perifíton. Estes resultados indicam
que a limitação por fósforo no perifíton é severa e que a possibilidade de uma co-limitação por
nitrogênio e fósforo seria muito remota. De fato, a ANOVA não detectou efeitos interativos no N e
P nas razões estequiométricas do perifíton (tabela 4). Uma co-limitação por N e P já foi encontrada
no trabalho de Maberly et al. (2002), porém a maior parte dos estudos relata limitação por fósforo,
que se torna nítida quando as razões C:P e N:P diminuem com a adição de fósforo para o perifíton
(Havens et al., 1999a; Havens et al., 1999b; Kahlert et al., 2002).
As comparações realizadas entre as razões estequiométricas C:N:P iniciais e finais do
tratamento controle não revelaram diferenças significativas (tabela 6). Entretanto, o aumento
marginalmente significativo da razão N:P no controle (tabela 6) pode estar indicando alguma
influência do consumidor na estequiometria do perifíton. Isto indicaria alguma liberação de
nitrogênio para a água e posterior assimilação deste pelo perifíton. Além disso, o aumento das
84
razões N:P estaria mostrando que ao longo do período do experimento o perifíton foi se tornando
limitado por fósforo no tratamento controle. Então, neste tratamento, tivemos um aumento na
liberação de nitrogênio e retenção de fósforo mediado provavelmente pelos ostrácodas. Tendo em
vista que neste tratamento não foi adicionado qualquer tipo de nutriente, qualquer alteração
marcante na estequiometria do perifíton poderia se dar através das excretas dos ostrácodas. Nossos
resultados estariam indicando que as suas excretas têm uma maior N:P, ou seja, que liberam mais
nitrogênio e retêm fósforo. Esta estratégia estaria de acordo com o ambiente em que vivem, pobre
em fósforo, e a retenção de fósforo seria uma maneira de garantir o fornecimento deste elemento
para sustentar o seu desenvolvimento e reprodução (Sterner & Elser, 2002). Uma vez que, o
perifíton da lagoa Cabiúnas é muito limitado por fósforo, os ostrácodas, para suprirem sua demanda
por fósforo teriam que assimilar com muita eficiência as pequenas concentrações deste elemento no
seu alimento. Esta estratégia levaria os ostrácodas a excretarem numa maior N:P para não se
tornarem limitados por fósforo, aumentando as concentrações de nitrogênio da água, e tornando o
perifíton limitado por fósforo. Esta estratégia já foi demonstrada para microcrustáceos do gênero
Daphnia. Estes crustáceos são ricos em fósforo e dependem dele para um ótimo desenvolvimento e
reprodução, e por isso quando se alimentam do fitoplâncton pobre em fósforo aumentam a
assimilação deste nutriente, liberando menos fósforo e mais nitrogênio nas suas excretas, tornando o
fitoplâncton mais limitado por fósforo (Elser & Hasset, 1994; Urabe et al., 1995; Elser et al., 1996;
Hasset et al., 1997; Frost et al., 2008; He Xiong-Wang, 2007). Moluscos gastrópodas também
podem adotar esta estratégia de retençaõ do fósforo quando este elemento limita seu crescimento.
Segundo Liess & Hillebrand (2006), as razões C:P e N:P aumentaram nos tratamentos aonde não
havia adição de nutrientes mas havia a presença dos gastrópodas. Concluíram que a excreção
diferencial dos gastrópodas, retendo o fósforo e liberando mais nitrogênio, foi a responsável por tal
alteração na estequiometria do perifíton. Por fim, esta estratégia dos consumidores levaria a um
ciclo vicioso de limitações por fósforo no fitoplâncton ou perifíton, que só é aliviado com um aporte
extra deste elemento através de algum enriquecimento com nutrientes na água (Sterner & Elser,
2002). Dentro deste contexto, também cabe ressaltar que nos demais tratamentos além do controle
não foram realizadas as comparações da estequiometria C:N:P do perifíton porque eles receberam
nutrientes, e quando as concentrações de nutrientes do ambiente são altas a reciclagem de nutrientes
dirigida pelo consumidor perde importância (Kahlert, 2001; Evans-White & Lamberti, 2006).
85
Podemos concluir que o perifíton da lagoa Cabiúnas é bastante limitado por fósforo e caso
as concentrações deste nutriente no meio se elevem muito haverá uma rápida captação deste
nutriente. Isto levará a alterações na estequiometria do perifíton, diminuindo suas razões C:P e N:P
(hipótese 1 parcialmente aceita). Nossos dados também indicam que uma eutrofização
antropogênica, por exemplo, permitindo a maior entrada de fósforo no ecossistema, pode vir a
elevar as concentrações de fósforo e alterar estequiometria do perifíton com prováveis repercussões
para toda a teia trófica (Cross et al., 2005). Estes resultados também corroboram o papel de bomba
de fósforo da comunidade perifítica que atua praticamente como uma esponja absorvente, retirando
o excesso de fósforo proveniente da coluna d’água, evitando que esta sobrecarga de fósforo
permaneça na água, atinja as macrófitas ou o sedimento (McCormick et al., 1998; McCormick et
al., 2001), o que poderia piorar as condições sanitárias do ecossistema. A limitação por fósforo no
perifíton também pode ser acentuada pela ação dos ostrácodas, que parecem reter o elemento
limitante e excretar mais nitrogênio. Toda essa informação torna- se relevante para o manejo desta
lagoa costeira.
Biomphalaria tenagophila
Os resultados deste estudo demonstraram que as concentrações de carbono total do perifíton
não sofreram efeitos significativos dos nutrientes (tabela 12) e foram muito similares entre os
tratamentos (figura 17). Além disso, observando-se os valores de clorofila a deste segundo
experimento (~ 0,0002 µg/cm2) verificou-se que eles não foram muito distintos dos do primeiro
experimento (~ 0,0003 µg/cm2), porém os valores da razão C:Clor a do experimento 1 (~ 60.000)
foram bem menores do que no experimento 2 (~ 200.000). Tal informação mostra que a quantidade
de carbono no perifíton do experimento 2 era muito maior e, portanto, a quantidade de
heterotróficos, incluindo de detritos, muito mais elevada. Tal fato pode ter dificultado uma maior
assimilação de nutrientes pelo perifíton, o que também ajudaria a manter as altas concentrações de
carbono total observadas. Stelzer & Lamberti (2002) também não observaram efeitos dos nutrientes
sobre o carbono do perifíton (medido em percentual), atribuindo isso à grande quantidade de
detritos que poderia existir no perifíton. Frost & Elser (2002a) adicionaram fósforo num gradiente
crescente e também não verificaram qualquer alteração nas concentrações de carbono total. Frost &
Elser (2002a) atribuíram estes resultados à uma possível maior fixação de carbono pelas algas
limitadas por fósforo e posterior liberação de maiores quantidades de carbono inorgânico dissolvido
86
(exsudatos) para manter a homeostase elementar, somado a uma maior atividade decompositora
bacteriana nos tratamentos enriquecidos com mais fósforo, que elevaria a liberação de carbono.
Desta forma, haveriam concentrações similares de carbono em todos os níveis de fósforo, devido às
atividades das algas (ambiente limitado por fósforo) e bactérias (ambiente rico em fósforo).
Entretanto, os autores não avaliaram estas hipóteses com rigor e não concluíram que era esta a
principal explicação para a inalteração nas concentrações de carbono. Desta forma, parece não
haver na literatura outra explicação plausível e testada para explicar porque os níveis de carbono
não se alteram com a adição de nutrientes além da questão do excesso de detritos como barreira a
entrada de nutrientes no perifíton. Como será discutido adiante, houve respostas do perifíton ao
fósforo e diminuição das suas razões C:P nos tratamentos +P e +N+P, o que indica que o fósforo foi
difundido e assimilado no perifíton. As concentrações de fósforo total do perifíton no segundo
experimento, no entanto, foram menores do que as observadas no primeiro experimento e a razão
C:P não diminuiu tanto em relação ao controle (ver adiante). Estas constatações indicam que os
detritos podem sim ter atuado como uma barreira que dificultou o acesso dos nutrientes ao interior
do perifíton neste segundo experimento.
A adição de nitrogênio também não elevou as concentrações de nitrogênio total do perifíton,
mantendo-se similares entre os tratamentos (figura 17b). Tal resultado demonstrou que o perifíton
não estava limitado por nitrogênio cnforme já visto para o experimento 1. Não é novidade a
ausência de resposta do perifíton à adição de nitrogênio e outros estudos concluíram que a causa
disto seria a ausência de limitação por nitrogênio (Havens et al., 1999a,b; Stelzer & Lamberti,
2002). Já uma ausência de resposta à adição de nitrogênio devido a sua perda por desnitrificação ou
transformação do íon amônio (NH4+) em amônia (NH3) que é volátil já foi discutida em alguns
estudos (Havens et al., 1999a,b). Porém, para ocorrer a desnitrificação são necessárias condições
anaeróbicas - o que não houve no nosso experimento - e para a perda de NH4+ em NH3 o pH deve
estar alto (> 9,5) e as temperaturas passarem de 26ºC (Esteves, 1998). Tais condições não
ocorreram no nosso experimento porque ele foi realizado em microcosmos com o pH, a temperatura
e níveis de oxigênio controlados, praticamente não variando e se mantendo nos níveis originais da
água da lagoa Cabiúnas. Já os experimentos realizados nos estudos de Havens et al. (1999a,b)
foram em mesocosmos, mais sujeitos às variações naturais que podem gerar as condições para os
processos relacionados às perdas do nitrogênio ocorrerem. Além disso, os altos níveis de NH4+
(média para os valores dos tratamentos +N e +N+P = 81 µMol/L) e de nitrogênio total (média para
87
os valores dos tratamentos +N e +N+P = 400 µMol/L) observados ao término do nosso
experimento mostraram que o nutriente estava na água e realmente não foi assimilado pelo perifíton
(o nível médio de NH4+ da lagoa Cabiúnas é de 15 µMol/L e de nitrogêio total é de 60 µMol/L – ver
área de estudo).
As concentrações de fósforo total foram maiores nos tratamentos +P (0,049 µMol/mg) e
+N+P (0,14 µMol/mg), sendo significativamente maior no tratamento +N+P em relação ao controle
(0,024 µMol/mg) e tratamento +N (0,034 µMol/mg) (figura 17, tabela 12). Houve, portanto, uma
resposta positiva do perifíton à adição de fósforo, o que indica uma limitação por este elemento no
perifíton da lagoa Cabiúnas como já apontado no primeiro experimento. Entretanto, no experimento
1 as concentrações finais de fósforo do perifíton foram maiores e, aparentemente, o perifíton
assimilou mais deste nutriente. Isto pode estar ligado às maiores quantidades de detritos o que
aumenta a dificuldade de difusão de nutrientes através da camada limítrofe (Riber & Wetzel, 1987;
Wetzel, 2001). Entretanto, os níveis de fosfato da água, assim como no experimento 1,
permaneceram abaixo dos limites de detecção ao longo das medições realizadas durante o
experimento o que indicou uma pronta absorção de fósforo pelo perifíton. Talvez o perifíton já
tenha vindo do campo com maior quantidade de detritos e, portanto, mais carbono o que permitiu a
manutenção de razões C:P elevadas mesmo incorporando o fósforo adicionado. De qulquer forma, o
padrão deste segundo experimento é similar ao encontrado no primeiro, corroborando a limitação
por fósforo existente no perifíton e a alta capacidade perifítica de absorção deste nutriente.
Os resultados da MANOVA detectaram efeito significativo do fósforo na estequiometria do
perifíton (tabela 13), porém a ANOVA realizada posteriormente mostrou que não houve efeitos
significativos nem do fósforo, nem do nitrogênio e nem da interação entre eles nas razões C:N do
perifíton (tabela 12). Assim como no experimento 1, o perifíton não alterou a sua razão C:N em
função de uma adição diferenciada de nutrientes e, ao não mostrar reposta ao nitrogênio, torna-se
evidente que não havia limitação marcante por este elemento. Como visto para as concentrações de
nitrogênio total do perifíton, que não se alteraram nos tratamentos +N e +N+P (figura 17), também
já era de se esperar que não haveria alterações nas razões C:N. Os níveis de nutrientes da água
também deixaram claro esta ausência de resposta do perifíton ao nitrogênio: (1) os níveis finais de
NH4+ e N-total permaneceram elevados nos tratamentos +N e +N+P (conforme mencionado
anteriromente); (2) a regressão linear entre as concentrações de nitrogênio total e as razões C:N não
88
mostraram qualquer correlação (tabela 14). Mesmo não havendo esta limitação aparente por
nitrogênio no perifíton, os altos valores das razões C:N para todos os tratamentos (média de 192)
estão indicando forte limitação por nitrogênio segundo os valores limiares ótimos de 10 e 11
propostos por Hillebrand & Sommer (1999) e Kahlert (2001), respectivamente. Pode ser que a
limitação por fósforo, muito mais marcante, realmente norteie a fisiologia do perifíton da lagoa
Cabiúnas e os organismos que compõem esta comunidade estejam adaptativamente mais eficientes
na assimilação do fósforo do que do nitrogênio, como já discutido para o experimento 1.
Os resultados da MANOVA mostraram mais uma vez o papel essencial que o fósforo exerce
como nutriente para o perifíton (tabela 13). A adição deste nutriente exerceu um forte efeito
significativo nas razões estequiométricas C:P e N:P do perifíton (ANOVA, tabela 12), diminuindo-
as nos tratamentos +P e +N+P em relação ao controle e tratamento +N (figura 18, tabela 22).
Entretanto, se compararmos os valores das razões C:P entre os dois experimentos, fica claro que no
experimento 2 as razões C:P nos tratamentos com adição de fósforo diminuíram pouco em relação
aos mesmos tratamentos no experimento 1 (tabela 22). Mesmo nos tratamentos +P e +N+P as
razões C:P ficaram elevadas, atingindo os valores de 1452 e 1422, respectivamente (tabela 22), e o
perifíton permaneceu extremamente limitado por fósforo. Tomando como base novamente
Hillebrand e Sommer (1999) e Kahlert (2001) que propõem limitações severas com razões C:P
acima de 185 e 369, respectivamente, nota-se a magnitude da limitação por fósforo do perifíton.
Todavia, ao se observar a razão N:P, verifica-se que os valores finais não foram tão diferentes entre
os dois experimentos (tabela 22). Apesar de menores nos tratamentos +P e +N+P do experimento 1,
no segundo experimento também foi vista uma diminuição notável da razão N:P em relação ao
controle e tratamento +N. A razão N:P chegou a 10,4 e 7,7 nos tratamentos +P e +N+P (tabela 22),
respectivamente, valores que de acordo com Hillebrand & Sommer (1999) e Kahlert (2001) estão
compatíveis com um excesso de fósforo no perifíton (N:P ótima entre 13 e 32, unindo os valores
propostos pelos dois artigos). De acordo com estes autores, estes valores do segundo experimento
ainda indicariam até uma limitação por nitrogênio (abaixo de N:P = 13). Mas esta possibilidade é
remota por duas razões já discutidas: (1) a ausência de resposta do perifíton à adição de nitrogênio e
(2) a alta capacidade de absorção de fósforo pelo perifíton, que pode aumentar quando este
elemento é limitante. Portanto, analisando todos estes resultados, fica claro que a limitação por
fósforo indicada pelas razões C:P não são corroboradas pelas razões N:P. A maior razão C:Clor a
neste segundo experimento (figura 14) ajuda a explicar isto. Os valores maiores da razão C:Clor a
89
deste experimento 2 mostram uma contribuição importante de material heterotrófico e detritos para
o perifíton, evidenciando também uma quantidade de carbono mais alta do que no perifíton do
experimento 1. Sendo maior a concentração de carbono, mesmo uma adição proeminente de fósforo
não seria suficiente para aumentar a proporção entre este elemento e o carbono e reduzir de maneira
importante a C:P. Esta parece a explicação mais plausível, uma vez que, citar a camada limítrofe
como barreira para a difusão de fósforo e como a responsável pelas altas razões C:P não se sustenta.
Em primeiro lugar, porque as razões N:P diminuíram de forma similar ao primeiro experimento, ou
seja, o fósforo foi assimilado pelo perifíton. Segundo, porque de acordo com Riber & Wetzel
(1987), um período de 20 a 40 dias não é suficiente para se formar uma camada limítrofe
suficientemente espessa no perifiton a ponto de formar uma barreira para a entrada de nutrientes.
Como o perifíton ficou no campo durante 30 dias, e em seguida já foi para o laboratório, recebendo
os nutrientes, não haveria tempo para esta camada limítrofe aumentar e dificultar a absorção de
nutrientes.
As regressões linerares entre as concentrações de fósforo total (P-total) e as razões
estequiométricas C:P corroboraram a limitação por fósforo encontrada no perifíton. O aumento das
concentrações de P-total da água levaram a um decréscimo das razões C:P (figura 17, tabela 14).
Todavia, isto não foi observado para a razão N:P do perifíton, que aumentou com o acréscimo de P-
Total na água. Até agora discutimos a aparente ausência de limitação por nitrogênio, mas os
resultados desta regressão parecem indicar que no balanço entre os dois elementos no perifíton
existiria uma dependência da incorporação de nitrogênio em relação à assimilação de fósforo.
Então, a maior incorporação de fósforo no perifíton estimularia a assimilação do nitrogênio. Isto
não teria ficado nítido porque ao se adiconar fósforo nos tratamentos +P e +N+P a razão N:P
diminuiu bastante em relação ao controle - em função da rápida capacidade de absorção de fósforo
em relação ao nitrogênio - tornando obscuro qualquer aumento na N:P por mais sutil que ele fosse.
Mas o que explicaria isto? Qual processo fisiológico estaria relacionado a esta possível
interdependência entre o nitrogênio e fósforo? A hipótese da taxa do crescimento (Elser et al.,
2000b; Sterner & Elser, 2002) poderia explicar este resultado. Ao receber um aporte de fósforo, os
organismos do perifíton elevariam a sua síntese de RNAr (rico em fósforo) responsável pela síntese
protéica. Isto levaria a um estímulo à síntese protéica, aumentando a demanda por nitrogênio. Por
mais que a limitação e assimilação de fósforo fossem muito mais fortes, a assimilação de nitrogênio
para a síntese protéica passaria a ser importante quando o maquinário celular de síntese de proteínas
90
entrasse em ação, visto que, ele é o responsável pelo crescimento e desenvolvimento (Sterner &
Elser, 2002). Neste caso, um aumento nas concentrações de fósforo da água estimularia a absorção
do nitrogênio, mesmo este não sendo limitante, e elevaria a razão N:P. Esta suposição pode ser
corroborada ao se analisar as concentrações finais de nitrogênio total (N-total) da água de todos os
tratamentos do nosso experimento. Realmente, as concentrações de N-total foram mais baixas no
tratamento +P (59,25 µMol/L) em relação ao controle (93,7 µMol/L), e isto significa que ao receber
fósforo (+P) a assimilação de nitrogênio pelo perifíton aumentou. No tratamento +N+P foi mais
difícil de perceber isto porque também havia enriquecimento com nitrogênio, logo mesmo
ocorrendo um estímulo à absorção de nitrogênio mediado pelo fósforo ainda seria possível que as
concentraçõesde nitrogênio da água se mantivessem altas. Ainda assim, pôde-se perceber um valor
menor da concentração de N-total no tratamento +N+P (85,24 µMol/L) em relação ao controle
(93,7 µMol/L).
Os resultados dos testes t realizados entre as razões estequiométricas C:N, C:P e N:P entre
os tratamentos Con e controle (tabela 15) para inferir sobre a excreção de Biomphalaria tenagophila
revelaram que os gastrópodas excretaram mais nitrogênio do que fósforo. Isto ficou claro porque os
valores finais das razões C:N de 116 e da N:P de 25,3 do tratamento controle foram
significativamente diferentes dos valores do tratamento Con (no qual não havia gastrópodas), onde
a C:N e N:P finais chegaram à 1428 e 3,3, respectivamente (tabela 15). Isto significa que com a
influência dos gastrópodas a C:N do perifíton diminuiu e a N:P aumentou de maneira marcante,
indicando que nitrogênio foi liberado para a água e disponibilizado para o perifíton. A razão C:P
final do perifíton foi ligeiramente maior no tratamento Con, mas o resultado não foi significativo e
podemos concluir que os gastrópodas não liberaram uma quantidade expressiva de fósforo para o
perifíton. Os níveis finais de NH4+ no tratamento controle não foram significativamente maiores do
que no tratamento Con ( p = 0,36) (figura 21), e não podemos afirmar que a liberação de nitrogênio
foi maior no controle durante todo o experimento. Entretanto, analisando-se os valores do íon
amônio para todas as réplicas do tratamento controle pode-se ver que são maiores do que no
tratamento Con, porém alguns valores pequenos (outliers) aumentaram a variabilidade no controle e
podem ter diminuído o poder do teste t em detectar as diferenças (Underwood, 2001). De qualquer
forma, as diferenças significativas encontradas entre as razões C:N e N:P entre os dois tratamentos,
indicaram que a liberação de nitrogênio foi maior e que B. tenagophila retém o fósforo na sua
biomassa. Este resultado é similar ao experimento 1, no qual foi verificado que os ostrácodas
91
também estariam estocando fósforo e liberando nitrogênio para a água. Conforme discutido para o
experimento 1, esta estratégia de retenção do elemento limitante é uma resposta adaptativa dos
consumidores que vivem em ambientes oligotróficos pobres em fósforo (Sterner & Elser, 2002).
Liess & Hillebrand (2006) também trabalharam com gastrópodas e acharam o mesmo padrão dos
nossos resultados, mostrando que a presença dos gastrópodas aumentou as razões C:P e N:P do
perifíton e que os consumidores excretaram mais nitrogênio e retiveram o fósforo na biomassa.
Mulholland et al., (1991) também verificaram que o gastrópoda utilizado nos seus experimentos
excretaram numa maior razao N:P e que o perifiton capturou mais fósforo nos tratamentos sem a
presença do gastrópoda. Concluíram, portanto, que os consumidores também liberaram mais
nitrogênio e retiveram o fósforo aumentando a limitação do perifíton por fósforo. Outros grupos
taxonômicos como os insetos (Woods et al., 2002; Perkins et al., 2004) e os crustáceos
zooplanctônicos do gênero Daphnia já mencionados (Elser & Hasset, 1994; Urabe et al., 1995;
Elser et al., 1996; Hasset et al., 1997; Demott et al.1998; Frost et al., 2008; He Xiong-Wang, 2007)
também empregam esta estratégia de retenção do fósforo quando ele é limitante no alimento. Esta
estratégia aumenta a limitação por fósforo no produtor primário (Sterner & Elser, 2002) e é
compatível com uma limitação já existente no alimento por este elemento. Segundo Frost et al.
(2004), os crustáceos do gênero Daphnia aumentaram a razão C:P excretada devido às altas razões
C:P pré-existentes no seu alimento (fitoplâncton). Este padrão foi o mesmo encontrado no nosso
estudo e o B. tenagophila, ao se alimetar de um perifton pobre em fósforo (altas razões C:P e N:P
no controle – ver tabela 22), excretou uma maior N:P, diminuindo ainda mais a oferta de fósforo
para o perifíton.
Alguns estudos demonstraram que a estequiometria do perifiton pode se alterar sob a
influência do consumidor devido às modificações que estes causam na composição taxonômica
algal do perifíton (McCormick e Stevenson, 1989; Mulholland et al., 1991; Hillebrand & Kahlert
(2001). Ao alterar a comunidade algal, os consumidores poderiam alterar a estequiometria do
perifíton, uma vez que, as variações nas razões C:N:P podem ser espécie-específica para as algas
(Sterner & Elser, 2002). Entretanto, isto só ocorre quando os consumidores são seletivos, o que não
é o caso nem dos ostrácodas (Dole-Olivier et al., 2000; Delorme, 2001) e nem de B. tenagophila
(Santos & Freitas, 1986; Santos & Freitas, 1987). Além disso, ao observarmos o perifíton ao
microscópio pôde-se verificar que os grupos de algas predominantes – clorófitas, cianobactérias e
diatomáceas - não foram distintos entre os tratamentos Con e controle. Então, as alterações na
92
estequiometria do perifíton mediadas pelos ostrácodas e B. tenagophila seriam mesmo via a
excreção diferenciada de nitrogênio e fósforo. Esta mesma questão da alteração da composição
taxonômica da comunidade algal ainda pode estar relacionada à mudanças no regime de nutrientes
(McCormick e Stevenson, 1989; Hillebrand & Sommer, 2000). Entretanto, a comunidade algal
também não foi diferente entre os tratamentos que receberam nutrientes em relação ao controle,
observando-se a mesma proporção entre os mesmos grupos de algas citados anteriormente. Daí se
concluí que as alterações na estequiometria do perifíton nos tratamentos enriquecidos com fósforo
foi mesmo devido à absorção do nutriente e não por uma alteração na estequiometria via mudanças
nas espécies de algas predominantes.
Podemos concluir a partir deste experimento e do primeiro que a limitação por fósforo é
comum no perifíton da Lagoa Cabiúnas, uma vez que, este acompanhou o regime de nutrientes do
meio diminuindo as suas razões C:P e N:P após a adição de fósforo (tratamentos +P e +N+P).
Outros estudos (McCormick et al., 1998; Kahlert et al., 2002; Hillebrand & Kahlert, 2001) já
mostraram que as razões C:P e N:P do perifíton podem diminuir com o aumento das concentrações
de fósforo do meio e que, portanto, o perifíton refletiria as condições tróficas do ecossistema - nós
estamos estendendo este padrão para uma lagoa tropical oligotrófica. Como a razão C:N não
respondeu à adição de nitrogênio nos dois experimentos não é de se esperar uma limitação por este
elemento no perifíton desta lagoa. Isto pode ser devido a algum aporte extra de nitrogênio de
origem alóctone, via uma entrada pela bacia de drenagem adjacente ou via as excretas dos
consumidores como demonstrado neste estudo (outros consumidores do perifíton como peixes e
insetos também poderiam empregar a mesma estratégia de retenção do fósforo e excretar uma maior
N:P). Também verificamos que a limitação por fósforo no perifíton pode ser ainda mais acentuada
pela atividade excretora dos ostrácodas e Biomphalaria tenagophila que excretam mais nitrogênio e
conservam o fósforo na biomassa.
4.4. Estequiometria do perifíton e dos consumidores
Ostrácodas
Na literatura não existem quaisquer estudos com a estequiometria ecológica de interações
tróficas envolvendo os ostrácodas e existem poucos trabalhos discutindo a composição bioquímica e
elementar deste grupo, os quais foram realizados com ostrácodas marinhos. Num trabalho realizado
93
por Childress & Nygaard (1974), a composição bioquímica (porcentagem de lipídios, proteínas e
carboidratos) e elementar (C, H e N) de diversos crustáceos, dentre eles os ostrácodas, foi avaliada.
A composição bioquímica e elementar foi determinada de acordo com o percentual em relação ao
peso seco, e os autores encontraram os seguintes valores para uma espécie de Ostracoda: 1 % de
carboidratos; 7,3 % de lipídios; 39 % de proteínas; 16,4 % de quitina; 35,9 % de carbono; 7 % de
hidrogênio e 10 % de nitrogênio. Entretanto, neste estudo, apenas uma espécie de ostracoda foi
analisada. Já segundo Bühring & Christiansen (2001), o conteúdo de lipídios em alguns ostrácodas
pode chegar a 7 % do peso seco, valor bem próximo ao obtido por Childress & Nygaard (1974). A
quantidade de fosfolipídios obtida foi equivalente a 37 % do conteúdo total de lipídios dos
ostrácodas (Bühring & Christiansen, 2001). De acordo com Kaeriyama & Ikeda (2004), o conteúdo
de carbono e de nitrogênio em três espécies de ostracoda variou, respectivamente, de 39,8 % a 50,8
%, e entre 7,8 a 9,4 % – valores próximos aos encontrados por Childress & Nygaard (1974). A
razão C:N variou oscilou entre 4.2 e 6.6.
Com base em informações já conhecidas pode-se inferir sobre a estequiometria dos
ostrácodas. Os ostrácodas são crustáceos e, portanto, artrópodes. Os artrópodes têm o corpo
formado por um exoesqueleto de quitina, um polissacarídeo (Hickman et al., 2001; Brusca &
Brusca, 2003). Mas este exoesqueleto não contém apenas quitina, tendo também lipídios e proteínas
na sua composição (Hickman et al., 2001). Desta forma, pode-se inferir que o exoesqueleto seja
rico em carbono e nitrogênio, visto que, os polissacarídeos e proteínas são ricos em carbono e
nitrogênio, respectivamente, enquanto os lipídios são ricos em carbono (Sterner & Elser, 2002;
Nelson & Cox, 2004). Desta forma, e admitindo-se que o exoesqueleto tenha uma grande
contribuição material para os ostrácodas (Delorme, 2001), pode-se supor que sejam ricos em
carbono e nitrogênio e, portanto, tenham uma razão C:N baixa e alta N:P. De fato, analisando-se os
trabalhos de Childress & Nygaard (1974), Bühring & Christiansen (2001) e de Kaeriyama & Ikeda
(2004), pôde-se perceber que os ostrácodas são muito ricos em proteínas e quitina, têm uma
quantidade razoável de lipídios e uma baixa razão C:N, informações que corroboram a nossa
especulação. Além disso, dentre os lipídios, 37 % são fosfolipídios, ou seja, a maioria dos lipídios
em ostrácodas são de outras classes que não contém fósforo na sua composição, o que nos leva a
acreditar que os ostrácodas não sejam ricos em fósforo e, portanto, que teriam uma maior N:P.
Porém, tendo em vista que os fosfolipídios não são as moléculas mais contribuidoras de fósforo
para os invertebrados, e que o RNA representa o principal pool de fósforo nestes organismos
(Sterner Elser, 2002), só poderíamos ter a certeza de que os ostrácodas têm menor proporção de
94
fósforo em relação ao nitrogênio se fosse analisado um estudo sobre a quantidade deste ácido
nucléico nestes organismos. Alguns estudos fizeram isso pra outros invertebrados: segundo Acharya
et al. (2004), o RNA pode explicar até 48,8 % (± 2%) do conteúdo de P de Daphnia, e de acordo
com Elser et al. (2003), até 49,9 % (± 1,9%) em diversos taxa. Então, o cladócero Daphnia possui
uma grande quantidade de RNAr e fósforo alocado nesta molécula, o que lhe dá uma baixa N:P
variando de 7:1 a 15:1 (Elser et al., 1996). E para os crustáceos ostrácodas? Teriam eles alta
quantidade de RNAr e altas concentrações de fósforo com baixas razões N:P? Infelizmente às estas
questões não teremos respostas definitivas, porque um estudo determinando a quantidade de RNAr
e fósforo em Ostracoda ainda não existe na literatura. Porém, as informações aqui discutidas ajudam
a mostrar que os ostrácodas são ricos em nitrogênio, o que já seria um indício de uma alta N:P na
sua biomassa. De fato, a razão N:P de Ostracoda é maior do que o cladócero rico em fósforo. As
razões N:P dos ostrácodas do nosso estudo variaram de 11,6 à 45,3 (tabela 24), com um valor médio
em torno de 25. Portanto, os valores dos ostrácodas são maiores do que Daphnia, que é o
“crustáceo-referência” de baixas razões N:P, e estão indicando, realmente, que as proporções de
nitrogênio em relação ao fósforo sejam maiores nos ostrácodas.
Entretanto, como já mencionado anteriormente, a estequiometria C:N:P dos consumidores
pode estar ligada a outros fatores que não somente a composição bioquímica como as taxas de
crescimento, a ontogenia e a qualidade do recurso alimentar (Elser et al., 1996; Sterner & Elser,
2002). Caso os ostrácodas tenham altas taxas de crescimento, eles podem ser ricos em fósforo e
terem uma baixa razão N:P segundo a hipótese da taxa do crescimento (Elser et al., 1996, Elser et
al., 2000b). Segundo esta hipótese, o fósforo é importante porque ele estimula a síntese da molécula
de RNAr, responsável pela síntese de proteínas, que é um dos processos que sustentam o
crescimento (Raven & Johnson, 2002; Nelson & Cox, 2004). Para potencializar este crescimento, os
consumidores invertebrados teriam que obter o suprimento extra de fósforo a partir do seu alimento.
Main et al. (1997), por exemplo, encontrou uma correlação negativa entre a razão N:P do alimento
e as taxas de crescimento de Daphnia. Portanto, uma menor N:P no alimento estimularia o
crescimento dos invertebrados que possuíssem altas taxas de crescimento, levando à baixas N:P na
biomassa. Verificar as taxas crescimento dos ostrácodas e relacioná-las às razões N:P do perifíton
estava fora dos nosssos objetivos, mas cabe aqui uma discussão que também ajuda a explicar os
valores das razões N:P encontradas para os ostrácodas. Os organismos de crecimento rápido
possuem baixas razões N:P relacionadas à isto e têm ciclos de vida curto, sendo o cladócero
Daphnia um ótimo exemplo desta estratégia de vida. Como mencionado, estes crustáceos têm uma
95
razão N:P que varia de 7:1 à 15:1, um valor baixo em comparação aos crustáceos copépodos que
chegam a uma N:P de 50:1 (Elser et al., 1996), ou aos nossos ostrácodas que apresentaram uma N:P
média de 25:1. Além disso, verificamos a partir da literatura que os ostrácodas podem ter uma razão
C:N baixa, entre 4.2 e 6.6 (Kaeriyama & Ikeda, 2004), o que nos dá suporte para a especulação de
que os ostrácodas são realmente ricos em nitrogênio e que, portanto, teriam mesmo razões N:P
elevadas e maiores do que o cladócero Daphnia. Desta forma, tendo razões N:P mais altas do que
Daphnia e mais próximas dos copépodos – referência de crustáceos de crescimento mais lento,
ciclo de vida mais longo e com maiores N:P (Andersen & Hessen, 1991; Elser et al., 1996; Sternner
& Elser, 2002) – podemos supor que os ostrácodas tenham uma estratégia de vida similar aos
copépodas, logo uma maior razão N:P porque não são tão dependentes de fósforo para sustentar
sínteses maciças de RNAr. Um fator que corrobora esta suposição, é o ciclo de vida dos ostrácodas
que realmente é longo, com 8 estágios distintos de vida (Dole-Olivier et al., 2000; Delorme, 2001).
Além disso, os ostrácodas investem mais energia na resistência às condições adversas do que numa
reprodução maciça (Dole-Olivier et al., 2000), logo não teriam taxas de crescimento tão elevadas
quanto Daphnia, por exemplo, e não seriam tão dependentes do fósforo. Portanto, podemos chegar
à uma conclusão mais segura sobre a estequiometria dos ostrácodas e afirmar que eles são ricos em
nitrogênio com uma razão N:P alta devido à sua composição bioquímica (ricos em proteína e
quitina) e estratégia de vida - por terem um ciclo de vida longo, mais similar aos copépodos,
possuindo uma menor dependência de fósforo para o RNAr. Já a grande variabilidade da razão N:P
encontrada para os ostrácodas do nosso estudo (tabela 23) poderia ser explicada por uma possível
variação estequiométrica interespecífica ou ontogenética, uma vez que, não separamos os
organismos em espécies ou nos diferentes estágios de vida. Variações estequiométricas
ontogenéticas são típicas dos copépodes (Elser et al., 1996; Sterner & Elser, 2002) e poderiam
existir também para os ostrácodas.
Com relação à qualidade nutricional do perifíton como determinante das razões N:P dos
ostrácodas serão feitas algumas considerações daqui em diante. A adição dos nutrientes nitrogênio e
fósforo para o perifíton afetou as suas razões N:P. No tratamento +N, a adição de nitrogênio causou
um efeito marginalmente significativo sobre a razão N:P tornando-a maior do que nos tratamentos
+P e +N+P (tabela 4, figura 9c). Ao mesmo tempo, a adição de fósforo exerceu efeito significativo
e tornou a razão N:P menor no tratamento +P em relação ao controle e tratamento +N (tabela 4,
figura 9c). As razões N:P também foram menores no tratamento +N+P em relação ao controle e
tratamento +N (figura 9c), mas não houve efeito significativo da interação +N+P e esta diminuição
96
na N:P foi mediada somente pelo fósforo. Entretanto, este aporte de fósforo no perifíton não se
refletiu na estequiometria N:P dos ostrácodas que não sofreu efeito significativo do fósforo (tabela
7). Nos tratamentos +P e +N+P onde a razão N:P do perifíton foi muito mais baixa em relação ao
controle, as razões N:P dos ostrácodas não se tornaram baixas. No tratamento +P a razão
N:P não foi significativamente diferente dos tratamentos controle e +N e foi
siginificativamente maior no tratamento +N+P (tabela 7, figura 12). Isto significa que, mesmo se
alimentando de um perifíton rico em fósforo, os ostrácodas não assimilaram mais deste nutriente. A
regressão linear também tornou evidente que a estequiometria dos ostrácodas não estava
diretamente relacionada à do perifítion. À medida que a razão N:P do perifíton aumentou a dos
ostrácodas diminuiu (figura 13), e isto significa que uma variação na estequiometria do recurso
alimentar não leva a uma variação similar na estequiometria dos ostrácodas. Pelo contrário, isto
estaria indicando a existência de algum controle homeostático existente no ostrácodas e
demonstrando até uma certa capacidade de estocar o fósforo quando ele passa a ser limitante no
alimento. Um indício de que os ostrácodas estocam o fósforo já foi apontando neste texto, quando
mencionado que as suas excretas podem ter uma maior razão N:P (ver discussão estequiometria do
perifíton).
Para a razão N:P dos ostrácodas, a interação entre os nutrientes (tratamento +N+P) exerceu
efeito significativo e ao se alimentarem de um perifíton enriquecido com os dois nutrientes a N:P
dos ostrácodas foi significativamente maior do que no controle e nos demais tratamentos. O que
explicaria este resultado? Uma explicação plausível para este padrão encontrado estaria no estimulo
à sintese de RNAr via o aporte de fósforo, e o RNAr sintetizaria as proteinas que teriam sua
produção garantida via o aporte de nitrogênio. Logo, o fósforo estimularia a síntese de RNAr e o
nitrogênio serviria para formar a estrutura dos aminoácidos das proteínas sintetizadas pelo RNAr.
Isto elevaria a N:P dos ostracodas que, como discutido anteriormente, parecem ter uma grande
proporção de proteínas e, talvez, até uma razão proteínas:RNA alta – o que merece uma
investigação futura. Porém, estas questões levantadas devem ser interpretadas com cuidado porque
as concentrações de nitrogênio e fósforo total no perifition do tratamento +N+P não foram as mais
altas (figura 8b e 8c). A concentração de nitrogênio total do perifíton no tratamento +N+P, por
exemplo, foi muito similar ao controle (figura 8b) e a concentração de fósforo total no tratamento
+N+P foi bem menor do que no tratamento +P e significativamente similar aos tratamentos controle
e +N (figura 8c). Além disso, a razão N:P do perifíton no tratamento +N+P não foi
significativamente diferente do tratamento +P (figura 9c). Estes resultados indicam que não houve
97
um aporte mais alto de nitrogênio e fósforo para o tratamento +N+P em relação aos demais
tratamentos. Realmente, parece que outros fatores que não a qualidade nutriconal ou a composição
elementar do perifiton regularam a estequiometia dos ostrácodas, e a maior N:P registrada no
tratamento +N+P seria decorrente apenas de uma variação maior desta razão neste tratamento,
relacionada a fatores que fugiram ao nosso controle. Talvez, mais estágios de vida distintos podem
ter sido encontrados, ou mais de uma espécie de Ostracoda existiria neste tratamento em relação aos
demais. Estes dois fatores teriam contribuído para uma maior variação interespecifica e
ontogenética no tratamento +N+P e ocasionado um valor médio maior da razão N:P (tabela 23).
Para ilustrar esta discussão, podemos citar que foi apenas no tratamento +N+P que obtivemos dois
valores para a razão N:P dos ostrácodas muito acima do normal, ou seja, razões N:P de 48 e de 85.
Quando a média de todas as razões N:P foi calculada sem estes dois outliers chegou à 26, um valor
mais realista, levando em consideração todos os valores das razões N:P e os valores médios da N:P
dos ostrácodas dos demais tratamentos (tabela 23). Outros autores também chegaram à conclusão de
que uma grande variação na estequiometria de invertebrados bentônicos pode ser resultante de se
trabalhar com uma baixa resolução taxonômica ou com uma espécie na qual todos os estágios de
vida estejam presentes no experimento sem fazer alguma segregação. Segundo Fink et al. (2006), a
variação encontrada na composição elementar dos invertebrados analisados no seu estudo foi maior
para grandes grupos taxonômicos e diminuiu quando as razões C:N:P foram calculadas em níveis
taxonômicos mais refinados como gênero e espécie. Demott et al. (1998) concluíram que trabalhar
com a estequiometria de uma espécie de Daphnia sem discriminar entre as classes etárias,
misturando adultos e jovens, pode levar a mais variabilidade na estequiometria C:N:P,
principalmente porque os adultos são menos sensíveis a uma limitação por fósforo.
Nossos resultados demonstraram que os ostrácodas não têm a sua razão N:P variando
diretamente com as razões N:P do perifíton. Isto ficou claro a partir das diferenças entre as razões
N:P perifíticas e dos ostrácodas (ver também tabelas 22 e 23), e através da regressão linear entre as
razões N:P do perifíton e destes consumidores. A regressão linear evidenciou uma relação negativa
entre estas variáveis (tabela 8, figura 13), mostrando que as razões N:P dos ostrácodas não
acompanharam as do perifíton. Entretanto, a regressão foi significativa e mostrou que as duas
variàveis (razão N:P dos ostrácodas e razão N:P do perifíton) apresentaram uma correlação, ou seja,
uma interdependência. O fato de serem inversamente proporcionais não afasta a possibilidade da
ausência de influência da estequiometria do perifíton sobre a estequiometria dos ostrácodas e, na
verdade, realça uma maior capacidade homeostática dos ostrácodas de responderem às variações na
98
estequiometria do perifíton estocando o elemento limitante, que nesse caso foi o fósforo. A
regressão deixou claro que ao se aumentar a razão N:P do perifíton (diminuir a quantidade de
fósforo), a razão N:P dos ostrácodas diminuiu (aumentando a quantidade de fósforo na sua
biomassa). De fato, o valor do intercepto de 1,68 (tabela 8) é compatível com o modelo de
consumidores mais homeostáticos – intercepto > 0 (Sterner & Elser, 2002). Outra questão que deve
ser levada em consideração é que a regressão linear explicou uma pequena parcela da variação
encontrada (r2 = 0,33; tabela 8). Portanto, também é possível que outros fatores além da qualidade
nutricional do perifíton possam ter regulado a estequiometria dos ostrácodas. A partir de todas estas
observações realizadas, concluímos que as variações nas razões N:P dos ostrácodas podem estar
relacionadas às variações encontradas no perifíton (contudo, de forma inversa) e que estes
consumidores tem uma boa capacidade homeostática. A partir deste cenário pode-se aceitar
parcialmente a hipótese 2, uma vez que, os ostrácodas apresentam uma certa plasticidade da sua
estequiometria em função de variações na estequiometria do perifíton, porém com uma tendência
em conservar o elemento limitante (fósforo) - possui capacidade homeostática bem desenvolvida.
Então, pode-se considerar os ostrácodas consumidores homeostáticos, mas não homeostáticos
estritos, porque não apresentam uma estequiometria constante quando lidam com variações na
estequiometria do alimento. O padrão de uma homeostase mais estrita já foi encontrado para outros
invertebrados consumidores de perifíton. Stelzer & lamberti (2002), verificaram que um gastrópode
manteve suas razões C:P e N:P constantes mesmo ao se alimentar de um perifíton rico em fósforo
com C:P e N:P menores. Evans-White et al. (2005), ao trabalhar com diversos invertebrados
bentônicos como insetos, crustáceos e moluscos verificou que a composição elementar do perifíton
nunca esteve correlacionada à composição elementar destes invertebrados. Concluíram que a
estequiometria do perifíton estaria dizendo muito a respeito da composição nutricional do recurso
alimentar, mas não refletindo o que os consumidores invertebrados comem e assimilam de fato.
Para Evans-White et al. (2005), a estequiometria destes invertebrados estaria mais relacionada à sua
composição química que é determinada filogeneticamente – o que também pode estar ocorrendo
para os ostrácodas. Fink et al. (2006), também verificaram que a variação nas razões N:P do
perifíton foi muito maior em relação às razões N:P de consumidores invertebrados como crustáceos
e insetos, não encontraram correlações entre a N:P perifítica e dos consumidores, e concluíram que
a composição elementar do perifíton não se refletiu na dos consumidores.
99
Biomphalaria tenagophila
Nossos dados mostraram indícios de que a estequiometria do Biomphalaria tenagophila está
relacionada à estequiometria do perifíton. A regressão linear realizada entre a razão C:N do
perifíton e a C:N do gastrópoda mostrou um aumento significativo na C:N deste em função da C:N
perifítica (figura 25a; tabela 19). Além disso, o valor de r2 de 0,97 deixa claro que a razão C:N do
perifíton é a responsável pela maior parte da variação da C:N de B. tenagophila. Já os resultados
das regressões envolvendo as razões C:P e N:P não foram significativos e, com relação a estas
razões estequiométricas, não podemos afirmar com certeza que esta interrelação estequiométrica
gastropoda vs. perifíton também seja um padrão. Com relação aos valores das inclinações das retas
(todos mais próximos a 1) e dos interceptos (todos em torno de zero) (tabela 19), podemos verificar
que são compatíves com o modelo de consumidores pouco homeostáticos (Sterner & Elser, 2002).
Estes resultados estão indicando que a estequiometria do gastrópoda sofre influência da
estequiometria do perifíton. Um exame mais minucioso dos nossos dados reforça este padrão, ou
seja, de uma homeostase menos estrita e de consumidores com uma estequiometria mais variável.
Ao se observar os gráficos das concentrações de fósforo total e das razões C:N, C:P e N:P do
perifíton e do B. tenagophila pode-se perceber alguma semelhança entre os gráficos do perifíton e
do gastrópoda. As concentrações de fósforo total do perifíton são similares nos tratamentos
controle, +N e +P, e maiores no tratamento +N+P (figura 18c). Este mesmo padrão também ocorre
para o fósforo total do gastrópoda (figura 24c), o que pode se perceber até mesmo pela grande
semelhança entre os dois gráficos. Para a razão C:N, esta similaridade perifíton vs. gástropoda se
repete e observando-se as figuras 18a e 24a e as tabelas 22 e 23, percebe-se, no gastropóda,
exatamente o mesmo padrão dos resultados obtidos para o perifíton: razão C:N maior no tratamento
+N, seguida dos tratamentos +P, +N+P e controle. As razões C:P e N:P do gastropóda diminuíram
mais nos tratamentos +P e +N+P (figuras 24b e 24c), assim como ocorreu com o perifíton (figura
18b e 18c), mostrando novamente uma variação muito similar entre a estequiometria do recurso
alimentar e do consumidor. Existem, portanto, indícios suficientes nos nossos dados para
afirmarmos que os gastrópodas são menos homeostáticos do que os ostrácodas e que, portanto, suas
razões C:N:P variam em função da C:N:P do perifíton. Então, para os gastrópodas aceita-se a
hipótese 2, logo não são considerados consumidores com uma homeostase estrita. Neste caso, o
balanço entre o carbono, nitrogênio e o fósforo em Biompahalaria tenagophila está sujeito às
variações destes elementos no seu recurso alimentar, o perifíton.
100
Muitos estudos vêm revelando este padrão de ausência de homeostase estrita em
consumidores invertebrados. Um estudo realizado numa lagoa costeira brasileira verifcou a
ausência de homeostase num gastrópoda. Figueiredo-Barros et al. (2006), descobriram que o
Heleobia australis não é homeostático ao verificarem que suas razões C:N:P variam em função da
C:N:P dos detritos de que se alimentam. Estes autores coletaram H. australis no sedimento em dois
pontos diferentes da lagoa Imboassica (Macaé-RJ), um ponto com menor influência de poluentes
orgânicos e maiores razões C:P e N:P e outro sujeito à poluição orgânica e menores razões C:P e
N:P. Figueiredo-Barros et al. (2006) viram que no sítio mais próximo ao aporte de esgoto
doméstico o sedimento apresentou maiores concentrações de N e P e menores razões C:P e N:P.
Isto se refletiu em menores razões C:P e N:P no gastropoda. Segundo Perkins et al. (2004), uma
espécie de lagarta teve de 42 a 48 % mais fósforo no corpo quando alimentados com uma dieta rica
em fósforo, demonstrando mais um caso de ausência de homeostase estrita. Liess & Hillebrand
(2005), realizaram um estudo com a estequometria de diversas espécies de invertebrados bentônicos
e concluíram que as razões C:N, C:P e N:P variaram sazonalmente. Segundo estes autores, isto
indica ausência de homoestase estrita porque a variação nas razões C:N:P dos invertebrados estava
relacionada a uma variação sazonal na concentração de nutrientes da água e da C:N:P do perifíton.
Estes autores verificaram que as variações na estequiometria do recurso alimentar (perifíton) foram
bem maiores do que na estequiometria dos consumidores, sendo que as razões C:N e C:P variaram
muito mais no perifíton. Já as variações na N:P foram bem similares entre o perifíton e os
consumidores. Vale ressaltar que este padrão não foi observado para Biomphalaria tenagophila,
que teve uma plasticidade da estequiometria tão grande quanto a do seu alimento (perifíton) mesmo
para as razões C:N e C:P. Liess & Hillebrand (2005) propuseram, então, o conceito de reostase
descrito por Villar-Argaiz et al. (2002) para explicar a variação estequiométrica encontrada nos
invertebrados. Segundo este conceito, os mecanismos de regulação homeostática de um organismo
podem se ajustar a um ambiente que varia ao longo do tempo ou espaço. Isto permitiria ao
organismo lidar com um ambiente com muita variação na qualidade do recurso alimentar, e
sobreviver com alimentos pobres em nutrientes e com altas C:N:P (Liess & Hillebrand, 2005).
Então, a capacidade de um organismo de estocar nutrientes ou de mudar sua estequiometria de
acordo com o ambiente deve ser avaliada com mais cautela para se elucidar se realmente trata-se de
uma questão de pouca homeostase ou de um mecanismo pouco estudado, a reostase de Villar-
Argaiz et al. (2002). Além destes estudos, alguns trabalhos com invertebrados zooplanctônicos
também mostraram uma fraca homeostase (“ou a reostase”) nestes consumidores. Demott et al.
101
(1998) viram que os cladóceros do gênero Daphnia que tiveram uma dieta rica em fósforo
alcançaram uma maior quantidade deste elemento na biomassa. Becker & Boersma (2005) também
trabalharam com este gênero de Cladocera e observaram a mesma coisa, ou seja, os organismos que
se alimentaram de um alimento com altas razões C:P diminuíram a quantidade de fósforo na sua
biomassa. Estes resultados de Demott et al. (1998) e Becker & Boersma (2005) seriam uma
indicação de fraca regulação homeostática? Ou seriam um indíco da reostase? Demott et al. (1998)
demonstraram que Daphnia tem uma maior eficiência de asimilação para o fósforo do que para o
carbono, e que aumentam as taxas de respiração e de excreção de carbono quando submetidos a
uma dieta com alta C:P no alimento. Becker & Boersma (2005) também mencionaram a
capacidade de estocagem de fósforo existente em Daphnia. Então, na verdade, estas estratégias de
Daphnia poderiam se tratar da reostase explicada anteriormente, uma vez que, estes dois artigos
revelam a capacidade de Daphnia estocar nutrientes.
A questão de uma fraca homeostase em invertebrados também aparece no trabalho de Cross
et al. (2003). Este artigo também nos permite discutir as implicações de uma dieta rica em carbono
e pobre em nutrientes, ou seja, discutir o desbalanço estequiométrico entre o organismo e seu
alimento. Também dá suporte para entender como os invertebrados podem “driblar” estes
desbalanços, e até estarem nesta condição em consequência de uma história evolutiva que lhes
permitiu sobreviver no “limite da limitação”. Cross et al. (2003) verificaram que o folhiço de um
dos pontos num rio enriquecido com nutrientes apresentou maior % de P e menores razões C:P e
N:P. Isto se refletiu nos insetos consumidores, que tiveram mais fósforo e menores razões C:P e
N:P neste sítio com o folhiço enriquecido com fósforo. Os valores das razões C:P não foram muito
similares entre os consumidores e o folhiço. A C:P no folhiço na condição natural ficou em torno de
5000, e por volta de 2500 na condição enriquecida. Nos insetos submetidos a uma dieta com o
folhiço das condições naturais a C:P variou de 800 a 400, e nos insetos que se alimentaram do
folhiço rico em fósforo a C:P foi menor do que 400. Já a razão N:P do folhiço na condição natural
variou entre 70 e 100 e foi ~ 50 ou menor na condição eutrofizada. A N:P dos insetos acompanhou
exatamente este padrão. Então, mesmo que a razão C:P tenha diminuído nos insetos submetidos a
uma dieta rica em fósforo, a C:P nos insetos sempre foi bem menor do que no folhiço e com uma
variação de menor amplitude. Isto está indicando uma menor plasticidade na razão C:P dos insetos
em relação ao seu alimento. Portanto, algum grau de homeostase para a razão C:P existe, o que
permite que estes consumidores sobrevivam a este grande desequilíbrio estequiométrico (Sterner &
102
Elser, 2002). Tendo em vista que para a razão N:P a amplitude de variação nos insetos foi a mesma
do que no alimento, pode-se supor que estes organismos tenham um mecanismo de homeostase
mais desenvolvido para lidar com o balanço entre o excesso de carbono e o fósforo, mantendo uma
C:P dentro de limiares mais estreitos que permitam a sobrevivência. De fato, no estudo de Woods et
al. (2002), foi observado que as larvas de um lepidóptero são capazes de estocar mais fósforo
quando lidam com uma dieta muito pobre neste nutriente. Esta “preferência” por manter uma menor
plasticidade para a razão C:P, em detrimento da N:P, não foram observadas no nosso trabalho. As
semelhanças entre as razões C:P dos gastrópodas e do perifíton foram bem maiores do que entre as
razões C:P do folhiço e dos insetos do trabalho de Cross et al. (2003). Ou seja, a razão C:P do
Biomphalaria tenagophila acompanhou de perto a razão C:P do perifíton. Neste caso, esta espécie
seria capaz de ter um bom rendimento mesmo ingerindo alimentos ricos em carbono. De qualquer
forma, para a N:P encontramos um padrão similar à Cross et al. (2003) e Liess & Hillebrand (2005),
isto é, as razões N:P de B. tenagophila tiveram exatamente o mesmo padrão da N:P do alimento
(perifíton) (ver tabelas 22 e 23). Além disso, nossos resultados indicam que o B. tenagophila é
menos homeostático que os insetos (Diptera, Ephemeroptera, Odonata, Plecoptera e Trichoptera) do
estudo de Cross et al. (2003), e do que os crustáceos ostrácodas do experimento 1. Esta questão
pode ser sustentada pelo trabalho de Fink et al. (2006). Neste estudo se verificou uma variação na
razão C:P de crustáceos entre 6 e 8 %, e numa espécie de tricóptera em torno de 9,6 % da variação
encontrada para a C:P perifítica. Já para uma espécie de gastrópoda, foi encontrada uma variação de
30,9 %, ou seja, bem maior do que nos outros grupos taxonômicos mostrando esta maior
plasticidade dos gastrópodas. É possível que esta maior plasticidade da estequiometria dos
gastrópodas, incluido-se aí o B. tenagophila, seja resultante de uma história evolutiva que, através
da seleção natural, permitiu a estes organismos sobreviverem em ambientes extremamente limitados
por fósforo e ricos em carbono, como é o caso da laga Cabiúnas (Faria & Esteves, 2000; Farjalla et
al., 2004). Fink et al. (2006) acreditam que uma grande variabilidade na estequiometria do corpo
encontrada para o gastrópoda seja até uma vantagem competitiva caso seja comun altas razões
C:N:P no perifíton, uma vez que, as espécies de crescimento rápido e ricas em fósforo não terão
chance num ambiente pobre neste elemento. Já Sterner & Hessen (1994), mencionam que existem
diversos mecanismos para lidar com uma dieta rica em carbono, como transformar o excesso de
carbono ingerido em compostos ricos neste elemento (carboidratos e lipídios), ou liberar o excesso
na respiração. Enquanto Frost et al. (2002a), discutiram que uma menor assimilação de carbono
como estratégia para evitar limitações por fósforo pode garantir um crescimento menos limitado por
103
este nutriente em tricópteros. Pode ser que B. tenagophila tenha algum destes mecanismos para
lidar com o excesso de carbono do alimento, e as informações de Sterner & Hessen (1994) e Frost
et al. (2002a), mais a opinião de Fink et al. (2006), complementam a nossa idéia de uma adpatação
bem sucedida de B. tenagophila a um ambiente pobre em fósforo. Também é válido citar aqui,
novamente, o conceito de reostase, que pode ser a definição mais correta de um mecanismo de
regulação homeostática que ainda não foi devidamente estudado e é confundido com a falta de
homeostase. Todos estes mecanismos para lidar com o excesso de carbono na dieta (maior síntese
de carboidratos e lipídios; aumentar as taxas de respiração; diminuir a assimilação de carbono)
poderiam ser relacionados à capacidade reostática de um organismo mudar sua estequiometria em
função do meio de forma a ajustar sua homeostase a uma nova condição do ambiente. De qualquer
maneira, não existem informações suficientes para entender se reostase é uma forma de homeostase,
ou se a reostase é, na realidade, apenas um mecanismo mais fraco de se manter a homeostase.
Apesar de não serem homeostáticos estritos, Biomphalaria tenagophila parece possuir
alguns mecanismos para lidar com uma dieta pobre em nutrientes como a estocagem de nutrientes,
através de uma excreção diferenciada e a compensação alimentar ativa (já discutida para os
ostrácodas). Observando-se os gráficos da figura 20, pôde-se perceber que B. tenagophila parece
excretar mais nitrogênio do que fósforo. O teste t realizado entre as razões C:N perifíticas dos
tratamentos Con e controle mostrou que a C:N do tratamento controle foi significativamente menor
do que no tratamento Con (tabela 15; figura 20a). O teste t também mostrou que a razão N:P do
tratamento controle foi significativamente maior do que no tratamento Con (tabela 15; figura 20c),
mas não detectou diferenças significativas entre as razões C:P destes tratamentos (tabela 15; figura
20b). Além disso, ainda que seja uma diferença não significativa (p = 0,36), analisando-se a figura
21 nota-se uma maior concentração de íon amônio no controle do que no tratamento Con. Como no
tratamento Con não haviam gastrópodas, podemos acreditar que esta diminuição da C:N e aumento
da N:P do perifíton no controle esteja relacionada a excreção de íon amônio (NH4+) dos
gastrópodas. Ainda, a ausência de diferenças significativas para as razões C:P é outra evidência de
que B. tenagophila realmente excreta mais nitrogênio (na forma de amônio) e retém o fósforo.
Outros mecanismos como a decomposição bacteriana também liberam íon amônio para a água
(Wetzel, 2001). Entretanto, tendo em vista que o amônio (NH4+) é a principal forma iônica
excretada pelos gastrópodas (Brown, 2001), mais os resultados dos nossos dados, permitem-nos
concluir que os gastrópodas excretam mais nitrogênio do que fósforo, o que seria mais marcante em
104
situações de limitação por fósforo. Ao excretarem mais nitrogênio, retém o fósforo, o que
acentuaria a limitação por este nuriente no perifíton, mas assim poderiam enfrentar uma limitação
por este elemento no seu alimento. Ter esta estratégia de retenção do fósforo na biomassa se
justifica porque, de acordo com os nossos dados, fica evidente a existência de alguma limitação por
fósforo em B. tenagophila. A adição de fósforo exerceu efeito significativo na razão C:P deste
gastrópoda, diminuindo-a nos tratamentos que receberam este nutriente (+P e +N+P) em relação ao
controle e tratamento +N (tabela 17, tabela 23, figura 24b). Para a N:P o padrão não é tão evidente,
mas ainda assim percebe-se uma menor N:P nos tratamentos +P e +N+P em relação ao controle que
não recebeu qualquer nutriente (tabela 23; figura 24c). É possível que B. tenagophila tenha uma
demanda maior por P e, para um desenvolvimento ótimo, ele necessite de baixas razões C:P e N:P.
Para atingir uma razão C:P e N:P o mais próxima do seu ótimo, B. tenagophila empregaria uma
estratégia de reter na biomassa o elemento limitante (fósforo), liberando mais nitrogênio. Esta
estratégia já foi encontrada em outros trabalhos com invertebrados consumidores de perifíton e em
zooplâncton. Evans-White & Lamberti (2005), demonstraram que um consumidor rico em fósforo,
o crustáceo Orconectes propinquus, excretou mais nitrogênio na forma de NH4+ e reteve o fósforo
na biomassa. Segundo Liess & Hillebrand (2006) e Mulholland et al. (1991), moluscos gastrópodas
ricos em fósforo retiveram este elemento no corpo, elevando a N:P das excretas e as razões C:P e
N:P do perifíton. Segundo Elser et al. (1988), se a razão N:P do zooplâncton for pequena, menor do
que a do seu alimento (seston e fitoplâncton), o zooplâncton terá uma tendência em reciclar mais
fósforo do que nitrogênio. Esta estratégia também já foi demonstrada, em específico, para os
crustáceos zooplanctônicos do gênero Daphnia. Em diversos trabalhos com este organismo se
observou que, ao se alimentarem de um fitoplâncton pobre em fósforo, aumentaram a assimilação
deste nutriente, liberando menos fósforo e mais nitrogênio nas suas excretas, tornando o
fitoplâncton mais limitado fósforo (Elser & Hasset, 1994; Urabe et al., 1995; Elser et al., 1996;
Hasset et al., 1997; Frost et al., 2008; He Xiong-Wang, 2007). Todas estas considerações da
acentuação de uma limitação através de uma excreção diferenciada dos consumiores já foram bem
discutidas e exploradas para os dois experimentos nas seções de estequiometria do perifíton. O que
vale ressaltar aqui é que o fato dos consumidores apresentarem menor conteúdo de fósforo na
biomassa, maior razão C:P e baixa excreção de fósforo (exatamente o caso de B. tenagophila no
tratamento controle) não estará indicando uma quantidade pequena deste elemento na biomassa,
mas sim que estão com o desenvolvimento limitado por este elemento. Para compensar este
problema, vão apresentar uma maior eficiência de retenção de fósforo, liberando menos deste
105
nutriente para o perifíton (Hillebrand et al., 2007). Esta estratégia de retenção do elemento limitante
seria uma resposta adaptativa dos consumidores que vivem em ambientes oligotróficos pobres em
fósforo (Sterner & Elser, 2002).
Os valores das razões N:P das egestas também foram muito similares às razões N:P do
perifíton. Tendo em vista que as egestas são a porção do que foi ingerido e não foi assimilado pelo
animal, representando, portanto, a porção do alimento que não foi metabolizada no organismo
(Begon et al., 2006), era de se esperar que a estequiometria da egesta de B. tenagophila fosse
mesmo muito similar à estequiometria do perifíton. Isso pôde se observar claramente ao se analisar
os gráficos da figura 18c e 26a – a razão N:P da egesta reflete exatamente o mesmo padrão da N:P
do perifíton. Inclusive os valores médios para os tratamentos são bem parecidos: controle (N:P do
perifíton = 27,26 e N:P da egesta = 29,4); +N (N:P do perifíton = 16,52 e N:P da egesta = 21,1); +P
(N:P do perifíton = 10,38 e N:P da egesta = 11,6); +N+P (N:P do perifíton = 7,4 e N:P da egesta =
9,7). Isto tem uma implicação interessante. Como a razão N:P da egesta é praticamente igual a do
perifíton, parece que nenhum mecanismo de reabsorção deste elemento existe em B. tenagophila,
como os discutidos em Frost et al. (2005a), mostrando que qualquer mecanismo que exista em B.
tenagophila para lidar com um desbalanço elementar seria pós-assimilativo – só passaria a atuar
após a assimilação do alimento. Então, através das excretas o B. tenagophila pode reciclar mais
nitrogênio e através das egestas pode reciclar o fósforo também, principalmente se este estiver em
grandes concentrações no perifíton. Desta forma, a acentuação de uma limitação existente por
fósforo no perifíton não seria tão marcante já que o B. tenagophila pode liberar o fósforo não
assimilado através das egestas na mesma proporção que ele existia no alimento. Esta diferença na
forma como o nitrogênio (excretas) e o fósforo (egestas) são reciclados também foi reportada por
Liess & Haglund (2007), que chegaram exatamente às mesmas conclusões que as nossas. Estas
autoras buscaram avaliar o efeito das excretas e egestas de Theodoxus fluviatilis (Gastropoda) na
razão N:P do perifíton. No seu experimento, foram estabelecidos 3 tratamentos: perifíton com a
presença de T. fluviatilis mais as egestas; perifíton só com as egestas; somente perifíton. Segundo
Liess & Haglund (2007), no tratamento com o gastropoda, após 16 dias em relação ao início do
experimento, os níves de nitrogênio inorgânico dissolvido foram 5 vezes maiores e os níveis de
fósforo solúvel reativo estavam abaixo dos limites de detecção. Após os 16 dias, no tratamento com
as egestas, foi verificado que o conteúdo de fósforo aumentou e a razão N:P do perifíton diminuiu,
sendo menor do que nos demais tratamentos. Chegaram à conclusão de que o nitrogênio era
106
liberado em maior proporção nas excretas, enquanto o fósforo era liberado em maior proporção nas
egestas e, de acordo com o nutriente mais limitante para o perifíton num dado instante, um destes
mecanismos de liberação de nutrientes será mais relevante. É claro que a disponibilização do
nutriente pelas egestas seria mais lento uma vez que exige remineralização, enquanto a liberação via
excretas é mais direta (Vanni, 2002). Neste caso, esta diferença entre a forma como o nitrogênio e o
fósforo são reciclados pode levar a um aumento nas concentrações de nitrogênio dissolvido na
coluna d’água, enquanto as fezes ricas em fósforo afundam e se acumulam no sedimento, sendo
disponibilizadas para o perifíton após a remineralização. Outra implicação disto é que se o ambiente
estiver eutrofizado e rico em fósforo, um gastrópoda como B. tenagophila vai se alimentar deste
perifíton e liberar as fezes ricas em fósforo que vão se acumular no sedimento. Como a água de um
ambiente eutrofizado já estaria rica em fósforo, o fósforo das egestas remineralizadas seria menos
consumido e acabaria por se acumular no sedimento. Isto seria negativo, porque aumentaria ainda
mais a eutrofização do ecossistema.
Além da liberação de nutrientes via excretas e egestas, a intensidade de herbivoria e o
crescimento podem estar ligados à composição elementar do alimento (Sterne & Elser, 2002). As
taxas de egestão permitem se avaliar aonde a herbivoria foi mais intensa (King-Lotufo et al., 2002).
Estas taxas calculadas para Biomphalaria tenagophila não foram significativamente diferentes entre
os tratamentos. De qualquer forma, as taxas de egestão foram maiores nos tratamentos controle e
+N (figura 26b). Isto significa que o gastrópoda teve uma herbivoria mais intensa nestes
tratamentos e comeu menos nos tratamentos aonde havia mais fósforo no perifíton (+P e +N+P).
Estes resultados estão indicando que B. tenagophila pode vir a aumentar a herbioria quando está
submetido a uma dieta pobre no elemento limitante, o fósforo. Então, estariam realizando a
compensação alimentar ativa assim como os ostrácodas. Fink & Von Elert (2006) reportaram esta
estratégia para o gastrópoda Radix ovata como mencinado no experimento 1 com ostrácodas. Para o
crescimento de B. tenagophila, seja em tamanho ou biomassa, a adição de nitrogênio e fósforo não
exerceu qualquer efeito (tabela 16). O tamanho e a biomassa se mantiveram constantes durante todo
o experimento, em torno de 10 mm e 100 mg, respectivamente, e foram praticamente iguais para
todos os tratamentos (figura 22). Portanto, os nutrientes não estimularam o crescimento de B.
tenagophila como mostrado em outros estudos. Uma maior oferta de fósforo, em particular, devido
ao estímulo que representa à síntese de RNAr, necessária para se elevar as taxas de crescimento,
pode aumentar o crescimento de crustáceos zooplanctônicos (Main et al., 1997; Acharya et al.,
107
2004, 2006; Vrede et al., 2004), insetos (Elser et al., 2000a, 2006; Frost & Elser, 2002b; Perkins et
al., 2004; Watts et al., 2006) ou gastrópodas (Fink & Von Elert, 2006). Acreditávamos que este
padrão poderia se repetir no nosso estudo, o que não ocorreu. Esta ausência de resposta do
crescimento de B. tenagophila ao fósforo pode ter sido devido ao período curto do experimento.
Nosso experimento durou 20 dias e começamos o experimento com organismos de 10 mm de
diâmetro. De acordo com Barbosa & Barbosa (1994), planorbídeos da espécie Biomphalaria
glabrata apresentam duas fases principais de crescimento: a primeira se estende do momento da
eclosão dos ovos e vai até aproximadamente o 40º dia de vida, aonde os indivíduos atingem em
torno de 3 mm de comprimento; e a segunda fase que se inicia a partir daí e coincide com o período
aonde se atinge a maturidade sexual. Nesta segunda fase do crescimento, os organismos passam de
3 mm para 8 mm de diâmetro e o crescimento é mais lento (~ 175 dias). Supondo que este padrão
de B. glabrata seja similar para o congenérico Biomphalaria tenagophila, podemos fazer algumas
considerações. Tendo em vista que, trabalhamos com indivíduos maiores do que 8 mm, isto é, de 10
mm de diâmetro, percebe-se que estávamos com indivíduos da segunda fase de crescimento descrita
e, portanto, a mais lenta. Então, se os indivíduos estavam durante uma fase de crescimento mais
lenta, pode ser que em 20 dias não iriam responder ao incremento de fósforo no alimento. Portanto,
não dá para saber se o crescimento de B. tenagophila responde ou não um enriquecimento com
fósforo. Como esta não era a pergunta de nosso trabalho, nos limitamos a fazer estas observações
para ter uma idéia a cerca disto e, assim, nortear pesquisas futuras. Somente um experimento
específico para esta questão pode vir a respondê-la.
Podemos concluir que Biomphalaria tenagophila não é um consumidor com homeostase
estrita e tem sua estequiometria variando em função do perifíton (aceita-se a hipótese 2). Para lidar
com um perifíton rico em carbono e pobre no elemento limitante, o fósforo, B. tenagophila pode
empregar duas estratégias: (1) excretar mais nitrogênio e conservar o fósforo; (2) aumentar a
ingestão do perifíton pobre em fósforo para compensar o déficit deste nutriente. Ao conservar o
fósforo e excretar mais nitrogênio, B. tenagophila pode aumentar a oferta de nitrogênio para o
perifíton e aumentar a limitação por fósforo no seu recurso alimentar. Entretanto, como libera o
fósforo nas egestas na mesma proporção do que no perifíton de que se alimenta, também pode
liberar este nutriente para o perifíton e atenuar uma possível limitação.
108
4.5. Comparação entre a estequiometria dos ostrácodas e Biomphalaria tenagophila
Foi encontrado uma grande similaridade entre as razões N:P dos ostrácodas e Biomphalaria
tenagophila. Os ostrácodas tiveram uma N:P média de 24,3 e os gastrópodas de 17,9 (tabelas 23 e
24). As razões N:P dos ostrácodas foram significativamente maiores do que a do Biomphalaria
tenagophila. Diferenças na estequiometria entre táxons distintos já foram mostradas em outros
trabalhos (tabela 24) e têm sido atribuídas ao conteúdo elementar distinto relacionado às diferentes
proporções das biomoléculas existentes em cada organismo (Sterner & Elser, 2002).
Observando-se a tabela 24 verifica-se que, no geral, as razões N:P dos crustáceos
zooplanctônicos são maiores do que às dos gastrópodas, mas ao se analisar as razões N:P dos
crustáceos bentônicos ocorre o contrário. As razões N:P dos ostrácodas se assemelham mais às dos
crustáceos bentônicos do que zooplanctônicos. Dentre o zooplâncton, os cladóceros Diaphanosoma
e Holopedium com uma N:P de 20:1 são os que mais se aproximam dos ostrácodas. Dentre os
crustáceos bentônicos, Isopoda e Gammarus roeseli são os que têm a N:P mais parecida com os
ostrácodas. Entretanto, estas comparações são meramente descritivas, uma vez que, os ostrácodas e
os demais crustáceos da tabela 24 são filogeneticamente distantes (Brusca & Brusca, 2003).
Portanto, não se pode saber se as diferenças e semelhanças da razão N:P são devido à composição
bioquímica determinada evolutivamente.
Em geral, as maiores razões N:P foram observadas para os insetos, possivelmente por
terem um exoesqueleto rico em quitina que tem na sua composição química algumas proteínas
(Brusca & Brusca, 2003), o que justificaria uma maior demanda por nitrogênio em relação aos
gastrópodas, por exemplo. Entretanto, quando Liess & Hillebrand (2005) analisaram a
estequiometria dos moluscos da classe Gastropoda, observaram uma N:P de 105:1, bastante elevada
em comparação às demais. É interessante se notar que quando as razões N:P das espécies de
gastrópodas foram analisadas em separado os valores foram bem menores, compatíveis com os
demais valores das razões N:P. Isto demonstra que ao se realizar o cálculo da estequiometria para
grandes grupos taxonômincos pode se embutir uma grande variabilidade e mascarar a real
estequiometria das espécies de cada um destes grupos. Isto já foi mostrado por Fink et al. (2006), e
discutido para o experimento 1 com os ostrácodas.
109
Os valores obtidos no experimento 2 para as razões C:N e C:P do Biomphalaria tenagophila
foram muito mais elevados que os encontrados para outros gastrópodas (tabela 24). Quando
calculada a média entre as razões C:N e C:P apenas para as espécies de gastrópoda, excluindo-se os
valores para a classe obtidos em Liess & Hillebrand (2005), obteve-se os valores de 6,25 e 172,5,
respectivamente. Nos nossos resultados obteve-se, como média para os 4 tratamentos, uma razão
C:N de 141 e uma C:P de 1799 (tabela 24). Mesmo os valores mais baixos da razão C:N (89,51 no
controle) e da C:P (1038 no tratamento +P) (tabela 23) ficaram muito aquém dos valores mostrados
para as espécies de gastropoda de outros estudos (tabela 24). Contudo, observando-se os gráficos
para as razões C:P do trabalho de Liess & Hillebrand (2005), pôde-se notar que os gastrópodas,
quando analisados por inteiro (concha mais tecido mole – da mesma forma que B. tenagophila foi
analisado no presente estudo), alcançaram valores da razão C:P entre 800 e 1000. Quando
analisados sem a concha, os gastrópodas obtiveram razões C:P menores, chegando no máximo a
300. Apesar dessas diferenças encontradas para as razões C:P dos gastrópodas quando analisados
com a concha ou só com o tecido mole, Liess & Hillebrand (2005) não encontraram diferenças
significativas para a razão C:P. De qualquer forma, os valores obtidos para a razão C:P dos
gastrópodas analisados com a concha são elevados e próximos aos encontrados no presente estudo.
A razão C:N também foi menor nos gastrópodas analisados sem a concha, mas novamente uma
diferença não significativa (Liess & Hillebrand, 2005). Além disso, mesmo os valores da razão C:N
dos gastrópodas analisados com a concha (~ 5 a ~ 9) em Liess & Hillebrand (2005) ainda ficaram
muito abaixo dos obtidos neste estudo com B. tenagophila (tabela 24). Da mesma maneira que para
as razões C:P e C:N, a razão N:P foi maior quando Liess & Hillebrand (2005) analisaram os
gastrópodas com a concha, sendo que, neste caso, a diferença foi significativa. A razão N:P chegou
a ~ 140 quando os gastrópodas foram analisados com a concha e ficou entre 40 e 60 quando
analisados sem a concha. No caso da razão N:P, portanto, os valores encontrados por Liess &
Hillebrand foram maiores em relação aos obtidos para B. tenagophila (tabela 23). Nos outros
estudos com gastrópodas apresentados na tabela 24, com exceção de Figueiredo-Barros et al.
(2006), apenas as partes moles dos organismos foram consideradas para as análises do conteúdo de
C, N e P e, portanto, as razões C:N:P não foram determinadas considerando a concha. Para
pesquisas futuras, também seria interessante verificar se existem diferenças marcantes entre as
razões C:N:P de B. tenagophila relacionadas à concha analisando-se esta separada do tecido mole.
É óbvio que o organismo é a unidade concha-tecido mole, mas se determinar a razão C:N:P da
concha e do tecido-mole pode ajudar a compreender como é a alocação dos elementos para cada
110
uma das principais partes que compõem B. tenagophila, e de que forma um desbalanço elementar
pode vir a afetar a síntese de cada uma destas partes.
Para a razão N:P, os valores deste estudo (tabela 23) ficaram muito mais próximos aos dos
gastrópodas da tabela 24. Obtivemos um valor médio da razão N:P para os 4 tratamentos de 17,9,
enquanto a média geral da razão N:P obtida para as espécies de gastrópodas dos outros estudos foi
de 29 (tabela 24). Entretanto, devido à grande variação nas razões N:P do Biomphalaria
tenagophila (tabela 23) fica difícil saber qual um valor mais comum para esta espécie. Talvez tal
valor padrão não exista devido à grande platicidade estequiométrica desta espécie.
Comparando a estequiometria do Biomphalaria tenagophila (tabela 23) com a dos demais
gastrópodas (tabela 24), deu para notar que nesta espécie existe uma enorme variabilidade das
razões C:N e C:P, enquanto a razão N:P varia de forma mais sutil. Poderia ser que o balanço entre o
carbono e o nitrogênio e entre o carbono e o fósforo estariam muito mais sujeitos a grandes
variações. A partir da razão N:P, se esperaria que o balanço entre o nitrogênio e o fósforo fosse
mais estável. Mas, como mostramos, B. tenagophila não tem uma homeostase estrita e estas
variações são apenas um reflexo das variações da estequiometria do perifíton. Realmente,
observando-se a estequiometria do perifíton (tabela 22), nota-se que a razão N:P perifítica também
variou muito menos. Talvez, as espécies de gastrópoda mostradas na tabela 24 sejam mais
homeostáticas e regulem de maneira mais eficiente o balanço entre o carbono e os nutrientes,
mantendo razões C:N e C:P mais baixas e evitanto o excesso de carbono à todo custo. Já
Biomphalaria tenagophila não gastaria tanta energia em manter razões C:N e C:P tão abaixo do seu
recurso alimentar (perifíton), conservando energia. Isto seria um reflexo de uma história evolutiva
que permitiu à linhagem ancestral de B.tenagophila se adaptar e sobreviver com uma dieta com alta
razão C:nutrientes. De certa forma, isto lhe traria alguma vantagem competitiva em relação às
espécies com menor plasticidade estequiométrica (Fink et al., 2006), que poderiam sucumbir frente
à um recusro alimentar de estequiometria tão variável.
111
Tabela 24: Razões estequiométricas C:N, C:P e N:P para diversos taxa de invertebrados. Entre
parênteses está a classe (moluscos e crustáceos), a ordem (insetos e crustáceos) ou subordem
(insetos) de cada táxon.
Grupo taxonômico C:N C:P N:P Referência
Zooplâncton
Crustacea
Acanthodiaptomus (Copepoda) - 200:1 40:1
Bosmina (Cladocera) - 150:1 30:1
Daphnia (Cladocera) - 90:1 15:1
Diaphanosoma (Cladocera) - 100:1 20:1 Sterner & Hessen (1994)
Heterocope (Copepoda) - 180:1 40:1
Holopedium (Cladocera) - 120:1 20:1
Leptora (Cladocera) - 230:1 40:1
Polyphemus (Cladocera) - 250:1 40:1
Daphnia (Cladocera) 5.8:1 - - Matthews & Mazumder (2005)
Bentos
Annelida
Oligochaeta 5.3:1 140:1 25:1 Fink et al. (2006)
Hirudinea 4.8:1 168:1 35.5:1 Frost et al. (2003)
Mollusca
Gastropoda 6.5:1 600:1 105:1 Liess & Hillebrand (2005)
Biomphalaria tenagophila (Gastropoda) 141:1 1799:1 17,9:1 Presente estudo
Bithynia tentaculata (Gastropoda) 7.5:1 190:1 23.7:1 Fink et al. (2006)
Elimia livescens (Gastropoda) - - 28:1 Evans-White & Lamberti (2005)
Heleobia australis (Gastropoda) 5:1 146:1 29:1 Figueiredo-Barros et al. (2006)
Radix ovata (Gastropoda) 8:1 190:1 - Fink & Von Elert (2006)
Theodoxus fluviatilis (Gastropoda) 4.5:1 164:1 36:1 Liess & Haglund (2007)
Crustacea
Ostracoda - - 24,3:1 Presente estudo
Amphipoda 5.8:1 93.8:1 16:1 Frost et al. (2003)
Isopoda 5.4:1 150:1 25:1 Liess & Hillebrand (2005)
Asellus aquaticus (Isopoda) 5:1 120:1 20:1 Fink et al. (2006)
A. militaris (Isopoda) 5:1 100:1 18:1 Evans-White et al. (2005)
Caecidotea (Isopoda) 5.8:1 90:1 18:1 Evans-White et al. (2005)
Gammarus roeseli (Amphipoda) 5.5:1 125:1 25:1 Fink et al. (2006)
G. pseduolimnaeus (Amphipoda) 5.8:1 100:1 20:1 Evans-White et al. (2005)
Orconectes (Decapoda) 6:1 100:1 20:1 Evans-White et al. (2005)
O. propinquus (Decapoda) - - 18:1 Evans-White & Lamberti (2005)
112
5. Conclusões Gerais
. O perifiton respondeu significativamente à adição de fósforo em ambos os experimentos,
demonstrando que o perifiton da lagoa Cabiúnas é limitado por este nutriente. Isto ficou nítido com
a diminuição das suas razões C:P e N:P nos tratamentos +P e +N+P (hipótese 1 parcialmente
aceita). Essa redução foi mais forte no experimento com ostrácodas, provavelmente devido a menor
proporção de detritos no perifiton deste experimento, que foi evidenciado através das menores
razões C:Clor a. A razão C:N do perifíton não respondeu significativamente à adição de nitrogênio
em nenhum dos dois experimentos. Portanto, o perifíton não estava limitado por este elemento.
Tabela 24: continuação.
Grupo taxonômico C:N C:P N:P Referência
Insecta
Anisoptera 5.1:1 131:1 25.7:1
Coleoptera 5.4:1 254:1 46.7:1
Diptera 5.8:1 151:1 25.9:1 Frost et al. (2003)
Ephemeroptera 5.6:1 133:1 23.7:1
Hemiptera 5:1 142:1 28:1
Trichoptera 6.9:1 157:1 24:1
Odonata (Zygoptera) 5.1:1 162:1 31.8:1
Coleoptera 5.7:1 250:1 45:1
Diptera 5.8:1 180:1 30:1 Liess & Hillebrand (2005)
Ephemeroptera 5.5:1 190:1 30:1
Chironomidae 6:1 180:1 30:1
Ephemeroptera 5.1:1 150:1 25:1 Fink et al. (2006)
Trichoptera 6.7:1 160:1 22:1
Tinodes waeneri (Trichoptera) 6.3:1 185:1 30:1
Calopteryx maculata (Odonata) 5:1 190:1 38:1
Helicopsyche borealis (Trichoptera) 7:1 206:1 43:1
Hydropsyche (Trichoptera) 5.8:1 200:1 40:1 Evans-White et al. (2005)
Psephenus herricki (Coleoptera) 6:1 250:1 51:1
Pteronarcys (Plecoptera) 6:1 220:1 40:1
Stenacron interpunctatum
(Ephemeroptera)
6:1 200:1 41:1
113
. Os ostrácodas são consumidores mais homeostáticos do que Biomphalaria tenagophila. Isto
porque apesar das razões N:P dos ostrácodas variarem em função da N:P do perifiton, esta relação é
inversa, mostrando que ao se alimentarem de um perifíton pobre em fósforo (maior N:P), os
ostrácodas apresentam uma tendência em estocar mais este elemento diminuindo suas razões N:P.
Além disso, é possível que estes consumidores excretem mais N e conservem P, e empreguem uma
compensação alimentar ativa para compensar o déficit de P num perifíton pobre neste nutriente.
Tudo isto indica que os ostrácodas apresentam uma variação na sua estequiometria relacionada à
estequiometria do perifíton, porém possuem uma capacidade homeostática que lhes permite
conservar o elemento limitante (fósforo) (hipótese 2 parcialmente aceita para o experimento 1).
. O gastrópoda Biomphalaria tenagophila não tem homeostase estrita e sua estequiometria
varia em função da estequiometria do perifiton (hipótese 2 aceita para o experimento 2). Apesar da
regressão linear só deixar isto claro para a razão C:N, muitas evidências a partir dos nossos dados
permitem acreditar que este seja o padrão para as razões C:P e N:P. As razões C:P e N:P do
gastrópoda foram muito similares às do perifiton.
. A estratégia dos ostrácodas de excretarem mais N do que P e de conservarem fósforo na
biomassa também foi observada para B. tenagophila. Esta estratégia tem sido observada para outros
organismos que vivem em ambientes pobres em P, como é o caso da lagoa Cabiúnas.
. Biomphalaria tenagophila pode vir a liberar nitrogênio e fósforo de maneira diferenciada. O
nitrogênio seria liberado nas excretas em maior proporção, ficando disponível mais rapidamente
para o perifíton. O fósforo teria maior liberação nas egestas, as quais acompanham a razão N:P do
perifíton ingerido. Dessa maneira, ocorreria uma retroalimentação entre o balanço de nitrogênio e
fósforo na interação consumidor-perifíton.
114
. Uma eutrofização artificial pode alterar a estequiometria C:P e N:P do perifiton da lagoa
Cabiúnas e afetar diretamente os consumidores menos homeostáticos como B. tenagophila. Desta
forma, a composição química e o balanço entre o carbono, nitrogênio e fósforo se alteraria na
relação consumidor vs. perifíton. Isto também poderia afetar o restante da teia trófica, que também
deve conter outros organismos pouco homeostáticos.
. Apesar do Biomphalaria tenagophila incorporar em sua biomassa o excesso de fósforo que
entraria no ecossistema a partir de uma eutrofização artificial, parte deste elemento se perderia nas
egestas. Assim, o gastrópoda não diminuiria o efeito da eutrofização ao consumir mais perifíton e as
egestas ricas em fósforo poderiam se acumular no sedimento, aumentando o estoque deste nutriente
no ecossistema. Em longo prazo, isto seria negativo contribuindo para uma eutrofização ainda
maior do ecossistema.
. A estequiometria ecológica da interação perifíton vs. Biomphalaria tenagophila revelou que
estes membros da comunidade bentônica da lagoa Cabiúnas podem responder ao aumento das
concentrações de fósforo do sistema. Nas condições naturais, isto se daria por uma entrada de
esgoto doméstico ou de fertilizantes vindos da bacia de drenagem. Ao se analisarem as razões C:P e
N:P do perifíton e do gastrópoda, seria possível identificar a entrada de um excesso de fósforo no
sistema. Tanto o perifíton como o gastrópoda Biomphalaria tenagophila, portanto, podem ser
usados como bioindicadores para se avaliar o estado trófico da lagoa Cabiúnas.
115
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