Ecologia de macrófitas aquáticas em rios costeiros de São Paulo: diversidade, competição interespecífica e distribuição espacial em gradientes ambientais - Nunes, Lais Samira Correia [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2020)
Esta tese de doutorado teve como objetivo estudar a diversidade, a competição interespecífica e a distribuição espacial de macrófitas aquáticas em rios costeiros do estado de São Paulo, através de estudos em campo (oito rios costeiros) e de experimentos em casa de vegetação. Nós elaboramos um inventário de espécies e de formas de vida de macrófitas aquáticas nos rios costeiros e encontramos um total de 45 táxons, 24 famílias e 6 formas de vida. As macrófitas emergentes foram mais frequentes e encontradas em todos os rios, porém as flutuantes e submersas foram registradas em somente dois rios. Nós observamos um gradiente de distribuição de espécies no gradiente norte-sul do litoral, com apenas 4 espécies ocorrendo em grande parte do trecho estudado e 43,5% dos táxons ocorrendo em somente um dos rios amostrados. Nós observamos que as diferenças de características das planícies costeiras (largura e inclinação) ao longo do litoral influenciam as características dos rios costeiros, especialmente sua heterogeneidade ambiental, seus comprimentos e seus gradientes longitudinais de salinidade. Nós encontramos que a heterogeneidade ambiental influencia positivamente a riqueza de formas de vida de macrófitas e a variação na composição de espécies entre os rios, no entanto, não influencia a riqueza de espécies. Os rios costeiros com heterogeneidade ambiental semelhante foram aqueles com maior similaridade na composição de espécies de macrófitas aquáticas independentemente de suas distâncias geográficas. Nós observamos elevada diversidade beta de espécies e de formas de vida de macrófitas aquáticas em escala local e regional. Na escala local, o turnover de espécies e o aninhamento de formas de vida foram explicados pelos gradientes ambientais longitudinais dos rios. Na escala regional, a diversidade beta de formas de vida foi explicada pelo comprimento dos rios; no entanto, a variação de espécies pareceu estar mais relacionada a fatores bióticos e históricos na dispersão e colonização. A partir dos estudos em campo, nós concluímos que as diferenças nas características das planícies costeiras promovem diferentes características ambientais nos rios costeiros que levam à formação de diferentes comunidades e padrões de diversidade e distribuição espacial de macrófitas aquáticas ao longo do litoral de São Paulo. Em relação aos estudos experimentais, nós encontramos que a competição entre as macrófitas emergentes Spartina alterniflora e Crinum americanum em sedimento natural de baixo e médio estuário do rio Itanhaém não é dependente das densidades iniciais de indivíduos jovens, pois S. alterniflora apresentou maior habilidade do que C. americanum em qualquer densidade nos dois tipos de sedimento. Nós encontramos também que a distribuição e a organização dos bancos destas espécies no estuário do rio Itanhaém podem ter siso influenciadas por suas ordens de chegada na colonização e efeitos de prioridade, pois indivíduos jovens não se estabeleceram em culturas heteroespecíficas de indivíduos adultos. Em experimento com substrato artificial, nós encontramos que a salinidade não foi limitante para o crescimento em monocultura de S. alterniflora e C. americanum e não influenciou o conteúdo de nitrogênio total em S. alterniflora. No entanto, em maior salinidade (30), C. americanum apresentou maior conteúdo de nitrogênio total em relação à condição não salina (0), possivelmente, como uma estratégia de tolerância à salinidade. No tratamento de maior salinidade ocorreu competição interespecífica assimétrica com maior habilidade competitiva de S. alterniflora. Os resultados de nossos experimentos sugerem que, possivelmente, em baixo estuário do rio Itanhaém C. americanum foi excluída competitivamente por S. alterniflora independentemente de suas densidades de colonização, e que em médio estuário a ordem de chegada destas espécies tem importância para a organização de seus bancos mistos.

This Ph.D. thesis aimed to study the diversity, interspecific competition and spatial distribution of aquatic macrophytes in coastal rivers in the São Paulo State, through field studies (eight coastal rivers) and greenhouse experiments. We elaborated an inventory of macrophyte species and life forms in the coastal rivers and found a total of 45 taxa, 24 families and 6 life forms. The emergent macrophytes were the most frequent ones and they were found in all rivers, but the floating and submerged macrophytes were recorded in only two rivers. We observed a gradient of species distribution in the north-south gradient of the coast, with only 4 species occurring in a large part of the studied coastal length and 43.5% of the taxa occurring in only one of the sampled rivers. We observed that the differences in the characteristics of the coastal plains (width and slope) influence the characteristics of the coastal rivers, especially their environmental heterogeneity (EH), lengths and longitudinal salinity gradients. We found that EH positively influences life form richness and species composition variation among the rivers; however, it does not drive species richness. The coastal rivers with similar EH were those with the greatest similarity in species composition regardless of their geographical distances. We observed great beta diversity of macrophyte species and life forms at local and regional scales. At the local scale, the species turnover and life form nestedness were explained by the rivers’ longitudinal environmental gradients. At the regional scale, the life form beta diversity was explained by rivers’ length; however, species composition variation was probably related to biotic and historical factors in dispersion and colonization. From the field studies, we conclude that the differences in the characteristics of the coastal plains promote different environmental characteristics of the coastal rivers and lead to different communities and patterns of diversity and spatial distribution of aquatic macrophytes along the São Paulo coastal region. In relation to the experimental studies, we found that the competition between the emergent macrophytes Spartina alterniflora and Crinum americanum in natural sediment of the lower and middle Itanhaém River Estuary is not density-dependent of young individuals, as S. alterniflora had greater ability than C. americanum in any density in both sediment types. We also found that the distribution and stand organization of these species in the Itanhaém River Estuary may be influenced by their arrival order in colonization and priority effects, as young individuals did not establish themselves in heterospecific cultures of adult individuals. In an experiment using artificial substrate, we found that salinity was not limiting for the S. alterniflora and C. americanum growth in monoculture and it did not influence the S. alterniflora total nitrogen content. However, in higher salinity (30), C. americanum had higher total nitrogen content in relation to the treatment with no salt addition (0), possibly as a strategy of salt tolerance. In the higher salinity treatment, asymmetric interspecific competition occurred with greater competitive ability of S. alterniflora. The results of our experiments suggest that, possibly, in the lower Itanhaém River Estuary C. americanum was competitively excluded by S. alterniflora regardless of their colonization densities, and that in the middle estuary the arrival order was important for the organization of their mixed stands.
Ecology of aquatic macrophytes in coastal rivers of São Paulo: diversity, interspecific competition and spatial distribution in environmental gradients
Keywords: Plantas aquáticas; Ecossistemas aquáticos costeiros; Estuários; Gradiente de salinidade; Diversidade beta; Interação biótica; Pressão de propágulos; Ordem de chegada; Efeito de prioridade; Aquatic plants; Coastal wetlands; Estuaries; Salinity gradient; Beta diversity; Biotic interaction; Propagules pressure; Arrival order; Priority effect