Spatial and temporal distribution of stream macroalgae in a tropical river basin / Distribuição espacial e temporal de macroalgas de riachos em uma bacia tropical

Spatial and temporal distribution of stream macroalgae in streams from southeastern Brazil were assessed for one year. The fluctuations in macroalgal species composition and environmental factors were monitored monthly. The region exhibit a tropical climate, with defined rainy and dry seasons. Nineteen species were found, with a predominance of Chlorophyta (52.7% of the species), followed by Cyanobacteria (26.3%), Ochrophyta and Rhodophyta (10.5% each). Scytonema arcangeli had the highest number of records (63.6%), while Mougeotia capucina occurred in all sampling sites. Community structure had low similarity (20-26%) and the environmental factors showed a weak contribution to the distribution pattern observed. Despite this, the light availability at the stream-bed seems to be a major influence on the macroalgal seasonal dynamics. We suggest that macroalgae communities are predominantly composed of rare species, and this could explain the lack of a clear spatial and temporal variation pattern of these organisms.

A distribuição espacial e temporal das macroalgas lóticas em riachos do sudeste do Brasil foram avaliadas por um ano. As flutuações na composição de espécies de macroalgas e fatores ambientais foram monitorados mensalmente. A região apresenta um clima tropical, com estações chuvosas e secas definidas. Dezenove espécies foram encontradas, com predomínio de Chlorophyta (52,7% das espécies), seguido por Cianobactérias (26,3%), Ochrophyta e Rhodophyta (10,5% cada). Scytonema arcangeli teve o maior número de registros (63,6%), enquanto Mougeotia capucina ocorreu em todos os pontos de amostragem. A estrutura da comunidade teve baixa similaridade (20-26%) e os fatores ambientais mostraram uma fraca contribuição para o padrão de distribuição observado. Apesar disso, a disponibilidade de luz no leito do riacho parece ser de grande influência sobre a dinâmica sazonal de macroalgas. Nós sugerimos que as comunidades de macroalgas são predominantemente compostas por espécies raras, e isso poderia explicar a falta de um padrão claro de variação espacial e temporal desses organismos.

Effects of crevice size on the establishment of macroalgae in subtropical streams / Efeitos do tamanho de fendas no estabelecimento de macroalgas em riachos subtropicais

Considering that in previous studies, the surface roughness (micrometric dimension) showed a weak effect on the colonization of stream macroalgae, we investigated the effects of different crevice sizes (milimetric dimension, a scale slightly higher than previous investigations) on the macroalgal abundance in three streams exposed to full sunlight in southern Brazil. We used smooth sterile glass plates with different shapes: P – plane surface without crevices; S – sinuous surface (depth of crevices with 0.159 mm ± 0.03); N – non-unifom surface (0.498 mm ± 0.09); C – surfaces with convex structures (1.190 mm ± 0.12); and three additional surface types with different patterns of heterogeneity with combinations of glass pieces: P + S (H1); P + S + N (H2) and P + S + N + C (H3). The plates were placed into the streams and after 105 days the percent cover of macroalgal community was measured. No significant differences among treatments were recorded. However, we observed a trend of macroalgae occurs within the crevices in all treatments and this suggests that, for stream macroalgae, the crevice sizes used in this study was still not enough to provide an expressive algal growth, even in the treatment with bigger crevices.

Considerando que em estudos anteriores a rugosidade da superfície (dimensão micrométrica) mostrou um fraco efeito sobre a colonização de macroalgas lóticas, nós investigamos os efeitos de tamanhos diferentes (em dimensões milimétricas, uma escala ligeiramente maior do que as investigações anteriores) sobre a abundância de macroalgas em três riachos expostos a pleno sol no sul do Brasil. Utilizamos placas lisas de vidro estéreis com formas diferentes: P – superficie plana sem fendas; S - superfície sinuosa (profundidade de fendas com 0.159 mm ± 0.03), N - superfície não-unifome (0.498 mm ± 0.09), C – superficie com estruturas convexas (1.190 mm ± 0.12), e três tipos de superfície adicionais com diferentes padrões de heterogeneidade construídas apartir da combinação de peças de vidro: P + S (H1), P + S + N (H2) e P + S + N + C (H3). As placas foram instaladas nos riachos e após 105 dias a cobertura percentual da comunidade de macroalgas foi medida. Não houve diferenças significativas entre os tratamentos. Porém, observamos uma tendência das macroalgas ocorrerem dentro das fendas em todos os tratamentos e, isso sugere que, para macroalgas lóticas, os tamanhos das fendas utilizadas neste estudo ainda não foram suficientes para proporcionar um expressivo crescimento de algas, mesmo no tratamento com fendas maiores.

A new method to quantify macroalgae and a practical sampler for experimentation in lotic habitats / Um novo método para quantificar macroalgas e um prático amostrador para experimentação em ecossistemas lóticos

Experimental studies in rivers and streams are extremely difficult to run due to the fact that the conditions of these environments are very complex and provide a high level of heterogeneity, which hinders the precise control and standardization of variables. In this study, we present a practical sampler that was designed to make it easier to conduct research projects involving benthic communities of lotic environments, as well as a new nondestructive technique for quantification of the macroalgal communities typically found in these habitats. The sampler consists of an acrylic square tube in which water flows normally inside. This structure carries a removable glass plaque with a known area and can simulate various ecological situations by changing both biotic and abiotic conditions. Thus, it can mitigate the differences between environmental characteristics where each sampler is exposed. The new technique involves capturing digital images that can monitor a unique macroalgal community in development throughout time and a more precise quantification when compared with other techniques that are widely applied. The sampler is easy to build and the images simple to quantify, allowing the detection of spatial and temporal variations in richness and abundance of investigated communities.

Os estudos experimentais em rios e riachos são extremamente difíceis de serem executados, visto que as condições desses ambientes são muito complexas e proporcionam um alto nível de heterogeneidade, o que dificulta o controle e a padronização precisa das variáveis. Nesse contexto, um prático amostrador foi desenvolvido para facilitar a execução de projetos de pesquisas envolvendo comunidades bentônicas de ambientes lóticos, além de constituir uma nova técnica não destrutiva para quantificação das macroalgas tipicamente encontradas nesses habitats. O amostrador consiste de um tubo de acrílico de seção quadrada, pelo qual a água corrente flui normalmente em seu interior. Tal estrutura porta uma placa de vidro removível com área conhecida e permite simular diversas situações ecológicas, variando tanto as condições abióticas como as bióticas, além de amenizar as diferenças entre as características ambientais a que está submetido cada um dos amostradores. Diversamente, a nova técnica consiste na captura de imagens digitais que permitem o acompanhamento temporal de uma mesma comunidade de macroalgas em desenvolvimento e uma quantificação mais precisa quando comparada com técnicas amplamente aplicadas na área. O amostrador é fácil de construir e as imagens são simples para quantificar, permitindo a detecção de variações espaço-temporais na riqueza e abundância das comunidades investigadas.

Macroalgas de ambientes lóticos da região centro-oeste do Paraná, região sul do Brasil / Stream macroalgae from the mid-western region of Paraná State, southern Brazil

Estudos taxonômicos enfocando o inventário de macroalgas de ambientes lóticos em diferentes regiões são considerados importantes contribuições para o conhecimento básico destas comunidades algais. Neste contexto, o principal objetivo desta investigação foi realizar um levantamento florístico das comunidades de macroalgas da região centro-oeste do estado do Paraná, região Sul do Brasil, uma área de clima subtropical pouco investigada. Vinte e dois segmentos de rios/riachos foram amostrados através da técnica da transeção. Vinte e quatro táxons de macroalgas foram encontrados, incluindo 18 táxons subgenéricos e 6 grupos vegetativos. Chlorophyta foi a divisão com maior número de espécies (13 táxons = 54 por cento), seguida por Cyanophyta (cinco táxons = 21 por cento) e Rhodophyta e Heterokontophyta (3 táxons = 12,5 por cento cada uma). Phormidium retzii (C. Agardh) Gomont (Cyanophyta) foi a espécie melhor distribuída, e emaranhados de filamentos o tipo morfológico predominante. Apesar de todos os táxons já tenham sido previamente descritos para ambientes lóticos brasileiros, 5 espécies são novos registros para o estado do Paraná. Embora sem nenhuma espécie nova registrada, o levantamento taxonômico da região centro-oeste do estado do Paraná é extremamente relevante, uma vez que ele amplia as distribuições geográfica e ambiental das comunidades de macroalgas no Brasil.

Taxonomic studies focusing on the inventory of lotic macroalgae in different regions are important contributions to the basic knowledge for these algal communities. In this context, the main objective of this investigation was to accomplish a floristic survey of the stream macroalgal communities in the mid-west region of Paraná State, Southern Brazil, a poorly investigated subtropical area. Twenty-two stream segments were sampled by means of cross-transect technique. Twenty-four macroalgal taxa were found, including 18 subgeneric taxa and 6 vegetative groups. Chlorophyta was the most species rich division (13 taxa = 54 percent of the total), followed by Cyanophyta (five taxa = 21 percent) and Rhodophyta and Heterokontophyta (3 taxa = 12.5 percent). Phormidium retzii (C. Agardh) Gomont (Cyanophyta) was the most widespread species, and mats the predominant morphological type. Although all the macroalgal taxa had been previously described from Brazilian streams, 5 species are new records from Paraná State. Even with no additional species reported, the survey in the mid-west region of Paraná State are relevant, since it expanded the geographical and environmental distribution of the stream macroalgal communities in Brazil.

Distribution of stream macroalgal communities from the mid-western region of Paraná state, southern Brazil: importance of local scale variation

Twenty-two stream segments, representing the diverse types of environments in the mid-western region of the Paraná State, southern Brazil, were sampled for occurrence of macroalgal communities from May to October in 2002. Twenty-seven macroalgal taxa were found, with Chlorophyta as the dominant algal group, followed by Cyanobacteria, Rhodophyta and Chrysophyta. The most widespread species was Phormidium retzii. Distribution was patchy, with species number per sampling sites ranging from zero to six and correlated positively with the abundance. On the other hand, no significant correlation was found among the species number and abundance with environmental variables. Results indicated wide and random variation among the streams. Thus, it seemed that the distribution of macroalgal communities in the study area responded more closely to the local-scale variation than the regional characteristics.

Durante o período de maio a outubro de 2002, vinte e dois segmentos de riachos, representando os diversos tipos de ambientes da região centro-oeste do estado do Paraná, sul do Brasil, foram amostrados quanto à comunidade de macroalgas. Foram encontradas vinte e sete macroalgas. A divisão Chlorophyta foi o grupo algal predominante, seguido por Cyanobacteria, Rhodophyta e Chrysophyta. A espécie com melhor distribuição foi Phormidium retzii. Foi observado um padrão de distribuição em mosaico. O número de espécies por ponto de amostragem variou de zero a seis e correlacionou-se positivamente com abundância de espécies. Por outro lado, nenhuma outra correlação significativa foi encontrada entre número de espécies e abundância com as variáveis ambientais. Os resultados, suportados por dados de literatura, indicaram uma variação ampla e aleatória entre os riachos, sugerindo que a distribuição da comunidade de macroalgas na área de estudos parece responder mais fortemente a variações nas condições em escala local do que em escalas regionais maiores.

Seasonality of macroalgal communities in a subtropical drainage basin in Paraná state, southern Brazil

Seasonal dynamics of macroalgal communities was analyzed monthly by samplings in three stream segments of the Pedras River Basin, mid-south region of Paraná State, southern Brazil, from April 2004 to March 2005. The seasonal fluctuations in macroalgal species richness and abundance were correlated with selected environmental variables. In general, the seasonal distribution patterns of these communities were distinct from those reported from other tropical and temperate regions, with higher macroalgal richness and abundance observed from late spring to late fall. Multiple linear regression analysis revealed that the stream variable most closely related with the temporal distribution pattern observed was temperature, which had a very similar seasonal pattern to the biological parameters. On the other hand, the floristic composition was quite diverse in the streams sampled. Among the 25 taxa identified, only two were common to the three streams whereas 15 were restricted to a single sampling site. These data indicate that, although temperature seems to be an effective relationship with global temporal pattern, particular characteristics of each stream can strongly influence the seasonal tendencies in local scale. The results of Detrended Correspondence Analysis (DCA) and Cluster Analysis corroborated this observation.

A dinâmica sazonal das comunidades de macroalgas foi analisada mensalmente através de amostragens em três segmentos de riachos da Bacia do Rio das Pedras, região centro-sul do Estado do Paraná, Sul do Brasil, de abril de 2004 a março de 2005. As flutuações sazonais na riqueza e abundância de espécies de macroalgas foram correlacionadas com variáveis ambientais selecionadas. Em geral, os padrões de distribuição sazonal destas comunidades foram distintos daqueles reportados para outras regiões tropicais e temperadas, com maiores valores de riqueza e abundância observados no período compreendido entre o final da primavera e o final do outono. As análises de regressão linear múltipla revelaram que a variável do riacho mais fortemente relacionada com o padrão de distribuição temporal observado foi a temperatura, que teve um padrão sazonal muito similar àqueles observados para os parâmetros biológicos. Por outro lado, a composição florística foi bastante diversa nos riachos amostrados. Dentre os 25 táxons identificados, somente dois foram comuns aos três riachos, enquanto que 15 foram restritos a um único ponto de amostragem. Estes dados indicam que, embora a temperatura pareça ter tido uma relação efetiva com o padrão temporal global, características particulares de cada riacho podem influenciar fortemente as tendências sazonais em escala local. Os resultados da Análise de Correspondência Destendenciada (ADC) e da Análise de Grupamento corroboraram esta observação.

Seasonality of macroalgal communities in a subtropical drainage basin in Paraná state, southern Brazil / Sazonalidade das comunidades de macroalgas em uma bacia de drenagem subtropical no estado do Paraná, sul do Brasil

Seasonal dynamics of macroalgal communities was analyzed monthly by samplings in three stream segments of the Pedras River Basin, mid-south region of Paraná State, southern Brazil, from April 2004 to March 2005. The seasonal fluctuations in macroalgal species richness and abundance were correlated with selected environmental variables. In general, the seasonal distribution patterns of these communities were distinct from those reported from other tropical and temperate regions, with higher macroalgal richness and abundance observed from late spring to late fall. Multiple linear regression analysis revealed that the stream variable most closely related with the temporal distribution pattern observed was temperature, which had a very similar seasonal pattern to the biological parameters. On the other hand, the floristic composition was quite diverse in the streams sampled. Among the 25 taxa identified, only two were common to the three streams whereas 15 were restricted to a single sampling site. These data indicate that, although temperature seems to be an effective relationship with global temporal pattern, particular characteristics of each stream can strongly influence the seasonal tendencies in local scale. The results of Detrended Correspondence Analysis (DCA) and Cluster Analysis corroborated this observation.

A dinâmica sazonal das comunidades de macroalgas foi analisada mensalmente através de amostragens em três segmentos de riachos da Bacia do Rio das Pedras, região centro-sul do Estado do Paraná, Sul do Brasil, de abril de 2004 a março de 2005. As flutuações sazonais na riqueza e abundância de espécies de macroalgas foram correlacionadas com variáveis ambientais selecionadas. Em geral, os padrões de distribuição sazonal destas comunidades foram distintos daqueles reportados para outras regiões tropicais e temperadas, com maiores valores de riqueza e abundância observados no período compreendido entre o final da primavera e o final do outono. As análises de regressão linear múltipla revelaram que a variável do riacho mais fortemente relacionada com o padrão de distribuição temporal observado foi a temperatura, que teve um padrão sazonal muito similar àqueles observados para os parâmetros biológicos. Por outro lado, a composição florística foi bastante diversa nos riachos amostrados. Dentre os 25 táxons identificados, somente dois foram comuns aos três riachos, enquanto que 15 foram restritos a um único ponto de amostragem. Estes dados indicam que, embora a temperatura pareça ter tido uma relação efetiva com o padrão temporal global, características particulares de cada riacho podem influenciar fortemente as tendências sazonais em escala local. Os resultados da Análise de Correspondência Destendenciada (ADC) e da Análise de Grupamento corroboraram esta observação.