Which variables influence the herbivory amount on Montrichardia spp. (Araceae) in aquatic ecosystems? / ¿Qué variables influyen en la herbivoría en Montrichardia spp. (Araceae) en los ecosistemas acuáticos?

Abstract Introduction: The study of herbivory is fundamental in ecology and includes how plants invest in strategies and mechanisms to reduce herbivore damage. However, there is still a lack of information about how the environment, plant density, and functional traits influence herbivory in aquatic ecosystems. Objective: To assess if there is a relationship between herbivory, environmental variables, and plant traits two species of Montrichardia, a neotropical aquatic plant. Methods: In September 2018, we studied 78 specimens of Montrichardia arborescens and 18 of Montrichardia linifera, in 18 sites in Melgaço, Pará, Brazil. On each site, we measured water depth, distance to the margin, and plant density. From plants, we measured plant height and leaf thickness, and photographed the leaves to calculate the specific leaf area and percentage herbivory. To identify anatomical structures, we collected fully expanded leaves from three individuals per quadrat. Results: For M. arborescens, plants with thicker leaves and higher specific leaf area have less herbivore damage. For M. linifera, plants from deeper sites and with thicker leaves had more herbivore damage, while plants that grew farther from the margin had less damage. We found anatomical structures related to defense, such as idioblast cells with phenolic compounds, and cells with solid inclusions that can contribute to avoiding severe damage. Conclusions: Herbivory in these Montrichardia species can be explained by a combination of plant and environmental traits (patch isolation and water depth). The main plant traits are leaf thickness and area, but chemical compounds and solid inclusions also help Montrichardia to sustain less damage than other macrophytes.

Resumen Introducción: La herbivoría es fundamental para comprender cómo las plantas invierten en diferentes estrategias para evitar la depredación, lo que implica diferentes mecanismos de defensa. Factores relacionados con el medio ambiente, la densidad de plantas y/o los rasgos funcionales de las plantas pueden influir en la herbivoría en los ecosistemas acuáticos. Sin embargo, todavía falta información sobre cómo esos factores influyen en la herbivoría en los ecosistemas acuáticos y pueden contribuir a la carga de herbivoría. Objetivo: Evaluar si existe una relación entre la herbivoría y las variables ambientales (p. ej., profundidad del agua y distancia al margen), los factores ecológicos (densidad de plantas) y los rasgos estructurales de las plantas (altura, grosor de la hoja y área foliar) e indicar estructuras anatómicas que actúen junto con los rasgos estructurales en el sistema de defensa de especies de Montrichardia. Métodos: Se evaluaron 96 individuos de Montrichardia spp. (78 de M. arborescens y 18 de M. linifera, en 18 sitios) recolectados en septiembre de 2018. En cada sitio, se midió la profundidad del agua, la distancia al margen y la densidad de plantas. De los individuos, medimos la altura de la planta, el grosor de la hoja y fotografiamos las hojas para calcular el área foliar específica y la cantidad de herbivoría (en porcentaje). Para identificar las estructuras anatómicas relacionadas con la defensa de las plantas, se recogió hojas completamente expandidas de tres individuos por cuadrante. Resultados: Para M. arborescens, las plantas con hojas más gruesas y mayor área foliar específica tienen menos daño por herbivoría. Para M. linifera, las plantas con hojas más gruesas y que habitan en sitios más profundos tienen más daño por herbívoros, mientras que las plantas más alejadas del margen tienen menos daño por herbívoros. Se encontró estructuras anatómicas relacionadas con la defensa, como células idioblásticas con compuestos fenólicos y células con inclusiones sólidas que pueden contribuir a evitar daños severos en las características de las hojas. Conclusiones: Nuestros resultados indican que la herbivoría en las especies de Montrichardia podría explicarse por una combinación de características ambientales (aislamiento del parche y profundidad del agua) y de la planta. Descubrimos que los rasgos de las hojas eran factores importantes que impulsaban los cambios en la carga de herbivoría, especialmente el grosor de las hojas y el área foliar específica. Además, las especies de Montrichardia invierten en compuestos químicos e inclusiones sólidas para evitar daños graves en las hojas y, por lo tanto, pueden sufrir menos daños que otras especies de macrófitos.

Trophic strategies of the invasive Twospot livebearer (Pseudoxiphophorus bimaculatus, Teleostei: Poeciliidae) in a gradient of environmental quality in central Mexico

Pseudoxiphophorus bimaculatus is an invasive species widely spread throughout freshwater ecosystems in central Mexico, for that reason we described its trophic strategy into a gradient of environmental quality. We sampled individuals of P. bimaculatus at eight sites located in the Lerma-Chapala and Pánuco River Basins during dry season. These basins have been impacted by industrialization and urbanization processes, but are considered as water reserves in México. To evaluate the environmental quality of the river, we applied the Visual-based Habitat Assessment, the Index of Biological Integrity and the Family-level Biotic Index. We assessed the trophic guild, the diet width, the omnivory level, and the diet selectivity. We also explored the relation of trophic strategies with the habitat condition. We captured a total of 202 individuals of P. bimaculatus from 10 to 67 mm of SL, finding a total of 24 food items. The diet of P. bimaculatus was composed of terrestrial, aquatic insects and bony fish. Pseudoxiphophorus bimaculatus in some sites can feed on different trophic levels, in other it is a specialist and secondary consumer. We found that P. bimaculatus changes its diet according the alterations in the habitat structure, water quality, and biotic integrity. Moreover, this invasive species can endure changes in the trophic web and food availability.(AU)

Pseudoxiphophorus bimaculatus es una especie invasora ampliamente propagada en los ecosistemas de agua dulce del centro de México, por eso se describe su estrategia trófica en un gradiente de calidad ambiental. Se muestrearon individuos de P. bimaculatus en ocho sitios localizados en las cuencas de los Ríos Lerma-Chapala y Pánuco durante la temporada de secas. Estas cuencas se han visto afectadas por los procesos de industrialización y urbanización, pero la Comisión Nacional del Agua las considera reservas de agua en México. Para evaluar las condiciones ambientales de las cuencas, aplicamos el Índice de Integridad Biótica basado y el Índice Biótico basado en Familias. Evaluamos el gremio trófico, la amplitud de la dieta y la selectividad de la dieta de P. bimaculatus en sitios con diferente calidad ambiental. Además, exploramos la relación de las estrategias tróficas con la condición del hábitat. Capturamos un total de 202 individuos de P. bimaculatus de 10 a 67 mm de LP, encontrando un total de 24 artículos alimenticios. La dieta de P. bimaculatus está compuesta de insectos terrestres y acuáticos y restos óseos de peces. Pseudoxiphophorus bimaculatus en algunos sitios puede alimentarse de diferentes niveles tróficos, en otros, es especialista y consumidor secundario. Encontramos que P. bimaculatus cambia su dieta acorde con alteraciones en la estructura del hábitat, la calidad del agua y la integridad biótica. Además, esta especie invasora puede tolerar cambios en la red trófica y la disponibilidad de alimento.(AU)

Using distribution models to estimate blooms of phytosanitary cyanobacteria in Brazil / Usando modelos de distribuição para estimar florações de cianobactérias fitossanitárias no Brasil

Abstract: The multiple uses of aquatic ecosystems by humankind and the continuous interference of their activities have contributed to the emergence of potentially toxic cyanobacteria blooms. Here, we firstly created a database of occurrences of cyanobacteria blooms in Brazil through a systematic review of the scientific literature available in online platforms (e.g. Web of Science, Capes Thesis Catalogue). Secondly, we carried out ecological niche models with occurrence data obtained from these studies to predict climatically suitable areas for blooms. We select 21 bioclimatic variables input environmental data. We used five modeling methods for the current climate scenario: (1) Maxent; (2) Support Vector Machines; (3) Random Forest; (4) Maximum Likelihood e (5) Gaussian. We found that the number of publications about bloom events was higher in 2009 with a decline in the years 2012, 2013 and 2017. Furthermore, the years with the higher records of blooms in freshwater environments were 2005, 2011 e 2014. These events occurring mainly in public supply reservoirs and are mostly of the genera Microcystis Lemmermann, 1907, Dolichospermum (Ralfs ex Bornet & Flahault) P.Wacklin, L.Hoffmann & J.Komárek, 2009 and Raphidiopsis F.E.Fritsch & F.Rich, 1929. Modeling the potential distribution of blooms, we found sampling gaps that should be targeting for future researches, especially in the Amazon biome. Overall, the models did not predict highly suitable areas in the /north of Brazil, while other regions were relatively well distributed with a higher number of occurrence records in the Southeast region.

Resumo: Os múltiplos usos dos ecossistemas aquáticos pela humanidade e a contínua interferência das suas atividades têm contribuído para o surgimento de florações de cianobactérias potencialmente tóxicas. Aqui, primeiramente criamos um banco de dados de ocorrências de floração de cianobactérias no Brasil por meio de uma revisão sistemática da literatura científica disponível em plataformas on-line (por exemplo, Web of Science, Catálogo de Teses da Capes). Em segundo lugar, realizamos modelos de nicho ecológico com dados de ocorrência obtidos a partir desses estudos para prever áreas climaticamente adequadas para as florações. Selecionamos 21 variáveis bioclimáticas como dados ambientais de entrada. Usamos cinco métodos de modelagem diferentes para no cenário climático atual: (1) Maxent; (2) Support Vector Machines; (3) Random Forest; (4) Maximum Likelihood e (5) Gaussian. Encontramos que o número de publicações sobre eventos de floração foi maior em 2009 com um declínio nos anos de 2012, 2013 e 2017. Além disso, os anos com os registros mais altos de florescimento em ambientes de água doce foram 2005, 2011 e 2014. Esses eventos ocorrem principalmente em reservatórios de abastecimento público e são na sua maioria dos gêneros Microcystis Lemmermann, 1907, Dolichospermum (Ralfs ex Bornet & Flahault) P.Wacklin, L.Hoffmann & J.Komárek, 2009 e Raphidiopsis F.E.Fritsch & F.Rich, 1929. Modelando a distribuição potencial das florações, encontramos lacunas de amostragem que devem ser direcionadas para futuras pesquisas, especialmente no bioma Amazônia. Em geral, os modelos não previram áreas altamente adequadas no norte do Brasil, enquanto outras regiões estavam relativamente bem distribuídas com um número maior de registros de ocorrência na região Sudeste.

Isolamento e caracterização de espécies de Pythium de ambientes aquáticos no Estado do Rio Grande do Sul e avaliação da patogenicidade em modelo experimental / Isolation and characterization of Pythium species from swampy areas in the Rio Grande do Sul, Brazil, and evaluation of pathogenicity in an experimental model

Foram coletadas 186 amostras de água de ambientes pantanosos em 13 municípios das regiões Sul, Central e Oeste do Rio Grande do Sul, Brasil, com o objetivo de isolar e caracterizar espécies de Pythium e avaliar a sua patogenicidade empregando coelhos como modelo experimental. Em 11,8% (n=22) das águas coletadas foram isoladas diferentes espécies de Pythium incluindo: P. insidiosum (n=1), P. catenulatum (n=3), P. pachycaule voucher (n=1), P. rhizo-oryzae (n=3), P. torulosum (n=4) e Pythium spp. (n=10). Zoósporos desses micro-organismos foram produzidos in vitro e inoculados por via subcutânea em coelhos, os quais foram avaliados durante 45 dias. Dentre os oomicetos testados, apenas P. insidiosum evidenciou patogenicidade, causando pitiose no modelo experimental, evidenciando que, em nossas condições, apenas esta espécie de Pythium é patógena para mamíferos.(AU)

One hundred and eighty-six water samples from swampy areas were collected in 13 municipalities of South, Central and West regions of Rio Grande do Sul, Brazil, in order to isolate and characterize Pythium species and assess their pathogenicity using rabbits as experimental model. Different Pythium species were isolated from 22 (11.8%) water samples, including P. insidiosum (n=1), P. catenulatum (n=3), P. pachycaule voucher (n=1), P. rhizo-oryzae (n=3), P. torulosum (n=4) e Pythium spp. (n=10). Zoospores of these microorganisms were produced in vitro and inoculated subcutaneously into rabbits, which were assessed over 45 days. Only P. insidiosum showed pathogenicity, causing pythiosis in the experimental model.(AU)

La antibiótico-resistencia de bacterias de importancia clínica aisladas del río Almendares, Cuba, abordada como problema de salud ecosistémica / The antibiotic-resistance of clinically significant bacteria isolated from Almendares River in Cuba, addressed as an ecosystem health problem

La Universidad actual tiene, además de su papel docente, una posición privilegiada en cuanto a la protección del medio ambiente mediante la difusión de los resultados de sus investigaciones. Uno de los problemas medioambientales, y por ende de salud, que más preocupa a los investigadores en la actualidad es la resistencia a los antibióticos de bacterias que habitan los ecosistemas acuáticos. El objetivo del presente trabajo es demostrar la presencia de bacterias de importancia clínica en el río Almendares, La Habana, Cuba, como problema de salud ecosistémica y así tener una visión más completa en el análisis de situaciones problémicas sobre el estado ecológico real del mismo que se discuten en la docencia de pregrado y postgrado. Se determinó la susceptibilidad antimicrobiana in vitro de 72 aislados del río Almendares por el método de Bauer- Kirby. Las lecturas fueron realizadas teniendo en los catálogos del Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI). Se obtuvieron aislados resistentes a las cefalosporinas de tercera y cuarta generación, un aislado de Escherichia coli fue resistente a nueve antibióticos distintos, mientras que fueron también multirresistentes aislados de Salmonella sp., Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Enterococcus faecalis y Streptococcus pneumoniae. La presencia de bacterias de diferentes grupos de importancia clínica, resistentes y multirresistentes a antibióticos, en este río constituye un importante problema de salud ecosistémica, lo cual constituye un riesgo potencial que afecta los servicios ecosistémicos de los cuales depende gran parte de la población de la capital cubana.

The current University has, besides its educational paper, a privileged position as for the protection of the environment by means of the diffusion of the results of its investigations. One of the environmental problems, and therefore health, of greatest concern to researchers today is the antibiotic resistance of bacteria that inhabit aquatic ecosystems. The objective of this paper is to demonstrate the presence of bacteria of clinical importance from the Almendares River in Havana, Cuba, as an ecosystem health problem and thus have a more complete vision on the analysis of problem situations about the actual ecological status of this ecosystem, which are being discussed in pre and postgraduate teaching. The antimicrobial susceptibility was determined from 72 strains isolated in vitro on Almendares River through Bauer-Kirby method. The readings were carried out having in the catalogs of the Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI). Isolated resistant to cefalosporins of third and fourth generation were obtained, one isolated of Escherichia coli was resistant to nine different antibiotics, while isolated of Salmonella enterica, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Enterococcus faecalis and Streptococcus pneumoniae were also multiresistant. It was concluded that the presence of some resistant and multiresistant to antibiotics bacteria of clinical importance, in this river, constitute an important problem of ecosystem health, which at the same time, establishes a potential risk that affects the ecosystem services from which many people from Cuban capital depend.

Validación de dos índices biológicos de integridad (IBI) en la subcuenca del río Angulo en el centro de México / Validation of two indices of biological integrity (IBI) for the Angulo River subbasin in Central Mexico

Efforts to halt freshwater ecosystem degradation in central Mexico can benefit from using bio-monitoring tools that reflect the condition of their biotic integrity. We analyzed the applicability of two fish-based indices of biotic integrity using data from lotic and lentic systems in the Angulo River subbasin (Lerma-Chapala basin). Both independent data from our own collections during two consecutive years, and existing information detailing the ecological attributes of each species, were used to calculate indices of biological integrity for 16 sites in lotic and lentic habitats. We assessed environmental quality by combining independent evaluations water and habitat quality for each site. We found sites with poor, regular and good biotic integrity. Our study did not find sites with good environmental quality. Fish-based IBI scores were strongly and significantly correlated with scores from independent environmental assessment techniques. IBI scores were adequate at representing environmental conditions in most study sites. These results expand the area where a lotic system fish-based IBI can be used, and constitute an initial validation of a lentic system fish-based IBI. Our results suggest that these bio-monitoring tools can be used in future conservation efforts in freshwater ecosystems in the Middle Lerma Basin.

Las acciones para detener el deterioro de los ecosistemas dulceacuícolas del centro del México requieren herramientas de biomonitoreo que permitan el análisis de su integridad biológica. En este trabajo se analizó la viabilidad del uso de dos índices biológicos de integridad (IBI) con base en las comunidades de peces en ambientes lóticos y lénticos en la subcuenca del Río Angulo (Cuenca del Lerma-Chapala). Utilizando datos provenientes de recolectas independientes durante dos años consecutivos e información sobre los atributos ecológicos para cada una de las especies, se calcularon los valores de dos IBI en 16 sistemas lénticos y lóticos. Se estimó también la calidad ambiental a través de la evaluación de la calidad del agua y del hábitat en cada sitio. Se encontró integridad biótica pobre, regular y buena. El estudio no mostró sitios con buena calidad ambiental. Los valores de los IBI presentaron correlaciones altas y significativas con aquellos derivados de metodologías independientes de evaluación ambiental. Los IBI reflejaron de forma fehaciente las condiciones ambientales en la mayoría de los sitios de estudio. Con este análisis se logró la expansión de área de uso del IBI para ambientes lóticos y una validación inicial del IBI para ambientes lénticos. Estos resultados sugieren que las herramientas pueden ser utilizadas en futuros esfuerzos de conservación en cuerpos dulceacuícolas en la cuenca del Medio Lerma.