Land use change in the Atlantic Forest affects carbon and nitrogen sources of streams as revealed by the isotopic composition of terrestrial invertebrates / Mudanças no uso do solo na Mata Atlântica afetam fontes de carbono e nitrogênio em riachos como é revelado através da composição isotópica dos invertebrados terrestres

ABSTRACT

Terrestrial invertebrates link terrestrial systems to aquatic ones, making vegetal material produced in the watershed available to aquatic food webs. In this study, using carbon and nitrogen stable isotopes, we evaluated the importance of introduced C4 grasses as a source of carbon in aquatic food webs of headwater streams of the coastal Atlantic Forest located on the north coast of the State of São Paulo, in the southeastern region of Brazil. Terrestrial invertebrates were collected in two streams one where the main land cover was pristine montane Atlantic Forest (forest stream) and another where the main land cover was introduced C4 forage grasses for livestock (pasture stream). The average δ13C of terrestrial invertebrates collected in the forest stream (−26.3±2.1‰) was significantly (p<0.01) smaller than the average δ13C of terrestrial invertebrates collected in the pasture stream (−15.7±4.7‰), denoting a larger contribution of C4 grasses to terrestrial invertebrates of the pasture stream. The average δ15N of terrestrial invertebrates of the forest stream (4.1±2.4‰) was significantly (p<0.01) lower than the average δ15N of terrestrial invertebrates of the pasture stream (9.5±2.7‰). The relative contribution of C3 and C4 plants to terrestrial invertebrates was estimated using SIAR. In the forest stream, the C3 contribution was on average 0.75 (0.72 minimum to 0.79 maximum), and the C4 contribution was on average 0.25 (0.21 minimum to 0.28 maximum). In the pasture stream, the C3 contribution decreased to 0.20 (0.14 minimum to 0.26 maximum), and the C4 contribution increased to 0.80 (0.74 minimum to 0.86 maximum). These results have several implications for the ecosystem functioning as well as for recent changes in environmental policies of Brazil. The lower nutritional value of C4 grasses may not only decrease invertebrate performance, but also alter the stoichiometry of several components of the aquatic food webs with potential consequence for the whole ecosystem functioning. On the public policy side, recent changes in the Brazilian Forest Act, a series of laws that regulate land cover at the property level, reduced the width of the forested riparian area with potentially dangerous consequences for aquatic ecosystems.

RESUMO

Os invertebrados terrestres constituem uma importante ligação entre os sistemas aquáticos e terrestres, disponibilizando o material vegetal produzido no entorno de riachos para as cadeias aquáticas. Nesse estudo, usando isótopos estáveis de carbono e nitrogênio, investigamos a introdução de plantas C4 como fonte de energia em cadeias alimentares aquáticas em riachos de cabeceira da Mata Atlântica, na costa norte do Estado de São Paulo, região sudeste do Brasil. Os invertebrados foram amostrados em dois riachos um com cobertura de solo predominante de Floresta Atlântica Montana (riacho da floresta) e outro em que foram introduzidas gramíneas forrageiras para criação de gado (riacho da pastagem). A média dos valores de δ13C para os invertebrados terrestres coletados no riacho de floresta (−26,3±2,1‰) foi significativamente (p<0,01) menor que a média dos invertebrados coletados na pastagem (−15,7±4,7‰), indicando uma maior contribuição de C4 para os invertebrados terrestres do riacho de pastagem. A média do δ15N para os invertebrados do riacho da floresta (4,1±2,4‰) foi significativamente (p<0,01) menor do que a média dos invertebrados na pastagem (9,5±2,7‰). A contribuição relativa de plantas C3 e C4 para os invertebrados terrestres foi estimada usando SIAR. No riacho de floresta, a contribuição de C3 foi em média 0,75 (mínimo de 0,72 e máximo de 0,79) e a contribuição de C4 foi em média 0,25 (mínimo de 0,21 e máximo de 0,28). No riacho de pastagem, a contribuição C3 diminuiu para 0,20 (mínimo de 0,14 e máximo de 0,26) e a contribuição C4 aumentou para 0,80 (mínimo de 0,74 e máximo de 0,86). Esses resultados têm várias implicações para o funcionamento dos ecossistemas, bem como para as mudanças recentes nas políticas ambientais do Brasil. O baixo valor nutricional de gramíneas C4 pode não só reduzir o desempenho de invertebrados, mas também alterar a estequiometria de vários componentes das cadeias alimentares aquáticas com potencial consequência para todo o funcionamento do ecossistema. Do lado da política pública, as recentes mudanças no Código Florestal brasileiro, uma série de leis que regulam a cobertura da terra no nível da propriedade, reduziu a largura da área de floresta ripária com consequências potencialmente perigosas para os ecossistemas aquáticos.