Cultivable cellulolytic fungi isolated from the gut of Amazonian aquatic insects / Fungos celulolíticos cultiváveis isolados do intestino de insetos aquáticos da Amazônia

Filamentous fungi have been targeted by bioprospecting studies because they are effective producers of extracellular enzymes that can potentially be used by the bioindustry. In this study, we isolated filamentous fungi from the guts of Amazonian aquatic insect larvae to evaluate their cellulolytic activity. We collected 69 larvae of shredder insects of three genera: Phylloicus (Trichoptera: Calamoceratidae), Triplectides (Trichoptera: Leptoceridae) and Stenochironomus (Diptera: Chironomidae) in ten streams from a protected area in the central Brazilian Amazon. Production of mycelia was elaborated in PDA (Potato Dextrose Agar) medium. The isolates were transferred to a synthetic medium with carboxymethyl cellulose, and Congo red was used to determine the enzymatic index. The hydrolysis halo, indicating the production of cellulases, was observed in 175 fungal isolates (70% of the total), of which 25 had an enzymatic index 2.0 and belonged to seven fungal genera. The fungal taxa Cladosporium, Gliocephalotrichum, Penicillium, Pestalotiopsis, Talaromyces, Trichoderma and Umbelopsis were isolated from guts of Phylloicus, Triplectides and Stenochironomus, which are traditionally used in biotechnological applications. Our results indicate the cellulolytic potential of fungi associated with the guts of aquatic Amazonian insects.(AU)

Fungos filamentosos tem sido alvo de estudos de bioprospecção devido à sua grande eficiencia em produzir enzimas extracelulares, as quais tem grande potencial para uso em bioindústrias. Neste estudo, fungos filamentosos foram isolados do intestino de larvas de insetos aquáticos da Amazônia, para avaliar sua atividade celulolítica. Foram coletadas 69 larvas de insetos aquáticos fragmentadores de três gêneros: Phylloicus (Trichoptera: Calamoceratidae), Triplectides (Trichoptera: Leptoceridae) e Stenochironomus (Diptera: Chironomidae) em dez igarapés de uma área protegida na Amazônia central brasileira. O crescimento dos fungos isolados foi feito em meio de cultura Ágar Batata Dextrose (BDA). Os isolados fúngicos foram transferidos para o meio sintético com Carboximetil celulose e utilizou-se vermelho Congo para determinar o índice enzimático. O halo de hidrólise, indicando a produção de celulases, foi observado em 175 isolados fúngicos (70% do total), dos quais 25 tiveram um índice enzimático 2,0 e pertencem a sete gêneros fúngicos. Os táxons fúngicos Cladosporium, Gliocephalotrichum, Penicillium, Pestalotiopsis, Talaromyces, Trichoderma e Umbelopsis foram isolados dos intestinos das larvas de Phylloicus, Triplectides e Stenochironomus e são tradicionalmente utilizados em aplicações biotecnológicas. Os resultados indicam um potencial celulolítco destes fungos associados ao intestino de insetos aquáticos amazônicos.(AU)

Landscape patterns in top-down control of decomposition: omnivory disrupts a tropical detrital-based trophic cascade.

Detrital-based trophic cascades are often considered weak or absent in tropical stream ecosystems because of the prevalence of omnivorous macroconsumers and the dearth of leaf-shredding insects. In this study, we isolate top-down effects of three macroconsumer species on detrital processing in headwater streams draining Trinidad's northern mountains. We separated effects of different macroconsumers by experimentally manipulating their temporal access to isolated benthic habitat over the diel cycle. We found no evidence that omnivorous macroconsumers, including a freshwater crab (Eudaniela garmani) and guppy (Poecilia reticulata), increased leaf decomposition via consumption. By contrast, above a waterfall excluding guppies, the insectivorous killifish, Anablepsoides hartii, reduced the biomass of the leaf-shredding insect Phylloicus hansoni 4-fold, which consequently reduced leaf decomposition rates 1.6-fold. This detrital cascade did not occur below the barrier waterfall, where omnivorous guppies join the assemblage and reduce killifish densities; here killifish had no significant effects on Phylloicus or decomposition rates. These patterns of detrital processing were also observed in upstream-downstream comparisons in a landscape study across paired reaches of six streams. Above waterfalls, where killifish were present, but guppies absent, leaf decomposition rates and Phylloicus biomass were 2.5- and ~35-fold lower, respectively, compared to measurements below waterfalls. Moreover, the strength of top-down control by killifish is reflected by the 20- and 5-fold reductions in variability (±SE) surrounding mean Phylloicus biomass and leaf decomposition rates in upstream relative to downstream reaches where no top-down control was detected. Findings show a clear, detrital-based trophic cascade among killifish, a leaf-shredding insect, and leaf decomposition rates. Results also show how omnivorous guppies disrupt this cascade by depressing killifish densities, thereby releasing invertebrate shredders from predation, and significantly increasing decomposition rates. Moreover, this combination of direct and indirect trophic interactions drives patterns in decomposition rates in stream networks at a landscape scale, resulting in significantly lower rates of decomposition above vs. below barrier waterfalls. Our findings reveal that omnivory can result in significant indirect effects on a key ecosystem process, illustrating the importance of these hidden trophic pathways in detrital-based systems and suggesting that resource control in tropical systems may be even more complex than previously envisioned.

Shredders prefer soft and fungal-conditioned leaves, regardless of their initial chemical traits / Fragmentadores preferem folhas macias e condicionadas por fungos, independente da sua qualidade química inicial

Through field and laboratory experiments we investigated the effects of leaf traits of two tree species and microbial conditioning on the abundance, biomass, and feeding preference of a typical macroinvertebrate shredder. In the field, we compared the association of Phylloicus (Calamoceratidae, Trichoptera) with two tree species commonly found in riparian zones, which are representative of high and low nutritional quality, respectively: Nectandra megapotamica and Chusquea tenella. In the laboratory, we investigated the feeding preference of Phylloicus using unconditioned leaves and leaves conditioned by aquatic fungi. The same tree species used in the field experiment were used in the laboratory. Initially, C. tenella leaves were proved to be more nutritious and softer, while N. megapotamica leaves were harder and more lignified. The shredders preferred conditioned leaf detritus of reduced toughness (field: C. tenella; laboratory: N. megapotamica, both conditioned for 14 days). These leaf traits seem to be crucial for the choice process of Phylloicus. After 14 days, N. megapotamica leaves showed a decreased toughness associated with the microbial conditioning, which explained its consumption rate by Phylloicus. In both field and laboratory experiments, we found evidence that Phylloicus is a selective feeding shredder, and that the leaf traits, especially leaf structure (e.g., leaf toughness and lignin content), determine its association and preferences.(AU)

Nós investigamos em experimento de campo e de laboratório os efeitos das características foliares e condicionamento microbiano de duas espécies de árvores na abundância, biomassa e preferência alimentar de um fragmentador típico. No experimento de campo, comparamos a associação do Phylloicus (Calamoceratidae, Trichoptera) entre duas espécies vegetais, comumente encontradas em zonas ripárias, que são representativas de alta e baixa qualidade nutricional, respectivamente: Nectandra megapotamica e Chusquea tenella. Em experimento de laboratório, investigamos a preferência alimentar de Phylloicus, usando folhas condicionadas e não condicionadas pelos fungos aquáticos. As mesmas espécies vegetais usadas no experimento de campo foram usadas em laboratório. Inicialmente, as folhas de C. tenella mostraram-se mais nutritivas e macias, enquanto que as de N. megapotamica foram mais duras e lignificadas. Os fragmentadores preferiram o detrito com menor dureza e condicionados pelos fungos (campo: C. tenella; laboratório: N. megapotamica, ambas condicionadas por 14 dias), ou seja, estes parecem ser os fatores determinantes para a escolha dos Phylloicus. Após 14 dias, as folhas de N. megapotamica apresentaram decréscimo na dureza, que está associado ao condicionamento microbiano, e que explicou o padrão de consumo por Phylloicus. Nós encontramos evidências em campo e em laboratório que os Phylloicus são seletivos em relação ao alimento e que as características foliares, especialmente relacionadas à estrutura da folha (ex. dureza foliar e lignina), determinam a associação e a preferência destes fragmentadores.(AU)

Shredders prefer soft and fungal-conditioned leaves, regardless of their initial chemical traits / Fragmentadores preferem folhas macias e condicionadas por fungos, independente da sua qualidade química inicial

Through field and laboratory experiments we investigated the effects of leaf traits of two tree species and microbial conditioning on the abundance, biomass, and feeding preference of a typical macroinvertebrate shredder. In the field, we compared the association of Phylloicus (Calamoceratidae, Trichoptera) with two tree species commonly found in riparian zones, which are representative of high and low nutritional quality, respectively: Nectandra megapotamica and Chusquea tenella. In the laboratory, we investigated the feeding preference of Phylloicus using unconditioned leaves and leaves conditioned by aquatic fungi. The same tree species used in the field experiment were used in the laboratory. Initially, C. tenella leaves were proved to be more nutritious and softer, while N. megapotamica leaves were harder and more lignified. The shredders preferred conditioned leaf detritus of reduced toughness (field: C. tenella; laboratory: N. megapotamica, both conditioned for 14 days). These leaf traits seem to be crucial for the choice process of Phylloicus. After 14 days, N. megapotamica leaves showed a decreased toughness associated with the microbial conditioning, which explained its consumption rate by Phylloicus. In both field and laboratory experiments, we found evidence that Phylloicus is a selective feeding shredder, and that the leaf traits, especially leaf structure (e.g., leaf toughness and lignin content), determine its association and preferences.

Nós investigamos em experimento de campo e de laboratório os efeitos das características foliares e condicionamento microbiano de duas espécies de árvores na abundância, biomassa e preferência alimentar de um fragmentador típico. No experimento de campo, comparamos a associação do Phylloicus (Calamoceratidae, Trichoptera) entre duas espécies vegetais, comumente encontradas em zonas ripárias, que são representativas de alta e baixa qualidade nutricional, respectivamente: Nectandra megapotamica e Chusquea tenella. Em experimento de laboratório, investigamos a preferência alimentar de Phylloicus, usando folhas condicionadas e não condicionadas pelos fungos aquáticos. As mesmas espécies vegetais usadas no experimento de campo foram usadas em laboratório. Inicialmente, as folhas de C. tenella mostraram-se mais nutritivas e macias, enquanto que as de N. megapotamica foram mais duras e lignificadas. Os fragmentadores preferiram o detrito com menor dureza e condicionados pelos fungos (campo: C. tenella; laboratório: N. megapotamica, ambas condicionadas por 14 dias), ou seja, estes parecem ser os fatores determinantes para a escolha dos Phylloicus. Após 14 dias, as folhas de N. megapotamica apresentaram decréscimo na dureza, que está associado ao condicionamento microbiano, e que explicou o padrão de consumo por Phylloicus. Nós encontramos evidências em campo e em laboratório que os Phylloicus são seletivos em relação ao alimento e que as características foliares, especialmente relacionadas à estrutura da folha (ex. dureza foliar e lignina), determinam a associação e a preferência destes fragmentadores.

Shredders prefer soft and fungal-conditioned leaves, regardless of their initial chemical traits

ABSTRACT Through field and laboratory experiments we investigated the effects of leaf traits of two tree species and microbial conditioning on the abundance, biomass, and feeding preference of a typical macroinvertebrate shredder. In the field, we compared the association of Phylloicus (Calamoceratidae, Trichoptera) with two tree species commonly found in riparian zones, which are representative of high and low nutritional quality, respectively: Nectandra megapotamica and Chusquea tenella. In the laboratory, we investigated the feeding preference of Phylloicus using unconditioned leaves and leaves conditioned by aquatic fungi. The same tree species used in the field experiment were used in the laboratory. Initially, C. tenella leaves were proved to be more nutritious and softer, while N. megapotamica leaves were harder and more lignified. The shredders preferred conditioned leaf detritus of reduced toughness (field: C. tenella; laboratory: N. megapotamica, both conditioned for 14 days). These leaf traits seem to be crucial for the choice process of Phylloicus. After 14 days, N. megapotamica leaves showed a decreased toughness associated with the microbial conditioning, which explained its consumption rate by Phylloicus. In both field and laboratory experiments, we found evidence that Phylloicus is a selective feeding shredder, and that the leaf traits, especially leaf structure (e.g., leaf toughness and lignin content), determine its association and preferences.

RESUMO Nós investigamos em experimento de campo e de laboratório os efeitos das características foliares e condicionamento microbiano de duas espécies de árvores na abundância, biomassa e preferência alimentar de um fragmentador típico. No experimento de campo, comparamos a associação do Phylloicus (Calamoceratidae, Trichoptera) entre duas espécies vegetais, comumente encontradas em zonas ripárias, que são representativas de alta e baixa qualidade nutricional, respectivamente: Nectandra megapotamica e Chusquea tenella. Em experimento de laboratório, investigamos a preferência alimentar de Phylloicus, usando folhas condicionadas e não condicionadas pelos fungos aquáticos. As mesmas espécies vegetais usadas no experimento de campo foram usadas em laboratório. Inicialmente, as folhas de C. tenella mostraram-se mais nutritivas e macias, enquanto que as de N. megapotamica foram mais duras e lignificadas. Os fragmentadores preferiram o detrito com menor dureza e condicionados pelos fungos (campo: C. tenella; laboratório: N. megapotamica, ambas condicionadas por 14 dias), ou seja, estes parecem ser os fatores determinantes para a escolha dos Phylloicus. Após 14 dias, as folhas de N. megapotamica apresentaram decréscimo na dureza, que está associado ao condicionamento microbiano, e que explicou o padrão de consumo por Phylloicus. Nós encontramos evidências em campo e em laboratório que os Phylloicus são seletivos em relação ao alimento e que as características foliares, especialmente relacionadas à estrutura da folha (ex. dureza foliar e lignina), determinam a associação e a preferência destes fragmentadores.

Effect of leaf decomposition stage and water temperature on fragmentation activity of a shredder invertebrate species in lotic ecosystems / Efeito do estágio de decomposição foliar e temperatura da água sobre a atividade de fragmentação de uma espécie de invertebrado fragmentador em ecossistemas lóticos

The attractiveness of a given leaf detritus to invertebrates depends on the chemical composition, physical structure, stage of microbial colonization and decomposition level. In addition to the leaf detritus quality, water temperature also affects organic matter cycling in aquatic environments. In this context, the objectives of this study were: i) to increase knowledge about the role of invertebrate shredders on fragmenting senescent, conditioned senescent and green leaves of Richeria grandis Vahl. (Phyllanthaceae) under gradual temperature rise and check leaf mass loss; ii) to verify the preference of Phylloicus sp. (Trichoptera) for leaves for larval case production. The experiment I consisted of three treatments with different water temperatures: 20°C, 24°C and 28°C. In the experiment II, we added 10 discs of green leaves of R. grandis and two shredder invertebrates (Phylloicus sp.) to each aquarium. Leaf mass loss in the presence or absence of fragmentation was not significantly influenced by differences in the intraspecific quality of the detritus or temperature. Intraspecific quality of resources mixed with green leaves can lead to increased contact of phenolic content on senescent leaves, leading to a similarity in food exploitation by invertebrates. However, the production of larval cases by Phylloicus sp. seems to be dependent on the resistance presented by the resource rather than the phenolic content, thus leading the shredders to use significantly more senescent detritus, regardless temperature.(AU)

A atratividade de um determinado detrito foliar pelos invertebrados depende da composição química, estrutura física, estágio de colonização microbiana e nível de degradação do detrito. Além da qualidade do detrito foliar, a temperatura da água tem sido outro fator que pode levar a variações na velocidade da ciclagem de matéria orgânica em ambientes aquáticos. Os objetivos deste estudo foram: i) ampliar os conhecimentos acerca do papel dos invertebrados fragmentadores sobre a atividade de fragmentação de folhas senescentes, senescentes condicionadas e verdes de Richeria grandis Vahl. (Phyllanthaceae) sob elevações graduais de temperatura e verificar as possíveis consequências sobre a perda de massa foliar; ii) verificar a preferência de recurso foliar para a construção de casulo pelo invertebrado fragmentador Phylloicus sp. (Trichoptera). O experimento I foi constituído de três tratamentos que se diferiram apenas na temperatura da água: Tratamento 1: 20°C, Tratamento 2: 24°C, Tratamento 3: 28°C. O experimento II se diferiu do I pelo acréscimo de dez discos de folhas verdes de R. grandis e dois invertebrados (Phylloicus sp.) em cada aquário. A perda de massa foliar na presença ou ausência de atividade de fragmentação não foi influenciada significativamente por diferenças na qualidade intraespecífica do detrito e ou por diferenças na temperatura. A qualidade intraespecífica de recursos misturados com folhas verdes pode levar ao aumento do contato de conteúdos fenólicos sobre folhas senescentes, levando a uma similaridade na exploração alimentar pelos invertebrados. No entanto, a construção de casulos pelos Phylloicus sp. parece ser dependente da resistência apresentada pelo recurso e não do conteúdo fenólico, levando assim os fragmentadores a utilizarem significativamente uma maior quantidade de detritos senescentes, independente da temperatura.(AU)

Effect of leaf decomposition stage and water temperature on fragmentation activity of a shredder invertebrate species in lotic ecosystems / Efeito do estágio de decomposição foliar e temperatura da água sobre a atividade de fragmentação de uma espécie de invertebrado fragmentador em ecossistemas lóticos

The attractiveness of a given leaf detritus to invertebrates depends on the chemical composition, physical structure, stage of microbial colonization and decomposition level. In addition to the leaf detritus quality, water temperature also affects organic matter cycling in aquatic environments. In this context, the objectives of this study were: i) to increase knowledge about the role of invertebrate shredders on fragmenting senescent, conditioned senescent and green leaves of Richeria grandis Vahl. (Phyllanthaceae) under gradual temperature rise and check leaf mass loss; ii) to verify the preference of Phylloicus sp. (Trichoptera) for leaves for larval case production. The experiment I consisted of three treatments with different water temperatures: 20°C, 24°C and 28°C. In the experiment II, we added 10 discs of green leaves of R. grandis and two shredder invertebrates (Phylloicus sp.) to each aquarium. Leaf mass loss in the presence or absence of fragmentation was not significantly influenced by differences in the intraspecific quality of the detritus or temperature. Intraspecific quality of resources mixed with green leaves can lead to increased contact of phenolic content on senescent leaves, leading to a similarity in food exploitation by invertebrates. However, the production of larval cases by Phylloicus sp. seems to be dependent on the resistance presented by the resource rather than the phenolic content, thus leading the shredders to use significantly more senescent detritus, regardless temperature.

A atratividade de um determinado detrito foliar pelos invertebrados depende da composição química, estrutura física, estágio de colonização microbiana e nível de degradação do detrito. Além da qualidade do detrito foliar, a temperatura da água tem sido outro fator que pode levar a variações na velocidade da ciclagem de matéria orgânica em ambientes aquáticos. Os objetivos deste estudo foram: i) ampliar os conhecimentos acerca do papel dos invertebrados fragmentadores sobre a atividade de fragmentação de folhas senescentes, senescentes condicionadas e verdes de Richeria grandis Vahl. (Phyllanthaceae) sob elevações graduais de temperatura e verificar as possíveis consequências sobre a perda de massa foliar; ii) verificar a preferência de recurso foliar para a construção de casulo pelo invertebrado fragmentador Phylloicus sp. (Trichoptera). O experimento I foi constituído de três tratamentos que se diferiram apenas na temperatura da água: Tratamento 1: 20°C, Tratamento 2: 24°C, Tratamento 3: 28°C. O experimento II se diferiu do I pelo acréscimo de dez discos de folhas verdes de R. grandis e dois invertebrados (Phylloicus sp.) em cada aquário. A perda de massa foliar na presença ou ausência de atividade de fragmentação não foi influenciada significativamente por diferenças na qualidade intraespecífica do detrito e ou por diferenças na temperatura. A qualidade intraespecífica de recursos misturados com folhas verdes pode levar ao aumento do contato de conteúdos fenólicos sobre folhas senescentes, levando a uma similaridade na exploração alimentar pelos invertebrados. No entanto, a construção de casulos pelos Phylloicus sp. parece ser dependente da resistência apresentada pelo recurso e não do conteúdo fenólico, levando assim os fragmentadores a utilizarem significativamente uma maior quantidade de detritos senescentes, independente da temperatura.

Effect of leaf decomposition stage and water temperature on fragmentation activity of a shredder invertebrate species in lotic ecosystems

ABSTRACT The attractiveness of a given leaf detritus to invertebrates depends on the chemical composition, physical structure, stage of microbial colonization and decomposition level. In addition to the leaf detritus quality, water temperature also affects organic matter cycling in aquatic environments. In this context, the objectives of this study were: i) to increase knowledge about the role of invertebrate shredders on fragmenting senescent, conditioned senescent and green leaves of Richeria grandis Vahl. (Phyllanthaceae) under gradual temperature rise and check leaf mass loss; ii) to verify the preference of Phylloicus sp. (Trichoptera) for leaves for larval case production. The experiment I consisted of three treatments with different water temperatures: 20°C, 24°C and 28°C. In the experiment II, we added 10 discs of green leaves of R. grandis and two shredder invertebrates (Phylloicus sp.) to each aquarium. Leaf mass loss in the presence or absence of fragmentation was not significantly influenced by differences in the intraspecific quality of the detritus or temperature. Intraspecific quality of resources mixed with green leaves can lead to increased contact of phenolic content on senescent leaves, leading to a similarity in food exploitation by invertebrates. However, the production of larval cases by Phylloicus sp. seems to be dependent on the resistance presented by the resource rather than the phenolic content, thus leading the shredders to use significantly more senescent detritus, regardless temperature.

RESUMO A atratividade de um determinado detrito foliar pelos invertebrados depende da composição química, estrutura física, estágio de colonização microbiana e nível de degradação do detrito. Além da qualidade do detrito foliar, a temperatura da água tem sido outro fator que pode levar a variações na velocidade da ciclagem de matéria orgânica em ambientes aquáticos. Os objetivos deste estudo foram: i) ampliar os conhecimentos acerca do papel dos invertebrados fragmentadores sobre a atividade de fragmentação de folhas senescentes, senescentes condicionadas e verdes de Richeria grandis Vahl. (Phyllanthaceae) sob elevações graduais de temperatura e verificar as possíveis consequências sobre a perda de massa foliar; ii) verificar a preferência de recurso foliar para a construção de casulo pelo invertebrado fragmentador Phylloicus sp. (Trichoptera). O experimento I foi constituído de três tratamentos que se diferiram apenas na temperatura da água: Tratamento 1: 20°C, Tratamento 2: 24°C, Tratamento 3: 28°C. O experimento II se diferiu do I pelo acréscimo de dez discos de folhas verdes de R. grandis e dois invertebrados (Phylloicus sp.) em cada aquário. A perda de massa foliar na presença ou ausência de atividade de fragmentação não foi influenciada significativamente por diferenças na qualidade intraespecífica do detrito e ou por diferenças na temperatura. A qualidade intraespecífica de recursos misturados com folhas verdes pode levar ao aumento do contato de conteúdos fenólicos sobre folhas senescentes, levando a uma similaridade na exploração alimentar pelos invertebrados. No entanto, a construção de casulos pelos Phylloicus sp. parece ser dependente da resistência apresentada pelo recurso e não do conteúdo fenólico, levando assim os fragmentadores a utilizarem significativamente uma maior quantidade de detritos senescentes, independente da temperatura.

A dwarfish new species of Phylloicus (Trichoptera: Calamoceratidae) from Southeastern Brazil

Phylloicus monneorum sp. nov. is described and illustrated based on specimens collected in the Mantiqueira mountain range, Itatiaia, state of Rio de Janeiro, Brazil. The new species is the smallest within the genus. The male can be distinguished by the preanal appendages short, wide, flattened and with irregular margins, and by the deeply V-shaped tergum X. The female is also described and figured. The immature stages are unknown.

A dwarfish new species of Phylloicus (Trichoptera: Calamoceratidae) from Southeastern Brazil

Phylloicus monneorum sp. nov. is described and illustrated based on specimens collected in the Mantiqueira mountain range, Itatiaia, state of Rio de Janeiro, Brazil. The new species is the smallest within the genus. The male can be distinguished by the preanal appendages short, wide, flattened and with irregular margins, and by the deeply V-shaped tergum X. The female is also described and figured. The immature stages are unknown.

A dwarfish new species of Phylloicus (Trichoptera: Calamoceratidae) from Southeastern Brazil

Phylloicus monneorum sp. nov. is described and illustrated based on specimens collected in the Mantiqueira mountain range, Itatiaia, state of Rio de Janeiro, Brazil. The new species is the smallest within the genus. The male can be distinguished by the preanal appendages short, wide, flattened and with irregular margins, and by the deeply V-shaped tergum X. The female is also described and figured. The immature stages are unknown.