Fatores controladores do metabolismo aquático em lagos de Mata Atlântica

Abstract

Os lagos inseridos no bioma Mata Atlântica são importantes ecossistemas para a ciclagem do carbono podendo atuar como fontes ou sumidouros de carbono. Nesta tese foi abordado o metabolismo aquático ecossistêmico de dois lagos brasileiros, utilizando as taxas de produção primária e respiração, bem como o fluxo de CO2 entre a água e a atmosfera, para entender como as variáveis limnológicas e meteorológicas direcionam a dinâmica espaço-temporal do metabolismo ecossistêmico. Nossos resultados mostraram que a Lagoa do Peri foi predominantemente heterotrófica, com períodos de autotrofia em condições de alta temperatura e luminosidade. Analisando a dinâmica espacial das taxas metabólicas, a região litorânea apresentou maior variabilidade que a região pelágica, bem como maiores taxas de respiração, em função da baixa profundidade da coluna d?água, influência do sedimento e do ecossistema terrestre. Verticalmente maiores taxas de produção primária foram registradas na superfície, diminuindo em direção ao fundo, e as taxas de respiração mostraram padrão inverso. Ao longo de oito anos consecutivos observamos que a diminuição do nível d?água ao longo dos anos de 2012 e 2014 foi reflexo da baixa precipitação. Essa mudança física promoveu aumento na concentração de clorofila-a, nutrientes, carbono e o fluxo de CO2 para a atmosfera. A Lagoa Carioca também se mostrou heterotrófica e o fluxo de CO2 foi intensificado quando adições experimentais de matéria orgânica foram conduzidas em mesocosmos. Por outro lado, a adição de nutrientes inorgânicos resultou no aumento do O2, com diminuição do CO2 e alta variabilidade diária. Esta tese mostrou que o metabolismo ecossistêmico de lagos de Mata Atlântica é altamente dinâmico e predominantemente heterotrófico com diferentes variáveis sendo importantes nas diversas escalas espacial e temporal. Entretanto, sugerimos que em um lago polimítico as variáveis físicas como disponibilidade de luz, estabilidade térmica e profundidade da coluna d?água determinam a variação espaço-temporal das taxas metabólicas. Além disso, mudanças climáticas afetando a região tropical pode alterar as características limnológicas dos lagos, que por sua vez podem intensificar ou alterar a função dos ecossistemas na ciclagem do carbono.<br>

Abstract : Lakes in the Atlantic Forest are important ecosystems for the carbon cycling and they can be sources or carbon sinks. This thesis addressed the aquatic ecosystem metabolism of two Brazilian lakes, using the primary production and respiration rates, as well as the air-water CO2 flux to understand how limnological and meteorological variables affect the spatio-temporal dynamics of ecosystem metabolism. Our results showed that the Peri Lake was predominantly heterotrophic due to bacterioplankton. However, during high temperature and light conditions the lake was net autotrophic. Regarding to the spatial dynamics of metabolic rates, the coastal area showed higher variability than the pelagic area, as well as higher respiration rates, which was related to the low water column depth, influence of sediment and terrestrial ecosystem. Vertically we recorded higher primary production rates at surface, decreasing toward the bottom, and respiration rates showed the opposite pattern. Over eight consecutive years Peri Lake featured decrease in water level over the years 2012 and 2014 due to low rainfall. This physical change increased the chlorophyll-a, nutrients, carbon and CO2 flux to the atmosphere. Carioca Lake was also heterotrophic and experimental additions of organic matter promoted the increase in CO2, while the addition of inorganic nutrients resulted in an O2 increase concomitant with CO2 decrease and high daily variability in both gases. This thesis showed that the ecosystem metabolism from Atlantic Forest lakes is highly dynamic and predominantly heterotrophic with many variables being important in the different spatio-temporal scales. However, we suggest that in a polymictic lake the physical variables, such as light availability, thermal stability and water column depth, determine the spatial and temporal variation in the metabolic rates. In addition, climate change affecting tropical areas can change the limnological conditions in the lakes, intensifying or changing the ecosystems function in the carbon cycling.