ABSTRACT The soil conservation in agriculture may contribute to productivity and sustainable production. The objective was to measure the mass loss rate of cellulose decomposition process in agriculture systems, in different cultivation times (more than 30 years vs. less than 10 years) considering forest in conservation unit and close anthropic forest as control systems. We used substrate bags of two mesh sizes (0.5 mm vs. 10 mm) in soil surface for 30, 60 and 90 days in all systems (agriculture systems vs. close anthropic forest and forest in conservation unit). Cellulose decomposition ecosystem service decreased by a quarter (effect size range ± -22 to -26%) in the studied agriculture systems compared to forests systems, highlighting the cotton strip breakdown process as a good ecological indicator. High species richness and plant strata in forest systems increase the mass loss compared to agriculture systems. The difference between 10 and 30 year of agriculture systems ranges from 3% (total decomposition) to 7% (microbial decomposition), lower in 30-year systems. Also, forest fragments near agriculture systems are refuge for detritivore macrofauna and may retain the ecosystem service on these productive areas.

RESUMO A conservação do solo em áreas agrícolas pode contribuir para a produtividade e produção sustentável. Nosso objetivo foi avaliar a taxa de perda de massa no processo de decomposição da celulose em sistemas agrícolas, em diferentes épocas de cultivo (mais de 30 anos vs. menos de 10 anos) considerando floresta em unidade de conservação e floresta antropizadas próxima, como sistemas de controle. Foram utilizados sacos de duas malhas (0,5 mm vs. 10 mm) na superfície do solo por 30, 60 e 90 dias em todos os sistemas (agrícolas vs. floresta antrópica e floresta em unidade de conservação). A decomposição diminuiu em um quarto (variação o tamanho do efeito ± -22 a -26%) nos sistemas agrícolas estudados em comparação com os sistemas florestais, evidenciando o processo de decomposição como um bom indicador ecológico. A alta riqueza de espécies e estratos vegetais em sistemas florestais aumentaram a perda de massa em comparação com sistemas agrícolas. A diferença entre 10 e 30 anos nos sistemas agrícolas variou de 3% (na decomposição total) a 7% (na decomposição microbiana), diminuindo em sistemas de 30 anos de uso. Além disso, percebemos que fragmentos florestais próximos a sistemas agrícolas podem funcionar como refúgios para macrofauna detritívora e assim ajudar a preservar este serviço ecossistêmico em áreas produtivas.

Resumo Objetivo Queimadas é um distúrbio natural nas paisagens do Bioma Savana. Este estudo avalia os efeitos do pós-fogo (antes e depois) na decomposição de serapilheira na comunidade de invertebrados e biomassa de fungos em diferentes detritos e malhas (fina e grossa) em riacho em curto prazo temporal. Métodos Folhas senescentes (2 ± 0,1 g de peso seco) foram colocadas em sacos (30 × 30 cm, 10 mm – de malha grossa e 0,5 mm - de malha fina) e submersas no fluxo antes e depois do fogo. Sacos replicados (n = 4) foram recuperados após 20 e 40 dias e lavados em uma peneira para separar os invertebrados (densidade, riqueza e grupo trófico funcional) para ambos os tratamentos (antes e após o fogo). Uma série de discos das folhas foi cortada para determinar a massa seca isenta de cinzas e o material restante foi seco em estufa para determinar o peso seco. Resultados O coeficiente médio de decomposição (k = -0,012 dia-1 antes do fogo) corresponde ao intervalo intermediário observado em outros riachos de Savana, com valores menores no pós-fogo (k = -0,007 dia-1). Isso pode ser explicado pelo fogo diminuir a importância da serapilheira alóctone para metabolismo de fluxo devido a aumentar a produção de autóctones (maior abertura do dossel pela queima do mesmo). O coeficiente de decomposição intermediário de todas as diferentes espécies de folhas pós-incêndio pode indicar que o fogo pode equalizar a qualidade da serapilheira em ecossistemas de lóticos. Por outro lado, raspadores (e não fungos ou fragmentadores) pela função de fragmentação foliar (por consumo de perifíton) diminuíram sua abundância (30-50%) no pós-fogo como a perda de massa foliar. Conclusões Isso pode indicar que o pós-fogo modifica as relações de importância dentro das comunidades decompositoras em riachos tropicais.

Abstract Aim Wildfire is a natural pulsed disturbance in landscapes of the Savannah Biome. This study evaluates short-term post-fire effects on leaf litter breakdown, the invertebrate community and fungal biomass of litter from three different vegetal species in a tropical stream. Methods Senescent leaves of Inga laurina, Protium spruceanum and Rircheria grandis (2 ± 0.1 g dry mass) were individually placed in litter bags (30 × 30 cm: 10 mm coarse mesh and 0.5 mm fine mesh) and submerged in the study stream before and after fire. Replicate bags (n = 4; individually for each species, sampling time, fire event and mesh size) were then retrieved after 20 and 40 days and washed to separate the invertebrates before fire event and again immediately after fire. Disks were cut from leaves to determine ash-free dry mass, while the remaining material was oven-dried to determine dry mass. Results The pre-fire mean decomposition coefficient (k = -0.012 day-1) was intermediate compared to that reported for other savannah streams, but post-fire it was lower (k = -0.007 day-1), due to decreased allochthonous litter input and increased autochthones production. Intermediate k values for all qualities of litter post-fire may indicate that fire is equalizing litter quality in the stream ecosystem. The abundance of scrapers was found to be more important than fungal biomass or shredder abundance, probably due to their functioning in leaf fragmentation while consuming periphyton growing on leaf litter. Conclusions Theses results indicate that fire can modify the relationships within decomposer communities in tropical stream ecosystems.

Resumo O zooplâncton é uma comunidade importante nos ecossistemas aquáticos por ser o elo entre os produtores primários e os consumidores secundários, além de desempenharem um papel fundamental no ciclo de materiais orgânicos. Objetivo: Nosso objetivo foi avaliar os efeitos das variáveis físicas e químicas da água na diversidade de zooplâncton em sete lagoas rasas tropicais da savana brasileira. Métodos As amostras de zooplâncton foram coletadas usando balde e filtrando 200 litros em rede de plâncton com abertura de 64 μm, e preservadas para posterior identificação. A temperatura da água, oxigênio dissolvido, pH, condutividade elétrica, turbidez, clorofila-a, amônio, nitrato, nitrito, fósforo total, fósforo reativo solúvel, cobertura de macrófita da lamina d’água foram obtidos. Resultados A turbidez (ao diminui a temperatura, a luminosidade e a produtividade do sistema) e os valores de amônio (por aumenta a toxicidade) foram os principais fatores responsáveis pela estruturação do zooplâncton. Por outro lado, o nitrogênio e o fósforo (por aumentar a produtividade) são limitantes para o zooplâncton nos sistemas lênticos de savana. A maior diversidade α foi associada positivamente com macrófitas aquáticas (devido ao aumento de nichos e refúgio), enquanto que lagos com maior proximidade geográfica aumentou a similaridade na composição das espécies, e diminuindo a diversidade de β. Conclusões Os processos determinísticos (teoria do nicho), por haver muitas espécies com diferentes requisitos ecológicos, apresentaram respostas diferentes aos gradientes ambientais e foram responsáveis por aumento da diversidade em sistemas lêntico mais heterogênios.

Abstract Zooplankton is an important community in aquatic ecosystems due to its linkage between primary producers and secondary consumers also playing a key role in cycling of organic materials. Aim: Therefore, our objective was to evaluate the effects of physicochemical variables of the water on the diversity of zooplankton community in seven tropical shallow lakes of Brazilian savannah. Methods Zooplankton samples were taken using a bucket and filtered 200 L by a 64 µm-mesh-plankton-net, and preserved for subsequent identification. Water temperature, dissolved oxygen, pH, electrical conductivity, turbidity, chlorophyll-a, ammonium, nitrate, nitrite, total phosphorus, and soluble reactive phosphorus were measured. Results The turbidity (decreases the temperature, luminosity and the system productivity) and ammonium (increases the toxicity) values were the major factors responsible for structuring the zooplankton community. On the other hand, also nitrogen and phosphorus (increase the productivity) are limiting in savannah lentic systems for the zooplankton. The higher α diversity was positively associated with aquatic macrophytes (increase of niches and refuge), whereas lakes with geographic proximity increase the similarity in species composition, decreasing the β diversity. Conclusions We conclude that the deterministic processes (niche theory), due to species have different ecological requirements, are different responses to environmental gradients and increase the diversity in heterogenic lentic systems.

Resumo: Objetivo Invertebrados fragmentadores são geralmente escassos em riachos tropicais, com evidências consideráveis sugerindo que a disponibilidade de recursos alimentares possa determinar esse padrão em riachos de cabeceira. O objetivo desse estudo foi avaliar os efeitos de variações na disponibilidade de recursos alimentares durante um ano na densidade Phylloicus sp. (Trichoptera: Calamoceratidae), o qual está entre os principais invertebrados fragmentadores em riachos de cabeceira neotropicais. Métodos Medimos a importância relativa da matéria orgânica vegetal alóctone em termos de entrada vertical (EV) e estoque bêntico (EB) na densidade de Phylloicus sp., entre outubro de 2012 e setembro de 2013, em um riacho preservado de terceira ordem no Cerrado, Distrito Federal, Brasil. Resultados Folhas foi a fração mais abundante na EV e EB (~70%). A biomassa de folhas foi alta durante todo o ano (biomassa mensal de 24,2 g.m–2 ±23,1 SD na EV e 46,1 g.m–2 ±76,7 SD no EB), aumentando ao final da estação seca (agosto a outubro). Phylloicus sp. Teve baixa densidade durante o ano (2,4 ± 4,9 ind.m–2 média±DP) e seu pico foi associado à maior biomassa de folhas na EV e maior condutividade elétrica no riacho. O pico bem definido de Phylloicus sp. em outubro sugere uma interação entre o aumento densidade de Phylloicus sp. e a entrada de folhas no final da estação seca. A condutividade elétrica também foi maior em outubro, refletindo um aumento nas concentrações de nutrientes na água durante esse período. Conclusões A disponibilidade de detritos foliares pode ser um fator determinante para a densidade sazonal de Phylloicus sp., sugerindo um efeito bottom-up em riachos tropicais. Mudanças no suprimento de recursos alóctones em riachos podem afetar as populações de fragmentadores como Phylloicus sp. e influências antropogênicas na vegetação ripária podem afetar processos ecológicos de grande importância para riachos de cabeceira.

Abstract Aim Shredders are generally not abundant in tropical streams, and there is considerable evidence suggesting that the food supply drives this pattern in headwaters. The aim of this study was to assess the effect of variation in the availability of food resources, over one year, on the density of Phylloicus sp. (Trichoptera: Calamoceratidae), which is one of the main shredders in Neotropical headwaters. Methods We measured the relative importance of organic matter in terms of vertical input (VI) and benthic standing stock (BS) on Phylloicus sp. density from October 2012 to September 2013 in a preserved third order stream in the Cerrado savannah biome, Federal District, Brazil. Results Leaves were abundant (monthly biomass of 24.2 g.m–2 ±23.1 SD in VI and 46.1 g.m–2 ±76.7 SD in BS), increasing at the end of dry season (August to October) and comprised the most abundant fraction in VI and BS (~ 70%). Phylloicus sp. had a low density throughout the year (2.4 ind.m–2 ±4.9 SD) and its peak (13.7 ind.m–2 ±17.1 SD in October) was associated with greater leaf biomass in VI and high electrical conductivity in the stream. The well-defined peak of Phylloicus sp. density in October suggests interplay between the increase in Phylloicus density and the leaf litter that enters the stream at the end of the dry season. Electrical conductivity was also higher in October, reflecting an increase in nutrient concentrations in the water during this period. Conclusions The availability of leaf litter may be a determinant factor for the seasonal variation in Phylloicus sp. density in tropical streams, suggesting a bottom-up effect. Changes in the supply of allochthonous resources to the stream can lead to modification in populations of shredders, such as Phylloicus sp., and anthropogenic influences on the riparian vegetation can affect ecological processes of great importance to streams.

O papel dos invertebrados fragmentadores no processo de decomposição foliar em ecossistemas lóticos tropicais vem sendo recentemente explorado. Além da influência da qualidade do detrito e da temperatura, o risco de predação geralmente implica alterações sobre a sobrevivência e comportamento de invertebrados fragmentadores. O objetivo deste estudo foi verificar as respostas dos invertebrados fragmentadores a diferentes espécies de detritos foliares (Experimento 1: Talauma ovata e Inga laurina; Experimento 2: Talauma ovata, Inga laurina e Richeria grandis) sob elevações graduais de temperatura (24 °C, 26 °C, 28 °C, 30 °C, 32 °C), na presença (Experimento 2) e ausência (Experimento1) de carcaças de peixes (Astyanax sp.), assim como verificar as possíveis consequências sobre a perda de massa foliar (PMF). Os resultados do primeiro experimento sugerem que a qualidade do detrito foi capaz de alterar a preferência alimentar dos invertebrados fragmentadores, independe da temperatura. No segundo experimento, a perda de massa foliar foi maior sobre detritos de melhor qualidade (Talauma ovata e Richeria grandis), além disso, foi verificada a exploração destes recursos para a construção de casulos, na presença de carcaça de peixe. A correlação negativa da perda de massa foliar da espécie Inga laurina em função da temperatura na presença de carcaça de peixes, provavelmente ocorreu devido a uma aceleração da taxa metabólica, respiratória e cardíaca. Isto pode ter levado a uma ampliação da atividade de fragmentação sobre os detritos de melhor qualidade em relação ao Inga laurina, a fim de atender suas demandas energéticas com maior eficiência e menor gasto energético.

The role of the invertebrate shredders in leaf decomposition process in tropical lotic ecosystems has been explored only recently. In addition to the influence of the quality of litter and the temperature, the risk of predation generally results in changes on the survival and behavior of invertebrate shredders. The aim of this study was to observe the responses of the invertebrate shredders to different species of leaf litters (Experiment 1: Talauma ovata and Inga laurina ; Experiment 2: Talauma ovata, Inga laurina and Richeria grandis ) under gradual temperature rise (24 °C, 26 °C, 28 °C, 30 °C, 32 °C), in the presence (Experiment 2) and absence (Experiment1) of fish (Astyanax sp.) carcasses, as well as to observe the possible consequences of the leaf mass loss (LML). The results from the first experiment suggest that the quality of the litter was capable of changing the feeding preference of the invertebrate shredders, regardless of temperature. In the second experiment, the leaf mass loss was faster in litter with higher quality (Talauma ovate and Richeria grandis ); in addition, we observed that the exploration of these resources resulted in the case-building in the presence of fish carcass. The negative correlation of leaf mass loss of Inga laurina in relation to temperature in the presence of fish carcass probably occurred due to an accelerated metabolic, respiratory and cardiac rates. Apparently, this process may have led to an increased shredding activity on the litters of better quality in relation to the Inga laurina. This fact may be related to less energy consumption, so as to meet their energy demands more efficiently.

OBJETIVO: O objetivo deste trabalho foi determinar a taxa de decomposição de duas espécies vegetais (Rhizophora mangle e Avicennia schaueriana) dominantes em manguezais subtropicais (Ratones e Itacorubi), e sua relação com os fatores abióticos ao longo de dois períodos do ano; MÉTODOS: Folhas senescentes (4 ± 0,1 g peso seco) foram colocadas em "litter bags" (20 × 25 cm e malha de 1 cm) e submersas em ambos os manguezais nos períodos de inverno e verão. As replicadas (n = 4) de cada detrito nos dois diferentes manguezais foram então retiradas após 7, 15, 30, 60, 90 e 120 dias de incubação e aferiu-se in situ a temperatura, condutividade elétrica, pH e oxigênio dissolvido da coluna da água; RESULTADOS: A taxa de decomposição de R. mangle . A. schaueriana foram lentos em Itacorubi e intermediários em Ratones no inverno, mas no verão em ambos os manguezais foram rápidos, indicando influência da temperatura da água. Não se observou diferença da perda de massa entre os locais no inverno, devido a uma baixa variação dos fatores ambientais. Já no verão houve diferença na perda de massa entre detritos, com os maiores valores em R. mangle (maior em Ratones). Quando relacionamos as variáveis abióticas com a massa remanescente total, novamente observou-se uma associação negativa apenas com temperaturas mais altas no verão. No inverno a massa remanescente se associou negativamente com a condutividade elétrica, possivelmente, por maior quantidade de recurso disponível para as comunidades decompositoras, e também, positivamente com o oxigênio da água, revelando um padrão contrario ao observado na literatura; CONCLUSÕES: Nossos resultados mostraram que a decomposição foi acelerada pelos valores mais elevados de temperatura e condutividade elétrica, e menores concentrações de oxigênio dissolvido, confirmando os efeitos destas variáveis abióticas sobre o processamento dos detritos e funcionamento dos mangues.

AIM: The objective of this study was to determine the rate of decomposition of two dominant arboreal species (Rhizophora mangle and Avicennia schaueriana) in two Brazilian subtropical mangroves (Ratones and Itacorubi) and their relationship with abiotic factors during two periods of the year (winter and summer). METHODS: Senescent leaves (4 ± 0.1 g dry weight) were placed into litter bags (20 × 25 cm with 1 cm mesh size) and submersed in mangrove forests during a winter and a summer sampling period. Replicates (n = 4) of each detritus sample were obtained from the mangroves after 7, 15, 30, 60, 90 and 120 days of incubation during both time periods. During each period, in situ measurements were taken to obtain the temperature, electrical conductivity, pH, and dissolved oxygen in the water column. RESULTS: The species R. mangle and A. schaueriana exhibited slow rates of decomposition at Itacorubi and intermediate rates at Ratones during the winter, while quick rates were observed at both sites during the summer; this result suggested that water temperature is an influential factor. There was no difference in the loss of mass between the sites during the winter, but in the summer, the highest values were observed for R. mangle in Ratones site. The highest summer temperatures were negatively associated with mass loss, suggesting that the temperature is an influential factor. During the winter, remaining mass was associated negatively with electrical conductivity, possibly because of a greater resource available to decomposing communities, and it was also positively associated with oxygen, revealing a pattern opposite to that observed in the literature. CONCLUSIONS: Our results showed that decomposition accelerated with higher temperatures and that electrical conductivity decelerated with increased dissolved oxygen, confirming the effects of abiotic factors on both detritus decomposition and mangrove functioning.