Abstract Aim In this study, we investigated the beta diversity of macrophytes (total, turnover, and nestedness) in Caxiuanã Bay, localized in the Eastern Amazon. We also investigated the environmental factors determining the beta diversity and its components. Methods Macrophytes and physical-chemical variables (pH, water temperature, electrical conductivity, dissolved oxygen, and water turbidity) were sampled in 45 sites in 2017. Beta diversity was calculated based on Jaccard dissimilarity (using a presence/absence matrix) and partitioned in turnover and nestedness. We performed a Generalized Dissimilarity Modeling to analyze the influence of local (physical-chemical) and spatial factors (geographic distance) on total beta diversity and its components. Results A total of 16 macrophyte species were identified belonging to five morphological groups (free-floating, emergent, submerged, epiphytes, and rooted with floating leaves). The total beta diversity of macrophytes was 0.29, the turnover component had the highest contribution to total beta compared to nestedness. The beta total was influenced by geographic distance and conductivity, turnover by geographic distance and turbidity, and nestedness was explained by conductivity and pH. Conclusions In our study, physical-chemical factors influenced the structure of the macrophyte community, indicating that niche processes (deterministic) were acting and changing species composition. However, the spatial component and the low explanatory power of the models, especially for turnover, can also indicate the influence of stochastic processes such as ecological drift and/or limitations in dispersal. Our study provides new insights into the diversity patterns of macrophytes in Amazonian ecosystems, particularly in blackwater rivers. Our data also contribute to a better understanding of the processes that structure the species composition of macrophytes in these environments.

Resumo Objetivo Neste estudo, investigamos a diversidade beta de macrófitas aquáticas (total, turnover e aninhamento) na baía de Caxiuanã, localizada na Amazônia Oriental. Também investigamos os fatores ambientais que determinam a diversidade beta e seus componentes. Métodos As macrófitas e as variáveis físico-químicas (pH, temperatura da água, condutividade elétrica, oxigênio dissolvido e turbidez da água) foram amostradas em 45 pontos em 2017. A diversidade beta foi calculada usando a dissimilaridade de Jaccard (com matriz de presença/ausência das espécies) e particionada em turnover e aninhamento. Realizamos um Modelo Generalizado de Dissimilaridade para analisar a influência de fatores locais (físico-químicos) e espaciais (distância geográfica) na diversidade beta total e seus componentes. Resultados Um total de 16 espécies de macrófitas foi identificado pertencentes a cinco grupos morfológicos (flutuantes livres, emergentes, submersas, epífitas e enraizadas com folhas flutuantes). A diversidade beta total das macrófitas foi de 0,29, sendo que o componente turnover contribuiu mais para a diversidade beta total em comparação com o aninhamento. A diversidade beta total foi influenciada pela distância geográfica e condutividade, o turnover pela distância geográfica e turbidez, e o aninhamento foi explicado pela condutividade e pH. Conclusões Em nosso estudo, fatores físico-químicos influenciaram a estrutura da comunidade de macrófitas, indicando que processos de nicho (determinísticos) estavam atuando e alterando a composição das espécies. No entanto, o componente espacial e o baixo poder explicativo dos modelos, especialmente para o turnover, também podem indicar a influência de processos estocásticos, como a deriva genética e/ou limitações na dispersão. Nosso estudo traz novos insights sobre os padrões de diversidade das macrófitas em ecossistemas amazônicos, especialmente em rios de águas pretas. E auxiliam em uma melhor compreensão dos processos que estruturam a mudança na composição de espécies de macrófitas nesses ambientes.

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.

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.

Resumo A luta contra doenças pode levar as pessoas a tomar decisões precipitadas. Um método controverso que estamos discutindo é o da Crotalaria atraindo libélulas, porém nenhuma pesquisa científica apoia essa premissa. As libélulas são predadoras generalistas e, eventualmente, são empregadas de uma maneira incorreta como predadoras de mosquitos vetores. No Brasil, depois de dez anos, ainda encontramos pessoas que estão plantando Crotalaria com a tentativa de evitar a propagação da dengue. Discutimos as razões pelas quais os Odonata não seriam atraídos pela Crotalaria e, portanto, não poderiam ser utilizados como método eficiente de controle de vetores. Por fim, não deixar a água parada é a maneira mais eficaz de evitar doenças tropicais.

Abstract The struggle to control insect-borne diseases can lead to make rash decisions. For instance, the controversial method of planting of Crotalaria spp. to attract predatory dragonflies can be used to control insect vectors of dengue fever and several other medically significant insect-borne diseases. Nevertheless, there is no scientific support for this assumption. Despite the lack of evidence, in Brazil, there remains a multitude of online articles and grey literature sources still promote Crotalaria planting as a means to prevent dengue fever. Here we discuss the reasons why Odonata would not be attracted by Crotalaria and, therefore, it cannot not be considered as an efficient method for vector control. Finally, the best practice to avoid the spread of insect-borne diseases in the tropics is to avoid the accumulation of standing water in urban areas.

Resumo: Objetivo A viabilidade e o sucesso de colonização de propágulos por uma espécie invasora podem depender de vários fatores, tais como: o tamanho da planta parental e a massa fresca dos propágulos. Nesse contexto, testou-se (i) o efeito da origem de propágulos (plantas parentais grandes e pequenas); (ii) a posição do fragmento da planta parental (apical, intermediário e basal) sobre o desenvolvimento inicial de novos brotos de Urochloa arrecta; e (iii) se o sucesso de regeneração de U. arrecta estava relacionado com a massa fresca dos propágulos oriundos de plantas parentais grandes e pequenas. Métodos Conduziu-se um experimento, no qual 16 indivíduos de U. arrecta foram separados em dois grupos: (i) oito “grandes” (indivíduos com ± 1,5 m) e oito “pequenos” (indivíduos com ± 0,6 m). Para cada indivíduo, três fragmentos com dois nós foram cortados (considerados “propágulos”) da porção apical, intermediário e basal e massa fresca (g), comprimento (cm) e distância entre os dois nós (cm) de todos os propágulos de U. arrecta foram mesurados. Além disso, após a experimentação, foram realizadas medidas de massa seca (g) e comprimento (cm) dos brotos de U. arrecta gerados a partir dos propágulos. Resultados Indivíduos parentais grandes produziram brotos com maior comprimento e massa (seca). Ao contrário, a posição da porção dos propágulos não influenciou significativamente o desenvolvimento de brotos. Porém, a massa fresca do propágulo de plantas parentais pequenas apresentou correlação positiva e significativa com a massa seca dos brotos gerados. Conclusões O tamanho do indivíduo parental é um importante determinante no desenvolvimento de novos brotos da espécie invasora U. arrecta. Além disso, a massa fresca dos propágulos possui uma influência positiva e significativa no sucesso de U. arrecta para propágulos provindos de plantas parentais pequenas. Ressalta-se que todos os propágulos foram viáveis, o que poderia explicar as razões para esta planta ser uma invasora bem-sucedida.

Abstract: Aim Viability and successful colonization of propagules by an invasive species may depend on several factors, such as parental plant size and propagules’ fresh mass. Here, we tested (i) the effects of propagules’ origin (from large and small parental plants); (ii) the position in the parental stem (apical, intermediate and basal) on the early development of the new sprouts of Urochloa arrecta; and (iii) if the regeneration success of U. arrecta was related with propagule fresh mass that comes from large or small parental plants. Methods We selected 16 individuals of U. arrecta and separated them in two groups: (i) eight “large” (stem ± 1.5 m) and (ii) eight “small” (stem ± 0.6 m). For each individual, we cut three fragments with two nodes (considered as the “propagule”) from the apical, intermediate and basal portions of the stem and we measured the fresh mass (g), length (cm) and distance between the two nodes (cm) of all propagules of U. arrecta. In addition, after the experimentation, we measured the dry mass (g) and length (cm) of each new sprout of U. arrecta generated from each propagule. Results We found that large parental individuals produced sprouts with longer length and greater dry mass. In contrast, the position in the parental stem did not significant influence the development of sprouts in U. arrecta. In addition, the propagule fresh mass played a role in the development of sprouts just for propagules from small parental plants. Conclusions We found that the size of the parental individual is an important determinant of the development of new sprouts of this invasive species and the propagule fresh mass has a positive and significant influence in the success of U. arrecta only for propagules from smaller parental plants. We highlight that all propagules were viable, which could explain the reasons for this plant to be a successful invader.

ResumoObjetivo: Para testar suscetibilidade de invasão dos ecossistemas aquáticos por uma espécie exótica, nós utilizamos a macrófita invasora Urochloa arrecta, que tem invadido muitos corpos aquáticos neotropicais e reduzido a biodiversidade desses hábitats. O vasto crescimento dessa macrófita pode ser relacionado com sua afinidade por sedimentos ricos em lama, que ocorrem primariamente em canais secundários de rios e hábitats lênticos.MétodosPara testar essa hipótese, nós cultivamos U. arrecta em bandejas com diferentes porcentagens de lama e mensuramos o comprimento e a biomassa das plantas após 75 dias.ResultadosNossos resultados mostraram uma relação positiva e significante entre a porcentagem de lama no sedimento e nitrogênio, fósforo e matéria orgânica. O comprimento e biomassa das plantas aumentaram significativamente e continuamente com o aumento da porcentagem de lama, indicando que o crescimento dessa espécie não é limitado mesmo nos níveis mais altos de lama, que são mostrados como potencialmente tóxicos para outras espécies de macrófitas. Assim, é provável que sítios ricos em areia, como canais de rios, são menos vulneráveis a invasão por essa espécie do que sítios relativamente ricos em lama, como lagos.ConclusõesEsses resultados indicam que ecossistemas relativamente ricos em lama deveriam ser priorizados em programas de monitoramento para prevenir a invasão por essa espécie. Além disso, o lento desenvolvimento dessa espécie em sedimentos arenosos abre uma janela potencial para o seu manejo, pelo menos em escalas espaciais menores. Entretanto, apesar do crescimento reduzido de U. arrecta em sedimentos arenosos, essa gramínea é capaz de crescer em diversos tipos de sedimentos, o que explica sua dispersão em uma variedade de hábitats em ecossistemas de água doce neotropicais.

Aim: To test the invasibility of aquatic ecosystems by an exotic species, we used the invasive macrophyte Urochloa arrecta, which has invaded many Neotropical waterbodies and has reduced biodiversity in these habitats. The extensive growth of this macrophyte can be related to its affinity for mud-rich sediments, which occur primarily in secondary river channels and lentic habitats.MethodsTo test this hypothesis, we cultivated U. arrecta in trays with different percentages of mud and we measured the sprout length and biomass of the plants after 75 days.ResultsOur results showed a positive and significant relationship between sediment mud percentage and nitrogen, phosphorus and organic matter. Both plant length and biomass increased significantly and continuously with increasing mud content, indicating that the growth of this species is not limited even at the highest levels of mud, which is shown to be toxic for other species of macrophytes. Thus, it is probable that sand-rich sites, such as river shores, are less vulnerable to invasion by this species than relatively mud-rich sites, such as lakes.ConclusionsThis finding indicates that relatively mud-rich ecosystems should be prioritised in monitoring programs to prevent invasion by this species. In addition, the slow development of this species in sandy sediments opens a potential window for its management, at least on small spatial scales. However, despite the reduced growth of U. arrecta in sand-rich sediments, this grass is able to grow in several types of sediments, which explains its spread in a variety of habitats in Neotropical freshwater ecosystems.

En las últimas tres décadas, las evaluaciones ecológicas rápidas se han convertido en un método importante para medir la biodiversidad de los ecosistemas acuáticos. Estos métodos se pueden utilizar para detectar los impactos antropogénicos y reconocer las extinciones locales o globales de las especies. Se presenta un estudio florístico de las macrófitas acuáticas a lo largo del margen brasileño del embalse Itaipú en 2008 y se compara con un estudio florístico realizado diez años atrás. Se utilizó un análisis de ordenamiento para determinar si hay diferencias en la composición de asociaciones de especies entre los brazos del embalse. Se tomaron muestras de las especies de macrófitos en cada una de las 235 estaciones de muestreo utilizando una embarcación, que fue colocada en tres lugares por punto para registrar las especies de macrófitos y buscar plantas pequeñas. También se recolectaron plantas sumergidas mediante un barrido con la embarcación, moviéndose a velocidad constante durante diez minutos. A las especies de macrófitas individuales se les asignó una forma de vida y se identificaron especies representativas de cada una. Un total de 87 táxones de macrófitas fueron identificados. Las formas de vida "emergentes" tienen el mayor número de especies, seguido por las formas de vida "con raíces sumergidas". Un estudio amplio de los macrófitos realizado en septiembre de 2008 registró más especies que el estudio realizado entre 1995 y 1998. Esto podría deberse a cambios físico-químicos del agua, perturbaciones debidas al nivel del embalse y el largo período de tiempo que hay entre ambos estudios, que pudo haber permitido la colonización natural por otras especies. Además, diferencias en la clasificación de los sistemas y la resolución taxonómica usada en los estudios, que podría producir diferencias en el número de especies registradas. La composición de la asociación de especies varió entre los brazos y se vio afectada por la radiación bajo el agua (medido utilizando un disco de Secchi) y la obtención de información. Se encontraron cinco especies no nativas. Dos no son nativas (Urochloa subquadripara y Hydrilla verticillata) son de especial preocupación debido a que tienen una alta frecuencia de ocurrencia y ocupan grandes zonas marginales del embalse. Se deben llevar a cabo futuros estudios para determinar el hábitat más frecuentemente colonizado por estas especies. Esto permitiría desarrollar estrategias de manejo para proteger la biota acuática nativa y evitar interferencias con los usos recreativos y comerciales del embalse Itaipú.

In the last three decades, rapid assessment surveys have become an important approach for measuring aquatic ecosystem biodiversity. These methods can be used to detect anthropogenic impacts and recognize local or global species extinctions. We present a floristic survey of the aquatic macrophytes along the Brazilian margin of the Itaipu Reservoir conducted in 2008 and compare this with a floristic survey conducted ten years earlier. We used ordination analysis to determine whether assemblage composition differed among reservoir arms. Macrophyte species were sampled in each of the 235 sampling stations using a boat, which was positioned inside three places of each macrophyte stand to record species and search for small plants. We also collected submerged plants using a rake with the boat moving at constant velocity for ten minutes. We assigned individual macrophyte species to life form and identified representative species for each life form. A total of 87 macrophyte taxa were identified. The "emergent" life forms contained the highest number of species, followed by "rooted submerged" life forms. The extensive survey of macrophytes undertaken in September 2008 recorded more species than a survey conducted between 1995 and 1998. This could be due to changes in water physico-chemistry, disturbances due to water drawdown and the long period between surveys, which may have allowed natural colonization by other species. Additionally, differences in the classification systems and taxonomic resolution used in the surveys may account for differences in the number of species recorded. Assemblage composition varied among the arms and was affected by underwater radiation (as measured using a Secchi disk) and fetch. Five non-native species were found. Two of these non-native species (Urochloa subquadripara and Hydrilla verticillata) are of special concern because they have a high frequency of occurrence and occupy large marginal areas of the reservoir. Future surveys should be conducted to determine the habitat most frequently colonized by these species. This would allow management strategies to be developed to protect native aquatic biota and prevent interference with the recreational and commercial uses of the Itaipu Reservoir. Rev. Biol. Trop. 58 (4): 1437-1452. Epub 2010 December 01.