Biodiversity effects of benthic ecosystem engineers on the spatial patterns of sediment CH4 concentration in an urban Neotropical coastal lagoon

Abstract

Aim: Biodiversity of sediment bioturbators has been shown to be important for to the magnitude and stability of benthic-pelagic processes. However, no study to date has evaluated the importance of the biodiversity of benthic invertebrate bioturbators to the spatial patterns of sediment CH 4 concentration ([CH 4 ]). Here we conducted a laboratorial experiment to test the following predictions: (1) Bioturbator species richness will reduce the sediment [CH 4 ]; (2) individual bioturbator species (i.e. species composition) will have different effects on sediment [CH 4 ]; (3) and both the effects of bioturbator species richness and composition on sediment [CH 4 ] will be dependent on sediment depth. Methods: We manipulated the number and composition of three functional divergent benthic invertebrate bioturbators species that are widespread in South Atlantic coastal lagoons, in laboratorial sediment chambers containing the sediment and water of an urban impacted coastal lagoon Results: Bioturbator species richness had no overall significant effect on sediment [CH 4 ] when comparisons of sediment [CH 4 ] were made among species richness levels. However, bioturbator species richness significantly reduced sediment [CH 4 ] when species richness levels were compared to the control (defaunated treatments), but this effect was significant only at the deepest sediment layer. Furthermore, bioturbator species composition had significant, but distinct effects on the patterns of reduction in sediment [CH 4 ], depending on the sediment depth and the bioturbator species. Conclusions: We conclude that both the number and composition of bioturbator species are important to determine the effects of benthic bioturbators on spatial patterns of sediment [CH 4 ], but the strength of these effects depend on species traits that determine interspecific interactions strength across the sediment vertical niche space.

Dimensões Ecológicas, Geológicas e Humanas em Estudos de Longa-Duração no Parque Nacional da Restinga de Jurubatiba, Rio de Janeiro.

“…No estudo realizado com a espécie Heteromastus similis, em sedimento da Lagoa Imboassica, foi observado um efeito positivo com relação à concentração de CH 4 na água e na atmosfera interna de microcosmos, em relação ao tratamento controle (Figueiredo-Barros et al 2009). Outro estudo, nesse mesmo ambiente, foi demostrado que tanto o número quanto a composição de espécies de bioturbadores, são fatores importantes para determinar padrões espaciais da concentração de CH 4 no sedimento (Caliman et al 2013). Nesse estudo, a riqueza de espécies de organismos bentônicos bioturbadores reduziu de forma significativa a concentração de metano no sedimento (Caliman et al 2013).…”

“…Outro estudo, nesse mesmo ambiente, foi demostrado que tanto o número quanto a composição de espécies de bioturbadores, são fatores importantes para determinar padrões espaciais da concentração de CH 4 no sedimento (Caliman et al 2013). Nesse estudo, a riqueza de espécies de organismos bentônicos bioturbadores reduziu de forma significativa a concentração de metano no sedimento (Caliman et al 2013).…”

“…1. climáticos, como temperatura, vento, intensidade e caraterísticas (UV-visível) da radiação solar ou pluviosidade; 2. limnológicos, como salinidade, pH, concentração de nutrientes, qualidade e quantidade de matéria orgânica; 3. biológicos, como densidade, eficiência ou competição por substrato pela comunidade microbiana, presença de comunidade de macrófitas aquáticas, atividade de macroinvertebrados bentônicos; e 4. relacionados às ações antrópicas, como ocupação irregular de suas margens ou da bacia de drenagem, alteração do regime hidrológico ou processo artificial de eutrofização (Amado et al 2015, Caliman et al 2013, Fonseca et al 2004, Fonseca et al 2014, Fonseca et al 2017a, Fonseca et al 2019, Marinho et al 2004, Marinho et al 2016, Marotta et al 2009, Marotta et al 2012, Petruzzela et al 2013, Suhett et al 2007, Suhett et al 2013, Sanches et al 2019).…”

Ecology of Aquatic Macrophytes in Brazil: The Legacy of Francisco De Assis Esteves

“…Chico also worked with diff erent themes in Limnology, considering all levels of the biological organization, from population (Palma- Silva et al 2000), to community (Callisto et al 2002) and ecosystem ecology (e.g., Caliman et al 2011). Modern approaches, like the biodiversityecosystem functioning, to cite one example, did not remain outside his attention (e.g., Caliman et al 2013). His list of publications includes one seminal book ("Fundamentos de Limnologia", 1988 with a reprint in 1998, see also Esteves, 2011) that has been used by generations of limnologists.…”

Impactos antrópicos nas lagoas costeiras do norte do estado do Rio de Janeiro: uma revisão sobre a eutrofização artificial e gases de efeito estufa

“…Isso seria natural de se esperar, considerando-se o caráter inicial das pesquisas nesses ambientes tropicais, ainda muito pouco estudados. No entanto, estudos futuros necessitam de uma abordagem integradora e mais aprofundada 2 Os estudos de Caliman et al (2013) das questões já levantadas e de outras ainda não abordadas. Pode-se constatar, também, que os fatores estudados anteriormente apresentam relação clara entre si, na medida em que a variação do nível d'água ocorre naturalmente, em função dos períodos seco e chuvoso, ocasionando variações na salinidade e na concentração de nutrientes oriundos da eutrofização.…”