Intra and inter-annual structure of zooplankton communities in floodplain lakes: a longterm ecological research study
Nadson R. Simões, Fábio A. Lansac-Tôha, Luiz F. M. Velho & Claudia C. Bonecker
ABSTRACT
Water flow management has significantly changed the natural dynamic of floods, which are responsible for the structure and dynamic of aquatic communities in river-floodplain systems. With the aim to elaborate a conceptual framework that describes the main ecological factors associated with zooplankton community structure in the Upper Paraná River, we investigated the mechanisms that regulate the communities structure and their response to inter-annual and hydro-sedimentological variations in the floodplain and the biological factors associated with species abundance in those communities. For this we conducted samplings every six months (potamophase in March and limnophase in September) to characterize intra and inter-annual variations in community structure between 2000 and 2008. The intra-annual differences on the species richness, abundance, Shannon diversity index, and evenness, were conducted using Bayesian procedures to show probabilistic predictions of the data fit to main variation sources. Non-metric multi-dimensional scaling (NMDS), multi-response permutation procedure (MRPP), and indicator species analysis (IndVal) were run to assess and characterize the seasonality of the community structure. During high water (potamophase), hydrologic connectivity favoured exchange and dispersal of species in some lakes, increasing local diversity; during low water (limnophase), higher local productivity favoured opportunistic taxa, increasing species dominance and decreasing local diversity. Food resources and density of small-size fish were biological factors associated with the seasonal dynamic of the zooplankton community; these factors were dependent on hydrosedimentological phase (potamophase or limnophase). Water levels and limnological modifications related to water flow management have promoted replacement and impoverishment of aquatic biota in affected lakes and have indicated the ecological importance of a natural dynamic flood, which displays regular flood pulses. The conceptual model presented encompassed interactions between diverse environmental variables to more understandable mechanisms of the main sources of community variation.
RESUMEN
El manejo del régimen de inundación ha cambiado de manera significativa la dinámica natural de las inundaciones, que son responsables de la estructura y dinámica de las comunidades acuáticas en sistemas río-planicie de inundación. En este sentido, investigamos cómo la estructura de las comunidades zooplanctónicas responde a variaciones estacionales e interanuales en los sistemas de llanura de inundación, y los factores biológicos asociados con la abundancia de especies de las comunidades zooplanctonicas. Elaboramos también, un marco conceptual que describe los principales factores ecológicos asociados con la estructura de las comunidades para los sistemas del Alto río Paraná. Para ello se realizaron muestreos cada seis meses (potamophase en marzo y en septiembre limnophase) para caracterizar las variaciones intra e interanuales en la estructura de la comunidad entre 2000 y 2008. Las diferencias estacionales de la riqueza de especies, abundancia, índice de diversidad de Shannon y equitatividad, se llevaron a cabo utilizando procedimientos Bayesianos para mostrar predicciones probabilísticas de los datos ajustados para las principales fuentes variación. Análisis de ordenamiento no-métrico multi-dimensional (NDMS); procedimientos de permutación de respuestas múltiples (MRPP) y análisis de especies indicadoras (IndVal) fueron utilizados para evaluar y clasificar la estacionalidad de la estructura de la comunidad. Durante aguas altas (potamofase), la conectividad hidrológica favoreció el intercambio y dispersión de las especies en algunas lagunas, incrementando la diversidad local; durante aguas bajas (limnofase), la alta productividad local favoreció los táxones oportunistas, incrementando las especies dominante y disminuyendo la diversidad local. La disponibilidad de recursos alimenticios y la densidad de pequeños peces fueron los factores biológicos asociados con la dinámica estacional de la comunidad zooplanctonica; los cuales dependen de la fase hidrosedimentológica (potamofase o limnofase). Modificaciones del régimen hidrológico y limnológico relacionados con el manejo de inundación han promovido el reemplazo y empobrecimiento de la biota acuática, en las lagunas sin conexión afectadas, enfatizando así la importancia ecológica de la dinámica natural de inundaciones, que presenta pulsos regulares de inundación. El modelo conceptual que se presenta abarca desde interacciones entre diversas variables ambientales hasta mecanismos más comprensibles de las principales fuentes de variación de la comunidad.