Acta Limnologica Brasiliensia
https://www.actalb.org/article/doi/10.1590/S2179-975X8623
Acta Limnologica Brasiliensia
Original Article

Influence of eucalyptus plantations on benthic macroinvertebrate assemblages in neotropical springs

Influência de plantações de eucalipto na comunidade de macroinvertebrados bentônicos em nascentes neotropicais

Sheila Sousa de Jesus Peixoto; Luiza Pedrosa Guimarães; Roberto da Gama Alves

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Abstract

Aim: The high sensitivity of springs to anthropic impacts is largely due to the high existing aquatic-terrestrial connectivity. The degradation of these ecosystems can be caused by land use, such as eucalyptus monoculture. The aim of this study was to test the influence of Eucalyptus urograndis plantations on the richness and diversity of the benthic macroinvertebrate community and on the environmental variables measured in springs in the Atlantic Forest domains.

Methods: Ten springs (5 in native forest areas and 5 in eucalyptus area) were sampled in the dry period of 2017. The organisms were screened and identified at the family level. For each spring, dissolved oxygen, temperature, pH, turbidity, electrical conductivity, total dissolved solids, total nitrogen, nitrite, nitrate, ammonia, total phosphorus, vegetation cover, granulometric characterization and organic matter were also measured.

Results: The t-test showed that some environmental variables differed, with the eucalyptus areas having higher values of total dissolved solids and electrical conductivity, and lower values of coarse sand. In the present study, the richness and diversity of the benthic fauna of springs were significantly lower in eucalyptus sites than in native sites. Nonetheless, the composition of the communities did not differ. The Indicator Species Analysis (IndVal) associated Acari, Hydropsychidae, Leptoceridae, Nematoda, Psychodidae, and Tipulidae with areas of native forest.


Conclusions: Our results show that Brazilian springs are affected by eucalyptus monocultures reducing the richness and diversity of benthic macroinvertebrates and also changing water environmental properties. Thus, we verified that previous studies elsewhere in the world also apply to neotropical areas where eucalyptus is not native.

Keywords

monoculture, Brazil, aquatic insects, freshwater, anthropic impact

Resumo

Objetivo: A alta sensibilidade das nascentes à impactos antrópicos deve-se, em grande parte, a elevada conectividade aquático-terrestre existente. A degradação desses ecossistemas pode ser causada pelo uso do solo, como por exemplo o monocultivo de eucalipto. O objetivo deste estudo foi testar a influência de plantações de Eucalyptus urograndis sobre a riqueza, a diversidade da comunidade de macroinvertebrados bentônicos e as variáveis ambientais aferidas em nascentes nos domínios de Floresta Atlântica.

Métodos: Dez nascentes (5 em áreas de floresta nativa e 5 em áreas de eucalipto) foram amostradas no período seco de 2017. Os organismos foram triados e identificados ao nível de família. Para cada nascente foram mensuradas o oxigênio dissolvido, temperatura, pH, turbidez, condutividade elétrica, sólidos totais dissolvidos, nitrogênio total, nitrito, nitrato, amônia, fósforo total, cobertura vegetal, caracterização granulométrica e matéria orgânica.

Resultados: O teste t evidenciou algumas variáveis ambientais diferiram, apresentando as áreas de eucalipto maiores valores de sólidos totais dissolvidos e condutividade elétrica e menores de areia muito grossa. No presente estudo, a riqueza e diversidade da fauna bentônica em nascentes foram significativamente menores nas áreas de eucalipto do que nas áreas de vegetação nativa. Entretanto, a composição das comunidades não diferiu. A análise de espécies indicadoras (IndVal) associou Acari, Hydropsychidae, Leptoceridae, Nematoda, Psychodidae e Tipulidae a áreas de floresta nativa.

Conclusões: Nossos resultados mostram que nascentes em áreas de eucalipto são afetadas pela monocultura reduzindo a riqueza e diversidade de macroinvertebrados bentônicos e alterando também os parâmetros ambientais. Por fim, verificamos que estudos anteriores em outras partes do mundo também se aplicam a áreas neotropicais onde o eucalipto não é nativo.

Palavras-chave

monocultura, Brasil, insetos aquáticos, água doce, impacto antrópico

References

Abelho, M., & Graça, M.A.S., 1996. Effects of Eucalyptus afforestation on leaf litter dynamics and macroinvertebrate community structure of streams in Central Portugal. Hydrobiologia 324(3), 195-204. http://doi.org/10.1007/BF00016391.

Amaral, P.H.M., Peixoto, S.J., Machado, M.M.M., Rocha, C.H.B., & Alves, R.G., 2020. Caracterização granulométrica do sedimento de nascentes tropicais em áreas plantadas com eucalipto. Cienc. Florest. 30(4), 1075-1084. http://doi.org/10.5902/1980509839523.

Amaral, P.H.M., Rocha, C.H.B., & Alves, R.G., 2021. Effect of Eucalyptus plantations on the taxonomic and functional structure of aquatic insect assemblages in Neotropical springs. Stud. Neotrop. Fauna Environ. 58(1), 35-46. http://doi.org/10.1080/01650521.2021.1895512.

Amaral, P.H.M., Silveira, L.S., Rosa, B.F.J.V., Oliveira, V.C., & Alves, R.G., 2015. Influence of habitat and land use on the assemblages of Ephemeroptera, Plecoptera, and Trichoptera in neotropical streams. J. Insect Sci. 15(1), 60. PMid:25989807. http://doi.org/10.1093/jisesa/iev042.

Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT, 1984. ABNT NBR 7181: solo: análise granulométrica. Rio de Janeiro: ABNT.

Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT, 1996. ABNT NBR 13600: solo: determinação do teor de matéria orgânica por queima a 440 °C. Rio de Janeiro: ABNT.

Baird, R.B., Eaton, A.D., & Rice, E.W., 2005. Standard methods for the examination of water and wastewater. Washington: American Public Health Association, Water Environment Federation, American Water Works Association.

Barquín, J., & Scarsbrook, M., 2008. Management and conservation strategies for coldwater springs. Aquat. Conserv. 18(5), 580-591. http://doi.org/10.1002/aqc.884.

Barrios, M., Tesitore, G., Burwood, M., Suárez, B., Meerhof, M., Alonso, J., Touma, B.R., & Mello, F.T., 2024. Environmental and aquatic macroinvertebrates metrics respond to the Eucalyptus aforestation gradient in subtropical lowland streams. Hydrobiologia 851(2), 343-365. http://doi.org/10.1007/s10750-023-05248-w.

Bispo, P.C., Oliveira, L.G., Bini, L.M., & Sousa, K.G., 2006. Ephemeroptera, Plecoptera and Trichoptera assemblages from riffles in mountain streams of Central Brazil: environmental factors influencing the distribution and abundance of immatures. Braz. J. Biol. 66(2B), 611-622. PMid:16906293. http://doi.org/10.1590/S1519-69842006000400005.

Brasil. Presidência da República. Casa Civil, 28 maio 2012. Lei Federal n. 12.651, de 25 de maio de 2012. Dispõe sobre a proteção da vegetação nativa. Diário Oficial da União [da] República Federativa do Brasil, Poder Executivo, Brasília, DF. Retrieved in 2023, September 1, from https://www.planalto.gov.br/ccivil_03/_ato2011-2014/2012/lei/l12651.htm

Brito, J.G., Martins, R.T., Oliveira, V.C., Hamada, N., Nessimian, J.L., Hughes, R.M., Ferraz, S.F.B., & Paula, F.R., 2018. Biological indicators of diversity in tropical streams: congruence in the similarity of invertebrate assemblages. Ecol. Indic. 85, 85-92. http://doi.org/10.1016/j.ecolind.2017.09.001.

Buss, D.F., Baptista, D.F., Nessimian, J.L., & Egler, M., 2004. Substrate specificity, environmental degradation and disturbance structuring macroinvertebrate assemblages in neotropical streams. Hydrobiologia 518(1-3), 179-188. http://doi.org/10.1023/B:HYDR.0000025067.66126.1c.

Cáceres, M.D., & Legendre, P., 2009. Associations between species and groups of sites: indices and statistical inference. Ecology 90(12), 3566-3574. PMid:20120823. http://doi.org/10.1890/08-1823.1.

Canhoto, C., & Graça, M., 1999. Leaf barriers to fungal colonization and shredders (Tipula lateralis) consumption of decomposing Eucalyptus globulus. Microb. Ecol. 37(3), 163-172. PMid:10227874. http://doi.org/10.1007/s002489900140.

Canhoto, C., & Graça, M., 2006. Digestive tract and leaf processing capacity of the stream invertebrate Tipula lateralis. Can. J. Zool. 84(8), 1087-1095. http://doi.org/10.1139/z06-092.

Cantonati, M., Fensham, R.J., Stevens, L.E., Gerecke, R., Glazier, D.S., Goldscheider, N., Knight, R.L., Richardson, J.S., Springer, A.E., & Tockner, K., 2021. Urgent plea for global protection of springs. Conserv. Biol. 35(1), 378-382. PMid:32876356. http://doi.org/10.1111/cobi.13576.

Cantonati, M., Füreder, L., Gerecke, R., Jüttner, I., & Cox, E.J., 2012. Crenic habitats, hotspots for freshwater biodiversity conservation: toward an understanding of their ecology. Freshw. Sci. 31(2), 463-480. http://doi.org/10.1899/11-111.1.

Cantonati, M., Gerecke, R., & Bertuzzi, E., 2006. Springs of the Alps–sensitive ecosystems to environmental change: from biodiversity assessments to long-term studies. Hydrobiologia 562(1), 59-96. http://doi.org/10.1007/s10750-005-1806-9.

Cantonati, M., Hofmann, G., Spitale, D., Werum, M., & Lange-Bertalot, H., 2022. Diatom Red Lists: important tools to assess and preserve biodiversity and habitats in the face of direct impacts and environmental change. Biodivers. Conserv. 31(2), 453-477. http://doi.org/10.1007/s10531-021-02339-9.

Cantonati, M., Stevens, L.E., Segadelli, S., Springer, A.E., Goldscheider, N., Celico, F., Filippini, M., Ogata, K., & Gargini, A., 2020. Ecohydrogeology: the interdisciplinary convergence needed to improve the study and stewardship of springs and other groundwater-dependent habitats, biota, and ecosystems. Ecol. Indic. 110, 105803. http://doi.org/10.1016/j.ecolind.2019.105803.

Cordero–Rivera, A., Martínez Álvarez, A.M., & Álvarez, M., 2017. Eucalypt plantations reduce the diversity of macroinvertebrates in small forested streams. Anim. Biodivers. Conserv. 40(1), 87-97. http://doi.org/10.32800/abc.2017.40.0087.

Cortezzi, S.S., Bispo, P.C., Paciencia, G.P., & Leite, R.C., 2009. Influência da ação antrópica sobre a fauna de macroinvertebrados aquáticos em riachos de uma região de cerrado do sudoeste do Estado de São Paulo. Iheringia Ser. Zool. 99(1), 36-43. http://doi.org/10.1590/S0073-47212009000100005.

Dudgeon, D., Arthington, A.H., Gessner, M.O., Kawabata, Z.I., Knowler, D.J., Lévêque, C., Naiman, R.J., Prieur-Richard, A.-H., Soto, D., Stiassny, M.L.J., & Sullivan, C.A., 2006. Freshwater biodiversity: importance, threats, status and conservation challenges. Biol. Rev. Camb. Philos. Soc. 81(2), 163-182. PMid:16336747. http://doi.org/10.1017/S1464793105006950.

Dumnicka, E., Galas, J., & Koperski, P., 2007. Benthic invertebrates in karst springs: does substratum or location define communities? Int. Rev. Hydrobiol. 92(4-5), 452-464. http://doi.org/10.1002/iroh.200610991.

Ferreira, V., Boyero, L., Calvo, C., Correa, F., Figueroa, R., Gonçalves Junior, J.F., Goyenola, G., Graça, M.A.S., Hepp, L.U., Kariuki, S., Rodríguez, A.L., Mazzeo, N., M’Erimba, C., Monroy, S., Peil, A., Pozo, J., Rezende, R., & Mello, F.T., 2019. A global assessment of the effects of Eucalyptus plantations on stream ecosystem functioning. Ecosystems 22(3), 629-642. http://doi.org/10.1007/s10021-018-0292-7.

Fierro, P., Quilodrán, L., Bertrán, C., Arismendi, I., Tapia, J., Peña-Cortés, F., Hauenstein, E., Arriagada, R., Fernández, E., & Vargas-Chacoff, L., 2016. Rainbow Trout diets and macroinvertebrates assemblages responses from watersheds dominated by native and exotic plantations. Ecol. Indic. 60, 655-667. http://doi.org/10.1016/j.ecolind.2015.08.018.

Gimenez, B.C.G., & Higuti, J., 2017. Land use effects on the functional structure of aquatic insect communities in Neotropical streams. Inland Waters 7(3), 305-313. http://doi.org/10.1080/20442041.2017.1329910.

Hamada, N., Nessimian, J.L., & Querino, R.B., 2014. Insetos aquáticos na Amazônia brasileira: taxonomia, biologia e ecologia. Manaus: Editora do INPA.

Hartley, M.J., 2002. Rationale and methods for conserving biodiversity in plantation forests. For. Ecol. Manage. 155(1-3), 81-95. http://doi.org/10.1016/S0378-1127(01)00549-7.

Ilmonen, J., Mykrä, H., Virtanen, R., Paasivirta, L., & Muotka, T., 2012. Responses of spring macroinvertebrate and bryophyte communities to habitat modification: community composition, species richness, and red-listed species. Freshw. Sci. 31(2), 657-667. http://doi.org/10.1899/10-060.1.

Indústria Brasileira de Árvores – IBA, 2020. Relatório anual. São Paulo: IBA. Retrieved in 2023, September 1, from https://iba.org/datafiles/publicacoes/relatorios/relatorio-iba-2020.pdf

Junghans, K., Springer, A.E., Stevens, L.E., & Ledbetter, J.D., 2016. Springs ecosystem distribution and density for improving stewardship. Freshw. Sci. 35(4), 1330-1339. http://doi.org/10.1086/689182.

Kiffer Junior, W.P., Mendes, F., Casotti, C.G., Costa, L.C., & Moretti, M.S., 2018. Exotic Eucalyptus leaves are preferred over tougher native species but affect the growth and survival of shredders in an Atlantic Forest stream (Brazil). PLoS One 13(1), e0190743. PMid:29293646. http://doi.org/10.1371/journal.pone.0190743.

Knysh, K.M., Giberson, D.J., & van den Heuvel, M.R., 2016. The influence of agricultural land‐use on plant and macroinvertebrate communities in springs. Limnol. Oceanogr. 61(2), 518-530. http://doi.org/10.1002/lno.10230.

Larrañaga, A., Basaguren, A., Elosegi, A., & Pozo, J., 2009. Impacts of Eucalyptus globulus plantations on Atlantic streams: changes in invertebrate density and shredder traits. Fundam. Appl. Limnol. 175(2), 151-160. http://doi.org/10.1127/1863-9135/2009/0175-0151.

Lecci, L.S., & Froehlich, C.G., 2007. Ordem Plecoptera Burmeister 1839 (Arthropoda: Insecta). In: Universidade de São Paulo. Guia on-line de identificação de larvas de insetos aquáticos do Estado de São Paulo. Ribeirão Preto: USP. Retrieved in 2023, September 1, from https://sites.ffclrp.usp.br/aguadoce/Guia_online/Guia_Trichoptera_b.pdf

Majdi, N., & Traunspurger, W., 2015. Free-living nematodes in the freshwater food web: a review. J. Nematol. 47(1), 28-44. PMid:25861114.

Martins, C.S., Crisigiovanni, E.L., Oliveira Filho, P.C., & Nascimento, E.A., 2023. Water quality decreased by urbanisation and Pinus based silviculture in Southern Brazil. Int. J. River Basin Manage. 1-10. http://doi.org/10.1080/15715124.2023.2187398.

Oksanen, J., Simpson, G., Blanchet, F., Kindt, R., Legendre, P., Minchin, P., O’Hara, R., Solymos, P., Stevens, M., Szoecs, E., Wagner, H., Barbour, M., Bedward, M., Bolker, B., Borcard, D., Carvalho, G., Chirico, M., Caceres, M., Durand, S., Evangelista, H.B.A., FitzJohn, R., Friendly, M., Furneaux, B., Hannigan, G., Hill, M.O., Lahti, L., McGlinn, D., Ouellette, M.H., Cunha, E.R., Smith, T., Stier, A., Ter Braak, C.J.F., & Weedon, J., 2016. Vegan: Community Ecology Package. R package, version 2.4-1. Vienna: R Foundation for Statistical Computing. Retrieved in 2018, September 2, from https://CRAN.R-project.org/package=vegan

Paiva, R.V.E., Ribeiro, J.H.C., & Carvalho, F.A., 2015. Estrutura, diversidade e heterogeneidade do estrato regenerante em um fragmento florestal urbano após 10 anos de sucessão florestal. Floresta 45(3), 535-544. http://doi.org/10.5380/rf.v45i3.34533.

Pes, A.M.O., Hamada, N., & Nessimian, J.L., 2005. Chaves de identificação de larvas para famílias e gêneros de Trichoptera (Insecta) da Amazônia Central, Brasil. Rev. Bras. Entomol. 49(2), 181-204. http://doi.org/10.1590/S0085-56262005000200002.

Pinho, L.C., 2008. Ordem Diptera (Arthropoda: Insecta). In: Universidade de São Paulo. Guia on-line de identificação de larvas de insetos aquáticos do Estado de São Paulo. Ribeirão Preto: USP. Retrieved in 2023, September 1, from https://sites.ffclrp.usp.br/aguadoce/Guia_online/Guia_Diptera.pdf

R Core Team, 2018. R: a language and environment for statistical computing. Vienna: R Foundation for Statistical Computing. Retrieved in 2018, September 2, from https://www.R-project.org/

Rasband, W.S., 2018. ImageJ. Bethesda: National Institutes of Health.

Sabatino, A.D., Gerecke, R., & Martin, P., 2000. The biology and ecology of lotic water mites (Hydrachnidia). Freshw. Biol. 44(1), 47-62. http://doi.org/10.1046/j.1365-2427.2000.00591.x.

Segura, M.O., Valente-Neto, F., & Fonseca-Gessner, A.A., 2011. Chave de famílias de coleoptera aquáticos (Insecta) do estado de São Paulo, Brasil. Biota Neotrop. 11(1), 393-412. http://doi.org/10.1590/S1676-06032011000100037.

Souza, L.O.I., Costa, J.M., & Oldrini, B.B., 2007. Ordem Odonata Fabricius, 1793 (Arthropoda: Insecta). In: Universidade de São Paulo. Guia on-line de identificação de larvas de insetos aquáticos do Estado de São Paulo. Ribeirão Preto: USP. Retrieved in 2023, September 1, from https://sites.ffclrp.usp.br/aguadoce/guia_online/Guia_on-line_Odonata_Vers%C3%A3o_1%C3%9F2.0.pdf

Statzner, B., & Higler, B., 1986. Stream hydraulics as a major determinant of benthic invertebrate zonation patterns. Freshw. Biol. 16(1), 127-139. http://doi.org/10.1111/j.1365-2427.1986.tb00954.x.

Stevens, L.E., Schenk, E.R., & Springer, A.E., 2021. Springs ecosystem classification. Ecol. Appl. 31(1), e2218. PMid:32799393. http://doi.org/10.1002/eap.2218.

van der Kamp, G., 1995. The hydrogeology of springs in relation to the biodiversity of spring fauna: a review. J. Kans. Entomol. Soc. 68, 4-17. Retrieved in 2023, September 1, from http://www.jstor.org/stable/25085630

Veloso, H.P., Rangel-Filho, A.L.R., & Lima, J.C.A., 1991. Classificação da vegetação brasileira, adaptada a um sistema universal. Rio de Janeiro: IBGE.

Vitule, J.R.S., Skóra, F., & Abilhoa, V., 2012. Homogenization of freshwater fish faunas after the elimination of a natural barrier by a dam in Neotropics. Divers. Distrib. 18(2), 111-120. http://doi.org/10.1111/j.1472-4642.2011.00821.x.

von Fumetti, S., & Blattner, L., 2017. Faunistic assemblages of natural springs in different areas in the Swiss National Park a small-scale comparison. Hydrobiologia 793(1), 175-184. http://doi.org/10.1007/s10750-016-2788-5.

von Fumetti, S., Nagel, P., Scheifhacken, N., & Baltes, B., 2006. Factors governing macrozoobenthic assemblages in perennial springs in north-western Switzerland. Hydrobiologia 568(1), 467-475. http://doi.org/10.1007/s10750-006-0227-8.

Wetzel, R.G., & Likens, G.E., 2000. Inorganic nutrients: nitrogen, phosphorus, and other nutrients. In: Wetzel, R.G., & Likens, G.E., eds. Limnological analyses. New York: Springer, 81-105. http://doi.org/10.1007/978-1-4757-3250-4_7.
 


Submitted date:
09/11/2023

Accepted date:
05/07/2024

Publication date:
07/29/2024

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