Resposta da produção primária a múltiplos agentes de stress nos rios das bacias hidrográficas do Cávado, Ave e Lima

Abstract

Neste estudo foi avaliada a resposta da produção primária dos rios a diferentes fatores de stress que têm vindo a aumentar nos ecossistemas ribeirinhos: aumento da concentração de nutrientes na coluna de água e perda de vegetação ribeirinha devido à intensificação do uso do solo; e alterações hidrológicas causadas pelo uso da água para as atividades humanas ou pelas alterações climáticas. Foram testadas as hipóteses de que a taxa de produção primária seria favorecida pelo aumento da disponibilidade de luz, nutrientes e temperatura e reduzida por alterações significativas do caudal. Além disso, esperávamos que a produção primária fosse melhor explicada por uma combinação de fatores do que pelo efeito dos fatores individuais. Para testar estas hipóteses, foram recolhidas amostras de perifíton em 50 locais de amostragem nas bacias hidrográficas do Cávado, Ave e Lima (noroeste de Portugal) no inverno de 2019 e no verão de 2020. Os resultados demostraram que o perifíton era influenciado pela sazonalidade, sendo que no verão a taxa de produção primária era mais elevada. Em relação aos agentes de stress: o aumento de caudal, de nutrientes, de luz e de temperatura favoreceram a produção primária, mas o aumento dos nutrientes e do caudal foram as variáveis que mais contribuíram para o processo ecológico em estudo. Para análise dos efeitos da combinação de múltiplos agentes de stress foi usado um multimodel inference e criados modelos preditivos do conjunto de agentes de stress. Concluiu-se que os modelos de interação entre os agentes de stress explicavam melhor as respostas da produção primária dos rios do que a análise dos efeitos individuais dos agentes de stress. A análise da interação da luz com os nutrientes não foi significativa neste estudo. No entanto, verificou-se uma forte interação dos nutrientes com o caudal. Esta resultou numa resposta aditiva no verão, mas interativa, sobretudo sinergística, no inverno. Em ambas as campanhas, o aumento do caudal favoreceu a produção primária em conjunto com o aumento de nutrientes na água. Este estudo demostrou que apesar de ser importante a compreensão dos impactos individuais dos agentes de stress, a resposta da produção primária é melhor explicada pela ação de múltiplos agentes de stress, e que estas interações devem ser consideradas na gestão e conservação dos ecossistemas ribeirinhos.

We assessed the response of primary production to different stressor that have been increasing in the river ecosystems, namely the increase in the concentration of nutrients and the loss of riparian vegetation due to land use intensification; and hydrological changes caused by water demand for human activities or climate change. We tested the hypotheses that the primary production would be favored by increased availability of light, nutrients, and temperature, but would be reduced by significant changes in the flow. Moreover, we expected primary production to be better explained by the combined effects multiple factors than by the effect of individual factors. To test these hypotheses, periphyton samples were collected in 50 sampling sites across the hydrographic basins of Cávado, Ave and Lima (northwest Portugal) in the winter of 2019 and in the summer of 2020. Results showed that the periphyton was influenced by seasonality, with a higher rate of primary production in the summer. Regarding stressors: the increase in flow, nutrients, light, and temperature favored primary production, but the increase in nutrients and flow were the variables that most contributed to the ecological process under study. To analyze the effects of combining multiple stressors, a multimodel inference was used and predictive models were applied to a combination of selected stressors. We concluded that the models with multiple stressors explained the responses of primary production better than the assessment based on individual stressors. The analysis of the interaction of light with nutrients was not significant in this study. However, there was a strong interaction of nutrients with the flow. This resulted in an additive response in the summer, but interactive effect, mainly synergistic, in the winter. In both campaigns, the increase in flow favored primary production together with the increase in dissolved nutrients. This study demonstrated that although it is important to assess the individual impacts of stressors, the response of primary production is better explained by the interactive effects of multiple stressors, and that they should be considered in the management and conservation of river ecosystems.