Fungal communities and functional measures as indicators of stream ecosystem health

Abstract

Eutrophication, caused by nutrient loads from agricultural and urban sewages, is an important threat to freshwater ecosystems. In low-order forested streams, plant-litter decomposition is a key ecosystem process linking the riparian vegetation, microbial and invertebrate activity and environmental factors. Microorganisms in freshwaters, particularly aquatic fungi, are important components of food webs because they degrade plant litter and make it more suitable to invertebrates and higher trophic levels. Leaf-litter decomposition in streams is strongly influenced by leaf quality and concentration of dissolved nutrients, primarily inorganic nitrogen (N) and phosphorus (P), in the stream water. To better understand the mechanisms by which leaf decomposition responds to water-quality degradation, we evaluated the diversity, reproduction and biomass of fungal decomposers, and leaf-litter decomposition of five leaf types along a gradient of eutrophication in seven streams of Northwest Portugal. The increase in concentration of inorganic nutrients in the stream water was responsible for shifts in fungal-community structure and for differences in microbial activity among the seven streams. Intermediate eutrophic streams exhibited higher fungal biomass and sporulation than the oligotrophic and the most eutrophic streams. Leaf decomposition responded in a similar way, but differed among the five leaf types. Alder and chestnut leaves had high nutritional value (higher N content and lower C:N) and decomposed faster than eucalypt leaves with low nutritional value. Overall, results indicated that aquatic fungal communities and litter decomposition respond to eutrophication and have potential to be used for assessing stream ecosystem health.

A eutrofização causada pelas descargas de nutrientes, provenientes das actividades agrícolas e dos esgotos urbanos, é uma das principais ameaças para os ecossistemas dulciaquícolas. Em rios de cabeceira florestados, a decomposição da folhada é um processo chave no ecossistema que depende da vegetação ribeirinha, da actividade do biota aquático e dos factores ambientais. Nos rios e ribeiros, os fungos decompositores são componentes importantes das cadeias alimentares, uma vez que promovem a transferência de carbono e energia para os níveis tróficos superiores. A decomposição da folhada nos rios é fortemente influenciada pela qualidade da folha e pela concentração de nutrientes dissolvidos na água, principalmente azoto (N) e fósforo (P) inorgânicos. Para compreender os mecanismos pelos quais a decomposição da folhada responde à degradação da qualidade da água, avaliou-se a diversidade, a reprodução e a biomassa dos fungos aquáticos, e a decomposição de cinco tipos de folhada, ao longo de um gradiente de eutrofização, em sete rios do Noroeste de Portugal. O aumento da concentração de nutrientes inorgânicos dissolvidos na água dos rios foi responsável por alterações na estrutura e na actividade das comunidades de fungos. Nos rios com eutrofização moderada, a biomassa fúngica e a esporulação foram superiores às dos rios oligotróficos ou hipertróficos. O padrão de resposta da decomposição da folhada à eutrofização foi semelhante, mas a resposta diferiu com o tipo de folha. As folhas de amieiro e de castanheiro apresentavam maior valor nutritivo (maior conteúdo em N e menor razão C:N) e decompuseram-se mais rapidamente do que as folhas de eucalipto cujo valor nutricional era inferior. Como um todo, os resultados indicaram que as comunidades de fungos aquáticos e a decomposição da folhada respondem à eutrofização e têm potencial para serem usadas na avaliação da qualidade ecológica de ecossistemas de água doce.