Diatomáceas, Lago Boqueirão, Brazil

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Bruna de Mattos 
Avaliação de uma função de transferência baseada em diatomáceas para a construção de mudanças no nível no Lago Boqueirão, Nordeste brasileiro
Introdução
A profundidade é provavelmente uma variável ambiental não causal, e também pela complexidade inerente da modelagem dos efeitos das mudanças de profundidade nas associações de diatomáceas, uma vez que podem responder a uma série de influências ambientais potenciais, incluindo morfometria do lago, a intensidade do fluxo de água e processos de circulação, a presença (ou ausência) de macrófitas aquáticas, a direção e intensidade dos campos de vento, e o grau de sombreamento do corpo d'água
Reconstruções paleoambientais baseadas em populações bióticas mudaram de uma perspectiva qualitativa para quantitativa, então, foi desenvolvida uma função de transferência, que relaciona as comunidades de foraminíferos à temperatura e salinidade das massas de água do oceano.
Funções de transferência foram desenvolvidas para a reconstrução de temperatura, produtividade, condutividade / salinidade e pH
Mudanças nos níveis dos lagos têm sido utilizadas como indicadores do equilíbrio hidrológico em ecossistemas aquáticos, que por sua vez estão relacionados a processos atmosféricos, como o equilíbrio entre precipitação e evaporação. Na região do Lago Boqueirão (Rio Grande do Norte, Brasil), um dos principais fatores que influenciam a precipitação é o deslocamento da Zona de Convergência Intertropical (ZCIT). Dada uma relação clara entre o ZCIT​​e os processos lacustres, a história do nível de água do Boqueirão será usada para discernir os padrões de deslocamento do ZCIT ​​durante o Holoceno. 
Mudanças nos níveis dos lagos têm sido utilizadas como indicadores do equilíbrio hidrológico em ecossistemas aquáticos, que por sua vez estão relacionados a processos atmosféricos, como o equilíbrio entre precipitação e evaporação. Na região do Lago Boqueirão (Rio Grande do Norte, Brasil), um dos principais fatores que influenciam a precipitação é o deslocamento da Zona de Convergência Intertropical (ZCIT). Dada uma relação clara entre o ZCIT​​e os processos lacustres, a história do nível de água do Boqueirão será usada para discernir os padrões de deslocamento do ZCIT ​​durante o Holoceno. 
Objetivos
Investigar a relação entre as diatomáceas e o nível de água na Lagoa do Boqueirão
Selecionar o melhor modelo de função de transferência
Aplicar a função de transferência desenvolvida para um núcleo de sedimento
Avaliar a confiabilidade da abordagem intra-lago para reconstruções de paleodeptos no Lago Boqueirão
A Lagoa do Boqueirão possui 7 km de comprimento, largura média de 348 m e área de 2,9 km2, profundidade máxima de 10 m, profundidade média é de 5,3 m e volume de 11.075 m3
Configurações técnicas
Campo
Atributos físicos e químicos:
pH, condutividade, temperatura e oxigênio dissolvido
Laboratório
Configurações técnicas
Granulometria
Preparação de amostra de diatomácea
Determinamos o tamanho do grão para cada amostra usando aproximadamente 1,0 a 2,0 g de sedimento úmido que foi colocado em um béquer e tratado com HCl para remover carbonatos e depois com peróxido de hidrogênio e dicromato de potássio para remoção de matéria orgânica
Os sedimentos foram oxidados e as lâminas permanentes foram montadas com resina. A identificação das espécies foi realizada utilizando as seguintes chaves de identificação: Patrick e Reimer (1966); Hustedt (1927–1966); Metzeltin et al. (2005); e Metzeltin e Lange-Bertalot (1998). As válvulas e seus fragmentos foram contados com média de trezentas válvulas e fragmentos por amostra. 
Laboratório
Configurações técnicas
Processamento de dados
Variáveis ​​explicativas: 
profundidade, areia grossa e fina, silte, argila, pH, condutividade, oxigênio dissolvido e temperatura. 
Amostras coletadas: 106
Amostras analisadas: 72
Análise de Correspondência Canônica (CCA)
60 espécies
Avaliar se a profundidade da água do Boqueirão é válida ou está relacionada a outro determinante ecológico importante
Permitiu testar a significância, força e independência da variável de profundidade, juntamente com cada variável de significância como um determinante da estrutura da associação de diatomáceas
Resultados
1. Dados ambientais e química da água
A profundidade máxima da Lagoa do Boqueirão é de 10 m, e foram amostrados sedimentos de 0,5 m (habitats de margem) a 9,2 m. A termoclina foi posicionada a cerca de 4,0 m no momento da amostragem, o que significa que 60% da coluna d'água do lago estava sob esta termoclina. A água da Lagoa do Boqueirão varia de levemente ácida a levemente alcalina em função da profundidade, e sua concentração de oxigênio dissolvido varia de 4,32 a 7,69 mgO2 L -1. A condutividade da água varia de 0,378 a 0,474 μs. 
As concentrações de nutrientes da coluna de água variam de 0,67 a 1,56 μmol P L − 1; 17,3 a 30,0 μmol N L − 1; e 254 a 532 μmol Si – SiO2 L − 1. Esses dados foram medidos em intervalos de 0,5 m de profundidade no local de cada um dos 106 pontos de amostragem de sedimentos 
2. Distribuição de diatomáceas e fatores que governam a estrutura da comunidade de diatomáceas
Um total de 75 espécies foram identificadas nas amostras de sedimento. Após a exclusão das espécies raras, presentes em menos de 1% ou em apenas uma amostra, 60 espécies presentes em 72 amostras foram retidas para a matriz de espécies de dados
Espécies presentes quase exclusivamente em profundidades rasas, de 0,5 m a 4,5 m. Essas espécies podem incluir Eunotia monodon Ehrenberg, Cocconeis placentula Ehrenberg, Fragilaria leptostauron (Ehrenberg) Hustedt, Encyonopsis Krammer sp., Navicula cryptotenella Lange-Bertalot e Synedra ulna (Nitzsch) Ehrenberg. 
Espécies de profundidade maior, incluindo Nitzschia amphibia Grunow e Staurosirella pinnata (Ehrenberg) Williams e Round que predominam de 0,5 a 3,9 m, e Mastogloia smithii Thwaites (ex W. Smith) var. lacustres, Craticula pampeana (Frenguelli) Lange-Bertalot, Nitzschia paleacea, Anomoeoneis sphaerophora E. Pfitzer, Anomoeoneis serians (Brébisson) Round & Mann, Mastogloia smithii var. smithii Grunow e Sellaphora pupula (Kützing) Mereschkovsky., que predomina especialmente após 3,9 m e abaixo de 9,2 m, 
Espécies quase ausentes nas partes rasas do lago e foram amostradas de 4,0 m a 9,2 m de profundidade, como Encyonema mesianum (Cholnoky) Mann, Amphora copulata (Kützing) Schoeman e Archibald, Nitzschia scalaris (Ehrenberg) W. Smith, Pinnularia viridis var. menor Cleve, Stauroneis phoenicenteron (Nitzsch) Ehrenberg e Pinnularia latevittata Cleve 
39,8%
42,3%
8,3%
3. Análise de correspondência canônica - CCA
Das nove variáveis explicativas usadas nos CCAs, silte, argila, pH, oxigênio dissolvido e profundidade foram selecionados, pois explicaram significativamente a variabilidade nos dados das espécies de diatomáceas 
silte>profundidade>argila>pH>oxigênio dissolvido
4. Modelos de resposta de diatomáceas
As espécies que representam 80% da abundância de diatomáceas foram testadas para modelagem GAM. Destas 22 espécies, 16 espécies foram selecionadas.
5. Desempenho dos modelos
Nenhum modelo gerou os melhores resultados em todos os aspectos da função de transferência relacionados à profundidade. Porém, comparando dados não transformados e transformados, os últimos mostraram funções de transferência com melhores resultados. 
6. Reconstruções de profundidade
Em geral, as tendências fundamentais de mudanças nas curvas de profundidade do Lago Boqueirão são mimetizadas pelos modelos 
4. Discussão
O Nordeste brasileiro é uma região onde operam os principais sistemas climáticos, incluindo o ZCIT e o El Niño, esses sistemas climáticos afetam muito os padrões locais de chuva. Ao contrário de algumas outras regiões do mundo, o Brasil tem uma baixa densidade de lagos, dificultando abordagens para reconstruções paleoclimáticas. 
Também são poucos os lagos que são profundos o suficiente para acomodar um tempo constante e longo de sedimentação.Essas deficiências locais estimularam a abordagem intra-lacustre que adotamos para a reconstrução paleohidrológica do Lago Boqueirão.
Apesar do pequeno gradiente de profundidade, esta figura mostra que duas espécies têm uma resposta quase unimodal ao longo do gradiente de profundidade, enquanto as outras têm uma mais truncado. Nas curvas de espécies restritas por um gradiente de profundidade, permanece desconhecido se esse padrão é uma resposta direta à profundidade ou a outras variáveis.
A morfologia do lago, incluindo área, tempo de residência e profundidade, podem influenciar muitos grupos biológicos, incluindo diatomáceas.
Essas variáveis não direcionam diretamente a composição das espécies, mas são fatores importantes na determinação de como os processos dentro do lago impactam diretamente as associações de espécies. 
A análise da relação entre as associações de diatomáceas preservadas nos sedimentos da Lagoa do Boqueirão e as variáveis ambientais avaliadas por meio de um CCA sugere que a profundidade é um dos determinantes da estrutura para as associações registradas nas amostras de sedimento. 
Nenhum modelo apresentou os melhores resultados isolados considerando os dois descritores revisados em conjunto, incluindo o RMSEP e a tendência máxima
Dado que a maioria dos investigadores confia no RMSEP, já que tem o menor erro de predição, pareceu apropriado considerar isso primeiro. Embora os modelos com profundidade transformados matematicamente forneçam resultados ligeiramente melhores, usamos os modelos de variáveis ambientais não transformadas para compará-los com outros trabalhos. Utilizando o critério da RMSEP para seleção do modelo, o CAR apresentou o melhor resultado com 18,1% (1,67 m) da profundidade representada no conjunto de dados experimentais. 
A técnica de WA baseia-se na premissa de que as espécies possuem diferentes nichos no ambiente e que cada um desses nichos pode ser caracterizado por seu ótimo (uk) e sua tolerância (tk), formando uma curva gaussiana unimodal. No sistema da Lagoa do Boqueirão, apenas duas curvas de diatomáceas vs. gradiente ambiental (profundidade) se enquadram no modelo unimodal-simétrico. 
O ajuste da curva de Staurosirella pinnata, que é a que mais se aproxima da premissa do modelo simétrico unimodal. Porém, também é evidente que as respostas das outras espécies ao gradiente de profundidade no Lago do Boqueirão se desviam dessa premissa básica. 
O método ML apresentou os piores resultados(RMSEP = 2,92 m = 31,7%) para a profundidade máxima da Lagoa do Boqueirão. Mesmo com esse resultado, um benefício definitivo para este método é que ele pode funcionar bem com relações unimodal e monotônicas. 
o ajuste da curva às vezes falha com um número mínimo de observações
gera outliers nos dados das espécies
valores zero são altamente influentes, que provavelmente no conjunto de dados do Lago Boqueirão ocorreu.
Embora as reconstruções tenham apresentado resultados de profundidade diferentes, dada a sua semelhança, as reconstruções de WA e WA-PLS pareceram ter resultados convergentes. Em geral, os modelos mostram a correspondência nos períodos de mudanças no nível da água do lago (ou seja, aumentos e diminuições) provavelmente causados ​​por mudanças paleoclimáticas
Por fim, estudos que usaram várias técnicas para reconstruir muitas variáveis ​​ambientais com resultados às vezes muito diferentes associados a cada técnica. Eles descobriram que apenas 3 de 14 reconstruções foram estatisticamente significativas. Em suma, argumentamos que a reconstrução do paleodepto da Lagoa do Boqueirão com base em diatomáceas é confiável, visto que a maioria dos modelos converge para o mesmo nível de água. O uso de lagos como locais eficazes para a pesquisa de paleo-hidrologia do Holoceno deve continuar, com foco no uso de outros substitutos que fornecem informações confiáveis ​​para melhorar a compreensão dos padrões regionais de paleo-hidrologia.
Obrigada!