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Doctoral Thesis
DOI
Document
Author
Full name
Andrés Ricardo Domingos
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2018
Supervisor
Committee
Froehlich, Marlene Sofia Arcifa (President)
Araújo, Márcio Silva
Bueno, Alessandra Angélica de Pádua
Goldman, Maria Helena de Souza
Noll, Maria Stela Maioli Castilho
Title in Portuguese
Zooplanctofagia de heterópteros na estrutura da comunidade zooplanctônica em um lago neotropical: análise integrada entre DNA do conteúdo alimentar e experimento em mesocosmo
Keywords in Portuguese
Análise molecular
Heterópteros
Interações tróficas
Lago Tropical Raso
Mesocosmo
PCR
Zooplâncton
Abstract in Portuguese
Alguns estudos mostraram que heterópteros aquáticos podem influenciar a estrutura de comunidades zooplanctônicas. No entanto, parte destes estudos foram realizados em experimentos de laboratório que não são capazes de simular totalmente a estrutura do ecossistema. Para confrontar este problema, técnicas moleculares juntamente com experimentos in situ podem ser adotados. A técnica molecular baseia-se na detecção de DNA das presas (biomarcadores) no tubo digestório dos predadores. O objetivo deste trabalho foi analisar o conteúdo estomacal dos heterópteros Martarega uruguayensis e Rheumatobates crassifemur visando avaliar a hipótese da presença de presas zooplanctônicas por meio de vestígios de DNA , bem como avaliar a existência do efeito da predação dos notonectídeos sobre a densidade populacional das presas no ambiente. Para atender aos objetivos propostos, o trabalho foi dividido em 3 capítulos: O capítulo I descreve como foram escolhidos os biomarcadores moleculares das presas e o desenvolvimento dos primers necessários para conduzir as análises. Os primers específicos são de regiões internas do gene COI das presas zooplanctônicas. Foram testadas suas especificidades e sensibilidade por meio de reações de PCR. Em testes de especificidade, todos os primers amplificaram com êxito o biomarcador das presas-alvo, sendo incapazes de amplificar o biomarcador de qualquer outra espécie testada. Em testes de sensibilidade, os primers amplificaram com sucesso os biomarcadores das presas zooplanctônicas mesmo em baixas concentrações de DNA, assim como diretamente do trato digestório dos predadores; O capítulo II aborda aspectos da dieta dos predadores a partir da frequência de biomarcadores das presas encontrados nos tubos digestório dos insetos coletados no lago. Por meio de 48 reações de PCR com os primers específicos das presas-alvo foram analisados 240 tubos digestórios dos predadores. As presas com maior eletividade foram S. serrulatus e D. gessneri, e a menor foi D. cf. brevireme, apesar da alta abundância no ambiente. Tanto para gerrídeos quanto para notonectídeos há uma seletividade acentuada por espécies de presas de maior tamanho, mesmo que em menor frequência relativa no ambiente quando comparadas a outras espécies. Acredita-se que a preferência por presas maiores esteja relacionada à maior facilidade para detecção e manipulação do predador. A frequências de biomarcadores nos tubos digestórios de M. uruguayensis foi maior no período com maior disponibilidade de presas; O capítulo III avaliou, o efeito do predador M. uruguayensis (Notonectidae) sobre as densidades das populações de presas zooplanctônicas a partir de experimento em mesocosmo. No geral, não houve influência significativa dos predadores sobre nenhuma espécie nos dois primeiros dias. O efeito da predação sobre copepoditos e náuplios foi mais acentuados entre os dias 3 e 4, enquanto que para copépodos adultos foi nos dias 2 e 3. Já para os cladóceros o efeito foi mais acentuado nos dias 4 a 6, exceto para D. cf. brevireme que não teve efeito da predação em nenhum dia. Aspectos relacionados ao tamanho corporal, densidade populacional das presas, capacidade de evasão e diminuição da sobreposição entre predador e presa são fatores fundamentas no padrão de seletividade e da preferência alimentar de notonectídeos.
Title in English
Zooplanktivory of heteroptera upon zooplankton community structure in a neotropical lake: integrated analysis between DNA of feed content and experiment in mesocosm
Keywords in English
heteropterans
mesocosm
molecular analysis
PCR
Trophic interactions
tropical shallow lake.
zooplankton
Abstract in English
A few studies have shown that aquatic heteroptera can influence the structure of zooplanktonic communities. However, some of these studies have been conducted in laboratory experiments that are not able to fully simulate the structure of the ecosystem. To confront this problem, a molecular approach along with in situ experiment can be adopted. Molecular approach is based on the detection of prey DNA (biomarkers) in the digestive tract of predators. The objective of this work was to analyze the gut contents of the heteropterans Martarega uruguayensis and Rheumatobates crassifemur to test the hypothesis that will be found traces of zooplankton prey DNA, as well as the effect of the notonectid predation on population density of prey in the environment. To meet the proposed objectives, the work was divided in 3 chapters: Chapter I describes how the molecular biomarkers of prey were chosen and the development of the primers needed to conduct the analyses. The specific primers are from internal regions of the COI gene of zooplanktonic prey. Their specificities and sensibility were tested by means of PCR reactions. In specificity tests, all primers successfully amplified the target prey biomarker and were unable to amplify biomarker of any other species tested. In sensitivity tests, the primers successfully amplified the biomarkers of zooplankton prey even at low DNA concentrations, as well as directly from the digestive tract of predators; Chapter II addresses aspects of the predators diet using the frequency of biomarkers of prey found in the digestive tubes of the insects. By means of 48 PCR reactions, with the specific primers from target prey, were analyzed 240 digestive tracts of predators. The prey with greater electivity were S. serrulatus and D. gessneri, and the smaller one was D. cf. brevireme, despite the high abundance in the environment. For both gerrids and notonectids, there was a marked selectivity for larger size prey, even though at a lower relative frequency in the environment when compared to other species. This suggests that the preference for larger prey is related to the greater facility for detection and manipulation by the predator. The frequencies of biomarkers in the digestive tracts of M. uruguayensis were higher in the period with higher prey availability; Chapter III evaluated the effect of the predator M. uruguayensis on the densities of zooplankton prey populations from experiment in mesocosm. In general, there was no significant influence of predators on any species in the first two days. The effect of predation on copepodites and nauplii were more pronounced between days 3 and 4, whereas for adult copepods on days 2 and 3. The effect on cladocerans was more pronounced on days 4 to 6, except for D. cf. brevireme that was not preyed on. Aspects related to body size, population density of the prey, evasion capacity and decrease overlap between predator and prey are fundamental in the pattern of selectivity and feeding preference of notonectids.
 
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Publishing Date
2019-06-26
 
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