The importance of vertical and horizontal dimensions of the sediment matrix in structuring nematodes across spatial scales

Abstract

Resumo: Pesquisas intensivas têm sido realizadas para desvendar padrões espaciais de comunidades infaunais bentônicas. Embora é reconhecido que organismos bentônicos são espacialmente estruturados ao longo das dimensões horizontal e vertical do sedimento, pouco se sabe como essas duas dimensões interagem entre si. Este estudo investigou a interdependência entre as dimensões horizontal e vertical na estruturação de assembleias de nematóides marinhos. Para isto, testamos se a similaridade na composição de espécies de nematóides ao longo da dimensão horizontal é dependente da camada vertical do sedimento. Para testar esta hipótese, secções verticais de 3 cm de sedimento (15 cm de profundidade) foram coletadas de forma independente em dois bancos não vegetados em três estuários. Os dados indicaram que as assembleias que vivem nas camadas superiores são mais abundantes, ricas em espécies e menos variável, em termos de presença de espécies/ausência e abundância relativa, do que as assembleias que vivem nas camadas mais profundas. Os resultados também mostraram que mais importante que a profundidade do sedimento, o potencial redox foi a variável mais importante explicando 12% da variabilidade da fauna na dimensão horizontal. A fauna de camadas oxigenadas foi mais homogênea do que a das camadas mais reduzidas. Em contraste com estudos anteriores que sugeriam uma fauna específica de camadas anóxicas, observou-se que as espécies identificadas nas camadas mais profundas eram mais casuais, i.e. caracterizadas principalmente por espécies errantes. O mecanismo proposto é que nas camadas superficiais oxigenadas, as espécies têm grandes chances de serem deslocadas e colonizarem novos locais por transporte passivo, enquanto nas camadas mais profundas e anóxicas, elas são restritas à dispersão ativa a partir de sedimentos vizinhos. Tal restrição no potencial de dispersão juntamente com as condições ambientais adversas levam a uma maior aleatoriedade na presença de espécies, resultando em uma alta variabilidade entre assembleias ao longo da dimensão horizontal

Abstract: Intensive surveys have been conducted to unravel spatial patterns of benthic infauna communities. Although it has been recognized that benthic organisms are spatially structured along the horizontal and vertical dimensions of the sediment, little is known on how these two dimensions interact with each other. In this study it has been investigated the interdependence between the vertical and horizontal dimensions in structuring marine nematodes assemblages. For this, we tested whether the similarity in nematode species composition along the horizontal dimension was dependent on the vertical layer of the sediment. To test this hypothesis, three centimeters interval sediment samples (15 cm depth) were taken independently from two bedforms in three estuaries. Results indicated that assemblages living in the top layers are more abundant, species rich and less variable, in terms of species presence/absence and relative abundances, than assemblages living in the deeper layers. The results further showed that more important than sediment depth, redox potential was the most important variable explaining 12% of the variability of the species composition. The fauna inhabiting the more oxygenated layers were more homogeneous across the horizontal scales than those from the reduced layers. In contrast to previous studies, which suggested that reduced layers are characterized by a specific set of tolerant species, the present study showed that species assemblages in the deeper layers more casual, i.e. characterized mainly by vagrant species. The proposed mechanism is that at the superficial oxygenated layers, species have higher chances of being resuspended and displaced over longer distances by passive transports, while at the deeper anoxic layers they are restricted to active dispersion from the above and nearby sediments. Such restriction in the dispersion potential together with the unfavorable environmental conditions leads to randomness in the presence of species resulting in the high variability between assemblages along the horizontal dimension