dissertação
Methodological and ecological insights into methane-derived carbon assimilation by fish in tropical ecosystems
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Arquivo retido a pedido da autoria, até novembro de 2026.
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Universidade Federal de Lavras
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Instituto de Ciências Naturais (ICN)
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Departamento de Ecologia e Conservação
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-Graduação em Ecologia Aplicada
Agência de fomento
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Tipo de impacto
Outros
Áreas Temáticas da Extenção
Meio ambiente
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
ODS 13: Ação contra a mudança global do clima
ODS 14: Vida na água
ODS 14: Vida na água
Dados abertos
Resumo
O metano é um importante gás de efeito estufa; além da produção humana, o metano é amplamente produzido em áreas úmidas. No entanto, a presença de peixes nesses ecossistemas pode contribuir para a redução das emissões de metano. Antes de atingir a atmosfera, o metano pode ser oxidado por bactérias metanotróficas e incorporado à cadeia alimentar. Isótopos estáveis de carbono (δ13C) têm sido usados para investigar a incorporação de carbono derivado do metano em consumidores aquáticos, uma vez que invertebrados aquáticos se alimentam de bactérias metanotróficas e peixes se alimentam desses invertebrados. Portanto, o objetivo desta dissertação foi: (i) investigar o uso de isótopos estáveis de carbono para rastrear diretamente a incorporação de carbono derivado do metano em peixes; (ii) avaliar a incorporação de carbono derivado do metano por peixes-ápice em quatro grandes planícies de inundação neotropicais; (iii) avaliar a incorporação de carbono derivado do metano por peixes em um reservatório neotropical e o papel dos consumidores não nativos nessa dinâmica; e (iv) investigar a influência do tamanho dos peixes, guilda trófica e sazonalidade na assimilação de carbono derivado de metano em lagos de várzea em uma região Neotropical. O uso de isótopos estáveis de carbono pode ser considerado uma ferramenta eficaz para estimar diretamente a incorporação de carbono derivado de metano por peixes, uma vez que o metano tem valores de δ13C altamente depletados, permitindo uma distinção clara entre esta fonte de carbono. O carbono derivado de metano foi responsável por uma proporção significativa da biomassa de peixes em diferentes planícies de inundação na América do Sul, variando de 5% a 15% da biomassa de carbono. Níveis mais elevados de incorporação de carbono derivado de metano foram observados em planícies de inundação com maiores taxas de produção de metano. O carbono derivado de metano também foi considerado uma importante fonte de energia para peixes em um reservatório Neotropical. No entanto, consumidores de ápice não nativos representam uma ameaça a essa dinâmica, pois se alimentam principalmente dos principais assimiladores de carbono derivado de metano. Finalmente, a dinâmica da absorção de carbono derivado do metano pelos peixes parece ser fortemente influenciada por características ambientais, tamanho dos peixes e sazonalidade, sem relação clara com a guilda trófica. A taxa de produção de metano e a disponibilidade de ligações ecológicas que transferem o carbono derivado do metano das bactérias metanotróficas para os peixes são os principais impulsionadores de sua absorção na biomassa pesqueira. Essas descobertas também enfatizam a importância dessa via de carbono no suporte à biomassa pesqueira, um tópico que tem sido negligenciado há muito tempo. Além disso, eles destacam o importante papel dos peixes na incorporação de carbono derivado do metano em sua biomassa, contribuindo, em última análise, para a redução das emissões de metano, uma vez que a oxidação e a absorção de metano na cadeia alimentar são inversamente relacionadas à liberação de metano. Portanto, esses resultados destacam a importância da conservação da biomassa pesqueira como uma solução baseada na natureza para as emissões naturais de metano e emissões de metano em ambientes artificiais, como reservatórios.
Abstract
Methane is a major greenhouse gas; in addition to human production, methane is widely produced in wetlands. However, the presence of fish in these ecosystems can contribute to reducing methane emissions. Before reaching the atmosphere, methane can be oxidized by methanotrophic bacteria and incorporated into the food chain. Stable carbon isotopes (δ13C) have been used to investigate the incorporation of methane-derived carbon in aquatic consumers, since aquatic invertebrates feed on methanotrophic bacteria and fish feed on these invertebrates. Therefore, the objective of this dissertation was: (i) to investigate the use of stable carbon isotopes to directly track the incorporation of methane-derived carbon in fish; (ii) to evaluate the incorporation of methane-derived carbon by apex fishes in four large Neotropical floodplains; (iii) to evaluate the incorporation of methane-derived carbon by fishes in a Neotropical reservoir and the role of non-native consumers in this dynamic; and (iv) investigate the influence of fish size, trophic guild, and seasonality on the assimilation of methane-derived carbon in floodplain lakes in a Neotropical region. The use of stable carbon isotopes can be considered an effective tool to directly estimate the incorporation of methane- derived carbon by fish, since methane has highly depleted δ13C values, allowing a clear distinction between this carbon source. Methane-derived carbon accounted for a significant proportion of fish biomass in different floodplains in South America, ranging from 5% to 15% of the carbon biomass. Higher levels of methane-derived carbon incorporation were observed in floodplains with higher methane production rates. Methane-derived carbon was also found to be an important energy source for fish in a Neotropical reservoir. However, non- native apex consumers pose a threat to this dynamic, as they feed primarily on the main assimilators of methane-derived carbon. Finally, the dynamics of methane-derived carbon uptake by fish appear to be strongly influenced by environmental characteristics, fish size, and seasonality, with no clear relationship to trophic guild. The rate of methane production and the availability of ecological links that transfer methane-derived carbon from methanotrophic bacteria to fish are the main drivers of its uptake in fisheries biomass. These findings also emphasize the importance of this carbon pathway in supporting fisheries biomass, a topic that has long been neglected. Furthermore, they highlight the important role of fish in incorporating methane-derived carbon into their biomass, ultimately contributing to the reduction of methane emissions, since methane oxidation and uptake in the food chain are inversely related to methane release. Therefore, these results highlight the importance of fisheries biomass conservation as a nature-based solution to natural methane emissions and methane emissions from artificial environments, such as reservoirs.
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Citação
URBANO, Vinícius de Andrade. Methodological and ecological insights into methane-derived carbon assimilation by fish in tropical ecosystems. 2025. 240 p. Dissertação (Mestrado em Ecologia Aplicada) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2025.