Além da co-ocorrência: redes ecológicas reconstruídas a partir de dinâmicas caóticas revelam padrões temporais do microbioma planctônico
| dc.contributor.advisor-co1 | Thompson, Kimberly | |
| dc.contributor.advisor1 | Sarmento, Hugo | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | https://lattes.cnpq.br/4515469289999439 | |
| dc.contributor.author | Cassiano-Oliveira, Israel | |
| dc.contributor.authorlattes | https://lattes.cnpq.br/1891551804658283 | |
| dc.contributor.referee | Perbiche-Neves, Gilmar | |
| dc.contributor.referee | Ferraz, Gonçalo Nuno Côrte-Real | |
| dc.contributor.refereeLattes | https://lattes.cnpq.br/7499230397814853 | |
| dc.contributor.refereeLattes | https://lattes.cnpq.br/2782094341716134 | |
| dc.date.accessioned | 2026-05-13T12:33:45Z | |
| dc.date.issued | 2026-02-11 | |
| dc.description.abstract | Inland waters are a central piece in the carbon cycle, linking terrestrial ecosystems and the Ocean, contributing substantially to carbon processing. Microbial communities are at the core of this large reactor, underpinning carbon transformations by routing and converting dissolved organic matter (DOM) through diverse pathways within an elaborate interaction network shaped by environmental drivers, such as the balance between allochthonous and autochthonous DOM inputs. A key mechanism in this context is the synergistic exploitation of multiple DOM pools by bacteria (priming effect), which can alter bacterial community composition, increase bacterial production, stimulate phytoplankton production and enhance the microbial food web. However, the balance between allochthonous and autochthonous carbon can be shifted by climate change altering rainfall regimes and hydrological connectivity, modifying terrestrial DOM inputs, while also promoting more frequent or intense cyanobacterial blooms that increase autochthonous DOM production. Here, we use a 5-year monthly time-series data from a tropical reservoir to reconstruct ecological networks, combining long-term, cross-domain metabarcoding community data with Empirical Dynamic Modelling (EDM), a nonlinear, data-driven analytical approach, to test whether DOM source balance influences key network properties. Our results indicate that terrestrial DOM inputs associated with hydrologic seasonality decreased connectance and promoted network specialization, whereas autochthonous, cyanobacterial bloom-associated DOM inputs were associated with a decrease in the average net strength of interactions, possibly reflecting an intensification of competitive, antagonistic, or inhibitory relationships, and/or a reduction in positive interactions associated with metabolic facilitation or trophic complementarity. Alltogether, these findings demonstrate how shifts in contrasting DOM sources reverberate through planktonic cross-domain network architecture and interaction strength, offering insights into potential DOM-related effects beyond changes in community composition. It also emphasizes that understanding carbon processing and the ecological dynamics under climate change requires approaches that explicitly capture the context-dependent, time-varying reorganization of ecological networks beyond shifts in aquatic metabolism. | eng |
| dc.description.resumo | As águas continentais são uma peça central no ciclo do carbono, ligando os ecossistemas terrestres ao oceano e contribuindo substancialmente para o processamento do carbono. As comunidades microbianas estão no centro deste grande reator, sustentando as transformações do carbono ao encaminhar e converter matéria orgânica dissolvida (MOD) através de diversas vias dentro de uma elaborada rede de interações moldada por fatores ambientais, tais como o equilíbrio entre entradas de MOD alóctone e autóctone. Um mecanismo fundamental neste contexto é a exploração sinergística de múltiplos tipos de MOD por bactérias (efeito priming), que pode alterar a composição da comunidade bacteriana, aumentar a produção bacteriana, estimular a produção de fitoplâncton e impulsionar a cadeia alimentar microbiana. No entanto, o equilíbrio entre o carbono alóctone e autóctone pode ser modulado pelas alterações climáticas que influenciam os regimes de precipitação e a conectividade hidrológica, modificando as entradas de MOD terrestre, ao mesmo tempo que promovem proliferações de cianobactérias mais frequentes e/ou intensas que aumentam a produção de MOD autóctone. Aqui, utilizamos uma série temporal de 60 meses (5 anos), proveniente de um monitoramento de longo prazo em um reservatório tropical, para investigar a dinâmica de comunidades planctônicas (eucariotos unicelulares, procariotos e zooplâncton). Reconstruímos redes ecológicas ao integrar dados de metabarcoding com Modelagem Dinâmica Empírica (EDM), uma abordagem não linear orientada pelos próprios dados, para testar se o balanço entre diferentes fontes de MOD influencia as principais propriedades dessas redes. Nossos resultados indicaram que as entradas de MOD terrestre associadas à sazonalidade hidrológica diminuíram a conectividade e promoveram a especialização da rede, enquanto as adições de MOD autóctone, associadas à proliferação de cianobactérias, acompanharam uma diminuição da força média líquida das interações, possivelmente refletindo a intensificação de relações competitivas, antagonistas ou inibitórias, e/ou a redução de interações positivas associadas à facilitação metabólica ou complementaridade trófica. Em conjunto, estas observações demonstram como as mudanças nas fontes contrastantes de MOD repercutem na arquitetura e na força de interação das redes planctônicas, oferecendo insights sobre os efeitos potenciais relacionados com a MOD além das mudanças na composição da comunidade. Também enfatiza que a compreensão do processamento de carbono e da dinâmica ecológica sob as alterações climáticas requer abordagens que capturem explicitamente a reorganização dependente do contexto e variável no tempo das redes ecológicas, além das mudanças no metabolismo aquático. | |
| dc.description.sponsorship | Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) | |
| dc.description.sponsorship | Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) | |
| dc.description.sponsorship | Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) | |
| dc.description.sponsorshipId | 2024/11118-7 | |
| dc.description.sponsorshipId | 303906/2021-9 | |
| dc.description.sponsorshipId | 14/14139-3 | |
| dc.identifier.citation | CASSIANO-OLIVEIRA, Israel. Além da co-ocorrência: redes ecológicas reconstruídas a partir de dinâmicas caóticas revelam padrões temporais do microbioma planctônico. 2026. Dissertação (Mestrado em Ecologia e Recursos Naturais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2026. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/24107. | por |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/20.500.14289/24107 | |
| dc.language.iso | por | |
| dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | |
| dc.publisher.address | Campus São Carlos | |
| dc.publisher.initials | UFSCar | |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Ecologia e Recursos Naturais - PPGERN | |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | en |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | |
| dc.subject | S-map | |
| dc.subject | Mapeamento Cruzado Convergente | |
| dc.subject | PARAFAC | |
| dc.subject | Sequenciamento de amplicons | eng |
| dc.subject | Interface aquática-terrestre | |
| dc.subject | Amplicon Sequencing | eng |
| dc.subject | Convergent Cross-Map | |
| dc.subject | Terrestrial-aquatic interface | eng |
| dc.subject.cnpq | CIENCIAS BIOLOGICAS::ECOLOGIA::ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS | |
| dc.subject.ods | 6. Água Potável e Saneamento | |
| dc.title | Além da co-ocorrência: redes ecológicas reconstruídas a partir de dinâmicas caóticas revelam padrões temporais do microbioma planctônico | |
| dc.title.alternative | Beyond co-occurrence: uncovering chaotic network dynamics from environmental DNA time-series | eng |
| dc.type | Dissertação |
Files
Original bundle
1 - 1 of 1
Loading...
- Name:
- dissertacao_Israel_2026_BCo_OFICIAL.pdf
- Size:
- 2.04 MB
- Format:
- Adobe Portable Document Format