Evolution of the Neckeraceae (Bryophyta): resolving the backbone phylogeny

Earlier phylogenetic studies, including species belonging to the Neckeraceae, have indicated that this pleurocarpous moss family shares a strongly supported sister group relationship with the Lembophyllaceae, but the family delimitation of the former needs adjustment. To test the monophyly of the Neckeraceae, as well as to redefine the family circumscription and to pinpoint its phylogenetic position in a larger context, a phylogenetic study based on molecular data was carried out. Sequence data were compiled, combining data from all three genomes: nuclear ITS1 and 2, plastid trnS-rps4-trnT-trnL-trnF and rpl16, and mitochondrial nad5 intron. The Neckeraceae have sometimes been divided into the two families, Neckeraceae and Thamnobryaceae, a division rejected here. Both parsimony and Bayesian analyses of molecular data revealed that the family concept of the Neckeraceae needs several further adjustments, such as the exclusion of some individual species and smaller genera as well as the inclusion of the Leptodontaceae. Within the family three well-supported clades (A, B and C) can be distinguished. Members of clade A are mainly non-Asiatic and nontropical. Most species have a weak costa and immersed capsules with reduced peristomes (mainly Neckera spp.) and the teeth at the leaf margins are usually unicellular. Clade B members are also mainly non-Asiatic. They are typically fairly robust, distinctly stipilate, having a single, at least relatively strong costa, long setae (capsules exserted), and the peristomes are well developed or only somewhat reduced. Members of clade C are essentially Asiatic and tropical. The species of this clade usually have a strong costa and a long seta, the seta often being mammillose in its upper part. The peristome types in this clade are mixed, since both reduced and unreduced types are found. Several neckeraceous genera that were recognised on a morphological basis are polyphyletic (e.g. Neckera, Homalia, Thamnobryum, Porotrichum). Ancestral state reconstructions revealed that currently used diagnostic traits, such as the leaf asymmetry and costa strength are highly homoplastic. Similarly, the reconstructions revealed that the 'reduced' sporophyte features have evolved independently in each of the three clades.

Revisão taxonômica das espécies brasileiras de Funariaceae Schwagr. (Bryophyta)

Funariaceae Schwägrichen é uma família de musgos cosmopolita que crescem em diversos habitats, por um ou raramente dois anos, mas algumas espécies podem ser perenes. Possuem como característica marcante o gametófito uniforme e uma ampla diversidade na arquitetura do esporófito. Este estudo realizou a revisão taxonômica da família Funariaceae no Brasil através da análise dos espécimes-tipos de coleções de herbários, nacionais e internacionais, e consulta a literatura específica sobre os táxons. É apresentada uma listagem revista e atualizada da família Funariaceae que ocorrem no Brasil, chaves de identificação para gêneros e espécies, descrições morfológicas, distribuição geográfica, status de conservação, ecologia, comentários, relação do material examinado e ilustrações. Para o Brasil eram citados 51 binômios agrupados em três gêneros: Entosthodon Schwagr. (11 binômios), Funaria Hedw. (20 binômios) e Physcomitrium (Brid.) Brid. (20 binômios). Os gêneros são taxonomicamente distintos pelo tipo de ornamentação dos esporos, forma da cápsula, forma das células do exotécio, presença ou ausência de peristômio, comprimento da seta, forma do ânulo e forma da caliptra. Após a revisão dos nomes foi estabelecida uma combinação nova a partir de Funaria ramulosa (Hampe) Paris: Entosthodon ramulosus (Hampe) M. S. Dias & D. F. Peralta. Foram estabelecidos 10 novos sinônimos: Funaria luteolimbata Broth. F. obtusa-apiculata Müll. Hal. e F. ramulosa (Hampe) Paris como sinônimos de Entosthodon ramulosus (Hampe) M. S. Dias & D. F. Peralta; Physcomitrium flavum (Müll. Hal.) Broth. como sinônimo de E. bonplandii (Hook.) Mitt.; Physcomitrium badium Broth. como sinônimo de P. umbonatum Mitt.; P. lindmanii Broth., P. sylvestre Müll. Hal. e P. convolutaceum Müll. Hal. como sinônimos de P. thieleanum Hampe. P. serrulatum Mitt., P. cupulare Müll Hal. e P. platyphylloides Paris como sinônimos de P. subsphaericum Schimp. Entosthodon puiggarii Geh. & Hampe é o nome legítimo do táxon Physcomitrium puiggarii Geh & Hampe e foi constatado que Funaria capillipes (Müll. Hal. ex Broth.) Broth., é uma combinação inválida. Seis táxons foram excluídos de Funariaceae por não possuírem os caracteres morfológicos diagnósticos da família e seis espécies não foram incluídas no tratamento taxonômico por falta de informação sobre as mesmas e foram consideradas como espécies duvidosas. Portanto, são reconhecidos para o Brasil 11 táxons em Funariaceae: quatro de Entosthodon (E. bonplandii (Hook.) Mitt., E. obtusifolius Hook. f. in Hooker, E. puiggarii Geh. & Hampe in Hampe & Geheeb. e E. ramulosus (Hampe) M. S. Dias & D. F. Peralta); dois de Funaria (F. calvescens Schwagr. e F. hygrometrica Hedw.) e cinco de Physcomitrium (P. capillipes Müll. Hal. ex Broth., P. falcifolium Müll. Hal. in Brotherus, P. umbonatum Mitt., P. subsphaericum Schimp. e P. thieleanum Hampe). Cinco táxons são endêmicos do Brasil: Entosthodon puiggarii, E. ramulosus, Physcomitrium capillipes, P. falcifolium, P. umbonatum e a espécie P. capillipes é conhecida apenas pelo tipo nomenclatural. A partir da análise de diversos materiais originais, é apresentada aqui uma nova reinterpretação da família Funariaceae do Brasil, com novas sinonimizações, reconhecimento de uma nova combinação, e lectótipos

Newly resolved relationships in an early land plant lineage: Bryophyta class Sphagnopsida (peat mosses).

UNLABELLED: PREMISE OF THE STUDY: The Sphagnopsida, an early-diverging lineage of mosses (phylum Bryophyta), are morphologically and ecologically unique and have profound impacts on global climate. The Sphagnopsida are currently classified in two genera, Sphagnum (peat mosses) with some 350-500 species and Ambuchanania with one species. An analysis of phylogenetic relationships among species and genera in the Sphagnopsida were conducted to resolve major lineages and relationships among species within the Sphagnopsida. • METHODS: Phylogenetic analyses of nucleotide sequences from the nuclear, plastid, and mitochondrial genomes (11 704 nucleotides total) were conducted and analyzed using maximum likelihood and Bayesian inference employing seven different substitution models of varying complexity. • KEY RESULTS: Phylogenetic analyses resolved three lineages within the Sphagnopsida: (1) Sphagnum sericeum, (2) S. inretortum plus Ambuchanania leucobryoides, and (3) all remaining species of Sphagnum. Sister group relationships among these three clades could not be resolved, but the phylogenetic results indicate that the highly divergent morphology of A. leucobryoides is derived within the Sphagnopsida rather than plesiomorphic. A new classification is proposed for class Sphagnopsida, with one order (Sphagnales), three families, and four genera. • CONCLUSIONS: The Sphagnopsida are an old lineage within the phylum Bryophyta, but the extant species of Sphagnum represent a relatively recent radiation. It is likely that additional species critical to understanding the evolution of peat mosses await discovery, especially in the southern hemisphere.

Contributions to the bryological flora of the tropical and subtropical forests from the Argentina (Bryophyta, Musci).

The authors present here a list of 32 mosses belonging to 15 families: Brachytheciaceae, Cryphaeaceae, Entodontaceae, Hedwigiaceae, Hypnaceae, Leptodontaceae, Meteoriaceae, Neckeraceae, Pilotrichaceae, Polytrichaceae, Pterobryaceae, Racopilaceae, Rigodiaceae, Stereophyllaceae, and Trachypodaceae, all collected in the mountainous forests of the Yungas of the NW of the Argentina (Jujuy, Salta, Catamarca and Tucumán provinces), and also in the rainforests from the NE of the country (Misiones province). Eight species: Atrichum polycarpum, Chrysohypnum elegantulum, Pilosium chlorophyllum, Pilotrichella flexilis, Porotrichodendron lindigii, Pseudotrachypus martinicensis, Steerecleus scariosus, and Thamnobryum fasciculatum are new records for the bryologic flora from Argentina. Braunia imberbis and Squamidium brasiliense are two new records for the bryophytic flora of the Catamarca province; Porotrichodendron superbum is new for the Salta province, while Forsstroemia coronata is the first record for the Catamarca and Jujuy provinces. Aerolindigia capillacea, Braunia reflexifolia, Chryso-hypnum diminutivum, Meteorium deppei and Meteoridium remotifolium are five new citations for the Jujuy province, and Schoenobryum concavifolium is new for the bryophytic flora of the Misiones province. Many studied species occur more frequently in the Yungas than in the NE rainforests; others show separated distribution but live in both areas, the Yungas and Paranaense area, and others are more or less restricted to the Paranaense rainforest of the NE of Argentina. The taxonomy of species is updated, and comments are included on bibliographical precedents, ecology and chorology of each taxon.

Phytochrome diversity in green plants and the origin of canonical plant phytochromes.

Phytochromes are red/far-red photoreceptors that play essential roles in diverse plant morphogenetic and physiological responses to light. Despite their functional significance, phytochrome diversity and evolution across photosynthetic eukaryotes remain poorly understood. Using newly available transcriptomic and genomic data we show that canonical plant phytochromes originated in a common ancestor of streptophytes (charophyte algae and land plants). Phytochromes in charophyte algae are structurally diverse, including canonical and non-canonical forms, whereas in land plants, phytochrome structure is highly conserved. Liverworts, hornworts and Selaginella apparently possess a single phytochrome, whereas independent gene duplications occurred within mosses, lycopods, ferns and seed plants, leading to diverse phytochrome families in these clades. Surprisingly, the phytochrome portions of algal and land plant neochromes, a chimera of phytochrome and phototropin, appear to share a common origin. Our results reveal novel phytochrome clades and establish the basis for understanding phytochrome functional evolution in land plants and their algal relatives.

Einfluß der Gewässerversauerung auf Hyporheos und Bryorheos: Untersuchungen an zwei Waldbächen im Westharz

Im Rahmen der Fallstudie Harz sollte an der Schnittstelle zwischen Grundlagenforschung und angewandter Forschung ein Beitrag zur Klärung der Frage geleistet werden, inwieweit zwei Zuläufe der Sösetalsperre im Westharz versauert bzw. versauerungsgefährdet sind; aus diesem Stausee wird Trinkwasser für mehrere Gemeinden in Norddeutschland gewonnen. Die Belastung des fast vollständig bewaldeten Einzugsgebiets der Sösetalsperre mit luftbürtigen Schadstoffen (Saurer Regen) zählte zu den höchsten in Mitteleuropa. An jeweils drei Untersuchungsstellen der beiden Bäche Alte Riefensbeek (R1 bis R3) und Große Söse (S1 bis S3) wurden zwischen März 1987 und November 1988 Proben aus Moospolstern und dem hyporheischen Interstitial entnommen und physikalisch, chemisch und biologisch untersucht. Ergänzend wurden Wasserproben zwischen März 1986 und Oktober 1991 sowie vom April 1998 ebenso wie qualitative Fänge von Makroinvertebraten zwischen November 1986 und Juli 1990 sowie vom April 1998 ausgewertet. Die Analyse der tierischen Besiedlung der Moos- und Interstitialproben beschränkte sich auf die taxonomischen Gruppen Turbellaria (Strudelwürmer), Mollusca (Weichtiere), Amphipoda (Flohkrebse), Ephemeroptera (Eintagsfliegen), Plecoptera (Steinfliegen), Heteroptera (Wanzen), Megaloptera (Schlammfliegen), Coleoptera (Käfer), Trichoptera (Köcherfliegen) und Diptera (Zweiflügler). Der Grundsatz, daß normalverteilte und nicht normalverteilte Daten statistisch unterschiedlich behandelt werden müssen, wurde konsequent angewandt. Am Beispiel der Choriotopstruktur wurde gezeigt, daß die Auswahl des Analyseverfahrens das Ergebnis der ökologischen Interpretation multivariater statistischer Auswertung beeinflußt. Die Daten der Korngrößen-Verteilung wurden vergleichend einer univariaten und einer multivariaten statistischen Analyse unterworfen. Mit dem univariaten Verfahren wurden die Gradienten der ökologisch relevanten Korngrößen-Parameter eher erkannt als mit dem multivariaten Verfahren. Die Auswirkungen von Gewässerversauerung sowie anderer Umweltfaktoren (insgesamt 42 Faktoren) auf die Lebensgemeinschaften wurden anhand der Parameter Artenzahl, Besiedlungsdichte, Körpergröße und Biomasse untersucht. Abundanz, Biomasse und Körpergröße sowie die Umweltfaktoren wurden auf einem horizontalen Gradienten, d.h. im Längslauf der Bäche, und auf einem vertikalen Gradienten, d.h. fließende Welle / Bryorheon / Benthon versus Hyporheon, untersucht. Es wurde ein terminologisches System für die Kompartimente in der Fließgewässer-Aue vorgeschlagen, das in sich einheitlich ist. Es wurde ein neuer Moos-Vitalitätsindex für die Moospolster vorgestellt. Es wurden Bestimmungsschlüssel für die Larven der Chloroperlidae (Steinfliegen-Familie) und der Empididae (Tanzfliegen) in den beiden Harzbächen entwickelt. Die untersuchten Bachstrecken waren frei von Abwasserbelastung. An zwei Stellen wurde Wasser für einen Forellenteich ausgeleitet. Abgesehen von zwei meterhohen Abstürzen in der Großen Söse waren wasserbauliche Veränderungen ohne große Bedeutung. Das Abfluß-Regime war insofern nicht mehr natürlich, als beide Bäche in das System der bergbaulichen Bewässerungsgräben des Oberharzes eingebunden sind. Die Söse hatte ein F-nivopluviales Abfluß-Regime, der abflußreichste Doppelmonat war der März / April, die Unregelmäßigkeit des Abfluß-Regimes war sehr hoch, die Vorhersagbarkeit sehr niedrig, die monatlichen Abfluß-Maxima wiesen eine sehr geringe Konstanz auf. Der Zeitraum der biologischen Probenahme wurde von überdurchschnittlich vielen Tagen mit mäßig erhöhten Abflüssen geprägt, sehr große Hochwasser-Wellen fehlten aber. Die Abfluß-Dynamik wurde statistisch beschrieben. Das hydraulische Regime wurde anhand der Meßgrößen Fließgeschwindigkeit, Fließkraft und FROUDE-Zahl dargestellt. Der Zusammenhang zwischen Abfluß und Fließgeschwindigkeit auf der einen Seite und der Korngrößen-Verteilung auf der anderen Seite wurde statistisch untersucht, ebenfalls zwischen dem Abfluß und dem Kohlenstoff- und Stickstoff-Gehalt der Feinstpartikel sowie dem Wasserchemismus. In den Phasen ohne Hochwasser hatte das Hyporheal die Funktion einer Senke für Feinstkörner. Das Bachbett der Alten Riefensbeek war stabiler als das der Großen Söse. Insgesamt gesehen war das hyporheische Sediment in den quellnahen Abschnitten grobkörniger und auf den quellfernen Strecken feinkörniger. Der prozentuale Anteil der Feinstkörner im Hyporheal und Benthal nahm aber im Längslauf der Bäche ab. Dies ist ungewöhnlich, konnte aber nicht plausibel mit geologischen und hydrologischen Meßgrößen erklärt werden. Beide Bäche waren sommerkalt. Der Einfluß der Wassertemperatur auf die Larvalentwicklung wurde beispielhaft an den Taxa Baetis spp. und Leuctra gr. inermis untersucht. Es gab eine Tendenz, daß der Kohlenstoff- und Stickstoff-Gehalt der Feinstpartikel vom Benthal in das Hyporheal anstieg. Dies war ein weiterer Hinweis darauf, daß das Hyporheal die Funktion einer Senke und Vorratskammer für Nährstoffe hat. Der Zusammenhang zwischen partikulärer und gelöster Kohlenstoff-Fraktion wurde diskutiert. Im Hyporheon war die Nitrifikation nicht stärker als in der fließenden Welle. Es gab Hinweise, daß die sauren pH-Werte in der Großen Söse die Nitrifikation hemmten. Die Valenzen der Moos- und Tier-Taxa bezüglich Fließgeschwindigkeit, pH-Wert, Alkalinität sowie der Gehalte von Sauerstoff, Calcium, Magnesium, Kalium und Natrium wurden zusammengestellt. Das hyporheische Sediment war sehr grob und hatte eine hohe Porosität. Der Austausch zwischen fließender Welle und hyporheischem Wasser konnte deshalb sehr schnell erfolgen, es gab keine intergranulare Sprungschicht, die physikalischen und chemischen Tiefengradienten waren in den meisten Fällen gar nicht ausgeprägt oder nur sehr flach. Die Wassertemperatur des Freiwassers unterschied sich nicht signifikant von derjenigen im hyporheischen Wasser. Es gab -- von wenigen Ausnahmen bei pH-Wert, Leitfähigkeit und Sauerstoffgehalt abgesehen -- keine signifikanten Unterschiede zwischen dem Wasserchemismus der fließenden Welle und dem des Hyporheals. Die physikalischen und chemischen Voraussetzungen für die Refugialfunktion des Hyporheons waren deshalb für versauerungsempfindliche Taxa nicht gegeben. In der Tiefenverteilung der untersuchten Tiergruppen im Hyporheal lag das Maximum der Abundanz bzw. Biomasse häufiger in 10 cm als in 30 cm Tiefe. Daraus läßt sich aber keine allgemeine Gesetzmäßigkeit ableiten. Es wurde durchgehend die Definition angewendet, daß die Gewässerversauerung durch den Verlust an Pufferkapazität charakterisiert ist. Saure Gewässer können, müssen aber nicht versauert sein; versauerte Gewässer können, müssen aber nicht saures Wasser haben. Maßstab für das Pufferungsvermögen eines Gewässers ist nicht der pH-Wert, sondern sind die Alkalinität und andere chemische Versauerungsparameter. Der pH-Wert war auch operativ nicht als Indikator für Gewässerversauerung anwendbar. Die chemische Qualität des Bachwassers der Großen Söse entsprach aufgrund der Versauerung nicht den umweltrechtlichen Vorgaben bezüglich der Parameter pH-Wert, Aluminium, Eisen und Mangan, bzgl. Zink galt dies nur an S1. In der Alten Riefensbeek genügte das Hyporheal-Wasser in 30 cm Tiefe an R2 bzgl. des Sauerstoff-Gehalts nicht den umweltrechtlichen Anforderungen. Nur im Freiwasser an R1 genügten die Ammonium-Werte den Vorgaben der EG-Fischgewässer-Richtlinie, der Grenzwert wurde an allen anderen Meßstellen und Entnahmetiefen überschritten. Das BSB-Regime in allen Entnahmetiefen an R2, im Freiwasser an R3 und S1, im Hyporheal an R1 sowie in 30 cm Tiefe an R3 genügte nicht den Anforderungen der Fischgewässer-Richtlinie. Der Grenzwert für Gesamt-Phosphor wurde an S3 überschritten. In der Großen Söse war der Aluminium-Gehalt so hoch, daß anorganisches und organisches Aluminium unterschieden werden konnten. Besonders hohe Gehalte an toxischem anorganischen Aluminium wurden an Tagen mit Spitzen-Abflüssen und Versauerungsschüben gemessen. Erst die Ermittlung verschiedener chemischer Versauerungsparameter zeigte, daß auch die alkalischen Probestellen R2 und R3 mindestens versauerungsempfindlich waren. Die Messung bzw. Berechnung von chemischen Versauerungsparametern sollte deshalb zum Routineprogramm bei der Untersuchung von Gewässerversauerung gehören. Zu Beginn des Untersuchungsprogramms war angenommen worden, daß die mittleren und unteren Abschnitte der Alten Riefensbeek unversauert sind. Dieser Ansatz des Untersuchungsprogramms, einen unversauerten Referenzbach (Alte Riefensbeek) mit einem versauerten Bach (Große Söse) zu vergleichen, mußte nach der Berechnung von chemischen Versauerungsindikatoren sowie der Analyse der Abundanz- und Biomasse-Werte modifiziert werden. Es gab einen Versauerungsgradienten entlang der Probestellen: R1 (unversauert) R2 und R3 (versauerungsempfindlich bis episodisch leicht versauert) S2 und S3 (dauerhaft versauert) S1 (dauerhaft stark versauert). An S1 war das Hydrogencarbonat-Puffersystem vollständig, an S2 und S3 zeitweise ausgefallen. Die Versauerungslage an R2 und R3 war also schlechter als vorausgesehen. Unterschiede im Versauerungsgrad zwischen den Meßstellen waren nicht so sehr in unterschiedlichen Eintragsraten von versauernden Stoffen aus der Luft begründet, sondern in unterschiedlichen Grundgesteinen mit unterschiedlichem Puffervermögen. Der Anteil der verschiedenen sauren Anionen an der Versauerung wurde untersucht, die chemischen Versauerungsmechanismen wurden mit Hilfe von Ionenbilanzen und verschiedenen Versauerungsquotienten analysiert. Die beiden untersuchten Bäche waren von anthropogener Versauerung betroffen. Dabei spielte die Schwefel-Deposition (Sulfat) eine größere Rolle als die Stickstoff-Deposition (Nitrat). Die Probestelle S1 war immer schon in unbekanntem Maß natürlich sauer. Dieser natürlich saure Zustand wurde von der hinzugekommenen anthropogenen Versauerung bei weitem überragt. Die wenigen gewässerökologischen Daten, die im Wassereinzugsgebiet der Söse vor 1986 gewonnen wurden, deuten darauf hin, daß die Versauerung in den 70er und in der ersten Hälfte der 80er Jahre vom Boden und Gestein in die Bäche durchgeschlagen war. Dieser Versauerungsprozeß begann vermutlich vor 1973 in den Quellen auf dem Acker-Bruchberg und bewegte sich im Laufe der Jahre immer weiter talwärts in Richtung Trinkwasser-Talsperre. Der Mangel an (historischen) freilandökologischen Grundlagendaten war nicht nur im Untersuchungsgebiet, sondern ist allgemein in der Versauerungsforschung ein Problem. Wenn sich das Vorkommen von nah verwandten Arten (weitgehend) ausschließt, kann dies an der Versauerung liegen, z.B. war die Alte Riefensbeek ein Gammarus-Bach, die Große Söse ein Niphargus-Bach; dieses muß aber nicht an der Versauerung liegen, z.B. fehlte Habroleptoides confusa im Hyporheos an R3, Habrophlebia lauta hatte dagegen ihr Abundanz- und Biomasse-Maximum an R3. Zugleich lag das Maximum des prozentualen Anteils von Grobsand an R3, eine mögliche Ursache für diese interspezifische Konkurrenz. Die biologische Indikation von Gewässerversauerung mit Hilfe der Säurezustandsklassen funktionierte nicht in den beiden Harzbächen. Es wurde deshalb ein biologischer Versauerungsindex vorgeschlagen; dieser wurde nicht am pH-Wert kalibriert, sondern an der chemischen Versauerungslage, gekennzeichnet durch die Alkalinität und andere chemische Meßgrößen der Versauerung. Dafür wurden aufgrund der qualitativen und quantitativen Daten die häufigeren Taxa in die vier Klassen deutlich versauerungsempfindlich, mäßig versauerungsempfindlich, mäßig versauerungstolerant und deutlich versauerungstolerant eingeteilt. Es reicht nicht aus, die biologischen Folgen von Gewässerversauerung sowie Veränderungen in der Nährstoff-Verfügbarkeit und im sonstigen Wasserchemismus nur anhand der Artenzahl oder des Artenspektrums abzuschätzen. Vielmehr müssen quantitative Methoden wie die Ermittlung der Abundanzen angewandt werden, um anthropogene und natürliche Störungen des Ökosystems zu erfassen. Es wurde eine Strategie für die behördliche Gewässergüteüberwachung von Bachoberläufen vorgeschlagen, die flächendeckend die Versauerungsgefährdung erfassen kann. Die Auswirkungen der zeitlichen Dynamik des Versauerungschemismus wurden am Beispiel des versauerungsempfindlichen Taxons Baetis spp. (Eintagsfliegen) dargestellt. An S2 und S3 kam es zu starken Versauerungsschüben. Baetis konnte sich nicht ganzjährig halten, sondern nur in versauerungsarmen Phasen im Sommer und im Herbst; es gab einen Besiedlungskreislauf aus Ausrottungs- und Wiederbesiedlungsphasen. Die temporäre Population von Baetis an S2 und S3 bestand nur aus ersten Larvenstadien. Die Probestellen wurden auf horizontalen Gradienten der Umweltfaktoren angeordnet. Bei einigen Parametern gab es keinen Gradienten (z.B. Sauerstoff-Gehalt), bei anderen Parametern waren die Meßstellen auf sehr flachen Gradienten angeordnet (z.B. C:N-Quotient der Feinstkörner), bei den restlichen Meßgrößen waren die Gradienten sehr deutlich (z.B. Alkalinität). Bei den Längsgradienten von Abundanz und Biomasse waren alle Möglichkeiten vertreten: Zunahme (z.B. Leuctra pseudosignifera), Abnahme (z.B. Gammarus pulex), Maximum an der mittleren Probestelle (z.B. Leuctra pseudocingulata) und kein signifikanter Trend (z.B. Nemoura spp.). Abundanz und Biomasse zahlreicher taxonomischer Einheiten hatten ihr Maximum im Längslauf an den quellnächsten Probestellen R1 und S1, z.B. Protonemura spp. und Plectrocnemia spp. Die Lebensgemeinschaften an R1 und S1 waren allerdings völlig unterschiedlich zusammengesetzt. Die häufig vertretene Annahme, versauerte Gewässer seien biologisch tot, ist falsch. Unter Anwendung des 3. biozönotischen Grundprinzips wurde das Maximum von Abundanz und Biomasse in den quellnahen Abschnitten mit dem eustatistischen (stabilen) Regime von Wassertemperatur, Abfluß und Protonen-Gehalt, in der Alten Riefensbeek auch von Alkalinität und ALMER-Relation erklärt. Aufgrund der natürlichen und anthropogenen Störungen war im Längslauf der untersuchten Bäche keine natürliche biozönotische Gliederung des Artenbestands erkennbar. Die Korrelationsberechnungen zwischen den Umweltfaktoren und der Taxazahl ergaben, daß in erster Linie versauerungsrelevante Parameter -- Gehalte saurer Anionen, basischer Kationen und von Metallen, Alkalinität usw. -- die höchsten Korrelationskoeffizienten mit der Taxa-Zahl hatten; unter den natürlichen Meßgrößen zählten nur die Gehalte von DOC und TIC sowie der Anteil der Sande zu der Gruppe mit den höchsten Korrelationskoeffizienten. Die Korrelationsberechnungen zwischen den Umweltfaktoren und den Abundanzen ergab dagegen, daß die quantitative Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft nicht nur durch die anthropogene Gewässerversauerung, sondern mindestens genauso durch einige natürliche Meßgrößen beeinflußt wurde. Es gab in den Harzbächen keinen ökologischen Superfaktor, der die quantitative Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft überwiegend bestimmte. Auch die Meßgrößen der anthropogenen Gewässerversauerung waren nicht solch ein Superfaktor. Einen ähnlich hohen Einfluß auf die quantitative Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft hatten die geologisch bestimmten Umweltfaktoren Leitfähigkeit und TIC-Gehalt, der von der Landnutzung bestimmte DOC-Gehalt sowie der Chlorid-Gehalt, der geologisch, möglicherweise aber auch durch den Eintrag von Straßensalz bestimmt wird. Die Mischung von anthropogenen und natürlichen Faktoren wurde in einem Modell der Wirkung von abiotischen Faktoren auf Bryorheos und Hyporheos dargestellt. Als Beispiel für die zeitliche Nutzung ökologischer Nischen wurde die Verteilung der Larven und Adulten der Dryopidae (Hakenkäfer) im Hyporheos und Bryorheos untersucht. Die Larven wurden vorzugsweise im Hyporheon, die Adulten im Bryorheon angetroffen. Die untersuchten Taxa wurden in die Varianten bryorheobiont, bryorheophil, bryorheotolerant, bryorheoxen und bryorheophob bzw. hyporheobiont, hyporheophil, hyporheotolerant, hyporheoxen und hyporheophob eingeteilt, um ihre räumliche Nutzung ökologischer Nischen zu beschreiben. Die gängige Lehrmeinung, daß das Hyporheon die Kinderstube benthaler Makroinvertebraten ist, konnte für zahlreiche Taxa bestätigt werden (z.B. Habrophlebia lauta). Für die bryorheophilen Taxa (z.B. Gammarus pulex und Baetis spp.) trifft diese Lehrmeinung in den beiden Harzbächen nicht zu. Vielmehr übernimmt das Bryorheon die Funktion einer Kinderstube. Die Larven von Plectrocnemia conspersa / geniculata sowie von Baetis spp. und Amphinemura spp. / Protonemura spp. neben Gammarus pulex zeigten eine Habitatbindung, die erstgenannte Gattung an das Hyporheal, die letztgenannten 3 Taxa an untergetauchte Moospolster (Bryorheal). Die Idee von der Funktion des Hyporheals als Kinderstube der Larven und Jungtiere, als Schutzraum gegen die Verdriftung durch Strömung und vor Fraßdruck durch Räuber sowie als Ort hohen Nahrungsangebots mußte für die letztgenannten 3 Taxa abgelehnt werden. Für sie übernahm das Bryorheal diese Aufgaben. Zwar waren die beiden Bäche oligotroph und die Nahrungsqualität der Feinstkörner im Hyporheal war niedrig. Die Abundanz- und Biomasse-Werte im Bryorheos und Hyporheos gehörten aber zu den weltweit höchsten. Es wurde das Paradoxon diskutiert, daß im Hyporheon der beiden Bäche Diatomeen-Rasen gefunden wurden, obwohl das Hyporheon lichtlos sein soll. Das Hyporheon wurde als ein Ökoton zwischen Benthon / Rheon und Stygon angesehen. Es wurden vier Haupttypen des Hyporheons beschrieben. Wegen des sehr unterschiedlichen Charakters des Hyporheons in verschiedenen Fließgewässern gibt es keinen einheitlichen Satz von abiotischen und biotischen Faktoren, mit denen das Hyporheon vom Benthon und Stygon abgegrenzt werden kann. In den beiden Harzbächen ähnelte das Hyporheon mehr dem Benthon als dem Stygon. Es konnte nicht anhand der chemischen Meßgrößen vom Benthon abgegrenzt werden, sondern anhand der physikalischen Meßgrößen Trübung und der Anteile von Feinsand und Schluffe/Tone sowie anhand der biologischen Parameter Summen-Abundanz und Summen-Biomasse. Aus der Typologie des Hyporheons folgt, daß ein bestimmtes Hyporheon nicht alle in der Literatur beschriebenen Funktionen innerhalb der Fließgewässer-Aue übernehmen kann. Es wurde ein Schema entwickelt, mit dem sich die optimale Liste der Parameter für die Untersuchung eines bestimmten Hyporheons auswählen läßt. Der Tendenz in der Fließgewässer-Ökologie, immer neue Konzepte zu entwickeln, die allgemeingültig sein sollen, wurde das Konzept vom individuellen Charakter von Fließgewässer-Ökosystemen entgegengestellt.

A new rain-operated seed dispersal mechanism in Bertolonia mosenii (Melastomataceae), a Neotropical rainforest herb

Although widespread among fungi, lichens, liverworts, and mosses, seed dispersal mechanisms operated by rain are unusual among flowering plants. Generally speaking, two mechanisms are involved in seed dispersal by rains: the splash-cup and the springboard. Here we describe a new seed dispersal mechanism operated by rain in a Neotropical rainforest herb Bertolonia mosenii Cogniaux (Melastomataceae). The study was carried out at the lowland Atlantic rainforest, southeastern Brazil. We experimentally demonstrate that rain is necessary to release the seeds from the capsules through what we call squirt-corner seed dispersal mechanism: when a raindrop strikes the mature fruit, the water droplet forces the seeds outward to the angles (corners) of the triangular capsule and the seeds are released. As far as we know squirt-corner represents a new rain-operated seed dispersal mechanism, and a novel seed dispersal mode both for Melastomataceae and for flowering plants from Neotropical forests.

Morphotypes in male Amazon River Prawns, Macrobrachium amazonicum

The occurrence of morphotypes in Macrobrachium amazonicum males was investigated. Prawns aged 4 to 24 months were taken from 10 aquaculture earthen ponds. Color and spination of right second cheliped were analyzed under a stereomicroscope. Post-orbital and carapace length were measured as well as the length of the cheliped and all limb joints on the right second pereiopods. Four distinct morphotypes were identified: Translucent Claw (TC), Cinnamon Claw (CC), Green Claw 1 (GC1) and Green Claw 2 (GC2). They differed in cheliped morphology and some morphometric relationships. Chelipeds were translucent in TC prawns while in CC they were generally cinnamon-color. Both showed a few spines and some low prominences similar to very small tubercles. GC1 and GC2 showed long moss green chelipeds provided with long and robust spines. However, in GC2, cheliped length was always greater than post-orbital length and the angles of spines on the carpus and propodus were more open, ranging from 51°to 92°, while, in GC1 it varies from 34°to 65°. Cheliped length, the cheliped length/post-orbital length ratio and the spine angle were significantly different among the four morphotypes. A description for the identification of each group is provided and the development of M. amazonicum males is discussed. Each morphotype may play a different role in the population and in the environment in which it lives. Therefore, the identification of morphotypes is advisable for future researches on the biology and culture of M. amazonicum. © 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Spatial and temporal variability in soil CO2-C emissions and relation to soil temperature at King George Island, maritime Antarctica

Few studies have examined the effects of temperature on spatial and temporal trends in soil CO2-C emissions in Antarctica. In this work, we present in situ measurements of CO2-C emissions and assess their relation with soil temperature, using dynamic chambers. We found an exponential relation between CO2 emissions and soil temperature, with the value of Q10 being close to 2.1. Mean emission rates were as low as 0.026 and 0.072 g of CO2-C m-2 h-1 for bare soil and soil covered with moss, respectively, and as high as 0.162 g of CO2-C m-2 h-1 for soil covered with grass, Deschampsia antarctica Desv. (Poaceae). A spatial variability analysis conducted using a 60-point grid, for an area with mosses (Sannionia uncianata) and D. antarctica, yielded a spherical semivariogram model for CO2-C emissions with a range of 1 m. The results suggest that soil temperature is a controlling factor on temporal variations in soil CO2-C emissions, although spatial variations appear to be more strongly related to the distribution of vegetation types. © 2010 Elsevier B.V. and NIPR.