Acta Limnologica Brasiliensia
https://actalb.org/article/doi/10.1590/S2179-975X4924
Acta Limnologica Brasiliensia
Original Article

Substrate influence on Perlidae (Plecoptera) nymph morphometrics in Parque Nacional da Serra dos Órgãos, Teresópolis, Rio de Janeiro, Brazil

Influência do substrato na forma de ninfas de Perlidae (Plecoptera) no Parque Nacional da Serra dos Órgãos, Teresópolis, Rio de Janeiro, Brasil

Rodrigo Braga Gastaldo; Willian Fernandes de Azevedo Cunha de Moura; Maria Inês da Silva dos Passos; Fernanda Avelino-Capistrano; Richieri Antônio Sartori

http://dx.doi.org/10.1590/S2179-975X4924 Acta Limnol. Bras. (Online), vol.36, e43, 2024
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Abstract

Aim: In this study, we determined whether Perlidae nymphs found in leaf litter were morphometrically distinct from those found in stony substrates.

Methods: Specimens were collected in Parque Nacional da Serra dos Órgãos, Teresópolis, Rio de Janeiro, Brazil. Each insect was measured for femora length, body length, wingpad length, head width, compound eye distance and mesothorax thickness. Data was logarithmically transformed to avoid effects of allometric growth and subjected to a size-free discriminant analysis. Analysis of variance was made to assess the relationship between shape, genus and substrate choice.

Results: We collected 562 insects belonging to two genera of Perlidae, Kempnyia Klapálek, 1914 and Anacroneuria Klapálek, 1909. Most occurred primarily in leaf litter (71.9%). We found significant morphometric differences among genera and substrates. Insects occurring in leaf litter were shown to have wider heads and longer anterior femora than those found in stones, suggesting that these characteristics would be important for anchoring to the substrate and resisting stronger water currents.

Conclusions: This study shows the complex relationship between body shape and substrate choice in neotropical Perlidae. Considering that different substrate bear varying ecological pressures on aquatic insects, morphometrics is a capable tool for assessing ecological relationships between these insects and their environment.

Keywords

traditional morphometrics; aquatic insects; ecology; Atlantic rainforest

Resumo

Objetivo: Nesse estudo, determinamos se ninfas de Perlidae encontradas em folhiço retido em correnteza são morfometricamente distintas de ninfas encontradas em substratos pedregosos.

Métodos: Os insetos foram coletados no Parque Nacional da Serra dos Órgãos, Teresópolis, Rio de Janeiro, Brasil. Cada inseto foi medido de acordo com o comprimento dos fêmures, comprimento corporal, tamanho das tecas alares, largura da cabeça, distância entre olhos compostos e espessura do mesotórax. Os dados foram logaritmizados para minimização de efeitos de alometria do crescimento e submetidos a uma análise discriminante livre de tamanho. Por fim, realizamos análises de variância para avaliar a relação entre forma, gênero e opção de substrato das ninfas.

Resultados: Coletamos ao todo 562 insetos pertencentes a dois gêneros de Perlidae, Kempnyia Klapálek, 1914 e Anacroneuria Klapálek, 1909. As ninfas ocorreram majoritariamente em folhiço retido em correnteza (71.9%). Encontramos diferenças morfométricas entre gêneros e substratos. Os insetos encontrados em folhiço retido em correnteza apresentaram cabeças mais largas e fêmures anteriores mais longos do que os encontrados em pedras roladas, sugerindo maior necessidade de ancoragem em correntezas mais fortes quando no folhiço.

Conclusões: Este estudo mostra a relação complexa entre forma e substrato em Perlidae neotropicais. Considerando as pressões ecológicas variáveis exercidas nos insetos aquáticos por diferentes substratos, as técnicas morfométricas se mostram capazes de avaliar as relações ecológicas entre esses insetos e seu ambiente.

Palavras-chave

 morfometria tradicional; insetos aquáticos; ecologia; Mata Atlântica

References

Adobe Inc., 2019a. Adobe Illustrator [online]. Retrieved in 2024, August 8, from https://adobe.com/products/illustrator

Adobe Inc., 2019b. Adobe Photoshop [online]. Retrieved in 2024, August 8, from https://www.adobe.com/products/photoshop.html

Almeida, L.H.D., & Bispo, P.C., 2020. Perlidae (Plecoptera) from the Paranapiacaba Mountains, Atlantic Forest, Brazil: diversity and implications of the integrative approach and teneral specimens on taxonomy. PLoS One 15(12), e0243393. PMid:33301489. http://doi.org/10.1371/journal.pone.0243393.

Avelino-Capistrano, F., & Barbosa, L.S., 2010. A idade da ninfa pode estar relacionada com a escolha do habitat? Relação entre o tamanho das ninfas de Anacroneuria debilis (Pictet, 1841) (Insecta, Plecoptera, Perlidae) e a escolha de habitat. In: Anais do XXIII Congresso Brasileiro de Entomologia. Natal, Rio Grande do Norte. Viçosa: Sociedade Entomológica Brasileira, pp. 930.

Avelino-Capistrano, F., 2014. Taxonomia integrativa de Plecoptera (Insecta) na Bacia do Rio Macaé, Rio de Janeiro, Brasil. [Tese de Doutorado em Biologia Animal]. Seropédica: Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro.

Avelino-Capistrano, F., Almeida, G.L.D., & Barbosa, L.S., 2017. Diversidade e distribuição de ninfas de Plecoptera (Insecta) por substratos em rios do Parque Estadual da Pedra Branca, Rio de Janeiro, Brasil. EntomoBrasilis 10(2), 76-81. http://doi.org/10.12741/ebrasilis.v10i2.680.

Avelino-Capistrano, F., Nessimian, J.L., Santos-Mallet, J.R., & Maeda Takiya, D., 2014. DNA-based identification and descriptions of immatures of Kempnyia Klapálek (Insecta:Plecoptera) from Macaé River Basin, Rio de Janeiro State, Brazil. Freshw. Sci. 33(1), 325-337. http://doi.org/10.1086/675226.

Avelino-Capistrano, F., Pessacq, P., & Barbosa, L.S., 2018. Order Plecoptera. In: Hamada, N., Thorp, J.H., & Rogers, D.C., eds. Keys to Neotropical Hexapoda. Thorp and Covich’s Freshwater Invertebrates. Cambridge: Academic Press, 119-141, 4. ed., vol. 3. http://doi.org/10.1016/B978-0-12-804223-6.00004-4.

Bispo, P.C., & Oliveira, L.G., 2007. Diversity and structure of Ephemeroptera, Plecoptera and Trichoptera (Insecta) assemblages from riffles in mountain streams of Central Brazil. Rev. Bras. Zool. 24(2), 283-293. http://doi.org/10.1590/S0101-81752007000200004.

Bispo, P.C., Oliveira, L.G., Cresci, V.L., & Silva, M.M., 2001. A pluviosidade como fator de alteração da entomofauna bentônica (Ephemeroptera, Plecoptera e Trichopetera) em córregos do Planalto Central do Brasil. Acta Limnol. Bras. 13(2), 1-9.

Brasil, L.S., Da Silva Giehl, N.F., Darc Batista, J., Oliveira de Resende, B., & Ramos Cabette, H.S., 2017. Aquatic insects in organic and inorganic habitats in the streams on the Central Brazilian savanna. Rev. Colomb. Entomol. 43(2), 286-291. http://doi.org/10.25100/socolen.v43i2.5961.

Buss, D.F., Baptista, D.F., Nessimian, J.L., & Egler, M., 2004. Substrate specificity, environmental degradation and disturbance structuring macroinvertebrate assemblages in neotropical streams. Hydrobiologia 518(1-3), 179-188. http://doi.org/10.1023/B:HYDR.0000025067.66126.1c.

Claude, J., 2008. Morphometrics with R. New York: Springer.

De Figueroa, J.M.T. & López-Rodríguez, M.J., 2005. Biometric relationships among female size, fecundity, and flight period in Isoperla nevada Aubert 1952 (Plecoptera: Perlodidae). Ann. Soc. entomol. Fr. (N.S.), 41(1), 3-6. https://doi.org/10.1080/00379271.2005.10697437.

DeWalt, R.E., & Ower, G.D., 2019. Ecosystem services, global diversity, and rate of stonefly species descriptions (Insecta: Plecoptera). Insects 10(4), 99. PMid:30959938. http://doi.org/10.3390/insects10040099.

DeWalt, R.E., Hopkins, H., Neu-Becker, U., & Stueber, G., 2024. Plecoptera Species File [online]. Retrieved in 2024, August 8, from https://plecoptera.speciesfile.org/

DeWalt, R.E., Kondratieff, B.C., & Sandberg, J.B., 2015. Order Plecoptera. In: Thorp, J.H., Rogers, D.C., eds. Thorp and Covich’s Freshwater Invertebrates: ecology and general biology. Cambridge: Academic Press, 933-949, 4. ed., vol. 1. http://doi.org/10.1016/B978-0-12-385026-3.00036-X.

Docile, T.N., 2014. Descrição e comparação das redes tróficas de macroinvertebrados aquáticos em riachos da Bacia do Rio Paquequer, dentro e fora do perímetro urbano da cidade de Teresópolis, RJ [Dissertação de Mestrado em Ciências Biológicas (Ecologia)]. Rio de Janeiro: Universidade Federal do Rio de Janeiro.

Dodds, G.S., & Hisaw, F.L., 1924. Ecological studies of aquatic insects: adaptations of mayfly nymphs to swift streams. Ecology 5(2), 137-148. http://doi.org/10.2307/1929011.

Dorvillé, L.F.M., & Froehlich, C.G., 2001. Description of the Nymph of Kempnyia tijucana Dorvillé and Froehlich (Plecoptera, Perlidae), with Notes on Its Development and Biology. In: Domínguez, E., ed. Trends in research in Ephemeroptera and Plecoptera. Boston: Springer, 385-392. http://doi.org/10.1007/978-1-4615-1257-8_45.

Fenoglio, S., Bo, T., & Malacarne, G., 2007. Allometric growth in Anacroneuria Klapálek 1909 nymphs (Plecoptera Perlidae). Trop. Zool. 20(1), 109-114.

Fochetti, R., & Tierno De Figueroa, J.M., 2008. Global diversity of stoneflies (Plecoptera; Insecta) in freshwater. Hydrobiologia 595(1), 365-377. http://doi.org/10.1007/s10750-007-9031-3.

Froehlich, C.G., 1999. Biometric notes on Tupiperla Froehlich (Plecoptera, Gripopterygidae). Rev. Bras. Zool. 16(Suppl. 2), 181-183. http://doi.org/10.1590/S0101-81751999000600018.

Fuller, R.L., & Rand, P.S., 1990. Influence of Substrate Type on Vulnerability of Prey to Predacious Aquatic Insects. J. N. Am. Benthol. Soc. 9(1), 1-8. http://doi.org/10.2307/1467928.

Humphries, J.M., Bookstein, F.L., Chernoff, B., Smith, G.R., Elder, R.L., & Poss, S.G., 1981. Multivariate Discrimination by Shape in Relation to Size. Syst. Biol. 30(3), 291-308. http://doi.org/10.1093/sysbio/30.3.291.

Hynes, H.B.N., 1976. Biology of Plecoptera. Annu. Rev. Entomol. 21(1), 135-153. http://doi.org/10.1146/annurev.en.21.010176.001031.

James Rohlf, F., & Marcus, L.F., 1993. A revolution morphometrics. Trends Ecol. Evol. 8(4), 129-132. PMid:21236128. http://doi.org/10.1016/0169-5347(93)90024-J.

Lecci, L.S., & Froehlich, C.G., 2007. Plecoptera. In: Froehlich, C.G., org. Guia on-line: identificação de larvas de Insetos Aquáticos do Estado de São Paulo [online]. Ribeirão Preto: USP, pp. 1-10. Retrieved in 2024, August 8, from https://sites.ffclrp.usp.br/aguadoce/guia_online/Guia_identifica%C3%A7%C3%A3o_larvas_Plecoptera.pdf

Marcus, L.F., 1990. Traditional morphometrics. In: Rohlf, F.J., Bookstein, F.L., eds. Proceedings of the Michigan Morphometrics Workshop. Ann Arbor: University of Michigan Museum of Zoology, 77-122.

Miyasaka, H., & Genkai-Kato, M., 2009. Shift between carnivory and omnivory in stream stonefly predators. Ecol. Res. 4(1), 11-19. http://doi.org/10.1007/s11284-008-0475-3.

Neuwirth, E., 2022. RColorBrewer: ColorBrewer Palettes. R package version 1.1-3 [online]. Retrieved in 2024, August 8, from https://CRAN.R-project.org/package=RColorBrewer.

Nguyen, H.H., Ho, B.H., Lai, H.P., Tran, H.T., Bañuls, A.L., Prudhomme, J., & Le, H.T., 2022. A lightweight keypoint matching framework for insect wing morphometric landmark detection. Ecol. Inform. 70, 101694. http://doi.org/10.1016/j.ecoinf.2022.101694.

Oksanen, J., Gavin, L., Simpson, F., Blanchet, G., Kindt, R., Legendre, P., Minchin, P.R., O’Hara, R.B., Solymos, P., Stevens, M.H.H., Szoecs, E., Wagner, H., Barbour, M., Bedward, M., Bolker, B., Borcard, D., Carvalho, G., Chirico, M., Caceres, M., Durand, S., Evangelista, H.B.A., FitzJohn, R., Friendly, M., Furneaux, B., Hannigan, G., Hill, M.O., Lahti, L., McGlinn, D., Ouellette, M.H., Cunha, E.R., Smith, T., Stier, A., Ter Braak, C.J.F., & Weedon, J., 2022. vegan: Community Ecology Package. R package version 2.6-4 [online]. Retrieved in 2024, August 8, from https://CRAN.R-project.org/package=vegan.

Orlofske, J.M., & Baird, D.J., 2014. A geometric morphometric approach to establish body-shape trait criteria for aquatic insects. Freshw. Sci. 33(3), 978-994. http://doi.org/10.1086/676912.

Posit Team, 2024. RStudio: Integrated Development Environment for R [online]. Boston: Posit Software, PBC. Retrieved in 2024, August 8, from http://www.posit.co/.

QGIS.org, 2024. QGIS Geographic Information System [online]. QGIS Association. Retrieved in 2024, August 8, from http://www.qgis.org

Reis, S.F., Pessôa, L.M., & Strauss, R.E., 1990. Application of size-free canonical discriminant analysis to studies of geographic differentiation. Rev. Bras. Genét. 13(3), 509-520.

Sheldon, A.L., 1969. Size relationships of Acroneuria californica (Perlidae, Plecoptera) and its prey. Hydrobiologia 34(1), 85-94. http://doi.org/10.1007/BF00040325.

Sokal, R.R., & Rohlf, F.J., 1995. Biometry: the principles and practices of statistics in biological research (3rd ed.). USA: W. H. Freeman.

Starr, S.M., Benstead, J.P., & Sponseller, R.A., 2014. Spatial and temporal organization of macroinvertebrate assemblages in a lowland floodplain ecosystem. Landsc. Ecol. 29(6), 1017-1031. http://doi.org/10.1007/s10980-014-0037-8.

Strahler, A.N., 1957. Quantitative analysis of watershed geomorphology. Eos (Wash. D.C.) 38(6), 913-920. https://doi.org/10.1029/TR038i006p00913.

Suguio, K., 1980. As propriedades dos sedimentos. In: Suguio, K. Geologia sedimentar. São Paulo: Edgard Blucher, 57-83.

Venables, W.N., & Ripley, B.D., 2002. Modern Applied Statistics with S (4th ed.). New York: Springer. http://doi.org/10.1007/978-0-387-21706-2.

Wickham, H., 2016. ggplot2: Elegant Graphics for Data Analysis. New York: Springer-Verlag.

Zwick, P., 1991. Biometric studies of the growth and development of two species of Leuctra and of Nemurella pictetii (Plecoptera: Leuctridae and Nemouridae). In: Alba-Tercedor, J., & Sanches-Ortega, A., eds. Overview and strategies of Ephemeroptera and Plecoptera. England: Sandhill Crane Press, Inc., 515-526.
 

Submitted date:
05/20/2024

Accepted date:
10/03/2024

Publication date:
11/11/2024

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