Organic-walled dinoflagellate cysts in recent sediments from the Guadiana river estuary, South-East Portugal

Dissertação de Mestrado, Biologia Marinha, Faculdade de Ciências do Mar e do Ambiente, Universidade do Algarve, 2007

O estuário do Rio Guadiana (Sudeste de Portugal/Sudoeste de Espanha) é um dos estuários melhor preservados mas vulneráveis da Península Ibérica. Com elevado valor ecológico (Reserva Natural do Sapal de Castro Marim e Vila Real de Santo António, Zona Especial de Protecção (PTZPE0018) para aves (directiva 79/409/EEC) e habitats (92/43/EEC), sítio RAMSAR (7PT010) e pertencente à Rede Natura 2000 (PTCON0013)) e económico (com destaque para a pesca costeira cujos recursos dependem do estuário como local de desova e de maternidade), tem sido alvo de crescente pressão antrópica para fins diversos (tal como o turismo, entre outros). Sendo essencial o desenvolvimento ecologicamente sustentável do estuário do Rio Guadiana, torna-se necessário estabelecer um plano consistente de monitorização e gestão desta zona. Tendo este plano em foco, numerosos estudos têm sido realizados no estuário, nomeadamente para a melhor compreensão e caraterização dos processos hidrodinâmicos, sedimentológicos e biológicos que neste decorrem. Actualmente, porém, não existem publicações sobre a análise de quistos de dinoflagelados nos sedimentos deste estuário. Os quistos orgânicos de dinoflagelados são extremamente resistentes à degradação biofisico- química e os conjuntos destes quistos acumulados nos sedimentos podem conter informação sobre as populações de dinoflagelados na coluna de água, sendo estes últimos um dos principais constituintes do fitoplâncton e, consequentemente, da produção primária. Desta forma, os dinoquistos revelam-se bastante úteis para documentar alterações nas condições ambientais, tais como produtividade, temperatura e salinidade. Existindo espécies de dinoflagelados responsáveis por fenómenos de toxicidade na coluna de água, os quistos acumulados nos sedimentos também podem servir de indicadores para a occorência de “blooms” de espécies tóxicas. Com este trabalho pretendeu-se fornecer uma primeira abordagem sobre a caracterização dos quistos orgânicos de dinoflagelados nos sedimentos recentes (0 cm e 10 cm de profundidade) do estuário do Rio Guadiana. Obtiveram-se amostras de sedimentos recolhidas por colaboradores do CIMA (Universidade do Algarve, Portugal) em 2005, no âmbito do projecto MEGASIG/INTERREG IIIA, provenientes de um transecto Norte/Sul entre Álamo e Vila Real de Santo António, localizado na zona de sapal alto do estuário. Em 2006 o transecto foi prolongado até à desembocadura do estuário, sendo as amostras desta vez recolhidas no sapal alto, médio e baixo, às mesmas profundidades (0 cm e 10 cm). Recolheram-se ainda, MESTRADO EM BIOLOGIA MARINHA: Organic-walled dinoflagellate cysts in recent sediments from the Guadiana River estuary, South-East Portugal UNIVERSIDADE DO ALGARVE – FACULDADE DE CIÊNCIAS DO MAR E DO AMBIENTE Faro, 2007 7 às mesmas profundidades, amostras de sedimento localizado à saída de um tubo de efluentes domésticos, e amostras provenientes de um pequeno charco contíguo ao estuário do Rio Guadiana na sua extremidade marinha, para os níveis de sapal alto e baixo. As amostras foram preparadas para análise palinológica segundo o procedimento standardizado do laboratório de micropaleontologia do GEOTOP (Université du Québec à Montréal, Canadá) aqui resumido. Este procedimento laboratorial requer elevadas medidas de segurança dado a nocividade dos produtos com que se trabalha. Peneiraram-se 5-10 cm3 de sedimentos húmidos em peneiras sucessivas de 106 e 10 μm de modo a remover areia grosseira, e partículas finas de argila. A fracção entre 10-106 μm foi tratada com HCl (10 %) e HF (49 %) para dissolver partículas de carbonato e sílica, respectivamente. O resíduo foi crivado novamente a 10 μm e montado entre lâmina e lamela com gel de glicerina. Os dinoquistos foram identificados com base em Rochon et al. (1999) e sistematicamente contados, recorrendo a um microscópio de luz transmitida, com ampliação de 250X a 1000X. Contaram-se também os grãos de pólen e esporos de plantas vasculares, a película interna orgânica de foraminíferos e as clorófitas de água doce do género Pediastrum. A concentração destes palinomorfos foi estudada com o método de grãos marcadores utilizando grãos de Lycopodium. As contagens foram realizadas até se alcançar uma quantidade de 300 dinoquistos; porém, na maioria das amostras tal não foi possível, contando-se as amostras até serem enumerados 200 esporos de Lycopodium. No caso de se observar uma razão dinoquisto:Lycopodium igual ou superior a 1:10, as contagens foram prolongadas até serem enumerados 50 dinoquistos. A análise geral dos palinomorfos apontou para elevadas concentrações de grãos de pólen e espóros de plantas vasculares (> 104 *cm-3 sedimento húmido) que dominaram sistematicamente os conjuntos de palinomorfos; junto com a abundância geral de Pediastrum (indicadores de água doce), de foraminíferos (indicadores de produtividade bentónica), e riqueza geral das amostras em matéria orgânica de origem terrígena/fluvial, ao longo de todo o estuário e do pequeno charco, para ambas as profundidades e os três níveis de sapal, estes conjuntos de palinomorfos marcaram o carácter estuarino deste ambiente marinho de transição. Os sedimentos superficiais do estuário do Rio Guadiana e charco adjacente mostraram uma reduzida riqueza específica (≤ 9) em dinoquistos, sendo esta maior para as amostras do baixo estuário e charco adjacente. Contudo, foram observadas numerosas pequenas formas esféricas e castanhas, semelhantes aos quistos dos dinoflagelados heterotróficos protoperidinioides, que merecem mais atenção em trabalhos futuros. A diversidade MESTRADO EM BIOLOGIA MARINHA: Organic-walled dinoflagellate cysts in recent sediments from the Guadiana River estuary, South-East Portugal UNIVERSIDADE DO ALGARVE – FACULDADE DE CIÊNCIAS DO MAR E DO AMBIENTE Faro, 2007 8 específica foi também reduzida (índice de Shannon, H’, consistentemente < 0,5), sendo a totalidade dos conjuntos com dinoquistos dominados por Lingulodinium machaerophorum, que são os quistos da espécie autotrófica Lingulodinium polyedrum. Os conjuntos gerais estavam de acordo com aqueles registados para a costa Portuguesa e confirmam a caracterização deste estuário como sistema estuarino eutrófico, influenciado pelas alterações que ocorrem na massa de água costeira contígua à embocadura do Rio Guadiana. A composição específica e co-occorência de espécies não permitiram a distinção das amostras relativamente à sua distância ao mar, nem sendo possível distinguir as amostras provenientes da boca dos efluentes domésticos das amostras circundantes. Também não foi possível differenciar significativamente as amostras relativamente ao nível de sapal, embora este facto se atribua essencialmente ao reduzido número de amostras para esta análise. Apenas a abundância de dinoquistos permitiu a distinção entre amostras com base na profundidade dos sedimentos. De facto, as maiores concentrações de dinoquistos foram observadas à superfície, sendo encontrados elevados picos (104 cysts * cm-3 sedimento húmido) no estuário baixo que apontam para a ocorrência recente de “blooms” de L. polyedrum, uma espécie potencialmente tóxica. Junto com o facto que os dinoquistos, em geral, abundam no estuário baixo e no pequeno charco adjacente, e que foram detectados mais a montante no estuário nos sedimentos superficiais do que a 10 cm de profundidade, sugere-se que existe um sinal para condições cada vez mais propícias (ou seja, marinhas) para o desenvolvimento de dinoflagelados no estuário do Guadiana, pressupondo que as amostras superficiais são mais recentes que as provenientes de 10 cm de profundidade. Como neste trabalho não se pode confirmar tal facto, e tendo em conta que muitos factores irão afectar tanto os sedimentos a 10 cm como os à superfície (tais como, diluição, transporte activo, lexiviação, entre outros), levanta-se uma segunda hipótese, isto é, que as elevadas concentrações e forte prevalência dos quistos da espécie L. polyedrum registados na camada superficial dos sedimentos do estuário se explicarão pela ocorrência de um grande bloom desta espécie ao longa da costa sul Portuguesa no ano 2004, com posterior transporte e sedimentação para o estuário do Rio Guadiana. Tendo em conta o elevado valor ecológico e económico do estuário do Guadiana, sugere-se que seja realizada uma monitorização mais intensa das comunidades plânctónicas e composição de dinoquistos nos sedimentos no estuário do Rio Guadiana.

Recent sediments (1 and 10 cm sediment depth) of the Guadiana River estuary were analysed for their palynological content to provide information on the regional distribution of palynomorphs, namely organic-walled dinoflagellate cyst (dinocysts) assemblages. General palynomorph analysis revealed high pollen and spore concentrations (> 104 * cm-3 wet sediment), abundant coenobia of Pediastrum, chitinous linings of foraminifers, and a general richness in organic matter at both depths and all salt marsh levels throughout the entire estuary and adjacent tidal pond at the estuary mouth, typical of a transitional marine environment. Dinocyst assemblages were characterised by low species richness (≤ 9), low species diversity (Shannon’s diversity index <0.5) and dominance of the autotrophic species Lingulodinium machaerophorum, not unusual in stressful environments such as estuaries. The general assemblages were in accordance with those reported from similar environments of the Portuguese coast and confirmed the characterisation of this estuary as an eutrophic, estuarine system influenced by changes that occur in the main water bodies of the adjacent coastal zone. No significant distinction based on dinocyst assemblages could be made along the distance to sea gradient, even the additional sample taken from a sewage outlet showed no difference from surrounding samples. Neither could different salt marsh levels be significantly differentiated, though this was probably due to unequal and low sample sizes. Dinocyst concentrations were significantly different between depths, being higher in surface sediments (maximum 19264 cysts*cm-3 wet sediment), though pollen and spores clearly dominated all assemblages. Along with the fact that marine dinocysts generally abound in the lower estuary and adjacent tidal pond, and were detected further upstream in surface sediments than at a 10 cm depth, it is hypothesised that there is an increasing marine influence in the Guadiana River estuary, presuming 10 cm depth sediments pre-date surface sediments. The large concentration and clear dominance of the species L. machaerophorum in the top layer of the estuary sediments probably reflects the occurrence of a large bloom in the adjacent coastal waters with subsequent transport and sedimentation into the estuary. Given the signal for the recent occurrence of a large bloom of this yessotoxin-producing species, it is suggested that more intensive monitoring of phytoplankton and dinocyst composition be done in the Guadiana River estuary and adjacent coastal zone.