Long-term changes of the phytoplankton community and biomass in the subtropical shallow Patos Lagoon Estuary, Brazil

Seasonal and interannual changes (1993e2012) of water temperature and transparency, river discharge, salinity, water quality properties, chlorophyll a (chl-a) and the carbon biomass of the main taxonomical phytoplankton groups were evaluated at a shallow station (~2 m) in the subtropical Patos Lagoon Estuary (PLE), Brazil. Large variations in salinity (0e35), due to a complex balance between Patos Lagoon outflow and oceanic inflows, affected significantly other water quality variables and phytoplankton dynamics, masking seasonal and interannual variability. Therefore, salinity effect was filtered out by means of a Generalized Additive Model (GAM). River discharge and salinity had a significant negative relation, with river discharge being highest and salinity lowest during July to October. Diatoms comprised the dominant phytoplankton group, contributing substantially to the seasonal cycle of chl-a showing higher values in austral spring/summer (September to April) and lowest in autumn/winter (May to August). PLE is a nutrient-rich estuary and the phytoplankton seasonal cycle was largely driven by light availability, with few exceptions in winter. Most variables exhibited large interannual variability. When varying salinity effect was accounted for, chl-a concentration and diatom biomass showed less irregularity over time, and significant increasing trends emerged for dinoflagellates and cyanobacteria. Long-term changes in phytoplankton and water quality were strongly related to variations in salinity, largely driven by freshwater discharge influenced by climatic variability, most pronounced for ENSO events. However, the significant increasing trend of the N:P ratio indicates that important environmental changes related to anthropogenic effects are undergoing, in addition to the hydrology in the PLE.

Efeitos dos fatores ambientais na comunidade de macrófitas em pequenos cursos lóticos perenes subtropicais

Neste estudo foi investigado como a distribuição das espécies e a produção de biomassa de macrófitas aquáticas são influenciadas pelas condições físico-químicas do ambiente. Também foi avaliado como uma espécie com maior potencial competitivo pode interferir na diversidade de espécies da comunidade macrofítica. Para tanto, em cada um dos três arroios, foram dispostos seis transecções, perpendiculares à margem. Em cada transecção foram demarcadas três unidades amostrais de 1m², nas quais foram registrados os parâmetros fitossociológicos cobertura e frequência relativas e valor de importância. A diversidade de espécies foi estimada pelo índice de Shannon, utilizando os valores de cobertura de espécies. Para determinar a biomassa das macrófitas aquáticas foram usados quadrats de 0,25m², alocados dentro da unidade amostral de 1m² usadas para quantificar os dados fitossociológicos, nos mesmos pontos onde foi feito o levantamento de cobertura da vegetação. Utilizamos como variáveis preditoras a velocidade da corrente, radiação solar incidente, coeficiente de sombreamento, vegetação ripária arbórea adjacente, nitrogênio orgânico dissolvido, carbono orgânico dissolvido e condutividade elétrica. Foram registradas 32 espécies de macrófitas aquáticas, distribuídas em 19 famílias e 28 gêneros. Conforme Análise de Correspondência Canônica (CCA), as espécies com maiores valores de biomassa foram relacionadas a unidades amostrais com alta incidência luminosa. As unidades amostrais com dominância de Pistia stratiotes apresentaram menor diversidade de espécies indicando que esta espécie, quando encontra condições que permitam sua proliferação, pode excluir espécies de menor potencial competitivo. De acordo com GLM (Generalized Linear Model), a ausência de vegetação ripária ou presente em apenas uma das margens e baixas velocidades de corrente configura-se em condições favoráveis ao estabelecimento e desenvolvimento de macrófitas aquáticas, possibilitando produção maiores valores de biomassa.

Valoração do efluente da indústria processadora de pescado por incorporação de nutrientes em aphanothece microscopica nägeli

Nesta tese procurou-se demonstrar a valoração do efluente do processamento de pescado por incorporação dos nutrientes em Aphanothece microscopica Nägeli a diferentes temperaturas. Para tanto o trabalho é composto de cinco artigos que objetivaram avaliar sob o ponto de vista do tratamento do efluente pela cianobactéria Aphanothece e a separação e avaliação da biomassa gerada. O primeiro artigo intitula-se “Influência da temperatura na remoção de nutrientes do efluente da indústria de pescado por Aphanothece microscopica Nägeli”, e teve por objetivo avaliar a influência da temperatura (10, 20 e 30ºC) em um sistema de tratamento pela cianobactéria Aphanothece na remoção de matéria orgânica, nitrogênio e fósforo do efluente oriundo do processamento de pescado. A análise dos resultados mostrou que a temperatura influenciou significativamente na remoção de DQO, NTK, N-NH4 + e P-PO4 -3 . Para os experimentos a 20 e 30ºC todos os limites estabelecidos para os parâmetros avaliados foram atingidos. O segundo artigo intitulado “Efeito de coagulantes no efluente da indústria da pesca visando à separação de biomassa quando tratado por cianobactéria” avaliou o efeito da concentração e pH de dois tipos de coagulantes, cloreto férrico (FeCl3) e sulfato de alumínio (Al2(SO4)3), na separação da biomassa da cianobactéria Aphanothece microscopica Nägeli cultivada em efluente da indústria da pesca, assim como a remoção de matéria orgânica e nutrientes do efluente. Os resultados indicaram que o coagulante FeCl3 foi mais eficaz na remoção de todos os parâmetros testados. No que concerne à separação da biomassa, com um número de seis lavagens foi removido cerca de 97,6% da concentração de FeCl3 adicionado inicialmente. O terceiro artigo com o título “Caracterização da biomassa de Aphanothece microscopica Nägeli gerada no efluente da indústria da pesca em diferentes temperaturas de cultivo” avaliou a composição química da biomassa da cianobactéria Aphanothece microscopica Nägeli quando desenvolvida em meio de cultivo padrão BG11 e no efluente do processamento de pescado. O quarto artigo teve como título “Influência do meio de cultivo e temperatura em compostos nitrogenados na cianobactéria Aphanothece microscopica Nägeli” objetivou avaliar o teor de compostos nitrogenados presentes na biomassa da cianobactéria Aphanothece microscopica Nägeli quando cultivada em meio padrão e no efluente da indústria da pesca nas diferentes fases de crescimento. Para o estudo da composição química e nitrogenados no efluente foram realizados experimentos nas temperaturas de 10, 20 e 30ºC. As concentrações de proteína, cinzas e pigmentos aumentaram com o aumento da temperatura. Por outro lado, foi observada uma redução do teor de lipídios e carboidratos com o aumento da temperatura. O íon amônio juntamente com os ácidos nucléicos representa uma importante fração do nitrogênio não protéico presente na biomassa da cianobactéria Aphanothece. Ficou demonstrada a influência do meio de cultivo na concentração de nitrogênio, bem como a determinação de proteína pelo método de Kjeldahl superestima a concentração protéica em cianobactérias. O quinto artigo intitulado “Produção de proteína unicelular a partir do efluente do processamento do pescado: modelagem preditiva e simulação” avaliou a produção de proteína unicelular através do cultivo da cianobactéria Aphanothece microscopica Nägeli no efluente da indústria da pesca. Os dados cinéticos de crescimento celular foram ajustados a quatro modelos matemáticos (Logístico, Gompertz, Gompertz Modificado e Baranyi). Os resultados demonstraram que o modelo Logístico foi considerado o mais adequado para descrever a formação de biomassa. A análise preditiva mostrou a possibilidade da obtenção de 1,66, 18,96 e 57,36 kg.m-3.d-1 de biomassa por volume do reator em 1000 h de processo contínuo, para as temperaturas de 10, 20 e 30ºC, respectivamente.