Limnological characteristics and zooplankton community structure of Mediterranean coastal lagoons undergoing restoration

Entre 1999 i 2003 es va desenvolupar un projecte Life de restauració a la maresma de La Pletera, afectada per un pla urbanització, i a la llacuna del Ter Vell, amb un elevat grau d'eutròfia (aiguamolls del Baix Ter, NE Península Ibèrica). L'objectiu d'aquesta tesi és establir el funcionament d'ambdós ecosistemes, analitzar-ne la problemàtica ambiental i avaluar els efectes de la restauració. A la maresma de la Pletera, es va analitzar el paper de la hidrologia en la composició i dinàmica dels nutrients i del zooplàncton en cinc llacunes, tres de les quals havien estat creades dins el projecte de restauració com a nous refugis per una espècie de peix amenaçada (Aphanius iberus). La hidrologia es va caracteritzar per un llarg període de confinament sense entrades d'aigua, interromput de manera irregular per inundacions puntuals. La dinàmica del nitrogen inorgànic es va relacionar amb les entrades d'aigua, mentre que la del fòsfor, del nitrogen total i de la matèria orgànica es va relacionar amb els processos d'acumulació i reciclatge intern durant el confinament. El zooplàncton es va analitzar mitjançant la combinació d'aproximacions taxonòmiques i de mides. L'estructura de mides de la comunitat es va veure més afectada per les interaccions tròfiques (depredació i competència) mentre que l'estructura taxonòmica va ser més sensible a factors abiòtics (nutrients). El ràpid creixement de la població A. iberus en les noves llacunes va suggerir que aquestes havien proporcionat l'hàbitat adequat per a l'espècie, almenys a curt termini. Les actuacions de restauració a la llacuna del Ter Vell es van centrar en la millora de la qualitat de l'aigua mitjançant (1) la construcció d'uns aiguamolls per depurar l'aigua d'entrada i (2) el dragat del sediment en diversos punts. Simultàniament a la restauració, però de forma independent, la gestió agrícola de l'aigua va reduir dràsticament el cabal d'entrada d'aigua dolça a la llacuna, provocant un canvi en el règim hídric. Es van analitzar els efectes a curt termini d'aquest canvi sobre la limnologia i el zooplàncton de la llacuna. Abans del canvi, la hidrologia era artificial ja que s'havia prolongat l'entrada d'aigua dolça d'acord amb la demanda agrícola, i per tant la llacuna presentava una elevada taxa de renovació de l'aigua i majors concentracions de nutrients. Després del canvi, la hidrologia va dependre més del clima, es van reduir les entrades d'aigua i es va allargar el període de confinament. La composició y dinàmica dels nutrients va tendir a assemblar-se a l'observada a les llacunes de la maresma, mentre que la comunitat del zooplàncton no ho va fer. L'estat ecològic de la llacuna va millorar després del canvi en el règim hídric.

Comunidade zooplanctônica associada a banhado e lagoa interna no Sistema Hidrológico do Taim, costa sul do Rio Grande do Sul, Brasil

O Sistema Hidrológico do Taim, que inclui o Banhado do Taim, insere-se em uma região de áreas alagáveis contínuas caracterizadas por banhados e lagoas de água doce, em uma dinâmica de baixo relevo entre o Oceano Atlântico e a Lagoa Mirim, litoral Sul do Rio Grande do Sul. Este sistema encontra-se associado a uma vasta área de monocultura de arroz irrigado. As alterações antropogênicas ou naturais dos níveis d’água no sistema podem afetar a estrutura das comunidades planctônicas associadas às lagoas e à vegetação macrofítica. O objetivo principal do presente trabalho foi caracterizar a estrutura da comunidade zooplanctônica e verificar sua variação horizontal e temporal num eixo formado por uma área aberta (livre de vegetação) e uma área vegetada por densos estandes de macrófitas, assim como verificar a relação das características limnológicas e climatológicas com estas comunidades de forma a contribuir com elementos para a definição de regras adequadas ao uso dos recursos hídricos desta área. O estudo foi conduzido numa lagoa rasa interna ao Banhado (Lagoa Jacaré), e na porção do Banhado do Taim adjacente à Lagoa. Foi definida uma transecção Banhado-Lagoa composta por três pontos de amostragem (Banhado, Interface e Lagoa). Amostras de água foram coletadas trimestralmente, ao longo de um ano (Agosto/2002 a Junho/2003), para a análise do zooplâncton e das características ambientais. A comunidade zooplanctônica esteve representada por um total de 85 espécies, dentre as quais 39 pertencem aos cladóceros, caracterizando-o como o grupo de maior riqueza específica. O Índice de Constância demonstrou como espécies constantes no eixo Banhado-Lagoa, os rotíferos Lecane leontina e Testudinella sp., e os cladóceros Ceriodaphnia richardi e Chydorus sphaericus. Os copépodos foram o grupo de maior abundância, representada pela dominância dos náuplios e copepoditos, pois os indivíduos adultos freqüentemente ocorreram em número reduzido. Agosto (inverno) foi o período com o maior número de indivíduos, com valores de densidade bastante acentuados em relação aos demais. O Banhado apresentou a maior densidade zooplanctônica, assim como os maiores valores de riqueza e diversidade específica. Este habitat revela-se como uma zona potencial de abrigo e manutenção da fauna zooplanctônica, enfatizando a importância da conservação dos ecossistemas de banhados. As flutuações do nível d’água demonstraram a maior correlação com a variação da comunidade zooplanctônica. A ocorrência de níveis d’água elevados permitiu ampla conexão entre os habitats e grande disponibilidade de nichos, contribuindo para a manutenção de elevada densidade, riqueza e diversidade zooplanctônica nos períodos com tais condições.

Simulações da dinâmica de fitoplâncton no sistema hidrológico do Taim (RS)

A variação temporal e espacial da ecologia de lagos, estuários e reservatórios está relacionada com a variação na composição da população de fitoplâncton, já que esta comunidade é a base da cadeia alimentar marinha e lacustre. Esta pesquisa desenvolveu um modelo para estimativa da dinâmica de biomassa de fitoplâncton, considerando os mecanismos de transporte no meio aquático, crescimento e perdas de sua biomassa. O modelo possui três módulos: (a) hidrodinâmico, que trata dos fluxos quantitativos do meio, associado a um algoritmo de secagem/inundação; (b) de transporte, que trata dos mecanismos de transporte das substâncias no meio; e (c) biológico, que retrata os mecanismos biológicos relacionados ao fitoplâncton. O módulo hidrodinâmico foi resolvido por um esquema semi-implícito de diferenças finitas, com uma abordagem mista Euleriana-Lagrangiana para os termos advectivos. Para os módulos restantes foi utilizado um esquema mais simples, de diferenças centrais. O modelo foi aplicado no sistema formado pela Lagoa Mangueira e Banhado do Taim localizado na parte sul costeira do estado do Rio Grande do Sul. Este sistema está inserido no Sistema Hidrológico do Taim como unidade de conservação federal, onde se desenvolve o projeto PELD (Pesquisas Ecológicas de Longa Duração). A hidrodinâmica do sistema foi ajustada e verificada apresentando bons resultados. Testes de secagem e inundação mostraram que as tendências esperadas foram obtidas. O aprimoramento da solução numérica do modelo foi comprovado através de testes de preservação de volume e massa em sistemas conservativos. A análise de sensibilidade dos parâmetros do módulo biológico mostrou que os parâmetros para os quais o modelo é mais sensível a alterações são aqueles relacionados aos efeitos de temperatura nas algas e as perdas por respiração e consumo por zooplâncton. Os cenários de análise propostos proporcionaram uma maior compreensão do transporte do material particulado suspenso e do material escalar genérico, assim como a dinâmica e as florações de algas no sistema em condições físicas e meteorológicas reais.

Caracterização molecular de compostos orgânicos biogênicos e antropogênicos em sedimentos da lagoa Rodrigo de Freitas Rio de Janeiro (RJ)

Compostos lipídicos (hidrocarbonetos alifáticos e hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs), esteróis, álcoois e ácidos graxos) foram identificados e quantificados nos extratos de sedimentos recentes da Lagoa Rodrigo de Freitas através da cromatografia a gás com detector seletivo de massas (GC-MSD). A determinação do perfil dos compostos lipídicos foi útil para avaliação do ambiente deposicional da área de estudo, identificando as fontes de origem biogênica e antropogênica. As contribuições autóctone e alóctone foram caracterizadas na área de estudo através da determinação dos biomarcadores lipídicos nos sedimentos. A contribuição autóctone foi caracterizada pela presença de organismos aquáticos como: fitoplâncton, zooplâncton, bactérias e dinoflagelados. A elevada eutroficação das águas, devido à alta produção primária, foi confirmada pelos biomarcadores destes organismos aquáticos identificados nos sedimentos. A contribuição alóctone foi evidenciada pela detecção de biomarcadores de vegetais superiores nos sedimentos devido à influência da Floresta Atlântica inserida na região de estudo. Contaminação por esgoto na Lagoa Rodrigo de Freitas foi detectada devido à presença do coprostanol nos sedimentos analisados. Esta contaminação foi atribuída ao lançamento ilegal de esgoto não tratado na rede pluvial que deságua na lagoa. Contaminação por derivados de petróleo foi constatada através da análise dos hidrocarbonetos alifáticos e hidrocarbonetos policíclicos aromáticos nos sedimentos. As atividades antropogênicas relacionadas ao derramamento e a queima incompleta de combustíveis fósseis foram atribuídas a atividades irregulares dos postos de combustíveis e ao intenso tráfego de veículos próximos a Lagoa Rodrigo de Freitas.

Efeitos da tilápia do Nilo (Oreochromis niloticus) e do enriquecimento por nutrientes sobre a comunidade planctônica em um lago artificial no semi-árido brasileiro

The major aim of this study was to test the hypothesis that the introduction of the Nile tilapia (Oreochromis niloticus) and the enrichment with nutrients (N and P) interact synergistically to change the structure of plankton communities, increase phytoplankton biomass and decrease water transparency of a semi-arid tropical reservoir. One field experiment was performed during five weeks in twenty enclosures (8m3) to where four treatments were randomly allocated: with tilapia addition (T), with nutrients addition (NP), with tilapia and nutrients addition (T+NP) and a control treatment with no tilapia or nutrients addition (C). A two-way repeated measures ANOVA was done to test for time (t), tilapia (T) and nutrient (NP) effects and their interaction on water transparency, total phosphorus, total nitrogen, phytoplankton and zooplankton. The results show that there was no effect of nutrient addition on these variables but significant fish effects on the biomass of total zooplankton, nauplii, rotifers, cladocerans and calanoid copepods, on the biovolume of Bacillariophyta, Zygnemaphyceae and large algae (GALD ≥ 50 μm) and on Secchi depth. In addition, we found significant interaction effects between tilapia and nutrients on Secchi depth and rotifers. Overall, tilapia decreased the biomass of most zooplankton taxa and large algae (diatoms) and decreased the water transparency while nutrient enrichment increased the biomass of zooplankton (rotifers) but only in the absence of tilapia. In conclusion, the influence of fish on the reservoir plankton community and water transparency was greater than that of nutrient loading. This finding suggests that biomanipulation should be a greater priority in the restoration of eutrophic reservoirs in tropical semi-arid regions

Caracterização limnológica e determinação da capacidade suporte do reservatório mendubim, (Rio Grande do Norte) para o cultivo de peixes em tanques-rede

The aims of this study were: i) assessing the trophic state of the Mendubim reservoir (semi-arid, Rio Grande do Norte, Brazil; 05° 38 99,0 S 36°55 98,0 W) based on chlorophyll-a, total phosphorus and nitrogen concentrations and water transparency; ii) relating the patterns of temporal variation of zooplankton and phytoplankton to the trophic state of the reservoir and iii) investigating the carrying capacity of the reservoir for cage fish farming. The samplingwas done monthly from July 2006 to July 2007 in three stations at the reservoir: next to the dam (barrage), in the central region and in the mouth of the main tributary. The abiotic and biotic variables analyzed were: Secchi depth, volatiles and fixed suspended solids, chlorophyll-a, total phosphorus and nitrogen, TN:TP ratio and mesozooplankton and phytoplankton composition and biomass. The results showed that the reservoir can be considered as mesotrophic with mean concentrations of total nitrogen, phosphorus and chlorophyll-a equal to 1711, 1 μg.L-1, 30,8 μg.L-1 and 5,62 μg.L-1 respectively. The Cyanophyceae class was the most representative in terms of density, with the presence of potentially toxic species such as Microcystis aeruginosa, Planktothrix planctonica, Cylindrospermopsis raciborskii, Aphanizomenon sp. ,Aphanocapsa delicatissima and Pseudanabaena acicularis. Among the zooplankton, the genus Notodiaptomus presented the largest biomass values. Overall, our results show that the light limitation should explain the weak relationship between chlorophyll-a and total phosphorus and nitrogen concentrations. We concluded that the water of Mendubim reservoir is suitable for intensive fish cage aquaculture. Based on the carrying capacity calculations for this reservoir, we found that the maximum sustainable yield of tilapias in cages in the reservoir is 126 ton per year assuming a factor of food conversion of 1.5: 1.0 and a phosphorus content in the fish food of 1%

Efeitos de manipulações ascendentes e descendentes sobre a comunidade fitoplanctônica em um reservatório eutrófico no semi-árido brasileiro

Top-down (grazing) and bottom-up (nutrient, light) controls are important in freshwater ecosystems regulation. Relative importance of these factors could change in space and time, but in tropical lakes bottom-up regulation has to been appointed as more influent. Present study aimed to test the hypothesis that phytoplankton growths rate in Armando Ribeiro reservoir, a huge eutrophic reservoir in semi-arid region of Rio Grande do Norte state, is more limited by nutrient available then zooplankton grazing pressure. Bioassay was conduced monthly from September (2008) to August (2009) manipulating two levels of nutrients (with/without addition) and two level of grazers (with/without removal). Experimental design was factorial 2X2 with four treatments (X5), (i) control with water and zooplankton from natural spot ( C ), (ii) with nutrient addition ( +NP ), (iii) with zooplankton remove ( -Z ) and (iv) with zooplankton remove and nutrient addition ( -Z+NP ). For bioassay confection transparent plastic bottles (500ml) was incubate for 4 or 5 days in two different depths, Secchi`s depth (high luminosity) and 3 times Secchi`s depth (low luminosity). Water samples were collected from each bottle in begins and after incubates period for chlorophyll a concentration analysis and zoopalnktonic organisms density. Phytoplankton growths rates were calculated. Bifactorial ANOVA was performance to test if had a significant effect (p<0,005) of nutrient addition and grazers remove as well a significant interaction between factors on phytoplankton growths rates. Effect magnitude was calculated the relative importance of each process. Results show that phytoplankton growth was in generally stimulated by nutrient addition, as while zooplankton remove rarely stimulated phytoplankton growth. Some significant interactions happening between nutrient additions and grazers remove on phytoplankton growth. In conclusion this study suggests that in studied reservoir phytoplankton growth is more controlled by ascendent factors than descendent

Large scale laboratory cultures of Ankistrodesmus gracilis (Reisch) Korsikov (Chlorophyta) and Diaphanosoma biergei Korinek, 1981 (Cladocera)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

The feeding activity of Colossoma macropomum larvae (tambaqui) in fishponds with water hyacinth (Eichhornia crassipes) fertilizer

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Water quality and zooplankton in tanks with larvae of Brycon Orbignyanus (Valenciennes, 1949)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Population growth and development of two species of Cladocera, Moina micrura and Diaphanosoma birgei, in laboratory

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Water quality and plankton populations in an earthen polyculture pond

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Efeitos de peixes zooplanctívoros e onívoros sobre a resposta de comunidades planctônicas à fertilização por nutrientes

The food chain theory predict that presence of omnivory prevent the trophic cascade and could be a strong stabilizing factor over resource and consumer community dynamics, and that the nutrient enrichment destabilize populations dynamics. Most of the freshwater tropical reservoirs are eutrophic, and strategies that seek improve the water quality through the control of phytoplankton biomass and nutrient input, become essential for the improvement and preservation of water quality. The aim of this study was test the zooplanktivory (when larvae) and omnivory (when young and adult) effects of Nile Tilapia over the structure and dynamics of plankton communities, in addition or absence of nutrients enrichment. For this, one field experiment was performed with a factorial design 2x3 resulting in six treatments: control, without fish and nutrient (C); with omnivorous fish (O); with zooplanktivorous fish (Z); without fish and with enrichment of nutrients (NP); with omnivorous fish and nutrients (ONP); and, with zooplanktivorous fish and nutrients (ZNP). The two planktivory types reduced the zooplankton biomass and increased the phytoplankton biomass, but the omnivory of filter-feeding fish attenuated the trophic cascade magnitude. The fertilization by nutrients increases the nutrient concentrations in water and the phytoplankton biomass, but the effect on zooplankton is dependent of the trophic structure. In a general way, the effects of the fish and nutrient addition were addictive, but significant interactions among those factors were observed in the answer of some zooplankton groups. The effects of omnivorous fish over the temporal variability of phytoplankton and zooplankton biomass were very variable, the increase or reduce in variability of the plankton depending of the level of nutrients and of the analyzed variable. With base in this study, we conclude that the planktivory type exercised by the fish and the concentrations of nutrients in the water affects the force of pelagic trophic cascades and probably the success of biomanipulation programs for the handling of water quality in lakes and tropical reservoirs

Efeitos da tilápia do Nilo, Oreochromis niloticus, sobre a biomassa planctônica e a transparência da água ao longo de um gradiente de enriquecimento por nutrientes

The omnivorous filter-feeding fish, Nile tilapia (Oreochromis niloticus), can have negative effects on water quality enhancing the eutrophication process. These effects depend on the nutrient enrichment level in the water. We carried out a mesocosm experiment for five weeks in a tropical man-made lake in Brazil to test ifthe effects of tilapias depend on of the level of nutrient enrichment. The experiment lasted for 5 weeks and a factorial 2x5 experimental design was used where the presence and absence of tilapias were manipulated in combination to 5 different levels of nutrient load in a total of 10 treatments. A two way repeated measure ANOVA was performed to evaluate the effects of time (t), tilapia (F), nutrients (NP) and the interactions among these factors on: chlorophyll a, water transparency, total phosphorous, total nitrogen, N:P ratio, zooplankton biomass and phytoplankton biovolume. The tilapia effect was evident, but nutrient enrichment didn t have any effect on the variables analyzed. Tilapia decreased the water transparency, total zooplankton biomass, calanoid copepod biomass, nauplii copepod biomass and cladocerans biomass. On the other hand, tilapia had no effect on phytoplankton biovolume. This lack of effect on phytoplankton is probably due to tilapia grazing that may counteract the positive effect of tilapia on phytoplankton via trophic cascades and nutrient recycling. Hence, a reduction in tilapia stock would not be an effective way to reduce phytoplankton biomass and improve water quality