Phytoplankton composition derived from CHEMTAX along 10°E during POLARSTERN cruise ANT-XXVIII/3, Jan-March 2012

Phytoplankton community structure and their physiological response in the vicinity of the Antarctic Polar Front (APF; 44°S to 53°S, centred at 10°E) were investigated as part of the ANT-XXVIII/3 Eddy-Pump cruise conducted in austral summer 2012. Our results show that under iron-limited (< 0.3 µmol/m**3) conditions, high total chlorophyll-a (TChl-a) concentrations (> 0.6 mg/m**3) can be observed at stations with deep mixed layer (> 60 m) across the APF. In contrast, light was excessive at stations with shallower mixed layer and phytoplankton were producing higher amounts of photoprotective pigments, diadinoxanthin (DD) and diatoxanthin (DT), at the expense of TChl-a, resulting in higher ratios of (DD+DT)/ TChl-a. North of the APF, significantly lower silicic acid (Si(OH)4) concentrations (< 2 mmol/m**3) lead to the domination of nanophytoplankton consisting mostly of haptophytes, which produced higher ratios of (DD+DT)/TChl-a under relatively low irradiance conditions. The Si(OH)4 replete (> 5 mmol/m**3) region south of the APF, on the contrary, was dominated by microphytoplankton (diatoms and dinoflagellates) with lower ratios of (DD+DT)/TChl-a, despite having been exposed to higher levels of irradiance. The significant correlation between nanophytoplankton and (DD+DT)/TChl-a indicates that differences in taxon-specific response to light are also influencing TChl-a concentration in the APF during summer. Our results reveal that provided mixing is deep and Si(OH)4 is replete, TChl-a concentrations higher than 0.6 mg/m**3 are achievable in the iron-limited APF waters during summer.

Microbial community of black band disease on infection, healthy and dead part of scleractinian Montipora sp. colony at Seribu islands, Indonesia

It is crucial to understand the microbial community associated with the host when attempting to discern the pathogen responsible for disease outbreaks in scleractinian corals. This study determines changes in the bacterial community associated with Montipora sp. in response to black band disease in Indonesian waters. Healthy, diseased, and dead Montipora sp. (n = 3 for each sample type per location) were collected from three different locations (Pari Island, Pramuka Island, and Peteloran Island). DGGE (Denaturing Gradient Gel Electrophoresis) was carried out to identify the bacterial community associated with each sample type and histological analysis was conducted to identify pathogens associated with specific tissues. Various Desulfovibrio species were found as novelty to be associated with infection samples, including Desulfovibrio desulfuricans, Desulfovibrio magneticus, and Desulfovibrio gigas, Bacillus benzoevorans, Bacillus farraginis in genus which previously associated with pathogenicity in corals. Various bacterial species associated with uninfected corals were lost in diseased and dead samples. Unlike healthy samples, coral tissues such as the epidermis, endodermis, zooxanthellae were not present on dead samples under histological observation. Liberated zooxanthellae and cyanobacteria were found in black band diseased Montipora sp. samples.

Taxonomic and Functional Diversity of Soil and Hypolithic Microbial Communities in Miers Valley, McMurdo Dry Valleys, Antarctica

The McMurdo Dry Valleys of Antarctica are an extreme polar desert. Mineral soils support subsurface microbial communities and translucent rocks support development of hypolithic communities on ventral surfaces in soil contact. Despite significant research attention, relatively little is known about taxonomic and functional diversity or their inter-relationships. Here we report a combined diversity and functional interrogation for soil and hypoliths of the Miers Valley in the McMurdo Dry Valleys of Antarctica. The study employed 16S rRNA fingerprinting and high throughput sequencing combined with the GeoChip functional microarray. The soil community was revealed as a highly diverse reservoir of bacterial diversity dominated by actinobacteria. Hypolithic communities were less diverse and dominated by cyanobacteria. Major differences in putative functionality were that soil communities displayed greater diversity in stress tolerance and recalcitrant substrate utilization pathways, whilst hypolithic communities supported greater diversity of nutrient limitation adaptation pathways. A relatively high level of functional redundancy in both soil and hypoliths may indicate adaptation of these communities to fluctuating environmental conditions.

The neurotoxin β-N-methylamino-L-alanine (BMAA) : Sources, bioaccumulation and extraction procedures

β-methylamino-L-alanine (BMAA) is a neurotoxin linked to neurodegeneration, which is manifested in the devastating human diseases amyotrophic lateral sclerosis, Alzheimer’s and Parkinson’s disease. This neurotoxin is known to be produced by almost all tested species within the cyanobacterial phylum including free living as well as the symbiotic strains. The global distribution of the BMAA producers ranges from a terrestrial ecosystem on the Island of Guam in the Pacific Ocean to an aquatic ecosystem in Northern Europe, the Baltic Sea, where annually massive surface blooms occur. BMAA had been shown to accumulate in the Baltic Sea food web, with highest levels in the bottom dwelling fish-species as well as in mollusks. One of the aims of this thesis was to test the bottom-dwelling bioaccumulation hypothesis by using a larger number of samples allowing a statistical evaluation. Hence, a large set of fish individuals from the lake Finjasjön, were caught and the BMAA concentrations in different tissues were related to the season of catching, fish gender, total weight and species. The results reveal that fish total weight and fish species were positively correlated with BMAA concentration in the fish brain. Therefore, significantly higher concentrations of BMAA in the brain were detected in plankti-benthivorous fish species and heavier (potentially older) individuals. Another goal was to investigate the potential production of BMAA by other phytoplankton organisms. Therefore, diatom cultures were investigated and confirmed to produce BMAA, even in higher concentrations than cyanobacteria. All diatom cultures studied during this thesis work were show to contain BMAA, as well as one dinoflagellate species. This might imply that the environmental spread of BMAA in aquatic ecosystems is even higher than previously thought. Earlier reports on the concentration of BMAA in different organisms have shown highly variable results and the methods used for quantification have been intensively discussed in the scientific community. In the most recent studies, liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) has become the instrument of choice, due to its high sensitivity and selectivity. Even so, different studies show quite variable concentrations of BMAA. In this thesis, three of the most common BMAA extraction protocols were evaluated in order to find out if the extraction could be one of the sources of variability. It was found that the method involving precipitation of proteins using trichloroacetic acid gave the best performance, complying with all in-house validation criteria. However, extractions of diatom and cyanobacteria cultures with this validated method and quantified using LC-MS/MS still resulted in variable BMAA concentrations, which suggest that also biological reasons contribute to the discrepancies. The current knowledge on the environmental factors that can induce or reduce BMAA production is still limited. In cyanobacteria, production of BMAA was earlier shown to be negative correlated with nitrogen availability – both in laboratory cultures as well as in natural populations. Based on this observation, it was suggested that in unicellular non-diazotrophic cyanobacteria, BMAA might take part in nitrogen metabolism. In order to find out if BMAA has a similar role in diatoms, BMAA was added to two diatom species in culture, in concentrations corresponding to those earlier found in the diatoms. The results suggest that BMAA might induce a nitrogen starvation signal in diatoms, as was earlier observed in cyanobacteria. However, diatoms recover shortly by the extracellular presence of excreted ammonia. Thus, also in diatoms, BMAA might be involved in the nitrogen balance in the cell.

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.

Avaliação do potencial cancerigénico de microcistinas (cianotoxinas)

Tese de doutoramento em Farmácia (Toxicologia), apresentada à Faculdade de Farmácia da Universidade de Lisboa, 2009.

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.

Composição do fitoplâncton e cianotoxinas em um reservatório utilizado para o abastecimento público: o efeito do tratamento de água convencional.

Florações de cianobactérias nocivas ocorrem frequentemente em reservatórios brasileiros, devido ao incremento de nutrientes pela eutrofização e pelas mudanças climáticas, como o aquecimento global. Estas florações alteram a qualidade dos corpos hídricos, produzindo compostos de gosto e odor e cianotoxinas, que representam um problema para as Estações de Tratamento de Água (ETAs). Estes compostos, quando dissolvidos na água dificultam os tratamentos convencionais. Além das cianobacérias, um dinoflagelado exótico tem ocorrido em águas doces brasileiras, incluindo reservatórios utilizados para o abastecimento público. Os reservatórios de Caxias do Sul (RS – Brasil) são gerenciados pelo Serviço Autônomo Municipal de Água e Esgoto (SAMAE) e apresentam um histórico de florações de cianobactérias nocivas, como Dolichospermum Bory de Saint-Vincent ex Bornet & Flahault e Microcystis (Kützing) ex Lemmermann, dentre outras. Além disso, desde 2012, tem ocorrido nestes reservatórios florações de Ceratium furcoides. Este organismo quando em extensas florações tem sido relacionado à perda da qualidade dos corpos hídricos. O reservatório Maestra foi construído entre os anos de 1965-1970 e abastece 22% da população de Caxias do Sul. Este reservatório fornece água para a ETA Celeste Gobatto, que utiliza o método convencional de tratamento da água. Este trabalho esta estruturado em três capítulos. O primeiro consiste de uma revisão bibliográfica de assuntos relavantes acerca do histórico do monitoramento da qualidade dos reservatórios no Brasil, da biologia de algas e cianobactérias, e as principais cianotixinas e acidentes devido à intoxicação no Brasil. Além disso, é feita uma breve revisão sobre o tratamento convencional da água, mostrando a importância de cada etapa para a remoção das impurezas, de acordo com os padrões de potabilidade da Portaria 2914. O segundo capítulo é manuscrito na forma de artigo científico intítulado “Composição de algas, cianobactérias e cianotoxinas no reservatório Maestra – Caxias do Sul, RS – Brasil”. Este estudo foi realizado entre janeiro de 2012 a abril de 2013. O terceiro capítulo consta de um manuscrito na forma de artigo científico, intitulado “Efeito do tratamento de água convencional na remoção de algas, cianobactérias e cianotoxinas em uma Estação de Tratamento de Água Convencional”. A eficiência de remoção foi avaliada em escala piloto, em uma Estação de Tratamento de Água de Caxias do Sul – RS a qual utiliza o método convencional de tratamento.

Remoção de fósforo pela cianobactéria aphanothece microscopia nageli em cultivos heterotróficos

Nesta dissertação foi demostrada a potencialidade da cianobactéria Aphanothece microscopica Nägeli em cultivo heterotrófico para remover fósforo do efluente de laticínio, bem como o efeito da temperatura no bioprocesso. Para tanto o trabalho é composto por dois artigos. O primeiro intitula-se “Influência da temperatura na remoção de fósforo por Aphanothece microscopica Nägeli em biorreatores heterotróficos”, e teve por objetivo avaliar a eficiência da cianobactéria em remover heterotroficamente fósforo total dissolvido do efluente de processamento de laticínios. A análise dos resultados mostrou que a remoção de fósforo é independente de sua concentração no sistema, porém depende fortemente da temperatura. Ficou demostrado, que a remoção é altamente sensível a temperatura principalmente no intervalo de 10ºC – 20ºC e nessas condições a operacionalidade do biorreator deverá ser ajustada para manutenção da eficiência do processo. O segundo artigo tem como título “Dinâmica de remoção de fósforo por Aphanothece microscopica Nägeli em biorreatores heterotróficos” e avaliou a remoção das formas de fósforo reativo, fósforo hidrolisável, fósforo total e fósforo orgânico, total e dissolvida, bem como de DQO e NNTK nas temperaturas de 10ºC, 20ºC e 30ºC em 24 h, a fim de investigar a dinâmica de remoção de diferentes formas de fósforo do efluente de laticínio em biorreatores heterotróficos. Foi possível concluir que a fração de fósforo predominante no efluente de laticínio foi a orgânica dissolvida, seguida de fósforo reativo dissolvido. A cianobactéria foi capaz de remover formas simples de fósforo, como reativo e complexas, fósforo hidrolisável e orgânico, bem como DQO e N-NTK. No que se refere ao fósforo suspenso, foi verificado que as frações de fósforo orgânico suspenso e fósforo suspenso total apresentaram baixa remoção. Foi observado que no intervalo de 20ºC a 30ºC foi registrado o maior desempenho quanto à remoção de fósforo para um tempo de detenção hidráulica de 16 h. Nos experimentos realizados à temperatura de 20ºC foram registrados os melhores valores cinéticos resultando em uma máxima concentração celular de 0,84 g.L-1, velocidade máxima de crescimento de 8,64 dias-1 e produtividade de 3,85 g.L-1. dia-1. Assim, a análise dos resultados permite concluir que a remoção de fósforo, DQO e N-NTK em condições heterotróficas por Aphanothece microscopica Nägeli é rota em potencial para o tratamento de efluente de laticínio.

Revisão do plano de segurança da água do sistema regional do Carvoeiro

Os Planos de Segurança da Água surgem com a necessidade de aumentar a segurança da água de abastecimento, superando a monitorização de conformidade de “fim de linha”, permitindo aumentar a confiança do consumidor na qualidade da água que lhe é fornecida. Esta nova abordagem recorre a uma metodologia de gestão baseada na identificação e no controlo de riscos em pontos críticos de um sistema de abastecimento, em complemento do controlo realizado através da monitorização da conformidade da água entregue aos consumidores. O Plano de Segurança da Água (PSA) encontra-se implementado no Sistema Regional do Carvoeiro (SRC) desde o ano de 2009. O SRC é um sistema de abastecimento de água em alta, sendo constituído por conjunto de infraestruturas de captação, tratamento, transporte e armazenamento de água desde a sua origem, localizada no rio Vouga, em Carvoeiro, até aos municípios integrados na Associação de Municípios do Carvoeiro-Vouga. Atendendo à obra de expansão do SRC, tornou-se imperativo efetuar uma revisão ao PSA, sendo este o objetivo primordial do trabalho de estágio desenvolvido na empresa Águas do Vouga S.A, concessionária responsável pela gestão do SRC. Para a prossecução deste objetivo, o trabalho desenvolvido envolveu os seguintes passos metodológicos: identificação das operações aplicadas no SRC; identificação de perigos e eventos perigosos em todos os órgãos constituintes do sistema; avaliação de riscos; identificação de pontos críticos de controlo; identificação de pontos de monitorização e medidas preventivas; elaboração do plano de monitorização, incluindo, procedimentos de controlo operacional em condições normais de funcionamento e em caso de desvio; validação deste plano. Deste trabalho resultou a identificação de 166 eventos perigosos, 17 tipologias de perigos, 3 pontos de controlo crítico e 17 pontos de monitorização. Os pontos de controlo crítico foram identificados nos processos de tratamento da ETA do Carvoeiro. O primeiro foi localizado na etapa de filtração com areia, antracite e zeólitos correspondendo aos perigos com metais (Fe e Mn), outros compostos químicos perigosos, partículas, turvação, matéria orgânica e alumínio. O segundo ponto foi identificado na etapa de filtração com filtros de carvão ativado granular relativo ao aparecimento de sabor e cianotoxinas. O terceiro ponto de controlo crítico foi encontrado na etapa de desinfeção referente aos microrganismos patogénicos. Os pontos de monitorização foram localizados ao longo do sistema em situações onde não se dispõem de nenhuma medida de controlo para eliminar o perigo e antes e após os pontos de controlo crítico. O plano de monitorização foi desenvolvido para estes pontos, embora os limites e procedimentos definidos devam ser alvo de revisão após a conclusão da obra de expansão do sistema. A validação da revisão do plano foi iniciada, mas cingiu-se apenas na avaliação preliminar de riscos, prévia ao início de operação da ETA do Carvoeiro. Para além da revisão deste plano, foram realizadas outras tarefas, nomeadamente uma análise à qualidade da água fornecida e distribuída pelo sistema, a elaboração do plano PCQA para o ano de 2016, a configuração da plataforma de gestão operacional NAVIATM e a revisão do Manual de Gestão da Águas do Vouga relativo ao processo de qualidade na captação, tratamento e distribuição e ao processo de qualidade na gestão do PSA.

Cultivo de microalgas utilizando pentoses como fonte de carbono

As microalgas podem ser consideradas como um dos mais eficientes sistemas biológicos de transformação de energia solar em compostos orgânicos. Quando cultivadas em meios adequados, certas espécies podem duplicar sua biomassa diariamente. Além disso, possuem inúmeras vantagens, como: elevada velocidade de crescimento; potencial para absorver CO2, reduzindo assim a quantidade de emissões deste gás na atmosfera e diminuindo o efeito estufa. O objetivo do trabalho foi estudar o efeito do uso de pentoses no cultivo de Chlorella minutissima, Chlorella vulgaris, Chlorella homosphaera, Dunaliella salina, Spirulina paracas e Synechococcus nidulans, avaliando o perfil cinético do crescimento e a capacidade de produção de carboidratos e proteínas. Para o cultivo das microalgas foram utilizados os meios: Zarrouk, Bristol`S Modificado e DUN. Em todos os meios o componente nitrogenado foi reduzido pela metade e utilizado 1%, 5%, 10%, 20% e 30% de pentoses, com concentrações de xilose e arabinose que representassem as mesmas presentes em caldo hidrolisado do bagaço de cana de açúcar pré-tratado. Os cultivos foram realizados em fotobiorreatores de 2 L, mantidos em estufa a 30 ºC, fotoperíodo de 12h claro/escuro e 2500 Lx, com agitação a uma vazão de 0,75 v.v.m. . O crescimento de biomassa foi monitorado diariamente pela densidade ótica das culturas em espectrofotômetro a 670nm. Foram avaliados parâmetros cinéticos como a concentração máxima de biomassa, produtividade máxima e velocidade específica máxima de crescimento. A determinação do consumo das pentoses foi realizada através da metodologia de Somogy e Nelson, para a determinação de carboidratos foi utilizada uma adaptação do método do ácido 3,5 dinitro salicílico, as proteínas foram quantificadas pelo método de micro-Kjeldahl. Todas as microalgas foram capazes de consumir em no máximo quatro dias as concentrações de pentoses, e logo após esta etapa mixotrófica manter-se em crescimento autotrófico, destacando-se as cepas de Dunaliella salina e Synechococcus nidulans que esgotaram as maiores concentrações utililizadas em dois dias de cultivo. Para as cianobactérias estudadas, Spirulina paracas cultivada com 10% de C5, foi a que obteve os melhores resultados de concentração celular, produtividade e velocidade específica de crescimento máxima, 1,364 g.L-1 , 0,128 g.L-1 .dia-1 e 0,240 dia-1 . Em relação ao efeito na composição da biomassa, Synechococcus nidulans produziu o maior teor de proteínas, 62,9%, nos ensaios com 10% de C5. Já as cepas de Chlorophytas os melhores resultados foram obtidos com o uso de 5% de C5, para os parâmetros cinéticos destacam-se os valores encontrados para Dunaliella salina, onde a maior concentração de biomassa, produtividade e velocidade específica de crescimento foram 1,246 g.L-1 , 0,091 g.L- 1 .dia-1 e 0,379 dia-1 , respectivamente. Chlorella minutissima e Dunaliella salina foram as melhores produtoras de carboidratos, alcançando 58,6%/0,3 g.L-1 e 23,07%/0,29 g.L-1 ,respecivamente. Logo, o uso de pentoses nas microalgas em substituição as fontes tradicionais de carbono, resultou no crescimento das mesmas, o que mostra que estas podem agir como intermediários para a absorção de açúcares de cinco carbonos.

Eutrofização do reservatório Engenheiro Armando Ribeiro Gonçalves, no Rio Grande do Norte: implicações para o abastecimento público e para a piscicultura intensiva em tanques-rede

This study aimed to describe the spatial and temporal patterns of variation in trophic state and its relation with the structure and dynamics of planktonic community of a large reservoir located in semi-arid tropical region of Northeast Brazil. The reservoir Armando Ribeiro Gonçalves is the biggest reservoir of the Rio Grande do Norte State and is responsible for about 53% of all surface water accumulated in the State. The samples of water and plankton were taken monthly in 10 points distributed throughout the longitudinal axis of the reservoir and over a full hydrological cycle. The samples were collected to determine concentrations of total phosphorus, total nitrogen, chlorophyll a and suspended solids (fixed and volatile) and for determining the composition and abundance of phytoplanktonic and zooplanktonic species. During the study period, the reservoir was characterized as eutrophic and there was no trend of increasing the trophic state of the reservoir in the period of drought. The concentrations of total phosphorus and suspended fixed solids decreased towards the dam while the N:P ratios increased in the same direction due to the reduction in the phosphorus concentrations and relative constancy in the nitrogen concentrations. The N:P ratios observed were indicative of greater limitation by phosphorus than by nitrogen. However, as concentrations of both nutrients were high and the water transparency was very low, with secchi depth usually lower than one meter, it seems likely that the planktonic primary production of the reservoir is more limited by the availability of light than the availability of nutrients. High nutrient concentrations coupled with low availability of light may explain the continuing dominance of filamentous cyanobacteria such as Cylindrospermopsis raciborskii in the plankton of the reservoir.These cyanobacteria are potentially toxic and pose a serious environmental problem because it compromises the water quality for public supply, recreation and fishing when present in high densities as in this study. The mesozooplankton of the reservoir was dominated by the calanoid Notodiaptomus cearensis and the cladoceran Diaphanosoma spinulosum. In general, the structure of zooplankton community seems to be particularly influenced by the spatial variation of cyanobacteria. The results of the regression analyses show that both the chlorophyll a concentrations and the cyanobacteria biovolume were more strongly correlated with the nitrogen than with phosphorus and that the water transparency was more strongly correlated with algal biomass than with other sources of turbidity. The maximum load of phosphorus to attain the maximum permissible concentration of total P in the reservoir was estimated in 63.2 tonnes P/ year. The current external P load to the reservoir is estimated in 324 tonnes P / year and must be severely reduced to improve the water quality for water supply and allow the implementation of aquaculture projects that could contribute to the socio-economic development of the region

Estrutura e dinâmica do fitoplânctone bacterioplâncton em cultivos de camarão no Rio Grande do Norte-Brasil: impacto sobre o ambiente natural

This work aimed to study the structure and dynamic of Phytoplankton and Bacterioplankton in a complete cycle of shrimp cultivation (Litopenaeus vannamei) and determine the environmental factors responsible for the structural changes of these communities. The study was realized in a saltwater shrimp farm (Macaíba, RN), between September/2005 and February/2006, and in a freshwater shrimp farm (Ceará Mirim, RN), between May/2007 and September 2007. The samplings were collected weekly in saltwater farm and every fifteen days in freshwater farm. Total phosphorus, chlorophyll a and environmental parameters (pH, dissolved oxygen, salinity, temperature, depth and water transparency) were measured. Qualitative and quantitative analysis of the phytoplankton and bacterioplankton were carried out. The Shannon-Wiener ecologic indexes of diversity and the Pielou equitability indexes were calculated to the phytoplankton. Bacterial density was determined by epifluorescence microscopy. The data were statistically analyzed by Pearson correlation and t-Test. Chlorophycea were predominat in salt water and in the captation/drainage point (24 to 99%). Diatoms had higher wealth. The species Choricystis minor had the highest occurrence (100%) and dominance (90-100%), thus showing its adaptation to the high temperatures, salinity and low water transparency conditions. Filamentous Cyanobacteria like Oscillatoria sp., Pseudoanabaena sp. and Phormidium sp. had constant levels. The negative correlation between chlorophycea and water transparency, and the positive correlation between chlorophyll a and salinity, showed that the phytoplankton was well adapted to the low transparency and to the high salinity. The bacterioplankton was negatively correlated with the total phosphorus and salinity. In freshwater, Cyanobacteria were predominant (>80%), presenting some producers of toxins species like Microcystis sp., Aphanizomenon sp., Cylindrospermopsis raciborskii e Anabaena circinalis. Cyanobacterial density and total phosphorus and chlorophyll a concentrations exceeded the maximum value allowed by legislation. The means of total phosphorus varied from 264 to 627 Wg.L-1 and the means of chlorophyll a oscillated between 22 and 182 Wg.L-1. The phytoplankton species were selected by low availability of the light, high pH, temperature and high availability of total phosphorus. The bacterioplankton showed high densities (5,13 x 107 to 8,50 x107 Bac.mL-1). The studied environments (ponds and rivers) presented a high level of trophic state based on the high concentrations of chlorophyll a and total phosphorus and cyanobacteria dominance. The composition of species in the ponds and rivers was similar, as well as high concentrations of total phosphorus and chlorophyll a, highlighting the pollution caused by the discharges of the farms in natural environment

Eutrofização e capacidade de carga de fósforo de seis reservatórios a bacia do Rio Seridó, região semi-árida do Estado do RN

The eutrofization is a natural process of accumulation of nutrients in aquatic´s body that it has been accelerated for the human´s actives, mainly the related with the activities of camp, industrial and the inadequate disposition of the domestic sewage. The enrichment of the aquatic´s body with nutrients, mainly the nitrogen and the phosphorus, and the consequent proliferation of algae and Cyanobacteria can commit the quality of the water for the public provisioning, for the fish farming and for other ends. The problem becomes more critical when there is a shortage of water naturally as in the semi-arid area of the Brazilian northeast. Before that problem this work had as objective evaluates the trophic state of six reservoirs of the basin of River Seridó of Rio Grande of Norte and also estimate the capacity of load of match of the reservoir and risk probabilities based on the established limits by the resolution Conama 357/05. The results demonstrate that the six reservoirs are eutrofization, with concentration of total phosphorus and cloro a in the water upster to 50 e 12 μg l-1. The results show that space homogeneity exists in the state trophic of the reservoirs, but a significant variation interanual in function of the increase of the concentrations of nutrients and decrease of the transparency of the water with the reduction of the body of water accumulated in the reservoirs.The results of the simulation risk estocastic show that the reservoirs could receive annually from 72 to 216 Kg of P, assuming a risk of 10% of increasing in more than 30 μg l-1 the annual medium concentrations of total match in the water of these reservoirs. This load could be high in until 360 kg of P a year in case the managers assume a risk of 10% of increasing in more than 50 μg l-1 the annual medium concentrations of total phosphorus in the waters of these reservoirs