Managing the Brisbane River and Moreton Bay: an integrated research/management program to reduce impacts on an Australian estuary

The Brisbane River and Moreton Bay Study, an interdisciplinary study of Moreton Bay and its major tributaries, was initiated to address water quality issues which link sewage and diffuse loading with environmental degradation. Runoff and deposition of fine-grained sediments into Moreton Bay, followed by resuspension, have been linked with increased turbidity and significant loss of seagrass habitat. Sewage-derived nutrient enrichment, particularly nitrogen (N), has been linked to algal blooms by sewage plume maps. Blooms of a marine cyanobacterium, Lyngbya majuscula, in Moreton Bay have resulted in significant impacts on human health (e.g., contact dermatitis) and ecological health (e.g., seagrass loss), and the availability of dissolved iron from acid sulfate soil runoff has been hypothesised. The impacts of catchment activities resulting in runoff of sediments, nutrients and dissolved iron on the health of the Moreton Bay waterways are addressed. The Study, established by 6 local councils in association with two state departments in 1994, forms a regional component of a national and state program to achieve ecologically sustainable use of the waterways by protecting and enhancing their health, while maintaining economic and social development. The Study framework illustrates a unique integrated approach to water quality management whereby scientific research, community participation and the strategy development were done in parallel with each other. This collaborative effort resulted in a water quality management strategy which focuses on the integration of socioeconomic and ecological values of the waterways. This work has led to significant cost savings in infrastructure by providing a clear focus on initiatives towards achieving healthy waterways. The Study's Stage 2 initiatives form the basis for this paper.

Comunidade fitoplanctônica de um pesqueiro na cidade de São Paulo

OBJETIVO: A avaliação da qualidade da água e da comunidade fitoplanctônica em ambientes destinados à recreação permite estabelecer formas de manejo desses sistemas, evitando possíveis problemas à saúde humana. Assim, realizou-se estudo com objetivo de analisar a variação sazonal do fitoplâncton de um sistema lacustre natural, e sua relação com a qualidade da água. MÉTODOS: O lago estudado faz parte de um pesqueiro localizado na zona sul da cidade de São Paulo. Foram realizadas quatro coletas no período de um ano, em três pontos de amostragem. As amostras foram analisadas quanto à composição florística e às variáveis físicas e químicas da água. RESULTADOS: A análise qualitativa do fitoplâncton revelou o total de 91 táxons distribuídos em oito classes: Chlorophyceae (52%), Cyanophyceae (16%), Euglenophyceae (12%), Zygnemaphyceae (10%), Bacillariophyceae (5%), Xantophyceae (3%), Dinophyceae (1%) e Chrysophyceae (1%). Alguns dos parâmetros físicos e químicos parecem ter influenciado o comportamento do fitoplâncton; a classe Chlorophyceae foi a mais favorecida pelas condições ambientais. Dentre as espécies de cianofíceas identificadas, destacaram-se Microcystis paniformis, Cylindrospermopsis raciborskii e espécies de Anabaena, que apresentaram maior importância do ponto de vista sanitário devido à produção de toxinas. CONCLUSÕES: Algumas variáveis físicas e químicas da água interferiram na estrutura da comunidade fitoplanctônica. A presença de Microcystis paniformis, Cylindrospermopsis raciborskii e espécies de Anabaena indicam o potencial tóxico e os possíveis problemas que podem ocorrer à saúde pública, caso esse ambiente não seja continuamente monitorado. Estudos adicionais são recomendados, com a finalidade de se evitar efeitos deletérios ao ambiente e à saúde da população.

Climatic patterns and physical controls of chlorophyll-a in the Northeast Atlantic

Tese de Doutoramento, Física, 17 de Dezembro de 2013, Universidade dos Açores.

Early physiological and biochemical responses of rice seedlings to low concentration of microcystin-LR

Microcystin-leucine and arginine (microcystin- LR) is a cyanotoxin produced by cyanobacteria like Microcystis aeruginosa, and it’s considered a threat to water quality, agriculture, and human health. Rice (Oryzasativa) is a plant of great importance in human food consumption and economy, with extensive use around the world. It is therefore important to assess the possible effects of using water contaminated with microcystin-LR to irrigate rice crops, in order to ensure a safe, high quality product to consumers. In this study, 12 and 20-day-old plants were exposed during 2 or 7 days to a M. aeruginosa extract containing environmentally relevant microcystin-LR concentrations, 0.26–78 lg/L. Fresh and dry weight of roots and leaves, chlorophyll fluorescence, glutathione S-transferase and glutathione peroxidase activities, and protein identification by mass spectrometry through two-dimensional gel electrophoresis from root and leaf tissues, were evaluated in order to gauge the plant’s physiological condition and biochemical response after toxin exposure. Results obtained from plant biomass, chlorophyll fluorescence, and enzyme activity assays showed no significant differences between control and treatment groups. How- ever, proteomics data indicates that plants respond to M. aeruginosa extract containing environmentally relevant microcystin-LR concentrations by changing their metabolism, responding differently to different toxin concentrations. Biological processes most affected were related to protein folding and stress response, protein biosynthesis, cell signalling and gene expression regulation, and energy and carbohydrate metabolism which may denote a toxic effect induced by M. aeruginosa extract and microcystin- LR. Theimplications of the metabolic alterations in plant physiology and growth require further elucidation.

Exposure of Lycopersicon Esculentum to Microcystin-LR: Effects in the Leaf Proteome and Toxin Translocation from Water to Leaves and Fruits

Natural toxins such as those produced by freshwater cyanobacteria have been regarded as an emergent environmental threat. However, the impact of these water contaminants in agriculture is not yet fully understood. The aim of this work was to investigate microcystin-LR (MC-LR) toxicity in Lycopersicon esculentum and the toxin accumulation in this horticultural crop. Adult plants (2 month-old) grown in a greenhouse environment were exposed for 2 weeks to either pure MC-LR (100 μg/L) or Microcystis aeruginosa crude extracts containing 100 μg/L MC-LR. Chlorophyll fluorescence was measured, leaf proteome investigated with two-dimensional gel electrophoresis and Matrix Assisted Laser Desorption Ionization Time-of-Flight (MALDI-TOF)/TOF, and toxin bioaccumulation assessed by liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS)/MS. Variations in several protein markers (ATP synthase subunits, Cytochrome b6-f complex iron-sulfur, oxygen-evolving enhancer proteins) highlight the decrease of the capacity of plants to synthesize ATP and to perform photosynthesis, whereas variations in other proteins (ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase large subunit and ribose-5-phosphate isomerase) suggest an increase of carbon fixation and decrease of carbohydrate metabolism reactions in plants exposed to pure MC-LR and cyanobacterial extracts, respectively. MC-LR was found in roots (1635.21 μg/kg fw), green tomatoes (5.15–5.41 μg/kg fw), mature tomatoes (10.52–10.83 μg/kg fw), and leaves (12,298.18 μg/kg fw). The results raise concerns relative to food safety and point to the necessity of monitoring the bioaccumulation of water toxins in agricultural systems affected by cyanotoxin contamination.

Avaliação da influência do ferro e alumínio sobre o crescimento e produção de toxinas por cianobactérias em cultura mista

Na presente dissertação foram investigados os efeitos de dois metais, ferro e alumínio, sobre o crescimento e produção de toxinas por cianobactérias, em culturas mistas, ricas em Microcystis aeruginosa. Florescências tóxicas desta cianobactéria são conhecidas por ocorrer em lagos, albufeiras e rios por todo o mundo. As microcistinas, toxinas produzidas por esta espécie, são as mais comummente detectadas, e já mostraram ser tóxicas para mamíferos, peixes e invertebrados. O ferro é bem conhecido por ser um metal essencial ao metabolismo de cianobactérias, e ao alumínio, não lhe é atribuído nenhuma função biológica. A amostra foi recolhida na lagoa das Furnas (Açores). Foram testadas quatro doses de ferro (0, 10, 20 e 30 μM) e quatro doses de alumínio (0, 2, 4 e 8 μM). O crescimento foi monitorizado pela produção de biomassa, avaliado pelo conteúdo de clorofila a e carbono orgânico particulado. No ensaio com o ferro o crescimento da biomassa e produção de toxinas intracelulares foram favorecidos pelo aumento da concentração de ferro. A cultura com a maior dose de ferro testada (30 μM) foi a que apresentou maior crescimento ao longo do período experimental e maior concentração de toxinas intracelulares no final do mesmo. A cultura sem adição de ferro foi a que apresentou menores concentrações dos parâmetros avaliados. Ficou demonstrada a influência deste metal no crescimento, na produção de pigmentos e de toxinas pelas cianobactérias. No ensaio com o alumínio, houve um aumento de biomassa nas culturas, mas este nunca foi superior à cultura sem adição de alumínio. A produção de toxinas intracelulares foi decrescente com o aumento da concentração de alumínio nas culturas, e a produção de toxinas extracelulares foi crescente. Desta forma, foi possível constatar que o alumínio inibiu a produção de biomassa e de toxinas intracelulares e promoveu a libertação das mesmas. A realização de trabalhos experimentais com seres vivos resulta nalguma variabilidade e imprevisibilidade dos resultados. O facto de se ter realizado apenas uma réplica para cada ensaio constitui limitações a este trabalho.

Coagulation/flocculation/flotation/nanofiltration processes using Moringa Oleifera as coagulant of Eutrophized river

This study investigated the efficiency of Moringa oleifera (MO) seeds as natural coagulant in coagulation/flocculation/dissolved air flotation (C/F/DAF), followed by nanofiltration (NF) for Microcystis protocystis and microcystin-LR removal. The methodology adopted in this work was performed in two steps: 1) coagulation/flocculation/dissolved air flotation (C/F/DAF) process using the MO extracted in saline solution of potassium chloride (KCl-1M) and sodium chloride (NaCl-1M) in optimum dosage 50 mg·L-1; 2) nanofiltration process using NF90 and NF270 membrane provided Dow Chemical Company®. A working pressure of 8 bar was applied. In all samples were analyzed color, turbidity, pH, cyanobacterial cells count and microcystin concentration. The use of MO seeds as natural coagulant, obtained satisfactory results in the M. protocystis, color and turbidity removal. NF was able to completely remove cyanobacterial cells and microcystins (100 %) from M. protocystis (always under the quantification limit). Therefore, C/F/DAF+NF sequence is a safe barrier against M. protocystis and microcystins in drinking water.

Os escorpiões brazileiros

A fauna escorpionica do Brasil é constituida de 37 especies e uma variedade, pertencentes a 4 familias e 10 generos. São as seguintes: FAM. BUTHIDAE. 1. Genero Ananteris - Com a especie A. balzani. 2 Genero Isometrus - Com a especie I. maculatus. 3. Genero Tityus - com as especies: T. microcystis, T. magnimanus, T. metuendus, T. cambridgei, T. duckei, T. paraensis, T. mattogrossensis, T. paraguavensis, T. pusillus, I. silvestris, T. intermedius, T. stigmurus, T. baiensis, T. costatus, T. trivittatus, T. dorsomaculatus, T. serrulatus. 4. Genero Rhopalurus - Com as especies: R. agamemnon, R. debilis, R. stenocuirus, R. melleipalpus, R. barythemar, R. rochai, R. acromelas, R. borelli, R. laticauda. FAM. SCORPIONIDAE. 5. Genero Diplocentrus - Com a especie: D. gundlachi. FAM. CHACTIDAE. 6. Genero Broteas. Com as especies: B. gervaisii. 7. Genero Broteochacatas - Com as especies B. parvulus e B. delicatus. FAM. BOTHRIURIDAE 8. Genero Bothriurus - Com as especies: B. bonariensis, B.signatus a var asper de B. bonariensis. 9. Genero Thestylus - Com a especie T. glasioui. 10. Genero Urophonius - Com a especie U. brachycentrus. De um modo eschematico, pode-se dizer que a fam. Bothriuridae está limitada ao sul do paiz e as fam. Chactldae e Scorpionidae limitadas ao norte (bacia amazonica). A fam. Buthidae se distribue do seguinte modo: o gen. Ananteris é limitado a Matto Grossoo gen. Isometrus é cosmopolita, o gen. Rhopalurus predomina no nordeste brazileiro e o genero Tityus é representado em todo o paiz, ao norte pelos grupos Cambridgei (bacia amazonica) e pusillus (bacia amazonica e Estado do Matto Grosso), no centro e sul pelo grupo stigmurus. No Estado de Minas predominam as especies T. bahiensis e T. serrulatus, aquella em Ouro-Preto, e esta em Bello Horizonte, Santa Barbara, Itabira. etc. Das especies referidas, 6 foram descriptas pelo auctor em collaboração ccm ADOLPHO LUTZ. São as seguintes: T serrulatus, T. dorsomaculatus, T. microcystis, T. intermedius, R. acromelas e R. melleipalpus.

Hidrobiologia geral, aplicada particularmente a veiculadores de esquistossomos: hipereutrofia, mal moderno das águas

Observações hidrobiológicas do Lago de Brasília, em 1965, mostraram algas planctônicas Desmidiaceae predominantes, com espécies dos gêneros Staurastrum, Micrasterias, Euastrum, Cosmarium Xanthidium, Bambusina, Closterium, Spondilosium, Penium, principalmente, de águas puras e naturais; conforme o texto, são sêres comuns nas águas indígenas do Brasil Central. Mas a nova capital brasileira cresceu ràpidamente, alcançando oerto de meio milhão de habitantes: a influência do homem se apresentou e, em 1968, já causava outro regime hidrobiológico dentro das faixas de saprobidade, com planctos cosmopolitas indicadores de poluição. Encontramos águas já mesossapróbias com cianofíceas indesejáveis em quantidades maciças, como as Aphanizomenon flos-aquae, a Anacystis cyanea (= Microcystis aeruginosa), Anabaenopsis, Gomphosphaeria e outras. O lago que era "Lago de Desmidiáceas" passou a ser um "Lago de Cianofíceas". Os índices de eutrofização dependem de eutrofizantes no numerador, divididos por desmidiáceas no denominador. Quanto maior o número de algas eutrofizantes, tanto maior a eutrofização; exatamente o que acontece no lago de Brasília. os autores chamam a atenção para os estudos de saprobidade das águas do lago, baseado na teoria que os moluscos Planorbidae se instalem dependentes do regime de poluição mesossapróbio; supõe-se por isso a razão por que êsses moluscos acompanham o homem nas suas migrações. Poder-se-à determinar a faixa de saprobidade em que se instalam os moluscos, suspeitando-se entre os regimes A- e B- mesossapróbio. Propõem medidas preventivas de caráter hidrobiológico para evitar a instalação de planorbídeos. Embora os esgotos sejam todos muito bem tratados sanitàriamente e não há nenhum perigo ou queixa quanto a essa parte; mas é o resultado do tratamento de esgotos e restos de águas usadas pelo homem que fornecem nutritivos às àguas: N, P, Ca, Cl, K, etc. ... e que eutrofizam. A eutrofização normal é ótima; o lago fica produtivo de bom plancto e ótimos peixes. Para eutrofia em excesso, os autores criaram o nôvo têrmo HIPEREUTROFIA, descrevem êsses fenômenos, de ordem geral, com explosivo crescimento da população planctônica e fitoplanto mesossapróbio causador de calamitosos problemas. Pode a "hipereutrofia" ser considerada uma nova e grave "praga das águas" que surgiu depois da 2ª guerra mundial, devido á rápida industralização e explosão populacional do homem. Medidas preventivas contra a hipereutrofia poderão ser conseguidas com planejamentos integrados das bacias dos rios, lagos e baías evitando despejos de excessos de nutrientes, em zonas que fiquem como reservas, preservando a biota aquática natural e normal. É possível tal planejamento no Brasil, porque é um dos poucos países, com bacias de rios e lagos artificiais ainda não poluídos.

Estudi del progrés d'una marea roja de Protoceratium reticulatum a la badia de Chipana (Xile) a través d'un cicle intensiu: efectes del fenomen de El Niño

Aquest projecte s’emmarca dins del projecte europeu CENSOR, que pretén fer una detecció, recopilació i comprensió dels efectes de El Niño i La Niña als ecosistemes marins costaners i als seus recursos. L’estudi es basa en l’ús de biomarcadors de producció fitoplanctònica en una zona de surgència (Iquique, Xile) per a conèixer el desenvolupament d’una marea roja tòxica de Protoceratium reticulatum, mitjançant l’anàlisi de les mostres corresponents a un cicle intensiu a la columna d’aigua. També s’estudia com aquesta pot influir en la disponibilitat d’aliment i en la comercialització dels organismes bentònics filtradors d’aquesta zona est del Pacífic, i quins efectes potencials té el fenomen de El Niño sobre els blooms algals.

Toxic phytoplankton response to warming in two Mediterranean bays of the Ebro Delta

The analysis of the phytoplankton and environmental parameters of the time series in Alfacs and Fangar bays (north western Mediterranean) from 1990 to 2009 shows some trends. There is an increase in the average water column temperature, 0.11, 0.01, 0.80 and 0.23 ºC for spring, summer, fall and winter respectively in Alfacs Bay and 1.76, 0.71, 1.33, 0.89 ºC for spring, summer, fall and winter in Fangar Bay. The trends in phytoplankton populations show a shift in the timing of occurrence of Karlodinium spp. blooms and an increase of the Pseudo-nitzschia spp. abundances. There is a lack of correlation between the average seasonal temperatures and the toxic phytoplankton abundances.

Environmental effects of Deccan volcanism across the Cretaceous-Tertiary transition in Meghalaya, India

The Urn Sohryngkew section of Meghalaya, NE India, located 800-1000 km from the Deccan volcanic province, is one of the most complete Cretaceous-Tertiary boundary (KTB) transitions worldwide with all defining and supporting criteria present: mass extinction of planktic foraminifera, first appearance of Danian species, delta(13)C shift, Ir anomaly (12 ppb) and KTB red layer. The geochemical signature of the KTB layer indicates not only an extraterrestrial signal (Ni and all Platinum Group Elements (PGEs)) of a second impact that postdates Chicxulub, but also a significant component resulting from condensed sedimentation (P), redox fluctuations (As, Co, Fe, Pb, Zn, and to a lesser extent Ni and Cu) and volcanism. From the late Maastrichtian C29r into the early Danian, a humid climate prevailed (kaolinite: 40-60%, detrital minerals: 50-80%). During the latest Maastrichtian, periodic acid rains (carbonate dissolution; CIA index: 70-80) associated with pulsed Deccan eruptions and strong continental weathering resulted in mesotrophic waters. The resulting super-stressed environmental conditions led to the demise of nearly all planktic foraminiferal species and blooms (>95%) of the disaster opportunist Guembelitria cretacea. These data reveal that detrimental marine conditions prevailed surrounding the Deccan volcanic province during the main phase of eruptions in C29r below the KTB. Ultimately these environmental conditions led to regionally early extinctions followed by global extinctions at the KTB. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Intervención en salud pública relacionada con la proliferación de microalgas tóxicas en una playa de Mijas (Málaga; España)

This paper provide an overview of the surveillance environmental efforts and risk management for the public health linked to the register of a disease outbreak related to an episode of toxic potentially and harmful microalgae, identified during the summer of 2010 in a recreational beach of a touristic municipality in the coast of Málaga (Spain). Phytoplankton analyses showed the presence of different species producers of marine biotoxins, dominating Ostreopsis cf. ovata in the followed immediately days to the communication of 39 clinical cases of people that required health cares. The risks of the toxins produced by microalgae must be taken into account in the health networks surveillance for recreational waters. This study suggests the possibility to review the actions of the public health services from Public Administration, to the light of the increasing information on episodic harmful algal blooms.

An integrated approach for the assessment of HAB dynamics in two NW Mediterranean bays from a GEOHAB perspective

Alfacs and Fangar Bay in the Ebro Delta, NW Mediterranean are the major sites in Catalonia for shellfish cultivation. These bays are subject to occasional closures in shellfish harvesting due to the presence of phycotoxins. Fish kills have also been associated with harmful algal blooms. The comparison of phytoplankton dynamics in both bays offers the opportunity to reveal differences in bloom patterns of species known to be harmful for the ecosystem and aquaculture activities. Field research is underway under the GEOHAB framework within the Core Research Project on HABs in Fjords and Coastal Embayments. The overall objective of this study is to improve our understanding of HAB biogeographical patterns, and key elements driving bloom dynamics in time and space within these semi-constrained embayments. Via the comparative approach we aim to improve the prediction for monitoring purposes, with a focus on Karlodinium spp. associated with massive kills of aquaculture species. This objective is addressed by incorporating long-term time series of phytoplankton identification and enumeration with the first results of recent field work in both bays. The latter includes the application of optical sensors, to yield a complementary view with enhanced spatial and temporal resolution of bloom phenomena.