Cianobactérias como parâmetro de qualidade ambiental: um estudo no complexo lagunas de Jacarepaguá.

O Complexo Lagunar de Jacarepaguá, localizado no município do Rio de Janeiro, região sudeste do Brasil, é formado pelas lagunas de Jacarepaguá, Camorim, Tijuca e Marapendi. Estas lagunas estão interligadas ao mar pelo canal da Joatinga e têm como afluentes rios e canais que vertem dos maciços da Tijuca e da Pedra Branca. Recebem esgotos sanitários e efluentes industriais, além de contribuições difusas de águas de drenagem e circulação das massas de águas de várias origens, com elevada carga de poluição. A eutrofização cultural aliada aos processos de evolução de ecossistemas costeiros produziu um estado de degradação destas águas com constantes florações de cianobactérias potencialmente tóxicas. O presente estudo tem como objetivo avaliar a ocorrência das cianobactérias (Classe Cyanophyceae) no Complexo Lagunar de Jacarepaguá e corroborar a hipótese de serem boas indicadoras de qualidade ambiental de águas salobras. Foi realizado um monitoramento ambiental nas lagunas de Jacarepaguá, Camorim, Tijuca e Marapendi, nos anos de 2004 a 2006, sendo analisados parâmetros físicos, químicos e biológicos. Os resultados obtidos demonstraram a dominância e a persistência das cianobactérias em elevadas concentrações de nutrientes, caracterizando a hipereutrofização dessas lagunas. As estratégias ecológicas das cianobactérias garantiram sua dominância em quase todo o período amostral e demonstraram ser um refinado sensor das variáveis ambientais. A salinidade não foi um fator de limitação ao desenvolvimento desses microorganismos. Desta forma, este estudo, oferece subsídios para gestão de recursos hídricos, corroborando com a legislação CONAMA 357/05-MMA, na sugestão de indicação deste parâmetro de qualidade ambiental também para ambientes salobros na classe 1.

Caracterização molecular de cianobactérias de sistemas aquáticos portugueses

As alterações climáticas favorecem a ocorrência global de episódios de precipitação e seca extremas, colocando em risco a qualidade da água em sistemas aquáticos usados consumo humano ou recreação. O fenómeno de seca, em particular, será mais frequente e severo, alterando toda a hidrodinâmica dos sistemas aquáticos e, consequentemente, a ecologia das comunidades aquáticas. A ocorrência de blooms de cianobactérias intensificarse- á sob este novo cenário climático. Em Portugal, estudos parcelares em rios e barragens têm sido realizados com enfoque em cianobactérias tóxicas e outras bactérias patogénicas, mas não há trabalhos publicados acerca da composição da comunidade bacteriana (CCB). O presente trabalho pretende colmatar esta falha, com particular atenção para a ocorrência de blooms cianobacterianos, em vários sistemas aquáticos portugueses lóticos e lênticos. Este objectivo foi alcançado utilizando metodologias moleculares, como a técnica rDNA 16S-DGGE (Denaturing Gradient Gel Electrophoresis), independente do cultivo, e a sequenciação. Dados ambientais foram também determinados para correlacionar com as variações sazonais ou espaciais da diversidade da CCB. O impacto da seca na distribuição espacial da CCB foi também investigado. A lagoa da Vela é um caso de estudo especial, devido à vasta documentação sobre a ocorrência de blooms de cianobactérias durante os últimos anos, e várias estirpes isoladas de blooms foram estudadas em mais detalhe. Os resultados mostraram, em geral, perfis de DGGE típicos de verão vs. inverno nos sistemas aquáticos estudados. Nos sistemas lênticos, os filótipos dominantes afiliaram com Cyanobacteria (formas unicelulares, coloniais e filamentosas), eucariotas fototróficos e Actinobacteria, enquanto nos rios, Bacteroidetes e Betaproteobacteria foram dominantes. Nos sistemas lênticos, os factores mais significativos para a sazonalidade da CCB incluíram a temperatura da água, a condutividade e a clorofila a, apesar da variação extrema dos níveis de precipitação, sugerindo que a BCC poderá resistir a mudanças severas causadas pela seca. Nos rios, a sazonalidade da CCB foi principalmente definida pela temperatura e os níveis de amónia. No verão seco de 2005, as barragens do Alentejo (Sul de Portugal) mostraram similaridade na CCB, com filótipos comuns de Cyanobacteria, Actinobacteria e Alphaproteobacteria. No entanto, os perfis de DGGE sugerem filótipos ubíquos em sistemas portugueses geograficamente distantes. Na Lagoa da Vela, a seca conduziu à redução drástica do nível da água e à variação na diversidade espacial da CCB (e cianobactérias dominantes) e potencial tóxico, o que pode ter impacto directo nos utilizadores da lagoa. Os resultados também mostraram a presença de estirpes tóxicas de Microcystis na lagoa e um bloom não clonal de estirpes de Aphanizomenon aphanizomenoides, com diferentes morfótipos, genótipos e ecótipos.

Fito- e bacterioplâncton em albufeiras dominadas por cianobactérias no Algarve

Dissertação de mest., Biologia Molecular e Microbiana, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Univ. do Algarve, 2011

Desempenho da flotação por ar dissolvido na remoção de cianobactérias de diferentes morfologias

A presença de cianobactérias em reservatórios utilizados para produção de água para consumo humano representa um elevado risco para a saúde pública. Estes organismos contribuem para a redução da qualidade da água e têm a capacidade de produzir cianotoxinas que podem afectar a saúde humana e animal. Existem casos em todo o mundo de intoxicação letal de diversos animais por consumo de água de lagos contaminados com cianobactérias, e mesmo casos de morte de humanos, atribuídas à exposição de cianotoxinas. De modo a fazer face a este crescente problema é necessário desenvolver e implementar tecnologias de tratamento de água nas ETA que permitam fazer face a uma florescência de cianobactérias num reservatório de água destinado ao abastecimento humano. Neste trabalho avaliou-se a capacidade do processo C/F/DAF na remoção cianobactérias de diferentes morfologias, células e colónias de M. aeruginosa e filamentos de P. rubescens, em águas sintéticas hidrofóbicas e hidrofílicas, com concentração de DOC moderada e moderada/elevada. Assim como da sequência C/F/DAF→NF na remoção de células e de toxinas de cianobactérias. A remoção de NOM e o seu efeito na remoção de cianobactérias foram também avaliados. Concluiu-se que o processo C/F/DAF é eficiente na remoção de cianobactérias de diferentes morfologias, com remoções entre 78 e 100% de MC intra. No entanto, a morfologia que apresentou remoções mais elevadas foram os filamentos, enquanto as colónias apresentaram valores mais baixos. Globalmente, verificou-se que o aumento da concentração de NOM facilita a remoção de cianobactérias, sendo que as águas hidrofóbicas apresentaram-se mais fáceis de tratar por C/F/DAF. Por sua vez, o tratamento C/F/DAF→NF, é uma opção eficiente para fazer face a um eventual bloom de cianobactérias em ETA, uma vez que a remoção de cianobactérias (em MC intra e chl_a) foi de 100% e a remoção de microcistina extracelular de 95%, aproximadamente.

Biodeterioreção produzida por biofilmes de fungos e cianobactérias nas ruínas jesuíticas das Missões e avaliação do seu controle

As Ruínas das Missões Jesuíticas foram declaradas Patrimônio da Humanidade pela UNESCO em 1984. Nesse trabalho foi estudada a degradação das mesmas usando análises físico-químicas, petrológicas e microbiológicas. Amostras de blocos de arenito e pedra itacurú foram tomadas das ruínas de Santa Ana, Loreto, San Ignacio e Santa María no Nordeste da Argentina. Foram realizados estudos microbiológicos convencionais e de microscopia de varredura eletrônica para determinar a biodiversidade da microflora presente nos biofilmes das superfícies. Uma ampla variedade de microrganismos autotróficos e heterotróficos, principalmente cianobactérias, algas e fungos, foram achados, sendo que, nos sítios menos expostos à luz solar, a biodiversidade foi maior. Foi constatada a mobilização microbiana dos íons Fe e Mn do núcleo das pedras para a periferia, formando uma crosta superficial de óxidos minerais, a qual aumenta a suscetibilidade à degradação. Foram testados no laboratório vernizes protetores com três biocidas em dois veículos diferentes, utilizando-se testes em placa de Petri e em câmara tropical com inóculos de fungos filamentosos e cianobactérias isoladas das pedras degradadas. O biocida Coryna® DF (isotiazolinonas + derivados do benzimidazol) mostrou se mais eficiente contra a mistura de fungos, enquanto que o biocida Preventol® MP 260 (3-iodo-2-propinilbutil carbamato) foi mais ativo contra as cianobactérias. O verniz base solvente sem biocida apresentou ligeira ação inibitória contra fungos.

Avaliação da toxicidade de florações naturais e de cultura de cianobactérias: efeitos sobre Ceriodaphnia silvestri (Crustacea, Cladocera)

The incidence of toxic cyanobacterial blooms is one of the important consequences of eutrophication in aquatic ecosystems. It is a very common phenomenon in reservoirs and shrimp ponds in the State of Rio Grande do Norte (RN), Brazil. Cyanobacterias produce toxins which can affect aquatic organisms and men trough the food chain. Aiming to contribute to the studies of cyanobacterias in RN, we propose: a) to evaluate the toxicity of isolated cyanobacterias in important fresh-water environments; and b) to verify the effects of both natural and cultured blooms occurred in reservoirs for human supply and in the cladoceran Ceriodaphnia silvestrii. This study was carried out using samples of natural blooms occurred between March and October of 2004 in Gargalheiras Dam (08º L e 39º W), in July of 2004 in Armando Ribeiro Gonçalves Dam (06o S e 37o W) and in commercial shrimp ponds (Litopenaeus vannamei) located in fresh-water environments. The samples were collected with plankton net (20µm.) for identification, isolation and obtaining of phytoplanktonic biomass for liophilization and later toxicity bioassays. The toxicity of cultured samples and natural blooms was investigated through bioassays in Swiss mice. Quantification of cyanobacteria in samples was conducted following the Ütermol method, with 300mL samples fixed with lugol. The toxicity test with Ceriodaphnia silvestrii followed ABNT, 2001 recommendations, and were accomplished with natural hepatotoxic bloom s samples and cultured samples of both non-toxic and neurotoxic C. raciborskii. In this test, five newborns, aged between 6 and 24 hours, were exposed to different concentrations (0 a 800 mg.L-1) of crude cyanobacterial extracts during 24 and 48 hours. Three replicates were used per treatment. The pH, temperature and dissolved oxygen at the beginning and after 24 and 48hours from the test were measured. We estimated the CL50 through the Trimmed Spearman-Karber method. The blooms were constituted by Microcystis panniformis, M. aeruginosa, Anabaena circinalis, Cylindrospermopsis raciborskii and Planktothrix agardhii, producers of mycrocistin-LR confirmed with HPLC analysis. Samples of hepatotoxic blooms registered toxinogenic potential for C. silvestrii, with CL50-24h value of 47.48 mg.L-1 and CL5048h of 38.15 mg.L-1 for GARG samples in march/2005; CL50-24h of 113,13 mg.L-1 and CL5048h of 88,24 mg.L-1 for ARG July/2004; CL50-24h of 300.39 mg.L-1 and CL50-48h of 149.89 mg.L-1 for GARG October/2005. For cultured samples, values of CL50-24h and CL50-48h for C. raciborskii toxic strains were 228.05 and 120.28 mg.L-1, respectively. There was no mortality of C. silvestrii during the tests with non-toxic C. raciborskii strain. The toxicity test with C. silvestrii presented good sensitivity degree to cyanotoxins. The toxicity of natural hepatotoxic blooms samples (microcystins) and cultured neurotoxic saxitoxins producer samples analyzed in this study give us strong indications of that toxin s influence on the zooplanktonic community structure in tropical aquatic environments. Eleven cyanobacteria strains were isolated, representing 6 species: Anabaenopsis sp., Cylindrospermopsis raciborskii, Chroococcus sp., Microcystis panniformis, Geitlerinema unigranulatum e Planktothrix agardhii. None presented toxicity in Swiss mice. The strains were catalogued and deposited in the Laboratório de Ecologia e Toxicologia de Organismos Aquáticos (LETMA), in UFRN, and will be utilized in ecotoxicológical and ecophysiological studies, aiming to clarify the causes and control of cyanobacterial blooms in aquatic environments in RN. This state s reservoirs must receive broader attention from the authorities, considering the constant blooms occurring in waters used for human consumption

Avaliação dos efeitos de um extrato bruto de cianobactérias contendo microcistinas sobre o desempenho reprodutivo e a embriofetotoxicidade de ratos

The presence of cyanobacterial blooms in reservoirs intended for supply to the population can create public health problems for many species could produce potentially toxic compounds and these are not eliminated in the conventional procedures used in water treatment plants. So even in amounts less than the maximum allowable limit imposed by MS, cyanotoxins can be present in drinking water distributed to the population, creating a chronic exposure. There is little information about the long-term effects of oral exposure to cyanotoxins. This work aimed to show the exposure orally (v.o) of animals to a crude extract of cyanobacteria containing cyanotoxins to evaluate the reproductive performance of pregnant rats and their offspring and fertility of male rats. The presence of microcystins (MCs) in samples collected during the flowering processes in freshwater reservoirs in the Rio Grande do Norte, was analyzed by enzyme immunoassay and its variants have been identified and quantified by chromatographic methods. It was observed that by administration v.o. cyanobacterial extract containing MCs (40, 100 or 250 ng of MCs / kg / day) did not cause systemic toxicity in adult rats or effect on reproductive performance of male and female rats treated. It was also not observed any changes in skeletal study in the offspring of pregnant rats treated with the extract above. Because the solutions used contained MCs in a concentration equal to or greater than the tolerable daily intake for MCs, the results suggest, therefore, that the development of this work contributed to better assess public health risk as the oral exposure to cyanotoxins, increasing thus the credibility of the maximum allowable limit (LMP) of MCs in drinking water distributed to the population of several countries that use the LMP established by WHO in its legislation

O elo microbiano como alimento alternativo para o zooplâncton em reservatórios dominados por cianobactérias

Protozoa may be an important alternative food source for Calanoida copepods in these environments. Aiming to quantify the feeding preferences of N. cearensis by ciliates in the presence of cyanobacteria, in vitro experiments were conducted, using mixed cultures in different concentrations of total food for copepod. Two ciliates species (Paramecium sp. and Cyclidium sp.) and a cyanobacteria toxic strain (Microcystis aeruginosa) were offered as food. Previous experiments were done to identify the copepod s maximum ingestion rate through the use of a type II functional response model when each prey is offered separately. High maximum ingestion rate were found when those protists were offered as prey. N. cearensis showed significant preference for protozoal prey over the cyanobacterium tested both in low (corresponding 95.15% of the diet) and in high food concentration treatments (about 91.56% of the diet), preferring the bigger ciliate in lower concentrations (67.52% of the diet). The meaningful involvement of heterotrophic organisms in the zooplankton diet emphasis the microbial loop participation in the energy transition from copepods to higher trophic levels. This data contributes to understand the stability of existing trophic interactions in reservoirs subjected to eutrophication and assists trophic cascade studies in these environments

Efeitos de florações de cianobactérias sobre os cladóceros ceriodaphnia dubia e daphnia gessneri

Cyanobacterial blooms are common in eutrophic reservoirs in Brazilian northeastern semi-arid. Given this reality, the present study aimed to analyze the effect of potentially toxic cyanobacterial blooms in Gargalheiras reservoir (semi-arid) on the cladocerans Ceriodaphnia dubia and Daphnia gessneri. In vitro chronic bioassays were performed with reservoir water dilutions from August/2011 to May/2012 and the following effects were evaluated on: intrinsic rate of population growth (r), reproductive parameters (age of first reproduction and fecundity per capita) and cladocerans movements. Phytoplankton was dominated by Cylindrospermopsis raciborskii and Planktothrix agardhii and saxitoxin and microcystin were detected in reservoir water. In most months C. dubia showed differences in r between control (absence of cyanobacteria) and treatments, and has shown negative effects on reproductive parameters. In all months paralysis of swimming movements was observed in C. dubia when both C. raciborskii and saxitoxin (cyanotoxin neurotoxic) were present in water. While C. dubia was sensitive to the reservoir water containing cyanobacteria, D. gessneri showed less intense negative effects in r and reproductive parameters. Furthermore, D. gessneri showed no paralysis of swimming movements. These results support the hypothesis in the literature that D. gessneri is resistant to the Cylindrospermopsis effects. The clone‟s life history may be a key to understand the results. The C. dubia clone, isolated from eutrophicated environment, is in the lab for ten years and it is an exotic species in Brazil. D. gessneri is a common species in the country and this clone was isolated from the Gargalheiras reservoir (where there are constant blooms of potentially toxic cyanobacteria) a year ago. Perhaps the recent contact with cyanobacteria explain the higher resistance presented by this D. gessneri clone. In conclusion, the cladocerans studied have different levels of sensitivity to cyanobacteria, characterizing species-specific responses

O efeito do regime hidrológico do semiárido na composição de espécies durante dominância de cianobactérias em um reservatório tropical

The potentially toxic cyanobacterial blooms in water bodies are spread across the globe, resulting in the loss of water quality and adverse effects on human health. In arid and semiarid regions, the hydrologic regime characterized by an annual cycle of drought and rain, change the volume and the retention time of the reservoir. Such changes affect the limnological characteristics and causing changes in composition and biomass community of cyanobacteria. The reservoir Cruzeta (Zmax = 8.7 m) is a eutrophic water supply source located in the semiarid tropical (Northeast Brazil). Raised the hypothesis that the hydrological regime of semi-arid tropical is a determining factor in the availability of resources in eutrophic water sources, which influences the composition of dominant species of cyanobacteria. The aim of this study was to analyze the changes in biomass and species composition of cyanobacteria for two annual hydrological cycles and evaluate factors drivers. The study was divided into five distinct periods (dry 2010, rain 2011, dry 2011, rain 2012, dry 2012). The dominant group found in all periods was Cyanobacteria (99% of total biomass), which contributed to the low diversity. The filamentous species Cylindrospermopsis raciborskii was present at both points in almost every study. The colonial species Microcystis panniformis and Sphaerocavum brasiliensis dominated only in periods with lower volumes of water. The diatoms contribute more to the biomass during the period of severe drought. The point near the dam (P1) had phytoplankton biomass larger than the point near the tributary (P2). The dominant species of colonial cyanobacteria lasted until the overflow in P1, and P2 this dominance was until the first rains. The redundancy analysis indicated that physical factors such as light availability and water level were the main factors driving the seasonal succession of phytoplankton. The composition of phytoplankton in spring was alternated by species of filamentous cyanobacteria in conditions of poor stability of the water column, such as Cylindrospermopsis raciborskii, and colonial species under conditions of high stability of the water column, such as Microcystis panniformis and Sphaerocavum brasiliensis. The extremes of torrential rains and severe droughts, governed by the hydrological regime of the semi-arid region led to the availability of resources in the watershed, directing the spatial and temporal dynamics of phytoplankton in the reservoir Cruzeta

Avaliação do potencial de toxicidade de florações de cianobactérias como subsídio para ações de gestão ambiental em açudes do semiárido potiguar

Blooms negatively compromise the aquatic environment, plants, animals and human health.Some species are toxin-producing, such as the neurotoxin saxitoxin and the hepatotoxin microcystin, which may contaminate water reservoirs, as those existing in the semiarid region of Rio Grande do Norte (Brazil) which are used to supply the population, fishing, aquiculture and recreational activities, thereby providing the risk of human exposure through water intake, dermal contact and respiratory tract. Thus, it is recommended a constant monitoring of the density of cyanobacteria with the quantification of cyanotoxins. One goal with this work was the monitoring of water in four reservoirs in semiarid of RN through the identification and enumeration of cyanobacteria and through the identification and quantification of cyanotoxins by ELISA. Furthermore, we intended to assess the environmental perception of farmers and artisanal fishers in reservoirs of semiarid of RN through semi-structured interviews with questions mostly related to water and eutrophication. Through these objectives the aim was the development of management strategies for aquaculture and prevention of risks to public health. The results showed that the highest values of microcystins were found in the rainy season. Standards for drinking water, according to the guidelines of Ministry of Health 2914/2011 and CONAMA 357/05, setting the maximum values for raw water density of cyanobacteria: 50,000 cel.mL-1; microcystin: 1 μg. L-1 and saxitoxin: 3 μg. L-1. The values found for microcystin ranged between 0.00227 μg. L-1 and 24.1954 μg. L-1. From 128 samples analyzed, 27% were above the limit. There was no clear seasonal pattern for saxitoxins and their values ranged between 0.003 μg. L-1 and 0.766 μg. L-1 with none of the values above the limit. Furthermore, 76% of the densities of cyanobacteria values were above the limit. About environmental perception, 52 interviews were conducted and the results show that the respondents recognize the main uses of water of the rervoirs, recognize the importance and have a positive view about the reservoirs. They also realize that the water has a poor quality and can cause health problems. The results provide data showing the persistence of cyanobacteria and cyanotoxins, many times over the limit, reinforcing the importance of constant monitoring. The assessment of environmental perception gives foundation for later proposed environmental education linked to public health management into the context of this particular population, making it more effective

Ação alelopática de saxitoxinas e microcistinas em cianobactérias e microalgas verdes em condições controladas

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

Filogenia molecular de cianobactérias baseada em sequências do 16S-23S-ITS rDNA e PC-IGS: investigação de transferência lateral do PC

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

Detecção molecular quantitativa de cianobactérias hepatotóxicas através de PCR competitiva

Pós-graduação em Ciências Biológicas (Biologia Vegetal) - IBRC

Algas e cianobactérias aerofíticas de fragmentos de floresta estacional semidecidual no noroeste paulista

Pós-graduação em Ciências Biológicas (Biologia Vegetal) - IBRC