Impacts of high-nitrate freshwater inputs on macrotidal ecosystems. I. Seasonal evolution of nutrient limitation for the diatom-dominated phytoplankton of the Bay of Brest (France)

The chemical factors (inorganic nitrogen, phosphate, silicic acid) that potentially or actually control primary production were determined for the Bay of Brest, France, a macrotidal ecosystem submitted to high-nitrate-loaded freshwater inputs (winter nitrate freshwater concentrations >700 mu M, Si:N molar ratio as low as 0.2, i.e. among the lowest ever published). Intensive data collection and observations were carried out from February 1993 to March 1994 to determine the variations of physical [salinity, temperature, photosynthetically active radiation (PAR), freshwater discharges] and chemical (oxygen and nutrients) parameters and their impacts on the phytoplankton cycle (fluorescence, pigments, primary production). With insufficient PAR the winter stocks of nutrients were almost nonutilized and the nitrate excess was exported to the adjacent ocean, due to rapid tidal exchange. By early April, a diatom-dominated spring bloom developed (chlorophyll a maximum = 7.7 mu g l(-1); primary production maximum = 2.34 g C m(-2) d(-1)) under high initial nutrient concentrations. Silicic acid was rapidly exhausted over the whole water column; it is inferred to be the primary limiting factor responsible for the collapse of the spring bloom by mid-May. Successive phytoplankton developments characterized the period of secondary blooms during summer and fall (successive surface chlorophyll a maxima = 3.5, 1.6, 1.8 and 1.0 mu g l(-1); primary production = 1.24, 1.18 and 0.35 g C m(-2) d(-1)). Those secondary blooms developed under lower nutrient concentrations, mostly originating from nutrient recycling. Until August, Si and P most likely limited primary production, whereas the last stage of the productive period in September seemed to be N limited instead, this being a period of total nitrate depletion in almost the whole water column. Si limitation of spring blooms has become a common feature in coastal ecosystems that receive freshwater inputs with Si:N molar ratios <1. The peculiarity of Si Limitation in the Bay of Brest is its extension through the summer period.

High alkaline phosphatase activity in phosphate replete waters: The case of two macrotidal estuaries

The occurrence of alkaline phosphatase activity (APA) that hydrolyses organic phosphorus into phosphate (PO4) is commonly related to PO4 deficiency of oceanic, coastal and fresh waters. APA is almost never investigated in PO4-rich estuaries, since very low activities are expected to occur. As a consequence, microbial mineralization of organic phosphorus into PO4 has often been ignored in estuaries. In this study, we examined the importance of potential APA and the associated microbial dynamics in two estuaries, the Aulne and the Elorn (Northwestern France), presenting two different levels of PO4 concentrations. Unexpected high potential APA was observed in both estuaries. Values ranged from 50 to 506 nmol L−1 h−1, which range is usually found in very phosphorus-limited environments. High potential APA values were observed in the oligohaline zone (salinity 5–15) in spring and summer, corresponding to a PO4 peak and a maximum bacterial production of particle-attached bacteria. In all cases, high potential APA was associated with high suspended particulate matter and total particulate phosphorus. The low contribution of the 0.2–1 μm fraction to total APA, the strong correlation between particulate APA and bacterial biomass, and the close relationship between the production of particle-attached bacteria and APA, suggested that high potential APA is mainly due to particle-attached bacteria. These results suggest that the microbial mineralization of organic phosphorus may contribute to an estuarine PO4 production in spring and summer besides physicochemical processes.

Environmental and biological characteristics of lagoons on the southwest coast of Ireland

Coastal lagoons are defined as shallow coastal water bodies partially separated from the adjacent sea by a restrictive barrier. Coastal lagoons are protected under Annex I of the European Habitats Directive (92/43/EEC). Lagoons are also considered to be “transitional water bodies” and are therefore included in the “register of protected areas” under the Water Framework Directive (2000/60/EC). Consequently, EU member states are required to establish monitoring plans and to regularly report on lagoon condition and conservation status. Irish lagoons are considered relatively rare and unusual because of their North Atlantic, macrotidal location on high energy coastlines and have received little attention. This work aimed to assess the physicochemical and ecological status of three lagoons, Cuskinny, Farranamanagh and Toormore, on the southwest coast of Ireland. Baseline salinity, nutrient and biological conditions were determined in order to provide reference conditions to detect perturbations, and to inform future maintenance of ecosystem health. Accumulation of organic matter is an increasing pressure in coastal lagoon habitats worldwide, often compounding existing eutrophication problems. This research also aimed to investigate the in situ decomposition process in a lagoon habitat together with exploring the associated invertebrate assemblages. Re-classification of the lagoons, under the guidelines of the Venice system for the classifications of marine waters according to salinity, was completed by taking spatial and temporal changes in salinity regimes into consideration. Based on the results of this study, Cuskinny, Farranamanagh and Toormore lagoons are now classified as mesohaline (5 ppt – 18 ppt), oligohaline (0.5 ppt – 5 ppt) and polyhaline (18 ppt – 30 ppt), respectively. Varying vertical, longitudinal and transverse salinity patterns were observed in the three lagoons. Strong correlations between salinity and cumulative rainfall highlighted the important role of precipitation in controlling the lagoon environment. Maximum effect of precipitation on the salinity of the lagoon was observed between four and fourteen days later depending on catchment area geology, indicating the uniqueness of each lagoon system. Seasonal nutrient patterns were evident in the lagoons. Nutrient concentrations were found to be reflective of the catchment area and the magnitude of the freshwater inflow. Assessment based on the Redfield molar ratio indicated a trend towards phosphorus, rather than nitrogen, limitation in Irish lagoons. Investigation of the decomposition process in Cuskinny Lagoon revealed that greatest biomass loss occurred in the winter season. Lowest biomass loss occurred in spring, possibly due to the high density of invertebrates feeding on the thick microbial layer rather than the decomposing litter. It has been reported that the decomposition of plant biomass is highest in the preferential distribution area of the plant species; however, no similar trend was observed in this study with the most active zones of decomposition varying spatially throughout the seasons. Macroinvertebrate analysis revealed low species diversity but high abundance, indicating the dominance of a small number of species. Invertebrate assemblages within the lagoon varied significantly from communities in the adjacent freshwater or marine environments. Although carried out in coastal lagoons on the southwest coast of Ireland, it is envisaged that the overall findings of this study have relevance throughout the entire island of Ireland and possibly to many North Atlantic coastal lagoon ecosystems elsewhere.

Sediment transfer and accumulation in two contrasting salt marsh/mudflat systems: the Seine estuary (France) and the Medway estuary (UK)

Understanding the dynamics of fine sediment transport across the upper intertidal zone is critical in managing the erosion and accretion of intertidal areas, and in managed realignment/estuarine habitat recreation strategies. This paper examines the transfer of sediments between salt marsh and mudflat environments in two contrasting macrotidal estuaries: the Seine (France) and the Medway (UK), using data collected during two joint field seasons undertaken by the Anglo-French RIMEW project (Rives-Manche Estuary Watch). High-resolution ADCP, Altimeter, OBS and ASM measurements from mudflat and marsh surface environments have been combined with sediment trap data to examine short-term sediment transport processes under spring tide and storm flow conditions. In addition, the longer-term accumulation of sediment in each salt marsh system has been examined via radiometric dating of sediment cores. In the Seine, rapid sediment accumulation and expansion of salt marsh areas, and subsequent loss of open intertidal mudflats, is a major problem, and the data collected here indicate a distinct net landward flux of sediments into the marsh interior. Suspended sediment fluxes are much higher than in the Medway estuary (averaging 0.09 g/m(3)/s), and vertical accumulation rates at the salt marsh/mudflat boundary exceed 3 cm/y. Suspended sediment data collected during storm surge conditions indicate that significant in-wash of fine sediments into the marsh interior can occur during (and following) these high-magnitude events. In contrast to the Seine, the Medway is undergoing erosion and general loss of salt marsh areas. Suspended sediment fluxes are of the order of 0.03 g/m(3)/s, and the marsh system here has much lower rates of vertical accretion (sediment accumulation rates are ca. 4 mm/y). Current velocity data for the Medway site indicate higher velocities on the ebb tide than occur on the flood tide, which may be sufficient to remobilise sediments deposited on the previous tide and so force net removal of material from the marsh.

Caracterização da ictiofauna durante o período seco, na Baía do Guajará e Baía do Marajó

A baía do Guajará e baía do Marajó, área de abrangência da pesquisa e inseridas dentro do contexto do estuário Paraense, são caracterizadas por receber a maior parte da descarga de água doce e por apresentar domínio de macromaré. A pesca nesta região apresenta uma grande importância para a economia de vários municípios no estado do Pará, abrangendo a captura de diversas espécies, diferentes apetrechos de pesca e duas frotas pesqueiras e tecnologicamente distintas (artesanal e industrial). No âmbito da pesquisa o estudo na baía do Guajará e baía do Marajó, fez-se necessário no sentido de contribuir com informações importantes relacionado a biologia e ecologia do ambiente, onde tais informações serviram para efetuar a caracterização da ictiofauna da área durante o período seco, visando realizar o levantamento da diversidade local, uma vez que a maioria do pescado desembarcado em Belém, é proveniente dessas áreas através da pesca artesanal. O estudo compreendeu áreas pertencentes ao estado do Pará, abrangendo os terminais portuários da baía do Guajará e baía do Marajó. Uma coleta extra foi realizada na área da ilha do Mosqueiro. Os dados até então disponíveis não apresentam diferenciação na composição da ictiofauna das áreas estudadas. Foi estimado um total de 37 espécies de peixes, contabilizando 4.379 indivíduos na baía do Guajará, baía do Marajó e ilha do Mosqueiro, onde a família mais representativa foi Scianidade, agrupando as espécies que mais contribuíram, que foram: Pescada branca (Plagioscion squamosissimus) e a Curuca (Stellifer rastrifer) (considerada constante, ou seja, que compõem efetivamente a ictiofauna do local tanto na baía do Guajará, como na baía do Marajó e ilha do Mosqueiro). Dentre as 37 espécies, 4 foram consideradas constantes, 26 foram ocasionais e 7 acessórias.Pescada branca (Plagioscion squamossisimus) e Curuca (Stellifer microps), foram as espécies de maior importância durante as pescarias em termo de captura por unidade de esforço (CPUE), frequência de ocorrência, contribuição relativa e analise de Simper (Multivariada). Sendo apenas na ilha do Mosqueiro que destacou-se: Sarda (Pellona flavipinis), em virtude da influencia marinha nesta área ser mais elevada, que consequentemente caracteriza a biota local e a diferenciam de outras regiões.De uma maneira geral a diversidade foi baixa, sem maiores variações, bem como a equitabilidade que se manteve sem grande diferença entre as áreas. A área apresentou baixa diversidade de espécies quando comparados com outros ambientes estuarinos, justificado principalmente pela elevada hidrodinâmica da área e grande fluxo de embarcações, tornando o ambiente inóspito para o aparecimento de algumas espécies. Maior destaque mereceu a baía do Guajará por possui grande importância ecológica, por ser considerada área de berçário, e consequentemente econômica, visto que há espécies de interesse comercial que passam parte do seu ciclo de vida nesse lugar.

Condições oceanográficas, ocupação territorial e problemas ambientais na praia do Atalaia (nordeste do Pará, Brasil)

A conservação e gestão da zona costeira da região amazônica merecem atenção especial, devido à riqueza de seus recursos naturais. O presente estudo visa avaliar os impactos dos eventos naturais e atividades humanas na praia de Atalaia, situada no estado do Pará (Brasil), e o desenvolvimento de diretrizes para a implementação de programas de gestão costeira. Os dados foram coletados entre novembro/2008 e novembro/2010. Quatro conjuntos de variáveis foram avaliados: (i) variáveis físicas (climatologia, hidrodinâmica e morfodinâmica), (ii) variáveis hidrológicas (temperatura da água, salinidade, pH, turbidez, oxigênio dissolvido e nutrientes inorgânicos dissolvidos, clorofila a e níveis de coliformes termotolerantes), (iii) desenvolvimento urbano e (iv) distribuição espacial de serviços e infraestrutura. Os resultados indicam que o clima e as condições hidrodinâmicas foram os principais fatores responsáveis pelas flutuações na qualidade de água, turbidez, oxigênio dissolvido, nutrientes inorgânicos dissolvidos e concentrações de clorofila a. A descarga de esgoto doméstico não tratado foi responsável pela contaminação bacteriológica, embora a rápida turbulência decorrente da alta energia hidrodinâmica do ambiente tenha limitado a contaminação por coliformes termotolerantes. Esta alta energia hidrodinâmica, principalmente durante as marés equinociais de sizígia e a falta de planejamento urbano gera outros problemas, tais como a erosão costeira. A área de estudo é caracterizada por altas taxas pluviométricas (> 1900 mm durante a estação chuvosa), ventos de NE com velocidades médias mensais superiores a 4,36 m/s na estação seca e 3,06 m/s na estação chuvosa, condições de macromaré (alcance da maré > 4,0 m), velocidades moderadas de correntes de maré (superior a 0,5 m/s) e alturas de ondas significantes superior a 1,5 m. Em março e junho (meses chuvosos), a corrente de maré vazante alcançou um máximo de 0,4 m/s. O ciclo de maré foi fracamente assimétrico com a maré vazante durando mais de 6 horas e 40 minutos. A energia das ondas foram fracamente moduladas pela maré baixa devido à atenuação das ondas em bancos de areia. A temperatura da água foi relativamente homogênea (27,4°C a 29,3°C). A salinidade variou de 5,7 (junho) a 37,4 (novembro). A água foi bem oxigenada (superior a 9,17 mg/L), turva (superior a 118 NTU), alcalina (acima de 8,68) e eutrófica (máximo de 2,36 μmol/L para nitrito, 24,34 μmol/L para nitrato, 0,6 μmol/L para fosfato e 329,7 μmol/L para silicato), além de apresentar altas concentrações de clorofila a (acima de 82 mg/m³). As condições naturais observadas no presente estudo indicam a necessidade de uma revisão dos critérios hidrológicos usados para avaliação de praias por agências nacionais e internacionais e sua adaptação para a realidade da costa amazônica. A falta de sistema de saneamento público levou a contaminação bacteriológica e a perda da qualidade da água. Com relação ao estado morfodinâmico, as condições dissipativas foram encontradas durante alta a moderada energia hidrodinâmica (condições equinociais e não-equinociais), porém em novembro as maiores alturas de ondas geraram características de barred dissipative, enquanto nos outros meses características nonbarred foram dominantes. Desta forma, o modelo proposto por Masselink & Short (1993) parece não ser ideal para ser aplicado em praias com características similares a praia de Atalaia, na qual a energia das ondas é modulada pela presença de bancos de areia durante algumas fases da maré.

Unidades de relevo em zona costeira estuarina: municípios de Colares e Santo Antônio do Tauá

Este trabalho tem por objetivo identificar e discutir as unidades de relevo dos municípios de Colares e Santo Antônio do Tauá, Estado do Pará, Brasil. Apresenta como objeto de estudo a compartimentação do relevo. A área de estudada se localiza na parte oriental do Golfão Marajoara, porção nordeste da baía de Marajó, em um trecho tipicamente estuarino da zona costeira. A pesquisa foi realizada com base em revisão de literatura, levantamento cartográfico, tratamento, interpretação e vetorização de imagens orbitais e trabalhos de campo. Duas escalas de análise foram trabalhadas. A primeira escala referiu-se à Zona Costeira Amazônica (ZCA), caracterizada por ser uma costa baixa, predominantemente sedimentar, sujeita a regime de macromarés em sua maior parte e fortemente influenciada pelas descargas fluviais condicionadas pelo clima úmido. A formação regional desta costa deve-se às flutuações do nível relativo do mar, oscilações climáticas e à neotectônica, atuantes ao longo do Cenozóico Superior. A porção oriental do Golfão Marajoara é constituída pelo estuário do rio Pará, que se comporta como um tidal river ou estuário dominado por correntes fluviais, apesar da influência das marés. As descargas fluviais são o fator principal da hidrodinâmica estuarina, constituição sedimentar e organização da biota. Trata-se de um ambiente costeiro mais protegido da ação de ondas e da deriva litorânea, em comparação com o litoral atlântico do Nordeste do Pará. Na segunda escala de trabalho foram identificadas 8 unidades de relevo: leito estuarino arenoso; banco lamoso de intermaré; planície de maré lamosa; praia estuarina; cordão arenoso; planície aluvial sob influência de maré; planície aluvial; tabuleiro. Apenas a unidade do tabuleiro é considerada como relevo erosivo. A seguir, discutiu-se a distribuição espacial das unidades de relevo, que mostrou a presença de dois setores específicos. O setor 1, situado a oeste, é amplamente influenciado por marés, e nele predominam formas de relevo de acumulação, com destaque para as planícies aluviais sob influência de maré, que ocupam maior área, fato que revela um esquema de transição entre o domínio marinho e o flúviocontinental. As várzeas sucedem os mangues para o interior, à medida que diminui a influência da água salgada. O esquema básico de distribuição sedimentar é representado por areias de fundo de canal e lamas depositadas nas margens durante a maré baixa. As praias são reduzidas, o que se explica pela menor atuação de ondas, e pelo papel decisivo das correntes de maré e das vazantes na dinâmica costeira. Cordões arenosos localizados no interior da planície costeira são o testemunho da progradação da linha de costa. Neste setor, os tabuleiros encontramse muito fragmentados, em consequência da erosão e sedimentação por marés, canais e águas das chuvas. O setor 2, a leste, não sofre influência de marés, e apresenta um relevo menos compartimentado, com tabuleiros seccionados pela rede de drenagem. A dissecação fluvial forma vales com estreitas planícies aluviais, fato que revela uma superfície erosiva mais ampla.