Drastic reduction of the functional diversity of native ichthyofauna in a Neotropical lake following invasion by piscivorous fishes

Biological invasions are leading several species to extinction and are projected as a main driver of biodiversity changes in lakes for this century. However, the knowledge of their impacts on the Neotropical ichthyofauna over time remains largely incipient, especially when considering the functional diversity of native communities. Here we aim to identify the effects of non-native species, especially the non-native piscivorous Cichla kelberi and Pygocentrus nattereri, on the functional diversity of the native ichthyofauna of the Carioca Lake, Middle Rio Doce basin, state of Minas Gerais. Using fish occurrence data for eight years from 1983 to 2010 combined with an ecomorphological-trait analysis, we found that while the native species richness dropped to 56%, the functional richness is only 27% of that found before introductions. In other words, more than species, the ichthyofauna suffered an impressive decline in the range of functional traits, which can further have severe impacts on ecological processes within that system. When considering all the components of the current ichthyofauna (native and non-native species), neither taxonomic nor functional richness have changed over time. However, even keeping biodiversity levels, non-native species are not able to fully compensate for the extinct native ones in terms of functions.(AU)

Invasões biológicas vêm levando várias espécies à extinção, sendo projetado como o principal causador de mudanças na biodiversidade em lagos neste século. Entretanto, o conhecimento dos impactos sobre a ictiofauna Neotropical ao longo do tempo permanece bastante incipiente, especialmente quando se considera a diversidade funcional de comunidades nativas. Neste estudo, nós procuramos identificar os efeitos das espécies não nativas, especialmente os piscívoros não nativos Cichla kelberi and Pygocentrus nattereri, sobre a diversidade funcional da ictiofauna da Lagoa Carioca, bacia do médio rio Doce, Minas Gerais. Utilizando dados de ocorrência de oito anos entre 1983 e 2010, combinados a uma análise de atributos ecomorfológicos, observamos que a riqueza de espécies decaiu a 56%, enquanto a riqueza funcional é de apenas 27% da encontrada antes das introduções. Ou seja, mais do que espécies, a ictiofauna sofreu um declínio significativo na amplitude de atributos funcionais, o que pode levar a impactos severos em processos ecológicos neste sistema. Ao considerar todos os componentes da ictiofauna atual (espécies nativas e não nativas), as métricas de riqueza não sofreram alterações ao longo do tempo. Entretanto, mesmo mantendo os níveis de biodiversidade, espécies não nativas não são capazes de compensar totalmente as espécies nativas extintas em termos funcionais.(AU)

Toxicological effects of ciprofloxacin and chlorhexidine on growth and chlorophyll a synthesis of freshwater cyanobacteria

Cyanobacteria are phytoplanktonic microorganisms that are susceptible to the deleterious effects of pharmaceutical residues in the aquatic environment, which poses a challenge to the environment exposed to diverse pharmaceutical products and their potential effects. The objective of this study was to evaluate the effects of the antibiotic substances ciprofloxacin and chlorhexidine in pharmaceutical preparations on the growth and production of chlorophyll of two cyanobacterial strains, Microcystis aeruginosa and Microcystis panniformis, isolated from a lake in a Brazilian environmental protection area. The EC50 and EC10 of chlorhexidine for M. aeruginosa were 206.4 µg/L and 108.5 µg/L, respectively, and for M. panniformis were 171.4 µg/L and 116.6 µg/L, respectively. The EC50 and EC10 of ciprofloxacin for M. aeruginosa were 17.24 µg/L and 3.21 µg/L, respectively, and for M. panniformis were 13.56 µg/L and 1.50 µg/L, respectively. The toxicity of the antibiotic ciprofloxacin (drug) and chlorhexidine (standard solution) to the Microcystis species was demonstrated, and these species were both very sensitive to ciprofloxacin. Our results suggest that the strains of M. aeruginosa and M. panniformis may be affected by exposure to residues of ciprofloxacin (>1.5 µg/L), which may represent a risk to the survival of aquatic species.

Arsenic tolerance of Microcystis novacekii (Komárek-Compère, 1974) and its arsenic decontamination potential

ABSTRACT Cyanobacteria possess metallic ion interaction properties that should be explored with the aim of recovering arsenic (As) contaminated areas. Contamination of As is an issue of worldwide concern due to the risk of human chronic intoxication and negative environmental health effects. In this study the potential decontamination of As(III) and As(V) using cyanobacteria cultures was assessed. Microcystis novacekii (Komárek-Compere, 1974) showed normal growth in concentrations of As(V) similar to those found in natural environments contaminated with As, demonstrating its resistance to As(V). Growth rates gradually decreased upon exposure to high As(V) concentrations from 600 to 5630 mg.L-1 while As(III) affected growth from 14.7 - 85.7 mg.L-1. The As(III) EC50 value (41.0 mg.L-1) was 140-fold lower possibly due to differences in As(III) and As(V) absorption pathways. Upon exposure to 14.7 mg.L-1 As(III), 21.2% of As was removed from culture medium. The absorption capacity (12000 mg.kg-1) remained constant with increasing As(III) concentrations in a dose independent effect. The potential of M. novacekii for As decontamination was demonstrated in this study. This microorganism is recommended in As bioremoval studies due to its autotrophic-mixotrophic growth, low nutritional requirements and high As(III) absorption capacity.

Zooplankton (Copepoda, Rotifera, Cladocera and Protozoa: Amoeba Testacea) from natural lakes of the middle Rio Doce basin, Minas Gerais, Brazil

A list of zooplankton species identified during ten years of studies in the lake system of the middle Rio Doce basin is presented. This lake system integrates the Atlantic Forest biome, a biodiversity hotspot. Three types of studies were achieved by the Brazilian Long Term Ecological Research Program (Brasil-LTER/PELD-UFMG site 4): i) a temporal study (study 1) which sampled four lakes monthly and three lakes twice a year during ten years; ii) a comparative study of limnetic and littoral species composition (study 2) and iii) a spatial study (study 3) that evaluated the species composition of eighteen lakes (eight lakes inside the Rio Doce State Park (RDSP) and ten lakes in its surrounding area) during one year with quarterly sampling. A total of 354 taxa were identified out of which 175 belong to the Rotifera, 95 to the Protozoa (Amoeba Testacea), 55 to Cladocera and 25 to Copepoda. Although many identified species where common in tropical environments, we present new records for the Middle Rio Doce basin. The group of lakes outside the RDSP showed higher exclusive species compared to lakes inside the RDSP. This pattern may be due to higher disturbance intensity and frequency to which the lakes outside RDSP are subjected, being an important factor affecting community structure. These aquatic ecosystems presents more than half of the zooplankton species registered for the Minas Gerais State and is, undoubtedly, one of the Brazil's priorities for conservation, sustaining high diversity in a very small, limited and threatened region. .

Uma lista das espécies de zooplâncton identificadas durante dez anos de estudos no sistema de lagos do médio Rio Doce é apresentada. Este sistema de lagos faz parte do bioma da Mata Atlântica, um hotspot de biodiversidade. Três tipos de estudos foram conduzidos pelo Programa de Pesquisas Ecológicas de Longa Duração (PELD-UFMG site4): i) um estudo temporal, que amostrou quatro lagoas mensalmente e três lagoas semestralmente durante dez anos; ii) um estudo comparativo entre a composição de espécies da região limnética e litorânea e iii) um estudo espacial que avaliou a composição de espécies de dezoito lagoas (oito dentro dos limites do Parque Estadual do Rio Doce (PERD) e dez na sua região do entorno) durante um ano com amostragens trimestrais. Um total de 354 taxa foram identificados sendo 175 pertencentes a Rotifera, 95 a Protozoa (Amoeba Testacea), 55 a Cladocera e 25 a Copepoda. Embora muitas espécies identificadas sejam comuns a ambientes tropicais, são apresentados novos registros para a bacia do Médio Rio Doce. O grupo de lagos fora do PERD apresentou uma maior riqueza exclusiva comparado ao grupo de lagoas dentro do PERD. Este padrão pode ser devido a maiores frequência e intensidade de distúrbios aos quais as lagoas fora do PERD estão sujeitas, já que este é um fator importante que afeta a estruturação de comunidades. Este ecossistema aquático apresenta mais da metade das espécies de zooplâncton já registradas para o Estado de Minas Gerais e é, sem dúvida, uma das prioridades do Brasil para a conservação, sustentando uma alta diversidade em uma região muito pequena, limitada e ameaçada.

Thermocyclops decipiens (Kiefer, 1929) (Copepoda, Cyclopoida) as indicator of water quality in the State of Minas Gerais, Brazil

The aim of this work was to study the possible utilization of Thermocyclops decipiens as indicator of the trophic degree and water quality of some watersheds of the state of Minas Gerais. From the beginning of the decade of 90, T. decipiens was recorded in several water collections of the state, including the basins of the rivers Paranaíba, São Francisco, Doce and Grande, within environments mainly of meso and eutrophics characteristics. Of the 28 places of occurrence of the species and according to the water quality index (WQI) used by Environmental Foundation of Minas Gerais (FEAM), 7 of these environments presented WQI good, 16 medium, 4 bad and one very bad. This classification corroborated the hypothesis that T. decipiens could be used as indicator species of eutrophic environments and of low water quality thus constituting an important tool for the biomonitoring of aquatic ecosystems.

Thermocyclops decipiens é uma espécie pioneira de grande dispersão e altamente adaptável a colonizar novos ambientes. É comumente encontrada no sudeste do Brasil, em ambientes com características meso e eutróficas. Considerando a dominânciadesta espécie no reservatório da Pampulha e a sua provável relação com o grau de trofia, este trabalho objetivou verificar a possibilidade de utilizar este organismo como indicador do grau de trofia e/ou qualidade de água de algumas bacias hidrográficas do Estado de Minas Gerais. Para isso, foi feita uma revisão sobre a ocorrência da espécie no Estado. A partir dos anos 90, T. decipiens foi registrada em várias coleções de água do Estado, abrangendo as bacias dos rios Paranaíba, São Francisco, Doce e Grande, na sua grande maioria, com características meso e eutróficas. Dos 28 locais de ocorrência da espécie, e conforme o índice de qualidade de água (IQA) utilizado pela FEAM, 7 destes ambientes apresentam IQA bom, 16 um IQA médio, 4 um IQA ruim e um IQA muito ruim. Esta classificação reforça a hipótese de que T. decipiens pode ser utilizada como espécie indicadora de ambientes eutróficos e de baixa qualidade de água, e como tal, constitui ferramenta importante no biomonitoramento de ecossistemas aquáticos.

Trophic state and microorganisms community of major sub-basins of the middle Rio Doce basin, southeast Brazil

A concentração de fósforo total foi utilizada para determinar o grau de trofia das principais sub-bacias do trecho médio da bacia do Rio Doce, em Minas Gerais, e variáveis físicas, químicas e microbiológicas da água foram analisadas nos períodos de chuva e seca durante os anos de 2000 e 2001. O estudo visou determinar mudanças na qualidade da água causadas pela sazonalidade e por diferentes atividades antrópicas. As áreas estudadas variaram de oligotróficas a eutróficas. As variáveis que apresentaram as maiores correlações positivas com a densidades de coliformes fecais foram as concentrações de nitrogênio e fósforo total, além disso, bactérias heterotróficas mostrou-se capaz de diferenciar os ambientes. Estes resultados sugerem a inclusão do grau de trofia e da caracterização das atividades antrópicas na bacia, como ferramentas importantes para a proposição de medidas de recuperação e conservação de trechos de rios sujeitos a impactos antrópicos.

Ecology of sediment molds from a polluted paleo-carstic lake in southerastern Brazil

Foram feitas amostragens mensais de sedimento na Lagoa Olhos d'Agua - MG, durante 1 ano, em cinco diferentes estaçöes da coleta. Os efluentes de diferentes origens em cada estaçäo provocam uma diversidade de substratos entre elas, a qual se reflete na microbiota fúngica. O coeficiente de similaridade dos bolores estudados foi uma ótima ferramenta para a comparaçäo das regiöes, refletindo o grau de semelhança entre os substratos de cada estaçäo. Verificou-se a predominância de bolores comuns à maioria dos ambientes: Penicillium spp, Aspergillus spp, Cladosporium spp e fungos näo esporulados. Näo foi observada sazonalidade. Os bolores apresentaram grande densidade até 6 cm de profundidade reduzindo, progressivamente, até o estrato de 20 cm. Foi observada a dominância de fungos näo esporulados nas estaçöes mais poluídas, sugerindo a possibilidade de se usar este grupo como indicador microbiológico de poluiçäo. Os índices de riqueza de "taxa" e diversidade indicam alteraçöes na comunidade fúngica, principalmente nas estaçöes que apresentavam açöes antrópicas mais acentuadas