Planktonic production and respiration in a subtropical lake dominated by Cyanobacteria / Produção e respiração planctônicas em uma lagoa subtropical dominada por cianobactérias

Planktonic primary production and respiration rates were estimated in a subtropical coastal lake dominated by Cyanobacteria in order to investigate the temporal and vertical variation in this lake and to evaluate its relationships with limnological variables and phytoplankton. Light and dark bottles were incubated at four different depths in the central part of the lake and were performed bimonthly from June/2009 to December/2010. No significant difference was evident among depths in relation to phytoplankton, limnological variables and metabolic rates. However, the highest production rates were recorded at the surface, and decreased towards the bottom, coupled with phytoplanktonic photosynthetic capacity. Wind induced mixing in Peri Lake played an important role in nutrient and phytoplankton redistribution, characterizing this lake as polymictic. According to density and biovolume, the phytoplankton community was dominated by filamentous Cyanobacteria, especially Cylindrospermopsis raciborskii (Woloszynska) Seenayya and Subba-Raju. This study has shown that both water temperature and nutrient availability drive phytoplankton growth and consequently the temporal variation in metabolic rates, where respiration is higher than primary production.

As taxas de produção primária e respiração planctônicas foram estimadas em um lago costeiro subtropical dominado por cianobactérias, com o objetivo de investigar a variação temporal e vertical nesta lagoa e avaliar suas relações com as variáveis limnológicas e os grupos fitoplanctônicos. Garrafas claras e escuras foram incubadas em quatro diferentes profundidades na parte central da lagoa e foram realizadas bimensalmente de junho/2009 a dezembro/2010. Nenhuma diferença significativa foi encontrada entre as profundidades amostradas, em relação ao fitoplâncton, variáveis limnológicas e taxas metabólicas. No entanto, as maiores taxas de produção foram registradas na superfície, diminuindo com o aumento da profundidade, juntamente com a capacidade fotossintética do fitoplâncton. A ação do vento na lagoa do Peri promoveu a homogeneidade de nutrientes e do fitoplâncton na coluna d’água, caracterizando-o como polimítico. De acordo com a densidade e biovolume, a comunidade fitoplanctônica foi dominada por cianobactérias filamentosas, especialmente Cylindrospermopsis raciborskii (Woloszynska) Seenayya and Subba-Raju. Este estudo demonstrou que a temperatura da água combinada com a disponibilidade de nutrientes influencia a comunidade fitoplanctônica, determinando a variação temporal das taxas metabólicas, onde a respiração é maior que a produção primária.

Recurrent blooms of Heterosigma akashiwo (Raphidophyceae) in the Piraquê Channel, Rodrigo de Freitas Lagoon, southeast Brazil / Florações recorrentes de Heterosigma akashiwo (Raphydophyceae) no Canal do Piraquê, Lagoa Rodrigo de Freitas, sudeste do Brasil

Six blooms of Heterosigma akashiwo (Raphidophyceae) were observed from March 2007 through March 2008 in the Rodrigo de Freitas Lagoon, a semi-confined eutrophic system located in Rio de Janeiro state, southeast Brazil. Vegetative cells of H. akashiwo analysed by optical and electron microscopy showed morphology as described in the literature. The blooms (2.8 × 104 to 4 × 108 cell.L–1) were restricted to the middle section of the Piraquê Channel, which is situated in the northeastern part of the lagoon and receives freshwater inflow. The salinity of subsurface water and the channel depth showed significant negative correlations with H. akashiwo abundances, and appeared to restrict the blooms to this compartment of the lagoon. No fish mortality was associated with the H. akashiwo blooms, nor were brevetoxins detected in a cell extract obtained from the bloom observed on 19 March 2007.

Seis florações de Heterosigma akashiwo (Raphidophyceae) foram observadas em março de 2007 a março de 2008 na Lagoa Rodrigo de Freitas, um sistema semi-confinado eutrófico localizado no Rio de Janeiro (Sudeste do Brasil). As células vegetativas de H. akashiwo analisadas por microscopia óptica e eletrônica mostraram morfologia como descrito em literatura. As florações (2.8 × 104 a 4 × 108 cel.L–1) foram restritas à zona intermédia do canal Piraquê, que se situa na parte nordeste da lagoa e recebe aporte de água doce. A salinidade da sub-superfície da água e a profundidade do canal apresentaram correlação negativa significativa com a abundância de H. akashiwo e parecem determinar a formação de florações restritas a este compartimento da lagoa. Não houve mortalidade de peixes durante as florações de H. akashiwo e não foi detectada a presença de brevetoxinas em um extrato celular obtido a partir da floração observada em 19 de março de 2007.

Temporal and spatial fluctuations of phytoplankton in a tropical coastal lagoon, southeast Brazil

Spatial and temporal variability of the phytoplankton community in the tropical coastal Imboassica lagoon, an environment naturally isolated from the ocean by a narrow sandbar, was analysed every two weeks for 19 months by sampling three sites. During this study, the lagoon received direct input of marine water three times, resulting in remarkable salinity, nutrient concentrations and phytoplankton biomass variations in both temporal and spatial aspects. The phytoplankton biomass presented relatively low values ranging, on average, from 0.54 mg.L-1 in the station closest to the sea (station 1) to 1.34 mg.L-1 in the station close to a macrophyte bank (station 3). Diatoms and cryptomonads dominated in stations 1 and 2 (located relatively close to station 1, yet receiving the runoff of domestic sewage), and euglenoids, cryptomonads and dinoflagellates at station 3. Stations 1 and 2 usually presented the same dominant species but station 2 presented a higher phytoplankton biomass. On the other hand, station 3 showed more similar results concerning phytoplankton biomass with station 2, however the dominant species were usually different. The high fluctuations of salinity and the reduced nutrient availability are pointed out as the main factors structuring the dynamics of the phytoplankton community at the Imboassica lagoon.

Variações espaciais e temporais da comunidade fitoplanctônica da lagoa Imboassica, um ambiente naturalmente isolado do oceano por uma estreita barra de areia, foram analisadas com base em coletas quinzenais, realizadas em três estações, durante 19 meses. Durante este estudo, a barra de areia foi rompida três vezes, resultando em acentuadas variações temporais e espaciais na salinidade, na concentração de nutrientes e na biomassa fitoplanctônica. Esta apresentou valores relativamente baixos, variando de 0,54 mg.L-1 na estação mais próxima ao mar (estação 1) a 1,34 mg.L-1 na estação próxima a um banco de macrófitas (estação 3). Diatomáceas e criptofíceas dominaram nas estações 1 e 2 (esta última localizada, relativamente próxima à estação 1, porém recebendo aporte de esgotos domésticos), e euglenofíceas, criptofíceas e dinofíceas na estação 3. As estações 1 e 2 apresentaram, de modo geral, as mesmas espécies dominantes, diferindo neste aspecto da estação 3, no entanto, esta diferiu significantemente apenas da estação 1, em termos de biomassa fitoplanctônica. As elevadas flutuações na salinidade e a reduzida disponibilidade de nutrientes são apontadas como os principais fatores estruturadores da dinâmica da comunidade fitoplanctônica na lagoa Imboassica.

Environmental changes and zooplankton temporal and spatial variation in a disturbed brazilian coastal lagoon

The Imboassica lagoon, located in the Municipality of Macaé (RJ), is separated from the sea by a sand bar, and its surroundings are partially occupied by residential areas. This coastal lagoon has undergone environmental degradation due to sewage input and artificial sand bar openings. The temporal and spatial variation of environmental variables and zooplankton were studied monthly for four years. There were five artificial openings of the sand bar during the period of study, mostly in the rainy season. Besides osmotic changes, these events caused the drainage of the water of the lagoon into the sea, loss of total organic nitrogen, and an increase of total phosphorus. The zooplankton community of Imboassica lagoon included freshwater and marine taxa, holoplanktonic, meroplanktonic and nectobenthonic forms. Polychaeta, Bivalvia and Gastropoda larvae, and the taxa of Rotifera Hexarthra spp., Lecane bulla, Synchaeta bicornis, nauplii of Cyclopoida and Calanoida copepods were considered constant taxa. Distinct zooplankton assemblages were found during zooplankton spatial surveys in oligohaline and mesohaline conditions. The successful zooplankton populations were either favored by the disturbance of the sand bar opening, such as the veligers of the gastropod Heleobia australis, or capable of fast recovery after the closing of the sand bar, during the succession from a marine into an oligohaline environment, such as Hexarthra spp.. Such populations seemed well adapted to the stress conditions usually found in the lagoon due to osmotic changes, column mixing, nutrient input, and high fish predation pressure. Rare species in the community, such as Moina minuta, presented population increases all over the lagoon under oligohaline conditions.

A Lagoa Imboassica, localizada no Município de Macaé (RJ), é separada do mar por uma barra de areia e se encontra cercada parcialmente por áreas residenciais. Esta lagoa costeira tem sofrido intensa degradação ambiental devido à afluência de esgotos domésticos e a aberturas artificiais da barra de areia. Neste estudo foram acompanhadas, mensalmente ao longo de quatro anos, as variações temporais e espaciais de variáveis ambientais e do zooplâncton. Durante o período estudado foram realizadas cinco aberturas artificiais da barra de areia, sendo a maioria efetuada na época chuvosa. Além das alterações osmóticas, estas aberturas causaram a drenagem da água da lagoa para o mar, diminuição dos valores de nitrogênio total e aumento da concentração de fósforo total. A comunidade zooplanctônica da lagoa incluiu táxons de água doce e marinhos e formas holoplanctônicas, meroplanctônicas e nectobentônicas. Foram considerados constantes na comunidade larvas de Polychaeta, Bivalvia e Gastropoda, os táxons de Rotifera Hexarthra spp., Lecane bulla, Synchaeta bicornis e naúplios de copépodos Cyclopoida e Calanoida. Durante as amostragens espaciais ao longo de todo o corpo da lagoa em condições oligohalinas e mesohalinas foram encontradas distintas assembléias zooplanctônicas. As populações zooplanctônicas que apresentaram maior ocorrência foram aquelas aparentemente favorecidas pelo distúrbio causado pelas aberturas de barra, tais como véligers do gastrópode Heleobia australis, ou capazes de recuperação rápida após o fechamento da barra de areia, durante a transição de um ambiente marinho para um oligohalino, como Hexarthra spp.. Tais populações se mostraram bem adaptadas às condições de "stress" usualmente encontradas na lagoa devido a mudanças osmóticas, mistura da coluna d'água, aporte contínuo de nutrientes e alta pressão de predação por peixes. As espécies consideradas como raras na comunidade zooplanctônica, como Moina minuta apresentaram maiores...

Ciliate protists from Cabiúnas Lagoon (Restinga de Jurubatiba, Macaé, Rio de Janeiro) with emphasis on water quality indicator species and description of Oxytricha marcili sp. n

We found 34 species of ciliate protists in the samples collected by the margins of Cabiúnas Lagoon during 2001. The ciliates were cultivated in the laboratory, where they were examined in vivo and identified through silver impregnation techniques. A new species, Oxytricha marcili (Ciliophora, Oxytrichidae), was found and characterized as follows: in vivo length about 60-80 mum x 30-40 mum wide; on average 22 adoral membranelles; 18 left marginal cirri; 18 right marginal cirri; and 3 small caudal cirri. All specimens analyzed presented 7 frontal cirri (3 anterior + 4 posterior), 1 buccal cirrus, 4 ventral cirri (3 postoral + 1 pre-transverse), and 5 transverse cirri. Among the species found, some are considered as water quality indicators ranging from alpha-mesosaprobity to polysaprobity and isosaprobity.

Foram encontradas 34 espécies de protistas ciliados nas amostras coletadas nas margens da lagoa de Cabiúnas em 2001. Os ciliados foram cultivados em laboratório, onde foram examinados in vivo e identificados por meio de técnicas de impregnação pela prata. Uma nova espécie, Oxytricha marcili (Ciliophora, Oxytrichidae), foi encontrada e caracterizada. Mede, in vivo, aproximadamente 60-80 mim de comprimento por 30-40 mim de largura. Apresenta em média 22 membranelas adorais, 18 cirros marginais esquerdos, 18 cirros marginais direitos e 3 cirros caudais de dimensões reduzidas. Todos os espécimes analisados apresentam 7 cirros frontais (3 anteriores + 4 posteriores), 1 cirro bucal, 4 cirros ventrais (3 pós-orais + 1 pré-transverso) e 5 cirros transversos. Dentre as espécies identificadas, algumas são consideradas indicadoras de qualidades de água que variam de alfa-mesossaprobidade a polissaprobidade e isossaprobidade.

Sand bar opening in a coastal lagoon (Iquipari) in the northern region of Rio de Janeiro State: hydrological and hydrochemical changes

The aim of this paper was to verify hydrological and hydrochemical changes in the Iquiparí Lagoon water column, during three months, as related to an artificial sand bar opening. A drastic reduction in water volume occurred 28 hours after the sand bar opening, exposing the bottom sediment. This was densely colonized by submerged aquatic plants, which were dominant in the ecosystem metabolism, specially near the sand bar. An increase in salinity values, and dissolved and total nutrient concentrations, was observed during the sand bar opening period. In contrast, chlorophyll a concentration decreased. These changes were associated with: 1) mix of remained brackish and marine waters; 2) nutrient release from sediments by physical processes; and 3) submerged plant death. After the sand bar closure, lagoon metabolism was completely regulated by a dense phytoplankton community. We observed that the sand bar opening resulted in an extensile replacement of the lagoon's water and a change in the community mainly responsible for the ecosystem metabolism.

O presente trabalho teve por objetivo avaliar as alterações hidrológicas e hidroquímicas na coluna d'água da lagoa costeira de Iquiparí, ao longo de três meses, quando esta foi submetida a processo artificial de abertura de barra. Nas 28 horas que se seguiram à abertura da barra, o volume de água foi drasticamente reduzido. Os sedimentos de fundo, densamente colonizados por plantas aquáticas submersas que dominavam o metabolismo da lagoa costeira, foram em grande parte expostos ao ar, principalmente nas porções mais próximas ao mar. Observou-se, durante o período em que a barra esteve aberta, grande elevação da salinidade e da concentração de nutrientes dissolvidos e totais, e, em contraste, redução da biomassa fitoplanctônica. Estes fatos estão associados a: 1) mistura da água salobra remanescente com a marinha; 2) processos físicos de liberação de nutrientes do sedimento; e 3) morte das plantas submersas. Após o fechamento da barra, foi constatado intenso desenvolvimento da comunidade fitoplanctônica, que passou a dominar o metabolismo do ecossistema, especialmente nas porções mais próximas ao mar. Verificou-se que a abertura da barra resultou em substituição quase total das águas da lagoa costeira e alterou o tipo de comunidade predominante no metabolismo do sistema.

Diversity and biomass of Chironomidae (Diptera) larvae in an impacted coastal lagoon in Rio de Janeiro, Brazil

Diversity and biomass of Chironomidae larvae were studied between January-November 1993 and March-November 1994 in an impacted lagoon in Rio de Janeiro, Southeastern Brazil, in an attempt to establish the ecological consequences of anthropogenic eutrophication processes. Nine hundred and seventy-five organisms belonging to the Tanypodinae, Orthocladiinae, and Chironominae were collected. Polypedilum (62%) and Chironomus (58%) were the most common genera found in the limnetic and littoral zones.

Foram estudadas a diversidade e a biomassa de larvas de Chironomidae entre janeiro e novembro de 1993 e março-novembro de 1994 em uma lagoa costeira no Estado do Rio de Janeiro, Sudeste do Brasil, com o objetivo de identificar as conseqüências ecológicas do processo de eutrofização artificial. Ao todo, 975 larvas de Tanypodinae, Orthocladiinae e Chironominae foram coletadas e Polypedilum (62%) e Chironomus (58%) foram os taxa mais comuns nas regiões litorânea e limnética.

Experimental evidence of the effect of nutrient enrichment on the zooplankton in a Brazilian coastal lagoon

Non-treated sewage disposal is one of the main impacts to which Imboassica Lagoon has been subjected. The aim of this study was to evaluate the effect of a potential increase in the artificial enrichment on the environmental conditions and zooplankton of this system. To this end, an experimental study was conducted in mesocosms where nutrients were added daily. Bacterial numbers, chlorophyll-a, and picoplanktonic cyanobacteria densities showed an increase with the availability of nutrients. Bacterio- and phytoplankton seemed to be regulated by the rotifers Brachionus rotundiformis and Hexarthra brandorffi.

O despejo de esgoto não tratado é um dos principais impactos aos quais a Lagoa Imboassica está submetida. O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito de um aumento potencial no enriquecimento artificial das condições ambientais e do zooplâncton desse sistema. Para tanto, foi realizado estudo experimental em mesocosmos aos quais foram adicionados nutrientes diariamente. O número de bactérias e de cianobactérias picoplanctônicas e a clorofila-a apresentaram aumento com a disponibilidade de nutrientes. Bacterio- e fitoplâncton parecem ter sido regulados pelos rotíferos Brachionus rotundiformis e Hexarthra brandorffi.