Seasonal dynamics of phytoplankton in two tropical rivers of varying size and human impact in Southeast Nigeria / Dinamica de temporada del fitoplankton en dos rios tropicales de tamaño e impacto humano variado en el sureste de Nigeria

Phytoplankton occurrence and dynamics in rivers are mainly shaped by hydrophysical conditions and nutrient availability. Phytoplankton main structuring factors have been poorly studied in West African rivers, and this study was undertaken to identify these conditions in two tropical rivers that vary in size and human impact. For this, environmental variables and phytoplankton monthly samples were collected from the middle reaches of Asu and Cross rivers during an 18 months survey from March 2005-July 2006. Phytoplankton biomass (F=11.87, p=0.003), Shannon-Weiner diversity and species richness (F=5.93, p=0.003) showed significant seasonality in Asu but not in Cross River. Data was analyzed with Canonical correspondence analysis (CCA) and showed environmental differences between the two rivers, nitrate in Asu River (5.1-15.5mg/L) was significantly higher than Cross River (0.03-1.7mg/L), while PO4 (0.2-0.9mg/L) was significantly lower in Asu River compared to Cross River (0.03-2.6mg/L) (p<0.05). Eutrophic factors (NO3) determined primarily phytoplankton dynamics in Asu River, especially during the dry season, whereas hydrophysical factors (depth, transparency and temperature) shaped phytoplankton in Cross River. Taxa indicative of an eutrophic condition, such as Euglena, Chlorella, Chlorococcus, Ceratium, Peridinium, Anabaena, Aphanizomenon, Closterium, Scenedesmus and Pediastrum spp., were frequently encountered in the shallow impounded Asu River, while riverine species, such as Frustulia rhomboids, Gyrosigma sp., Opephora martyr and Surirella splendida dominated Cross River. A succession pattern was observed in the functional groups identified: Na/MP→TB→P (rainy→dry season) was observed in Asu River, whereas MP/D predominated in Cross River for both seasons. We concluded that, if nutrients predominate hydrophysical factors in shaping phytoplankton during dry season (half of the year) then, they are as important as hydrophysical factors structuring phytoplankton during rainy season (the other half).

La existencia del fitoplancton y la dinámica de los ríos están principalmente determinados por condiciones hidrofísica y disponibilidad de nutrientes. Los principales factores de estructuración del fitoplancton han sido poco estudiados en los ríos de Africa Occidental, y este estudio fue realizado para identificar estas condiciones en dos ríos tropicales que varían en tamaño e impacto humano. Para ello, variables ambientales y muestras ambientales mensuales de fitoplancton se obtuvieron de la parte media de los ríos Asu y Cross durante un estudio de 18 meses, de Marzo-2005 a Julio-2006. La biomasa del fitoplancton (F=11.87, p=0.003), el índice de diversidad de Shannon-Weiner y la riqueza de especies (F=5.93, p=0.003), mostraron estacionalidad significativa en Asu pero no el río Cross. Los datos fueron analizados con el análisis de correspondencia canónica (CCA) y mostró diferencias ambientales entre los dos ríos, el nitrato en el río Asu (5.1-15.5mg/L) fue significativamente mayor que en el río Cross (0.03-1.7mg/L), mientras que PO4 (0.2-0.9mg/L) fue significativamente menor en el río Asu en comparación al río Cross (0.03-2.6mg/L) (p<0.05). Los factores eutróficos (NO3) determinaron principalmente la dinámica del fitplancton en el río Asu, especialmente durante la estación seca, mientras que los factores hidrofísicos (profunidad, transparencia y temperatura) conformaron el fitoplancton en el río Cross. Taxones indicadores de una condición eutrófica, como Euglena, Chlorella, Chlorococcus, Ceratium, Peridinium, Anabaena, Aphanizomenon, Closterium, Scenedesmus y Pediastrum spp fueron frecuentemente encontradas en las aguas poco profundas del río Asu, mientras que las especies fluviales, como Frustulia rhomboids, Gyrosigma sp., Opephora martyr y Surirella splendida dominaron el río Cross. Un patrón de sucesión se observó en los grupos funcionales, identificados: Na/MP→TB→P (Estacion lluviosa → estación seca), fue observado en el río Asu, mientras que MP/D predominó en el río Cross para ambas estaciones. Se concluyó que, si los nutrientes predominan los factores hidrofísicos en la conformación del fitoplancton durante la estación seca (la mitad del año), entonces, son tan importantes como los factores hidrofísicos estructurales del fitoplancton durante la temporada de lluvias (la otra mitad).

Heavy metal profile of water, sediment and freshwater cat fish, Chrysichthys nigrodigitatus (Siluriformes: Bagridae), of Cross River, Nigeria

Cross River serves as a major source of drinking water, transportation, agricultural activities and fishing in Cross River State, Nigeria. Since there is no formal control of effluents discharged into the river, it is important to monitor the levels of metals contaminants in it, thus assessing its suitability for domestic and agricultural use. In order to determine this, three sampling stations designated as Ikom (Station I), Obubra Ogada (Station II) and Calabar (Station III) were randomly selected to study. For this, ten samples of the freshwater Silver Catfish (Chryshchythys nigrogitatus) (29.4-39.5cm SL, 310-510g), sediment and water were collected from each sampling Station from June 2009-June 2010. The heavy metals profiles of Zn, Cu, Fe, Co, Pb, Cd and Cr, in water, sediments and fish muscle were analyzed by atomic absorption spectrophotometry (AAS). In fish, the heavy metals concentration was found to be Cu>Fe>Zn>Cu>Pb>Cd>Co; the highest mean concentration of Copper (0.297±0.022 μg/g), Cadmium (0.011±0.007μg/g), Iron (0.371±0.489μg/g), Lead (0.008±0.008μg/g), were determined for the fish. In water, the order was found to be Fe>Pb>Zn>Cu>Cr>Cd>Co; the highest mean concentration of Iron (0.009±0.00μg/g), Copper (0.015±0.01 μg/g), Lead (0.0002±0.00μg/g) Cadmium (0.0006±0.001μg/g), Zinc (0.0036±0.003μg/g), were observed in the surface water, respectively. The highest mean concentration of Copper (0.037±0.03μg/g), Iron (0.053±0.04μg/g), Lead (0.0002±0.00μg/g), Cobalt (0.0002±0.00μg/g), Cadmium (0.0006±0.001μg/g) and Zinc (.009±0.0015μg/g) was observed in the bottom water. In sediments, the concentration order found was Zn>Fe>Cu>Pb>Co>Cd; the highest mean concentration of 0.057±0.04μg/g, 0.043±0.03μg/g, 0.0006±0.00μg/g, 0.0002±0.00μg/g, 0.0009±0.00μg/g, 0.099±0.00404μg/g in Iron, Copper, Lead, Cobalt, Cadmium and Zinc were observed in the sediment, respectively; Chromium was not detected in the sediment for the whole sampling area. Most of the heavy metals were below the maximum allowable levels set by the WHO, FEPA and USEPA, except Zinc which mean concentration of 0.099±0.00404μg/g was above the recommended limit of 0.0766μg/g of USEPA in the sediment at Ikom. This implies that the waste assimilation capacity of the river is high, a phenomenon that could be ascribed to dilution, sedimentation and continuous water exchange. This is an indication that an urban and industrial waste discharged into the Cross River has a significant effect on the ecological balance of the river. Thus fish species from the Cross River harvested are safe for human consumption.

Cross River funciona como una fuente importante de agua potable, transporte, actividades agrícolas y pesqueras en el Estado Cross River, Nigeria. Dado que no existe un control formal de los efluentes vertidos en el río, es importante monitorear los niveles de metales contaminantes en el mismo, por lo tanto la evaluación de su idoneidad para el uso doméstico y agrícola. Para la determinación de lo anterior, tres estaciones de muestreo designadas como Ikom (Estación I), Obubra Ogada (Estación II) y Calabar (Estación III) fueron seleccionadas al azar para el estudio. Se tomaron diez muestras de “Bagre de agua dulce de plata” (Chryshchythys nigrogitatus) de 29.4-39.5cm LE (longitud estándar) y 310-510g de peso, sedimentos y agua fueron recolectadas en cada estación de muestreo de junio 2009 a junio 2010. Los perfiles de metales pesados de Zn, Cu, Fe, Co, Pb, Cd y Cr, en agua, sedimentos y músculos de peces fueron analizados por espectrofotometría de absorción atómica (AAS). En los peces, la concentración de metales pesados que se determinó fue Cu>Fe>Zn>Cu>Pb>Cd>Co, para los peces se determinó una mayor concentración media de cobre (0.297±0.022g/g), cadmio (0.011±0.007μg/g), hierro (0.371±0.489μg/g) y plomo (0.008±0.008μg/g). En el agua, el orden se determinó como sigue: Fe>Pb>Zn>Cu>Cr>Cd>Co, con una mayor concentración promedio de hierro (0.009±0.00μg/g), cobre (0.015±0.01g/g), plomo (0.0002±0.00μg/g), cadmio (0.0006±0.001μg/g) y zinc (0.0036±0.003μg/g), se observaron en la superficie del agua, respectivamente. La mayor concentración promedio de cobre (0.037±0.03μg/g), hierro (0.053±0.04μg/g), plomo (0.0002±0.00μg/g), cobalto (0.0002±0.00μg/g), cadmio (0.0006±0.001g/g) y zinc (0.009±0.0015μg/g) se observó en el agua del fondo. En los sedimentos, el orden de concentración fue: Zn>Fe>Cu>Pb>Co>Cd, la mayor concentración media fue de 0.057±0.04μg/g, 0.043±0.03μg/g, 0.0006±0.00μg/g, 0.0002±0.00μg/g, 0.0009±0.00μg/g y 0.099±0.00404μg/g para hierro, cobre, plomo, cobalto, cadmio y zinc, respectivamente, no se detectó cromo. La mayoría de los metales pesados por debajo de los niveles máximos permisibles establecidos por la OMS, FEPA y USEPA, con excepción de zinc cuya concentración media fue de 0.099±0.00404μg/g estuvo por encima del límite recomendado de 0.0766μg/g de EPA en el sedimento de la Estación I (Ikom). Esto implica que la capacidad de asimilación de residuos del río es alta, un fenómeno que podría atribuirse a la dilución, la sedimentación y el intercambio continuo de agua. Lo cual es una indicación de que efluentes vertidos en el Cross River por zonas urbanas e industriales tienen un efecto significativo en el equilibrio ecológico del río. Así, las especies de peces del Río Cross son seguras para el consumo humano.

Seasonal variations of species composition and abundance of zooplankton in Ehoma Lake, a floodplain lake in Nigeria

Ehoma Lake is among the important breeding sites of the major fishes in the Mid-Cross River, Nigeria. The juveniles of these fishes are solely dependent on zooplankton, which has not been studied previously. I studied monthly the lake’s physico-chemical variables and zooplankton composition in three stations (littoral, sub-littoral and pelagic) from March 2005 to August 2006. Sixty-seven zooplankton species (42 rotifers, 19 cladocerans and 6 copepods) were identified. Daphnia obtusa Kurz, Keratella valga Ehrenberg, Keratella ticinensis Callerrio, Keratella hiemalis Carlin, Brachionus dimidiatus Bryce and Lecane candida Hauer and Murray are new records for Nigeria. The dominant zooplankters were Diaphanosoma excisum Kurz and Moina micrura Kurz. There was an inverse relationship between species richness and abundance. Richness was highest in the dry season while peak zooplankton abundance was recorded in the rainy season. Zooplankton abundance and species richness decreased progressively from the littoral to the pelagic station while the Shannon-Weaver diversity index varied from 0.68 to 1.28 without a clear seasonal trend. There is a succession pattern: rotifers that are dominant in the dry season are replaced by cladocerans in the rainy season. This succession was greatly influenced by seasonal flooding of the lake. As no previous information on the zooplankton of the lake is available, this study provides baseline data on the lake`s zooplankton. Rev. Biol. Trop. 58 (1): 171-182. Epub 2010 March 01.

El lago Ehoma, situado en la mitad del río Cross, es uno de los lugares de reproducción de las principales especies de peces del río. Los juveniles de estos peces dependen exclusivamente del zooplancton, sin embargo poco se sabe sobre este recurso en el lago. En este estudio, las variables físico-químicas y del zooplancton del lago fueron estudiadas mensualmente en tres estaciones (litoral, sub-litoral y pelágica), de marzo de 2005 a agosto de 2006. Fueron identificadas 67 especies de zooplancton (42 rotíferos, 19 cladóceros y 6 copépodos). Daphnia obtusa Kurz, Keratella valga Ehrenberg, Keratella ticinensis Callerrio, Keratella hiemalis Carlin, Brachionus dimidiatus Bryce y Lecane candida Hauer y Murray son nuevos registros para Nigeria. Las especies dominantes fueron Diaphanosoma excisum Kurz y Moina micrura Kurz. Hubo una relación inversa entre la riqueza de especies y la abundancia. La riqueza de especies fue mayor en la estación seca, mientras que la abundancia de zooplancton registró su mayor valor en la estación lluviosa. La abundancia y riqueza de especies de zooplancton disminuyó progresivamente desde la estación del litoral a la pelágica, mientras que el índice de diversidad de Shannon-Weaver varió de 0.68 a 1.28, sin una clara tendencia estacional. Se encontró un patrón de sucesión: los rotíferos, dominantes en la estación seca, fueron reemplazados por cladóceros en la estación lluviosa. Esta sucesión estuvo fuertemente influenciada por las inundaciones estacionales del lago. Al no haber información disponible sobre el zooplancton de este lago, este estudio proporciona los primeros datos de referencia.

Cyanobacteria abundance and its relationship to water quality in the Mid-Cross River floodplain, Nigeria

The physicochemical variables and cyanobacteria of Mid-Cross River, Nigeria, were studied in six stations between March 2005 and August 2006 to determine the relationship between water quality and cyanobacteria abundance. Canonical Correspondence Analysis (CCA) showed that biological oxygen demand (BOD), dissolved oxygen, pH, water velocity, width and depth were important environmental factors that influenced cyanobacteria abundance. Trace metals, phosphate and nitrate increased significantly from values of previous studies indicating increased eutrophication of the river but were weakly correlated with cyanobacteria abundance and could be scarcely regarded as regulating factors. A higher cyanobacteria abundance was recorded during the wet season in most of the sampled stations. The dominant cyanobacteria included Microcystis aeruginosa, Aphanizomenon flos-aquae, Oscillatoria limnetica and Anabaena spiroides. The toxins produced by these species could degrade water quality. The factors favouring cyanobacteria abundance were identified as increased pH, width and depth. Increase in cyanobacteria abundance was associated with reduction in dissolved oxygen and increase in BOD values. Rev. Biol. Trop. 57 (1-2): 33-43. Epub 2009 June 30.

Las variables físico-químicas y la abundancia de cianobacterias del río nigeriano Mid-Cross fueron estudiadas en seis estaciones entre marzo del 2005 y agosto del 2006. El Análisis de Correspondencia Canónica (CCA) demostró que la demanda biológica de oxígeno (DBO), oxígeno disuelto, pH, velocidad de agua, anchura y profundidad son factores ambientales importantes que influyen en la abundancia de cianobacterias. Los mayores valores de trazas de metales, fosfatos y nitratos, en comparación con estudios previos, indican mayor eutrofización, pero tienen poca correlación con la abundancia de las cianobacterias. La mayor abundancia de cianobacterias se registró durante el periodo más húmedo de la estación seca en la mayoría de las estaciones de muestreo. Las cianobacterias dominantes incluyen Microcystis aeruginosa, Aphanizomenon flos-Aquae, Oscillatoria limnetica y Anabaena spiroide. Las toxinas producidas por estas especies podrían degradar la calidad del agua. Los factores que favorecen la abundancia de cianobacterias fueron identificados como el aumento de pH, ancho y profundidad. El aumento de la abundancia se asoció con una reducción de oxígeno disuelto y un aumento de los valores de DBO.