Seasonal and spatial variations in limnological conditions of a floodplain lake (lake Catalão) connected to both the Solimões and Negro Rivers, Central Amazonia / Variações espaciais e temporais nas condições limnológicas de um lago de planície de inundação (lago Catalão) conectado aos rios Solimões e Negro, Amazônia Central

Lakes play an important role in biogeochemical, ecological and hydrological processes in the river-floodplain system. The aim of this study was to evaluate the dynamics of the limnological conditions of Catalمo Lake, an Amazon floodplain lake. Thus, some of the main limnological environment variables (O2, temperature, pH, nutrient, electrical conductivity) of the Catalمo Lake were analyzed under temporal and spacial scales. The study was conducted between November/2004 and August/2005. Sampling excursion were carried out every three months; one excursion for each of the four different hydrological periods (low water, rising water, high water and falling water). Sampling points were chosen so that it could be obtained a gradient of the distance from Negro River. Limnological profiles in Catalمo Lake showed generally acidic to slightly alcaline water, with low levels of dissolved oxygen and low concentrations of soluble reactive phosphorous. The Negro River seems to exert the main influence during the rising water period, while the Solimُes River is the principal controlling river during peak water. The Principal Component Analysis (PCA) grouped the seasonal collections by hydrological period, showing the formation of a north-south spatial gradient within the lake in relation to the limnological variables. Multivariate dispersion analysis based on distance-to-centroid method demonstrated an increase in similarity over the course of the hydrological cycle, as the lake was inundated in response to the flood pulse of the main river channels. However, the largest spatial homogeneity in the lake was observed in the epilimnion layer, during the falling water period. The daily analysis of variation indicated an oligomitic pattern during the years in which the lake was permanently connected to the Negro River...

Os lagos exercem um papel importante nos processos biogeoquímicos, ecológicos e hidrológicos no sistema rio-planície de inundação. O objetivo do presente estudo foi avaliar a dinâmica das condições limnológicas do lago Catalão, um lago da planície de inundação amazônica. Algumas das principais variáveis limnológicas (por exemplo, O2, temperatura, pH, condutividade elétrica, nutrientes) do lago Catalão foram analisadas em uma escala temporal e espacial. O presente estudo foi realizado no período de novembro de 2004 a agosto de 2005. As amostragens foram trimestrais, com um total de quatro coletas, uma em cada fase do ciclo hidrológico (Seca, Enchente, Cheia e Vazante). Os pontos de amostragem foram escolhidos de modo a obter um gradiente de distância em relação ao rio Negro. No geral, as águas do lago Catalão mostraram-se pouco oxigenadas, ácidas a levemente alcalinas e com baixas concentrações de Fósforo Solúvel Reativo (FSR). A Análise de Componentes Principais (ACP) agrupou as estações de coleta por fases do ciclo hidrológico e evidenciou a formação de um gradiente espacial na distribuição das variáveis limnológicas, que vai da região mais ao norte até mais ao sul do lago. A influência do rio Negro sobre as águas do lago parece ser maior na enchente e a do rio Solimões na cheia. A análise de dispersão multivariada com abordagem baseada na distância ao centróide evidenciou o aumento da similaridade espacial em função da inundação. Contudo, a maior homogeneidade espacial do lago foi registrada no epilímnio, na fase de vazante. Os resultados da análise de variação diária indicaram que o lago Catalão apresenta comportamento oligomítico nos anos em que permanece conectado permanentemente ao rio Negro. Apesar de receber grande aporte de águas pretas (rio Negro) e brancas (rio Solimões), as características físicas e químicas das águas do Catalão permitem classificá-lo como um sistema mais próximo dos lagos de várzea típicos do que daqueles de águas preta.

Hydrological cycle

The Pantanal hydrological cycle holds an important meaning in the Alto Paraguay Basin, comprising two areas with considerably diverse conditions regarding natural and water resources: the Plateau and the Plains. From the perspective of the ecosystem function, the hydrological flow in the relationship between plateau and plains is important for the creation of reproductive and feeding niches for the regional biodiversity. In general, river declivity in the plateau is 0.6 m/km while declivity on the plains varies from 0.1 to 0.3 m/km. The environment in the plains is characteristically seasonal and is home to an exuberant and abundant diversity of species, including some animals threatened with extinction. When the flat surface meets the plains there is a diminished water flow on the riverbeds and, during the rainy season the rivers overflow their banks, flooding the lowlands. Average annual precipitation in the Basin is 1,396 mm, ranging from 800 mm to 1,600 mm, and the heaviest rainfall occurs in the plateau region. The low drainage capacity of the rivers and lakes that shape the Pantanal, coupled with the climate in the region, produce very high evaporation: approximately 60% of all the waters coming from the plateau are lost through evaporation. The Alto Paraguay Basin, including the Pantanal, while boasting an abundant availability of water resources, also has some spots with water scarcity in some sub-basins, at different times of the year. Climate conditions alone are not enough to explain the differences observed in the Paraguay River regime and some of its tributaries. The complexity of the hydrologic regime of the Paraguay River is due to the low declivity of the lands that comprise the Mato Grosso plains and plateau (50 to 30 cm/km from east to west and 3 to 1.5 cm/km from north to south) as well as the area's dimension, which remains periodically flooded with a large volume of water.

O ciclo hidrológico do Pantanal guarda um significado importante na bacia do Alto Paraguai, a qual compreende duas áreas em condições consideravelmente diversas no que se refere aos recursos hídricos e naturais, o planalto e a planície. Sob o enfoque de função ecossistêmica, o fluxo hidrológico na relação planalto-planície é importante para a criação de nichos reprodutivos e alimentares para a biodiversidade regional. Em geral, a declividade dos rios no planalto é de 0,6 m/km enquanto que a declividade na planície é de 0,1 a 0,3 m/km, e o ambiente na planície é caracteristicamente sazonal e mantém uma diversidade de espécies exuberantes em abundância, inclusive de animais ameaçados de extinção. Ao encontrar a planície, a superfície plana faz diminuir o fluxo de água no leito dos rios e, na época de chuva, os rios transbordam seus leitos, inundando a planície. A precipitação média anual da bacia é de 1.396 mm, variando entre 800 mm e 1.600 mm, e as maiores chuvas são observadas na região do planalto. A baixa capacidade de drenagem dos rios e lagos que formam o Pantanal e o clima da região fazem com que, aproximadamente, 60% de todas as águas provenientes do planalto sejam perdidas por evaporação. A bacia do Alto Paraguai, incluindo o Pantanal, embora tenha abundante disponibilidade de recursos hídricos, apresenta situações de escassez em determinadas sub-bacias e em determinadas épocas do ano. As condições climáticas por si só não são suficientes para explicar as diferenças que são observadas no regime do rio Paraguai e de alguns de seus afluentes. A complexidade do regime hidrológico do rio Paraguai está relacionada à baixa declividade dos terrenos que integram as planícies e pantanais mato-grossenses (de 50 a 30 cm/km no sentido leste-oeste e de 3 a 1,5 cm/km de norte para o sul) e também à extensão da área que permanece periodicamente inundada com grande volume de água.