One year weekly dynamics of limnological conditions and phytoplankton in Lake Bonilla, Costa Rica

Abstract:The detailed response of tropical lake phytoplankton to weather variations has been little studied, but it seems that composition varies in response to rain and wind variability over the course of the year. In order to gather more evidence on this variation, the weekly variability of phytoplankton composition was studied in Lake Bonilla, a low land (380 masl) 30 m deep tropical lake, from April 2010 to May 2011. Temperature variation at several depths was recorded automatically, and measurements of dissolved oxygen, water transparency, and nutrients were performed several times during the study period. The lake showed a warm monomictic pattern, with deep mixing occurring during the hemispherical winter, especially after a heavy rain period in December 2010. Phytoplankton was dominated by a few species: a colonial Cyanobacteria (Aphanocapsa sp., functional group F) and two colonial Chlorococcaceae (Botryococcus braunii and Eutetramorus tetrasporus, both in the functional group K). Their relative dominance shifted throughout the year, following changes in water column conditions in response to weather variations. Although changes in main functional groups indicate a shift in resource availability rather than energy, it was clear that attention should also be given to particular species adaptations beyond those used for establishing functional groups. Rev. Biol. Trop. 64 (4): 1771-1781. Epub 2016 December 01.

Resumen:La respuesta detallada del fitoplancton de lagos tropicales a las variaciones climáticas ha sido poco estudiada, sin embargo al parecer la composición de especies varía en respuesta a la variabilidad de la precipitación y de los vientos a lo largo del año. Con el fin de recabar más evidencia de esta variación, se estudió semanalmente la composición del fitoplancton en el lago Bonilla, un lago tropical de zonas bajas (380 msnm), de 30 m de profundidad, entre abril 2010 y mayo 2011. Se registró la temperatura del agua a varias profundidades, y se realizaron mediciones de oxígeno disuelto en la columna de agua, trasparencia del agua y concentración de nutrientes varias veces a lo largo del año de estudio. El lago es monomíctico cálido, con una mezcla profunda durante el invierno hemisférico, especialmente luego de un periodo de fuertes precipitaciones en diciembre 2010. El fitoplancton estuvo dominado por pocas especies: una Cyanobacteria colonial (Aphanocapsa sp., grupo funcional F), y dos Chlorococcaceae coloniales (Botryococcus braunii y Eutetramorus tetrasporus, ambas del grupo funcional K). Sus abundancias relativas cambiaron a lo largo del año, siguiendo los cambios en las condiciones de la columna de agua que es influenciada por variaciones en el tiempo atmosférico. Aunque los cambios en los grupos funcionales indican que hubo un cambio en la disponibilidad de recursos en vez de energía radiante, fue evidente que se debe prestar también atención a las adaptaciones particulares de las especies más allá de las que se usan normalmente para establecer los grupos funcionales.

Temporal variation of phytoplankton in a small tropical crater lake, Costa Rica

The temporal variation in lake’s phytoplankton is important to understand its general biodiversity. For tropical lakes, it has been hypothesized that they follow a similar pattern as temperate ones, on a much accelerated pace; nevertheless, few case studies have tried to elucidate this. Most studies in Costa Rica have used a monthly sampling scheme and failed in showing the expected changes. In this study, the phytoplankton of the small Barvas’s crater lake was followed for more than three years, first with monthly and later with weekly samplings, that covered almost two years. Additional information on temperature and oxygen vertical profiles was obtained on a monthly basis, and surface temperature was measured during weekly samplings around noon. Results showed that in spite of its shallow condition (max. depth: 7m) and low surface temperature (11 to 19°C), the lake stratifies at least for brief periods. The phytoplankton showed both, rapid change periods, and prolonged ones of relative stasis. The plankton composition fluctuated between three main phases, one characterized by the abundance of small sized desmids (Staurastrum paradoxum, Cosmarium asphaerosporum), a second phase dominated by equally small cryptomonads (Chryptochrysis minor, Chroomonas sp.) and a third phase dominated by the green alga Eutetramorus tetrasporus. Although data evidenced that monthly sampling could miss short term events, the temporal variation did not follow the typical dry and rainy seasons of the region, or any particular annual pattern. Year to year variation was high. As this small lake is located at the summit of Barva Volcano and receives the influence from both the Caribbean and the Pacific weather, seasonality at the lake is not clearly defined as in the rest of the country and short term variations in the local weather might have a stronger effect than broad seasonal trends. The occurrence of this short term changes in the phytoplankton of small tropical lakes in response to weather variations needs to be further explored in other lakes. Rev. Biol. Trop. 58 (4): 1405-1419. Epub 2010 December 01.

Se ha especulado que la variación temporal del fitoplancton en lagos tropicales sigue un patrón similar al de lagos templados de forma más acelerada, pero pocos estudios de caso han abordado el tema. La mayoría de los estudios en lagos de Costa Rica se han basado en muestreos mensuales y no han logrado mostrar los cambios señalados. En este trabajo se estudió el fitoplancton del lago del volcán Barva por un periodo de más de tres años, al principio con un muestreo mensual y al final con un muestreo semanal por casi dos años. Mensualmente se hicieron perfiles verticales de temperatura y durante el periodo de muestreo semanal se registró la temperatura superficial cerca del medio día. A pesar de su condición somera (7m) y baja temperatura superficial, el lago se estratifica por periodos breves. El fitoplancton mostró tanto periodos de cambio rápido como periodos de estabilidad relativa. La composición fluctuó entre tres condiciones principales, la primera fase se caracteriza por la abundancia de desmidios (Staurastrum paradoxum, Cosmarium asphaerosporum), una segunda dominada por cryptomonadaceas (Chryptochrysis minor, Chroomonas sp.) y la tercera por Eutetramorus tetrasporus. Aunque fue evidente que los muestreos mensuales pueden obviar eventos de corta duración, la variación temporal no se ajustó a las estaciones de la zona. Dado que el lago se localiza en la cima del volcán Barva y recibe la influencia del clima tanto del Caribe como del Pacífico, la estacionalidad no está bien marcada en el sitio. Como resultado, las variaciones en el tiempo atmosférico local de corto plazo pueden tener un mayor efecto que los patrones estacionales del clima regional.

Analisis morfométrico de la laguna Victoria, parque nacional Sierra Nevada Mérida Venezuela / Morphometric analysis of the Victoria lake Sierra Nevada national park Merida Venezuela

La morfometría de la cubeta de los cuerpos de agua continentales afecta sus características físicas, químicas y biológicas. El presente trabajo tuvo como objetivo determinar la morfometría de una laguna de alta montaña tropical, con el fin de relacionarla con los flujos de entrada y salida de agua de la laguna, así como con los tiempos de retención de agua y su estado trófico. El contorno de las isobatas describe una topografía simple. La profundidad relativa de 2,77 por ciento sugiere una tendencia a la estabilidad de la columna de agua. La relación profundidad media: profundidad máxima, refleja que la forma de la cubeta se aproxima a una parábola elíptica. La tasa media de renovación del agua en época de sequía fue de 9,3 horas, mientras que en periodo de lluvias fue de 3,9 horas. El índice S/AV revela que los aportes de fósforo por escorrentía hacia la laguna son importantes. Las curvas hipsográficas área-profundidad de la laguna Victoria sugieren una tendencia a la eutrofía, lo cual es corroborado por las concentraciones de nitrógeno, fósforo y clorofila obtenidos.

The physical, chemical and biological characteristics of lakes and ponds are influence by its morphometry. The objective of the present work was to determine the morphometric parameters of a tropical high mountain lake in order to relate them with the input and the output of water from the lake, the water time retention and the lake trophic state. The depth contours indicates a simple topography. The relative depth 2,77 percent suggests a trend to stability of the water column. The ratio mean depth to maximum depth shows that the basin form is like an elliptic sinusoid. The water mean rate of turnover in the dry season was 9,3 hours, while in the rainy season was 3,9 hours. S/AV index suggests a higher relative importance of runoff inputs of soluble phosphorous. The hypsographic curves of the Victoria Lake suggest a trend to eutrophy which is supported by obtained values of nitrogen, phosphorus and chlorophyll.

Características físicas y químicas del embalse agua fría (Parque Nacional Macarao estado Miranda Venezuela) / Physical and chemical features of agua fria reservoir (Macarao national park Miranda state Venezuela)

Se determinaron las principales características fisicoquímicas del embalse de alta montaña Agua Fría. Se realizaron muestreos mensuales (Enero-Diciembre, 2001) en tres localidades: E1, en la región más profunda del embalse, cerca del dique y en E2 y E3, ubicadas en las desembocaduras de los tributarios al embalse. Se registraron altos valores de transparencia (promedio de 6,5 m), debido a la baja cantidad de materia orgánica e inorgánica presente, lo que permitió que la luz penetrara a través de casi toda la columna de agua en la mayoría de los muestreos. Se registró una estratificación térmica estable durante todo el período de estudio, lo que permitió clasificar el embalse como meromíctico con tendencia a cálido monomíctico, según el criterio de Lewis (1983) para lagos tropicales. Se presentaron condiciones de anoxia en el hipolimnion del embalse, las cuales persistieron de Mayo a Octubre. El embalse presentó una salinidad baja, reflejada en sus bajos valores de conductividad (<500 µS/cm). Las aguas presentaron un carácter ligeramente alcalino (pH>7,0). Se detectaron bajas concentraciones de nutrientes, especialmente de fósforo, por lo que el embalse pudo ser clasificado como ultraoligotrófico, según el criterio de Salas y Martinó (1991) para lagos tropicales.