ABSTRACT
Phytoplankton species show a variety in morphology which is the result of adaptations to pelagic life including responses to fluctuations in water column dynamics driven by weather conditions. This has been reported in the oceans and in Northern temperate lakes. In order to observe whether tropical freshwater phytoplankton responds to seasonal variation in weather, the weekly variation in temperature of the water column and phytoplankton composition was studied in Lake Fraijanes, Costa Rica, a shallow (6.2m) lake at 1 640m above sea level. A chain of data loggers for temperature was placed in the deepest point in the lake to register temperature every hour at four different depths, and phytoplankton samples were retrieved every week for a year. Additional monthly samples for nutrients were taken at two depths. Notwithstanding its shallowness, the lake developed a thermal gradient which kept the water column stratified for several months during dry season. Whole lake overturns occurred during cold spells with intense precipitation. Phytoplankton changed throughout the year mainly through a shift in dominant taxa. From September to February the lake was frequently mixed by rain storms and windy weather. At this time, phytoplankton was dominated by Chlorococcal green algae. From March to June, the lake was stratified and warmer. Phytoplankton became dominated by Cyanobateria, mainly colonial Chroococcales. The rainy season started again in May 2009. During June and July the lake started to mix intermittently during rain events and phytoplankton showed a brief increase in the contribution of Chlorococcales. These changes fitted well to a general model of phytoplankton succession based on functional groups identified according to their morphology and adaptations.
Variabilidad del fitoplancton en el lago Fraijanes, Costa Rica, en respuesta a la variación local del clima. Las especies del fitoplancton muestran una variada morfología que es el resultado de su adaptación a la vida pelágica la cual incluye respuestas a las fluctuaciones en la dinámica de la columna de agua inducida por las condiciones del tiempo atmosférico. Esto ha sido reportado para el océano y lagos de zonas templadas. Con el fin de observar si el fitoplancton de lagos tropicales responde de la misma manera a los cambios estacionales se estudió la variación semanal de la temperatura del agua y la composición del fitoplancton en el lago Fraijanes, Costa Rica, un lago somero (6.2m de profundidad) localizado a 1 640m sobre el nivel del mar. Se colocó una cadena de registradores automáticos de temperatura en el punto más profundo del lago programados para tomar una lectura cada hora a cuatro profundidades y se tomaron muestras superficiales del fitoplancton cada semana por un periodo de un año. Adicionalmente se tomaron muestras mensuales para la determinación de nutrientes a dos profundidades. A pesar de su poca profundidad, el lago desarrolló un gradiente térmico que mantuvo la columna de agua estratificada por varios meses durante la estación seca. Los eventos de mezcla total ocurrieron durante episodios fríos y de lluvia intensa. El fitoplancton cambió a través del año principalmente por cambios en los táxones dominantes. De septiembre a febrero el lago se mezcló frecuentemente por la lluvia y el viento. En este periodo el fitoplancton estuvo dominado por algas verdes Chloroccocales. De marzo a junio el lago estuvo estratificado y cálido. El fitoplancton pasó a ser dominado por Cyanobacteria principalmente Chroococcales. La estación lluviosa inició de nuevo en mayo 2009. Durante junio y julio el lago se mezcló intermitentemente y el fitoplancton mostró breves episodios en los cuales las algas verdes aumentaron de nuevo. Estos cambios se ajustan bien al modelo general de sucesión del fitoplancton basado en grupos funcionales definidos de acuerdo a su morfología y adaptaciones.
Subject(s)
Phytoplankton/classification , Costa Rica , Environmental Monitoring , Lakes , Population Density , Population Dynamics , Seasons , WeatherABSTRACT
Although only a small amount of the Earth's water exists as continental surface water bodies, this compartment plays an important role in the biogeochemical cycles connecting the land to the atmosphere. The territory of Brazil encompasses a dense river net and enormous number of shallow lakes. Human actions have been heavily influenced by the inland waters across the country. Both biodiversity and processes in the water are strongly driven by seasonal fluvial forces and/or precipitation. These macro drivers are sensitive to climate changes. In addition to their crucial importance to humans, inland waters are extremely rich ecosystems, harboring high biodiversity, promoting landscape equilibrium (connecting ecosystems, maintaining animal and plant flows in the landscape, and transferring mass, nutrients and inocula), and controlling regional climates through hydrological-cycle feedback. In this contribution, we describe the aquatic ecological responses to climate change in a conceptual perspective, and we then analyze the possible climate-change scenarios in different regions in Brazil. We also indentify some potential biogeochemical signals in running waters, natural lakes and man-made impoundments. The possible future changes in climate and aquatic ecosystems in Brazil are highly uncertain. Inland waters are pressured by local environmental changes because of land uses, landscape fragmentation, damming and diversion of water bodies, urbanization, wastewater load, and level of pollutants can alter biogeochemical patterns in inland waters over a shorter term than can climate changes. In fact, many intense environmental changes may enhance the effects of changes in climate. Therefore, the maintenance of key elements within the landscape and avoiding extreme perturbation in the systems are urgent to maintain the sustainability of Brazilian inland waters, in order to prevent more catastrophic future events.
Embora apenas uma pequena quantidade de água da Terra esteja reservada em corpos d'água da superfície continental, esses ambientes desempenham papel importante nos ciclos biogeoquímicos, conectando a superfície à atmosfera. O território brasileiro é recortado por uma densa rede fluvial e exibe um enorme número de lagos rasos. Impactos de natureza humana têm sido intensos modificadores de ecossistemas límnicos. A biodiversidade e os processos ecossistêmicos são fortemente modulados por forças sazonais fluvial e/ou precipitação. Essas macroforçantes ecológicas respondem às mudanças climáticas. As águas interiores são ecossistemas com elevada biodiversidade, promovem transferências de energia dentro da paisagem, conectando os ecossistemas, e atuam na manutenção de fluxos de matérias - animais, vegetais, nutrientes e inóculos. Esses ecossistemas controlam o clima numa escala regional. Neste capítulo, são descritas algumas respostas dos ecossistemas aquáticos às alterações climáticas, tanto conceitualmente como analisando os possíveis cenários de mudanças climáticas em diferentes regiões no Brasil. Potenciais sinais biogeoquímicos em diferentes ecossistemas límnicos brasileiros foram identificados. Os ecossistemas límnicos são pressionados pelas atividades do uso do solo, pela fragmentação da paisagem, pelo represamento e pelo desvio de rios, pela urbanização, pela carga de águas residuais e do nível de poluentes. Essas ações perturbadoras podem alterar os padrões biogeoquímicos nas águas interiores numa escala temporal mais curta quando comparada às mudanças climáticas. A manutenção da sustentabilidade das ecossistemas aquáticos brasileiros é urgente de modo a prevenir futuros eventos catastróficos.
Subject(s)
Animals , Humans , Biota , Climate Change , Environmental Monitoring/methods , Water Cycle , Brazil , Lakes , Rivers , SeasonsABSTRACT
Although only a small amount of the Earth's water exists as continental surface water bodies, this compartment plays an important role in the biogeochemical cycles connecting the land to the atmosphere. The territory of Brazil encompasses a dense river net and enormous number of shallow lakes. Human actions have been heavily influenced by the inland waters across the country. Both biodiversity and processes in the water are strongly driven by seasonal fluvial forces and/or precipitation. These macro drivers are sensitive to climate changes. In addition to their crucial importance to humans, inland waters are extremely rich ecosystems, harboring high biodiversity, promoting landscape equilibrium (connecting ecosystems, maintaining animal and plant flows in the landscape, and transferring mass, nutrients and inocula), and controlling regional climates through hydrological-cycle feedback. In this contribution, we describe the aquatic ecological responses to climate change in a conceptual perspective, and we then analyze the possible climate-change scenarios in different regions in Brazil. We also indentify some potential biogeochemical signals in running waters, natural lakes and man-made impoundments. The possible future changes in climate and aquatic ecosystems in Brazil are highly uncertain. Inland waters are pressured by local environmental changes because of land uses, landscape fragmentation, damming and diversion of water bodies, urbanization, wastewater load, and level of pollutants can alter biogeochemical patterns in inland waters over a shorter term than can climate changes. In fact, many intense environmental changes may enhance the effects of changes in climate. Therefore, the maintenance of key elements within the landscape and avoiding extreme perturbation in the systems are urgent to maintain the sustainability of Brazilian inland waters, in order to prevent more catastrophic future events.
Embora apenas uma pequena quantidade de água da Terra esteja reservada em corpos d'água da superfície continental, esses ambientes desempenham papel importante nos ciclos biogeoquímicos, conectando a superfície à atmosfera. O território brasileiro é recortado por uma densa rede fluvial e exibe um enorme número de lagos rasos. Impactos de natureza humana têm sido intensos modificadores de ecossistemas límnicos. A biodiversidade e os processos ecossistêmicos são fortemente modulados por forças sazonais fluvial e/ou precipitação. Essas macroforçantes ecológicas respondem às mudanças climáticas. As águas interiores são ecossistemas com elevada biodiversidade, promovem transferências de energia dentro da paisagem, conectando os ecossistemas, e atuam na manutenção de fluxos de matérias - animais, vegetais, nutrientes e inóculos. Esses ecossistemas controlam o clima numa escala regional. Neste capítulo, são descritas algumas respostas dos ecossistemas aquáticos às alterações climáticas, tanto conceitualmente como analisando os possíveis cenários de mudanças climáticas em diferentes regiões no Brasil. Potenciais sinais biogeoquímicos em diferentes ecossistemas límnicos brasileiros foram identificados. Os ecossistemas límnicos são pressionados pelas atividades do uso do solo, pela fragmentação da paisagem, pelo represamento e pelo desvio de rios, pela urbanização, pela carga de águas residuais e do nível de poluentes. Essas ações perturbadoras podem alterar os padrões biogeoquímicos nas águas interiores numa escala temporal mais curta quando comparada às mudanças climáticas. A manutenção da sustentabilidade das ecossistemas aquáticos brasileiros é urgente de modo a prevenir futuros eventos catastróficos.
ABSTRACT
Benthic communities are highly relevant in the study of aquatic ecosystems, both for their role in the functioning of the ecosystem and also as markers or indicators of paleo-conditions. Their distribution, as in other communities, is conditioned by abiotic and biotic factors and to their interactions, which determine the structure of the community that is established. The aim of this study was to determine the taxonomic composition, abundance and spatial distribution of the benthic community, by collecting at 20 sampling sites in Caçó Lake (State of Maranhão, Brazil). Seasonal variation in these community parameters was analysed and related to the seasonal displacement of the Intertropical Convergence Zone. The results indicated that changes occur in the taxa richness, diversity and density of the benthic species of this lake that are mainly related to seasonality. All those parameters were higher in the dry than in the rainy period. The family Chironomidae (Diptera, Insecta) was the most important component of the community, representing approximately 50 percent of the total benthic fauna of the lake. The identification of the Chironomidae currently occurring in Lake Caçó is relevant, even at the genus level, considering the fact that this group produces fossilizing remains and could perhaps be good paleolimnological and paleoclimatic tracers that could be used to make inferences on past lake and climate conditions.
As comunidades bentônicas são relevantes nos ecossistemas aquáticos devido ao seu papel no seu funcionamento e também como marcadores ou indicadores de paleocondições. Sua distribuição, similarmente à de outras comunidades, é condicionada por fatores abióticos e bióticos e pela interação entre eles, determinando a estrutura da comunidade que se estabelecerá. O objetivo do presente trabalho foi determinar a composição taxonômica, a abundância e a distribuição espacial da comunidade bentônica, amostrando-se em 20 pontos na lagoa do Caçó (Estado do Maranhão, Brasil). As variações sazonais nas características desta comunidade foram analisadas e relacionadas ao deslocamento sazonal da Zona de Convergência Intertropical. Os resultados indicaram que ocorrem mudanças na riqueza de taxons, diversidade e densidade da comunidade bentônica deste lago que são principalmente relacionadas à sazonalidade. Todas as variáveis analisadas foram maiores no período seco do que no chuvoso. Os organismos pertencentes à família Chironomidae (Diptera, Insecta) foram os mais importantes componentes da comunidade, representando aproximadamente 50 por cento do total da fauna. A identificação dos Chironomidae atualmente presentes no Lago Caçó, mesmo em nível de gênero, é relevante, considerando-se o fato de que as larvas deste grupo produzem remanescentes fósseis que podem ser bons traçadores paleolimnológicos e paleoclimáticos, podendo ser utilizados para fazer inferências sobre as condições passadas neste lago e no clima regional.
Subject(s)
Animals , Ecosystem , Invertebrates/classification , Biodiversity , Brazil , Fresh Water , Population Density , SeasonsABSTRACT
Neotropical coastal lagoons (NCL) are human-dominated ecosystems. Their distribution along densely populated coastal areas of developing countries makes these systems among the most threatened in the world. Here, we summarize some aspects of the causes and consequences of NCL biodiversity, their functioning, their importance to the surrounding populations, their fragility, and their responses to local and global anthropogenic impacts and the challenges that Neotropical countries face in conserving these systems. Although still scarce and geographically concentrated, a growing body of studies has shown that NCLs are physiographically diversified systems, which harbor a considerable and particular proportion of the Neotropical inland aquatic biodiversity. Despite the fact that coastal lagoons are ecotones that are intricately connected to surrounding environments, they develop mechanisms for structural and functional regulation, which confer to these systems higher productivity and carrying capacities than surrounding ecosystems. Such traits attract residential developments and subsidize local traditional populations with important economic and aesthetic ecosystem revenues such as fisheries and scenic beauty. However, the disorganized human occupation around NCLs are causing profound impacts such as eutrophication, salinization, exotic species introduction, as well as other effects, which are ultimately imposing major habitat degradations and biodiversity extirpations in NCLs. We argue that interdisciplinary conservation strategies, which integrate scientific expertise, government officials, private companies and the general public, are the most likely to overcome the geographic and economic obstacles to NCL conservation.
As lagoas costeiras neotropicais (LCN) estão inseridas em um ambiente antropogênico. Sua localização em regiões costeiras densamente povoadas de países em desenvolvimento coloca estes ecossistemas entre os mais impactados do mundo. Neste trabalho, resumimos vários aspectos relacionados às causas e conseqüências da sua biodiversidade, seu funcionamento e os bens proporcionados à população do seu entorno. Sua fragilidade e as respostas a impactos humanos locais e globais, assim como os desafios para a sua conservação por países neotropicais, também são abordados. Apesar de escassos e geograficamente concentrados, um número crescente de estudos tem mostrado que as LCN são sistemas fisiograficamente diversificados, abrigando uma proporção considerável da biodiversidade dos ambientes aquáticos continentais neotropicais. Apesar de as lagoas costeiras representarem ecótonos bastante conectados ao ambiente adjacente, elas desenvolveram mecanismos próprios de regulação funcional e estrutural, conferindo uma maior produtividade e capacidade de suporte em relação aos ambientes circundantes. Tais características estimulam o desenvolvimento humano ao seu redor e subsidiam populações tradicionais locais com benefícios econômicos e estéticos como pesca e beleza cênica. No entanto, a ocupação desordenada de regiões próximas às LCN vem causando profundos distúrbios como eutrofização, salinização, introdução de espécies exóticas e outros, os quais acarretam a degradação do hábitat e a perda de biodiversidade. Acreditamos que estratégias de conservação multidisciplinares, que integrem conhecimento científico, órgãos governamentais, companhias privadas e opinião pública, são as mais indicadas para sobrepor os obstáculos geográficos e econômicos impostos à conservação das LCN.
Subject(s)
Animals , Humans , Biodiversity , Conservation of Natural Resources/methods , Environmental Monitoring , Tropical Climate , Wetlands , Ecological and Environmental Phenomena , Extinction, Biological , Fresh Water , Human Activities , Risk Assessment , Seawater , South AmericaABSTRACT
Neotropical coastal lagoons (NCL) are human-dominated ecosystems. Their distribution along densely populated coastal areas of developing countries makes these systems among the most threatened in the world. Here, we summarize some aspects of the causes and consequences of NCL biodiversity, their functioning, their importance to the surrounding populations, their fragility, and their responses to local and global anthropogenic impacts and the challenges that Neotropical countries face in conserving these systems. Although still scarce and geographically concentrated, a growing body of studies has shown that NCLs are physiographically diversified systems, which harbor a considerable and particular proportion of the Neotropical inland aquatic biodiversity. Despite the fact that coastal lagoons are ecotones that are intricately connected to surrounding environments, they develop mechanisms for structural and functional regulation, which confer to these systems higher productivity and carrying capacities than surrounding ecosystems. Such traits attract residential developments and subsidize local traditional populations with important economic and aesthetic ecosystem revenues such as fisheries and scenic beauty. However, the disorganized human occupation around NCLs are causing profound impacts such as eutrophication, salinization, exotic species introduction, as well as other effects, which are ultimately imposing major habitat degradations and biodiversity extirpations in NCLs. We argue that interdisciplinary conservation strategies, which integrate scientific expertise, government officials, private companies and the general public, are the most likely to overcome the geographic and economic obstacles to NCL conservation.
As lagoas costeiras neotropicais (LCN) estão inseridas em um ambiente antropogênico. Sua localização em regiões costeiras densamente povoadas de países em desenvolvimento coloca estes ecossistemas entre os mais impactados do mundo. Neste trabalho, resumimos vários aspectos relacionados às causas e conseqüências da sua biodiversidade, seu funcionamento e os bens proporcionados à população do seu entorno. Sua fragilidade e as respostas a impactos humanos locais e globais, assim como os desafios para a sua conservação por países neotropicais, também são abordados. Apesar de escassos e geograficamente concentrados, um número crescente de estudos tem mostrado que as LCN são sistemas fisiograficamente diversificados, abrigando uma proporção considerável da biodiversidade dos ambientes aquáticos continentais neotropicais. Apesar de as lagoas costeiras representarem ecótonos bastante conectados ao ambiente adjacente, elas desenvolveram mecanismos próprios de regulação funcional e estrutural, conferindo uma maior produtividade e capacidade de suporte em relação aos ambientes circundantes. Tais características estimulam o desenvolvimento humano ao seu redor e subsidiam populações tradicionais locais com benefícios econômicos e estéticos como pesca e beleza cênica. No entanto, a ocupação desordenada de regiões próximas às LCN vem causando profundos distúrbios como eutrofização, salinização, introdução de espécies exóticas e outros, os quais acarretam a degradação do hábitat e a perda de biodiversidade. Acreditamos que estratégias de conservação multidisciplinares, que integrem conhecimento científico, órgãos governamentais, companhias privadas e opinião pública, são as mais indicadas para sobrepor os obstáculos geográficos e econômicos impostos à conservação das LCN.
ABSTRACT
Variation in the structure of the periphytic community that colonizes artificial substrata in the Medellín river (Colombia). Weekly samples were taken from microscope glass slides attached to acrylic substrata were placed at subsuperficial level in two sampling stations in the higher section of the Medellín river, Colombia, from January through March 1998. Diversity and evenness varied with time (Friedman p<0.05). There were spatial differences in biomass, productivity, diversity and evenness (Friedman p<0.05). Total biomass and productivity increased with the time of colonization at station 1. Station 2, with four times more water flow, had lower diversity and mean evenness values. During the colonization process the were 76 species (22 families). The Chrysophyta, mainly diatoms, were the most abundant (56 % of the total), followed by Clorophyta (29 %), Cyanophyta (11 %) and Cryptophyta (4 %). Rev. Biol. Trop. 55 (2): 585-593. Epub 2007 June, 29.
Se colocaron muestreadores de material acrílico con portaobjetos a nivel subsuperficial en dos estaciones de recolección en la parte alta del río Medellín. De enero a marzo de 1998 se tomaron muestras semanales y se encontraron diferencias temporales significativas en la diversidad y en la equidad (Friedman p<0.05). A nivel espacial hubo diferencias en la biomasa, la productividad, la diversidad y la equidad (Friedman p<0.05)). La biomasa total y la productividad aumentaron con el tiempo de colonización en la estación 1. La estación 2, que tiene un caudal cuatro veces mayor, tuvo menor diversidad y equidad media. Durante el proceso de colonización se encontraron 76 especies pertenecientes a 22 familias, siendo la división de las crisofitas, principalmente diatomeas, la más abundante (56 % del total), seguida por clorofíceas (29 %), cianofíceas (11 %) y criptofíceas (l 4 %).