ABSTRACT
Abstract The main objective of the present study was to promote some adaptations to the standard methodology used in the analysis of Cladocera subfossils. The samples used in this study were collected at Lagoa dos Coutos, a temporary lake located on an outcrop with iron-rich duricrust in the Serra do Gandarela (Minas Gerais, Brazil). The sediment from this pond, typical of temporary ecosystems in the region, is characterized by rigid concretions that are difficult to dissolve in aqueous media, making it difficult to visualize and analyze subfossils taxa. Sediment samples were prepared according to the standard methodology used in paleolimological studies and the methodological adaptations proposed in the present study, which included the addition of 1 mg of Kochia scoparia, a palynological marker used to estimate subfossil density, as well as the addition of hydrofluoric acid (HF) to oxidize silicate materials. The samples prepared according to the new methodological procedure improved Cladocera subfossil visualization, facilitating the taxonomic analysis of the species. The samples submitted to the standard methodological procedure had a significantly higher mean of sediment particles (mean of 84.2 sediment particles) and 70% more residues compared to the samples prepared with the newly proposed methodology (mean of 22.1 sediment particles). Absolute data on the temporal variation of the density of Cladocera subfossils was obtained by using the palinological marker K. scoparia, which showed higher densities of subfossils in more recent, humid periods (112,000 subfossils/cm3 at 5 cm, equivalent to 3,500 years BP). The results indicate that the new methodology can contribute to advances in paleolimnological studies of temporary aquatic ecosystems, whose lake histories are rarely investigated, despite their ecological relevance as ecosystems that indicate environmental and climatic changes.
Resumo O principal objetivo do presente estudo foi promover algumas adaptações na metodologia padrão utilizadas para a análise de subfósseis de Cladocera. As amostras utilizadas nessa pesquisa foram coletadas na Lagoa dos Coutos, uma lagoa temporária encontrada em solo de afloramento ferruginoso na Serra do Gandarela (Minas Gerais, Brasil). O sedimento desta lagoa, típico de ecossistemas temporários da região, caracteriza-se por apresentar concreções rígidas de difícil dissolução em meio aquoso, que dificultam a visualização e análise taxonômica dos subfósseis. Amostras de sedimento foram preparadas de acordo com a metodologia padrão utilizada em estudos paleolimnológicos e as adaptações metodológicas propostas no presente estudo, que incluíram a adição de 1 mg de Kochia scoparia, um marcador palinológico utilizado para estimar a densidade de subfósseis, além da adição de ácido fluorídrico (HF) para oxidação de materiais silicáticos. As amostras preparadas de acordo com o novo procedimento metodológico apresentaram melhor visualização dos subfósseis de Cladocera, facilitando a análise taxonômica das espécies. As amostras submetidas ao procedimento metodológico padrão apresentaram uma média significativamente maior de partículas de sedimentos (média de 84,2 partículas de sedimento) e 70% mais resíduos em comparação com as amostras preparadas com a nova metodologia proposta (média de 22,1 partículas de sedimento). Dados absolutos sobre a variação temporal da densidade dos subfósseis de Cladocera foram obtidos a partir do uso do marcador palinológico K. scoparia, revelando densidades mais elevadas de subfósseis nos períodos recentes (112.000 subfósseis/cm3 nos 5 cm iniciais, equivalentes a 3.500 anos BP). Os resultados obtidos indicam que a nova metodologia pode contribuir para avanços em estudos paleolimnológicos de ecossistemas aquáticos temporários, raramente contemplados na reconstrução da história de lagos, apesar de sua relevância ecológica como ecossistemas sinalizadores de mudanças ambientais e climáticas.
Subject(s)
Animals , Cladocera , Brazil , Lakes , Ecosystem , Geologic Sediments , EcologyABSTRACT
Abstract The main objective of the present study was to promote some adaptations to the standard methodology used in the analysis of Cladocera subfossils. The samples used in this study were collected at Lagoa dos Coutos, a temporary lake located on an outcrop with iron-rich duricrust in the Serra do Gandarela (Minas Gerais, Brazil). The sediment from this pond, typical of temporary ecosystems in the region, is characterized by rigid concretions that are difficult to dissolve in aqueous media, making it difficult to visualize and analyze subfossils taxa. Sediment samples were prepared according to the standard methodology used in paleolimological studies and the methodological adaptations proposed in the present study, which included the addition of 1 mg of Kochia scoparia, a palynological marker used to estimate subfossil density, as well as the addition of hydrofluoric acid (HF) to oxidize silicate materials. The samples prepared according to the new methodological procedure improved Cladocera subfossil visualization, facilitating the taxonomic analysis of the species. The samples submitted to the standard methodological procedure had a significantly higher mean of sediment particles (mean of 84.2 sediment particles) and 70% more residues compared to the samples prepared with the newly proposed methodology (mean of 22.1 sediment particles). Absolute data on the temporal variation of the density of Cladocera subfossils was obtained by using the palinological marker K. scoparia, which showed higher densities of subfossils in more recent, humid periods (112,000 subfossils/cm3 at 5 cm, equivalent to 3,500 years BP). The results indicate that the new methodology can contribute to advances in paleolimnological studies of temporary aquatic ecosystems, whose lake histories are rarely investigated, despite their ecological relevance as ecosystems that indicate environmental and climatic changes.
Resumo O principal objetivo do presente estudo foi promover algumas adaptações na metodologia padrão utilizadas para a análise de subfósseis de Cladocera. As amostras utilizadas nessa pesquisa foram coletadas na Lagoa dos Coutos, uma lagoa temporária encontrada em solo de afloramento ferruginoso na Serra do Gandarela (Minas Gerais, Brasil). O sedimento desta lagoa, típico de ecossistemas temporários da região, caracteriza-se por apresentar concreções rígidas de difícil dissolução em meio aquoso, que dificultam a visualização e análise taxonômica dos subfósseis. Amostras de sedimento foram preparadas de acordo com a metodologia padrão utilizada em estudos paleolimnológicos e as adaptações metodológicas propostas no presente estudo, que incluíram a adição de 1 mg de Kochia scoparia, um marcador palinológico utilizado para estimar a densidade de subfósseis, além da adição de ácido fluorídrico (HF) para oxidação de materiais silicáticos. As amostras preparadas de acordo com o novo procedimento metodológico apresentaram melhor visualização dos subfósseis de Cladocera, facilitando a análise taxonômica das espécies. As amostras submetidas ao procedimento metodológico padrão apresentaram uma média significativamente maior de partículas de sedimentos (média de 84,2 partículas de sedimento) e 70% mais resíduos em comparação com as amostras preparadas com a nova metodologia proposta (média de 22,1 partículas de sedimento). Dados absolutos sobre a variação temporal da densidade dos subfósseis de Cladocera foram obtidos a partir do uso do marcador palinológico K. scoparia, revelando densidades mais elevadas de subfósseis nos períodos recentes (112.000 subfósseis/cm3 nos 5 cm iniciais, equivalentes a 3.500 anos BP). Os resultados obtidos indicam que a nova metodologia pode contribuir para avanços em estudos paleolimnológicos de ecossistemas aquáticos temporários, raramente contemplados na reconstrução da história de lagos, apesar de sua relevância ecológica como ecossistemas sinalizadores de mudanças ambientais e climáticas.
ABSTRACT
Fresh water biodiversity is an increasing concern due to growing human impact. Herein, we report a long-term survey (ca. 90 years) of sedimentary diatoms and the modern flora from surface sediments and their biodiversity changes along a eutrophication gradient. Study was carried out in one of the most important water supply reservoirs (Guarapiranga Reservoir) of São Paulo Metropolitan Region, Brazil. Results are based on 75 core subsamples (subfossil assemblages from core) previously dated by 210Pb and 14 samples from surface sediments (modern assemblages). Overall, 84 taxa were reported, belonging to 30 genera, 71 species and eight non-typical varieties, besides five probable new taxa. Results expanded two new additions for the Brazilian diatom flora (Chamaepinnularia submuscicula and Stauroneis acidoclinata) and 30 infrageneric taxa for the state of São Paulo. 47.6% of total taxa inventoried were accounted exclusively for the subfossil assemblages indicating a significant biodiversity change over time. Access to past oligotrophic conditions and to contemporary mesotrophic regions of the Guarapiranga Reservoir accounted for these new additions representing 25% of the total diatom flora. Decline in the total species number along the trophic state gradient occurred for subfossil and modern assemblages. This pattern was even clearer when considering the changes in species richness over time.Eunotia with 21 taxa was the far most represented genera particularly in the oligotrophic phase. During the transitional period (1947-1974), richness gradually declined. With the onset (in the 1970s) and the major eutrophication period (since ca. 1990) occurred a drastic reduction in richness and the replacement of oligotrophic to eutrophic species. Human management also caused abrupt changes in richness. Marked decline occurred (1933) assotiated with hydrological impacts (water discharge increase) with the initial use of the reservoir as a public water supply. Unlike, sudden increase occurred probably associated with the application of algaecide to control cyanobacterial blooms. Present findings highlight the need for surveying the diatom assemblages in protected environments or in less degraded conditions for biodiversity assessment. Furthermore, reinforce the use of paleolimnological approach as in many cases the only tool to assess biodiversity changes encompassing time scales relevant to human-induced degradation and pre-anthropogenic impacts.
A biodiversidade de águas continentais vem se tornando uma preocupação crescente devido ao grande aumento do impacto antropogênico nesses ambientes. Nosso objetivo foi documentar o inventário e a mudança da biodiversidade das comunidades de diatomáceas subfósseis ao longo de 90 anos e das diatomáceas recentes de sedimentos superficiais ao longo de um gradiente de eutrofização. O estudo foi realizado em um dos mais importantes reservatórios de abastecimento público (represa Guarapiranga) da Região Metropolitana de São Paulo, Brasil. Baseou-se na análise de 75 subamostras de um perfil sedimentar (comunidades subfósseis) previamente datado pelo 210Pb e em 14 amostras de sedimento superificial (comunidades recentes). Ao todo, identificamos 84 táxons, distribuídos em 30 gêneros, 71 espécies e oito variedades não típicas, além de cinco prováveis novidades taxonômicas. Os resultados acresceram duas novas citações para a flórula diatomológica do Brasil (Chamaepinnularia submuscicula e Stauroneis acidoclinata) e 30 táxons infragenéricos para o Estado de São Paulo. Desse total, 47,6% foram identificados exclusivamente para as comunidades subfósseis indicando uma mudança significativa da biodiversidade ao longo do tempo. O acesso ès condições oligotróficas pretéritas e ès regiões mesotróficas recentes da represa foi responsável pelas novas adições que representaram 25% do total da diatomoflórula. Declínio do número total de espécies ao longo do gradiente de estado trófico foi observado para as comunidades de diatomáceas subfósseis e modernas. Esta tendência foi ainda mais evidente com base na alteração da riqueza de espécies ao longo do tempo. Eunotia com 21 táxons foi o gênero mais representado particularmente na fase oligotrófica da represa. Durante o período de transição (1947-1974) houve diminuição gradativa da riqueza. Com o início da eutrofização (década de 1970) e do período de maior eutrofização (desde 1990) ocorreu drástica redução da riqueza e substituição de espécies oligotróficas por eutróficas. Mudanças abruptas de riqueza de diatomáceas também foram observadas devido ao manejo da represa. Declínio marcado ocorreu (1933) associado a impactos hidrológicos (aumento da vazão) com o início do uso do reservatório para abastecimento público. De forma diferente, aumento repentino de riqueza ocorreu associado è aplicação de algicida para controlar as florações de cianobactérias. Os presentes resultados salientam a necessidade de levantamentos das comunidades de diatomáceas de ambientes protegidos ou em condições menos degradadas em estudos que visem o acesso è biodiversidade. Ademais, reforçam o uso da paleolimnologia como a única ferramenta, em muitos casos, que possibilita avaliar as mudanças da biodiversidade em escalas relevantes para acessar a degradação induzida pelo homem e períodos pré-impactados.