Catastrophic shifts in the aquatic primary production revealed by a small low-flow section of tropical downstream after dredging / Mudanças catastróficas na produção primária aquática revelada por uma pequena seção de baixa vazão a jusante de um riacho após dragagem

Abstract Dredging is a catastrophic disturbance that directly affects key biological processes in aquatic ecosystems, especially in those small and shallow. In the tropics, metabolic responses could still be enhanced by the high temperatures and solar incidence. Here, we assessed changes in the aquatic primary production along a small section of low-flow tropical downstream (Imboassica Stream, Brazil) after dredging. Our results suggested that these ecosystems may show catastrophic shifts between net heterotrophy and autotrophy in waters based on three short-term stages following the dredging: (I) a strongly heterotrophic net primary production -NPP- coupled to an intense respiration -R- likely supported by high resuspended organic sediments and nutrients from the bottom; (II) a strongly autotrophic NPP coupled to an intense gross primary production -GPP- favored by the high nutrient levels and low solar light attenuation from suspended solids or aquatic macrophytes; and (III) a NPP near to the equilibrium coupled to low GPP and R rates following, respectively, the shading by aquatic macrophytes and high particulate sedimentation. In conclusion, changes in aquatic primary production could be an important threshold for controlling drastic shifts in the organic matter cycling and the subsequent silting up of small tropical streams after dredging events.

Resumo Dragagem é um distúrbio catastrófico que afeta diretamente processos biológicos chave nos ecossistemas aquáticos, especialmente naqueles pequenos e rasos. Nos trópicos, as respostas metabólicas podem ser ainda mais intensificadas pelas altas temperaturas e incidência solar. No presente estudo, avaliamos mudanças na produção primária aquática ao longo de uma pequena seção de um riacho tropical após uma dragagem (riacho Imboassica, Brasil). Nossos resultados sugeriram que estes ecossistemas podem apresentar mudanças catastróficas desde heterotrofia à autotrofia líquida na água, baseadas em três etapas de curto prazo após a dragagem: (I) uma produção primária líquida -PPL- fortemente heterotrófica associada a uma intensa respiração -R-, provavelmente sustentada por sedimentos orgânicos e nutrientes advindos do fundo; (II) uma PPL fortemente autotrófica associada a uma intensa produção primária bruta -PPB- favorecida pelos elevados níveis de nutrientes e baixa atenuação da luz solar pelos sólidos em suspensão ou macrófitas aquáticas; e (III) uma PPL próxima ao equilíbrio associada às reduzidas taxas de PPB e R seguindo os sombreamento pelas macrófitas aquáticas e elevada sedimentação de particulados. Como conclusão, mudanças na produção primária aquática poderiam ser um importante limiar para controlar drásticas alterações na ciclagem da matéria orgânica e no subsequente assoreamento de pequenos riachos tropicais após eventos de dragagem.

Planktonic production and respiration in a subtropical lake dominated by Cyanobacteria / Produção e respiração planctônicas em uma lagoa subtropical dominada por cianobactérias

Planktonic primary production and respiration rates were estimated in a subtropical coastal lake dominated by Cyanobacteria in order to investigate the temporal and vertical variation in this lake and to evaluate its relationships with limnological variables and phytoplankton. Light and dark bottles were incubated at four different depths in the central part of the lake and were performed bimonthly from June/2009 to December/2010. No significant difference was evident among depths in relation to phytoplankton, limnological variables and metabolic rates. However, the highest production rates were recorded at the surface, and decreased towards the bottom, coupled with phytoplanktonic photosynthetic capacity. Wind induced mixing in Peri Lake played an important role in nutrient and phytoplankton redistribution, characterizing this lake as polymictic. According to density and biovolume, the phytoplankton community was dominated by filamentous Cyanobacteria, especially Cylindrospermopsis raciborskii (Woloszynska) Seenayya and Subba-Raju. This study has shown that both water temperature and nutrient availability drive phytoplankton growth and consequently the temporal variation in metabolic rates, where respiration is higher than primary production.

As taxas de produção primária e respiração planctônicas foram estimadas em um lago costeiro subtropical dominado por cianobactérias, com o objetivo de investigar a variação temporal e vertical nesta lagoa e avaliar suas relações com as variáveis limnológicas e os grupos fitoplanctônicos. Garrafas claras e escuras foram incubadas em quatro diferentes profundidades na parte central da lagoa e foram realizadas bimensalmente de junho/2009 a dezembro/2010. Nenhuma diferença significativa foi encontrada entre as profundidades amostradas, em relação ao fitoplâncton, variáveis limnológicas e taxas metabólicas. No entanto, as maiores taxas de produção foram registradas na superfície, diminuindo com o aumento da profundidade, juntamente com a capacidade fotossintética do fitoplâncton. A ação do vento na lagoa do Peri promoveu a homogeneidade de nutrientes e do fitoplâncton na coluna d’água, caracterizando-o como polimítico. De acordo com a densidade e biovolume, a comunidade fitoplanctônica foi dominada por cianobactérias filamentosas, especialmente Cylindrospermopsis raciborskii (Woloszynska) Seenayya and Subba-Raju. Este estudo demonstrou que a temperatura da água combinada com a disponibilidade de nutrientes influencia a comunidade fitoplanctônica, determinando a variação temporal das taxas metabólicas, onde a respiração é maior que a produção primária.

A review on macrobenthic trophic relationships along subtropical sandy shores in southernmost Brazil / Revisão sobre as relações tróficas macrozoobentônicas ao longo da costa arenosa subtropical do extremo sul do Brasil

Main trophic relationships that occur along the exposed sandy shores in southernmost Brazil (∼33° S) are established taking into account several biological compartments operating at morphodynamically distinct environments. Beaches are predominantly of the intermediate type but some stretches of coastline are truly dissipative (Cassino Beach) or tending-to-reflective (Concheiros Beach), presenting thus diverse biological compartments and inhabitant macrobenthic assemblages. Dense concentrations of the surf-zone diatom Asterionellopsis glacialis are responsible - at least for the intermediate shorelines - for the most year-round primary production, sustaining several consumers up to tertiary level. Among them, bivalves Amarilladesma mactroides, Donax hanleyanus and the hippid crabEmerita brasiliensis can account for more than 95% of all the surf-zone secondary production, in addition to the elevated biomass of the suspension-feeder polychaete Spio gaucha and the scavenger isopod Excirolana armata. Crabs, whelks, carnivorous polychaetes, seabirds and surf-zone fishes may also be present and occupy superior trophic levels depending on the beach morphodynamics. Based on the high species richness, abundance and the role of macrobenthic fauna in transferring matter and energy to seabirds and the surf-zone fish assemblages, we address this important issue on the Southwestern Atlantic ecology. Conservation efforts should be implemented for the southernmost Brazilian sandy shores, at least for those non urbanized areas.

As principais relações tróficas observadas ao longo da costa arenosa exposta do extremo sul do Brasil (∼33° S) são estabelecidas levando-se em consideração os vários compartimentos biológicos que operam em ambientes morfodinamicamente distintos. Estas praias são predominantemente do tipo intermediário, embora alguns trechos sejam dissipativos (Praia do Cassino) ou apresentem tendências reflectivas (Praia dos Concheiros), possuindo compartimentos biológicos diversificados e associações macrobentônicas residentes. Densas concentrações da diatomácea Asterionellopsis glacialis são responsáveis - pelo menos para as praias intermediárias - por grande parte da produtividade primária anual, sustentando vários consumidores até o nível terciário. Entre estes, os bivalves Amarilladesma mactroides, Donax hanleyanus e o crustáceo Emerita brasiliensissão responsáveis por mais de 95% de toda a produção secundária da zona de surfe, em adição è elevada biomassa do poliqueta suspensívoro Spio gaucha e do isópode necrófago Excirolana armata. Caranguejos, gastrópodes, poliquetas carnívoros, aves marinhas e peixes da zona de surfe também podem estar presentes, ocupando níveis tróficos superiores dependendo da morfodinâmica praial. Baseado na alta riqueza de espécies, na abundância e no papel da macrofauna bentônica em transferir matéria e energia para as aves marinhas e as assembléias de peixes da zona de surfe, esta importante questão ecológica do Atlântico Sudoeste foi investigada. Esforços de conservação devem ser implementados nas praias arenosas do extremo sul do Brasil, pelo menos naquelas áreas não urbanizadas.

Phytoplankton and periphyton in ponds with Nile tilapia (Oreochromis niloticus) and bocachico (Prochilodus magdalenae) / Fitoplancton y perifiton en estanques con tilapia nilótica (Oreochromis niloticus) y bocachico (Prochilodus magdalenae) / Fitoplâncton e perifiton em viveiros com tilapia nilotica (Oreochromis niloticus) e bocachico (Prochilodus magdalenae)

Background: phytoplankton is considered the most important community in the aquatic food chain. As the basis of the food chain, periphyton offers possibilities for further optimization of extensive aquaculture ponds, although in-depth research on its effects on phytoplankton is necessary. Objective: a test was conducted to assess periphyton effects on phytoplankton concentration (org/L) and Shannon Weaver algae diversity index (DI). Methods: 18 earthen ponds (90 m²) under extensive polyculture conditions and low stocking density (2 kg/m² at the end of the culture) were used. Fish density was 2.6 Nile tilapia/m² and 0.7 bocachico/m2. Treatments consisted in the inclusion or absence of substrate (polyethylene pipes) for periphyton attachment (B1 for substrate presence and B2 for substrate absence) combined with three feeding strategies: no balanced feed offered (A1), 20% crude protein feed (A2), and 25% crude protein feed (A3). The combination of substrate levels and feeding strategies resulted in six treatments. Each treatment was replicated there times using a randomized complete block design for a six-month experimental period. Data were analyzed using a repeated-measure ANOVA in which time appears as a third factor (monthly samplings). Results: an interaction between factor B and time was found (P < 0.05), suggesting that the DI was significantly higher in ponds with substrate (B1) at given times (times 3, 4, 5 and 6). A significant interaction was also found between factors A*B*time (P < 0.05) for the concentration of organisms; resulting in a higher concentration of organisms in treatments that included substrate for periphyton attachment. Conclusion: periphyton had a positive influence on phytoplankton development, which is why stimulating periphyton attachment on an artificial substrate is a good way of improving a pond's primary production.

Antecedentes: se considera que la comunidad fitoplanctónica es la más importante en la cadena alimenticia acuática. El perifiton, como base de la cadena alimenticia, ofrece posibilidades que optimizarían el uso de los insumos utilizados en sistemas extensivos, pero es necesario investigar a fondo sus efectos sobre el fitoplancton. Objetivo: evaluar el efecto del perifiton sobre la concentración (org/L) y el índice de diversidad algal Shannon Weaver (DI) del fitoplancton. Métodos: se realizó un ensayo en 18 estanques en tierra, de 90 m², bajo condiciones de policultivo de baja densidad de siembra (buscando alcanzar máximo 2 Kg/m² al final del cultivo) con 2,6 tilapias y 0,7 bocachicos/m². Los tratamientos consistieron en la inclusión o no de sustrato (tubos de polietileno) para perifiton (B1: presencia de sustrato; B2: ausencia de sustrato), bajo tres estrategias alimentarias: sin alimento balanceado, alimento con 20% proteína bruta (PB) y alimento con 25% de PB, denominadas A1, A2 y A3, respectivamente. La combinación de los tres niveles de A con los dos niveles de B resultó en seis tratamientos, cada uno con tres réplicas. Para la asignación de tratamientos a cada unidad se usó un diseño completamente al azar. Los datos fueron analizados usando un ANOVA con medidas repetidas, donde aparece el tiempo como un tercer factor (muestreos mensuales). Resultados: hubo una significativa interacción entre el factor B y el tiempo (P < 0.05), mostrando que en algunos tiempos específicos (3, 4, 5 y 6), el DI fue significativamente más alto en estanques con sustrato (B1). También se encontró interacción entre los factores A*B*tiempo (P < 0.05) para la concentración de organismos, mostrando una mayor concentración para los tratamientos con sustrato para perifiton. Conclusión: el perifiton tuvo una influencia positiva sobre el desarrollo del fitoplancton. Por esta razón, estimular la fijación de perifiton sobre un sustrato artificial es una buena forma para mejorar la productividad primaria del estanque.

Antecedentes: considera-se que a comunidade fitoplanctônica é a mais importante na cadeia alimentar aquática. O perifíton, como base da cadeia alimentar, oferece possibilidades para melhorar o uso dos insumos correntemente utilizados nos sistemas extensivos, mas precisa se pesquisar bem acerca de seus efeitos sobre o fitoplâncton. Objetivo: avaliar o efeito do perifíton sobre a concentração (org/L) e o índice de diversidade Shannon Weaver (DI) do fitoplâncton. Métodos: realizou-se um teste em 18 viveiros, de 90 m² sob condições de policultivo de baixa densidade de estoque (procurando alcançar no máximo 2 Kg/m² no final da safra) com 2,6 tilápias e 0,7 bocachicos por m² respectivamente. Os tratamentos consistiram na inclusão ou não de substrato (canos de polietileno) para perifíton (B1 presença de substrato, B2 ausência de substrato), sob três estratégias alimentarias: sem alimento balanceado, alimento com 20% de proteína bruta (PB) e alimento com 25% de PB, denominados A1, A2 e A3, respectivamente. A combinação dos três níveis de A, com os dois níveis de B resultou em seis tratamentos, cada um com três replicas. Na designação dos tratamentos para cada unidade experimental usou-se um desenho completamente ao acaso. Os dados foram analisados usando ANOVA com medidas repetidas, onde aparece o tempo como o terceiro fator (amostras mensais). Resultados: houve uma significativa interação entre o fator B e o tempo (P < 0.05), demonstrando que em alguns tempos específicos (3, 4, 5 e 6), o DI foi significativamente maior em viveiros com substrato (B1). Também se encontrou interação entre os fatores A*B*tempo (P < 0.05) para a concentração de organismos, apresentando maior concentração para os tratamentos com substrato para perifíton. Conclusão: o perifíton teve uma influencia positiva sobre o desenvolvimento do fitoplâncton. Por esta razão, estimular a fixação do perifíton sobre um substrato artificial é uma boa maneira para melhorar a produtividade primaria do viveiro.

Evaluación de lss buenas prácticas Ganaderas en bovinos de carne en el centro de calaas / Evaluatin of goood livestock farming practices on cattle beef in the central region of caldas

Objetivo. Evaluar la implementación de las buenas prácticas ganaderas en explotaciones de ganado bovino de ceba, de acuerdo a los lineamientos de la legislación sanitaria vigente. Materiales y métodos. De acuerdo con los registros de la vacunación anti-aftosa del Comité de Ganaderos de Caldas, se seleccionaron 100 fincas localizadas en los municipios de Manizales (n = 38), Palestina (n = 18), Neira (n = 39) y Chinchiná (n = 5), en donde se aplicó un instrumento estructurado con el esquema de lista de chequeo, para evaluar requerimientos sanitarios y de inocuidad. Resultados. El 70% de los sistemas productivos fueron clasificados como ceba extensiva, el 30% restante, doble propósito, levante y cría. Los requisitos sanitarios para las instalaciones, se encontraron en un nivel aceptable de implementación (74 al 96%); la adopción de normas de bienestar animal (60 al 92%), de sanidad animal y bioseguridad (15 al 74%), y almacenamiento (23 al 59 %), en un nivel medio; siendo deficiente el componente de personal (11 al 26%) y el plan de saneamiento (4 al 35%). Conclusiones. Se requiere una mayor implementación de las Buenas Prácticas Ganaderas, siendo posible establecer incentivos comerciales y sanitarios, que hagan más atractiva su adopción.

Objective. To evaluate the implementation of good farming practices in beef cattle farms according to current sanitary legislation. Materials and methods. Using Foot and Mouth disease vaccination records from the Comité de Ganaderos de Caldas, 100 farms from the municipalities of Manizales (n = 38), Palestina (n = 18), Neira (n = 39), and Chinchiná (n = 5), where were selected to apply a check list questionnaire to evaluate compliance to the sanitary and food safety requirements. Results. Seventy percent of the evaluated production systems were classified as extensive growing and fattening, the remaining 30% belonged to double purpose or breeding systems. Infrastructure compliance was found at an acceptable level (74 to 96%), animal welfare adoption (60 to 92%), animal health and biosecurity (15 to 74%), and storage (23 to 59%) at a medium level. Compliance in personnel (11 to 26%) and sanitizing procedures (4 to 35%) were found deficient. Conclusions. Greater implementation of good farming practices is needed, perhaps through the establishment of commercial and health incentives for their adoption.

Estudio morfomérrico del lago guatavita (Colombia) / Morphometric Study of Lake Guatavita (Colombia)

En el lago Guatavita se estudiaron sus características morfométricas con el objeto de analizar las implicaciones de la morfología sobre su funcionamiento y discutir algunas hipótesis que existen sobre el origen del lago. El lago presenta una cubeta con una forma cónica, bajo desarrollo del perímetro, profundidad máxima de 30 m y profundidad relativa de 7,9%. La curva hipsográfica indica que el lago presenta un aumento constante del área de la sección con respecto a la profundidad. La forma del lago promueve una estratificación térmica que se mantiene durante ocho meses del año, un hipolimnio hipóxico y un fuerte gradiente en la conductividad y en la concentración de amonio. Estos resultados indican un papel muy importante de la profundidad sobre las características físicas y químicas del lago que a su vez determinan la dinámica de las comunidades biológicas y una baja productividad fitoplanctónica.

Morphometric characteristics of the Lake Guatavita were investigated in order to disclose possible connections with its ecological functioning and discuss some hypotheses that exist about the origin of this lake. The lake has a basin with a conical shape, low perimeter development, maximum depth of 30 m and relative depth of 7.9%. The hypsographic curve reveals a constant increase of the sectional area with depth. The lake shape promotes a permanent thermal stratification during eight months of the year with a hypoxic hypolimnion and a strong vertical gradient in the conductivity and ammonium concentration. These results indicate an important role of depth on the physical and chemical lake characteristics which in turn explain the dynamics of biological communities and are responsible for a relatively low phytoplankton primary productivity.

Producción primrria en un lago de aguas claras de la amazonía Colombiana (lago boa) / Primary Production In A Clear Water Lake Of Colombian Amazon (Lake Boa)

Dentro de los aspectos funcionales de un sistema acuático uno de los más determinantes es la producción fitoplanctónica. En este trabajo se midió la producción primaria del fitoplancton (método del 14C) en un lago de aguas claras de la Amazonía colombiana, en diferentes momentos del ciclo hidrológico. La producción primaria osciló entre 0,6 y 2,3 g C m-2 d-1, valor este último medido durante la fase de aguas bajas. Estos resultados indican que la comunidad fitoplanctónica del lago Boa fluctúa desde condiciones de muy baja capacidad de asimilación de carbono inorgánico (aguas altas), hasta momentos en que este potencial se incrementa hasta cuatro veces (aguas bajas). Tales cambios drásticos obedecen a las fluctuaciones en la abundancia de microalgas, las que a su vez se presentan como respuesta a la variación trófica que tiene el lago durante el ciclo hidrológico. De esta manera, se pasa de condiciones oligotróficas en la época de inundación a un estado eutrófico cuando el sistema se desconecta del río en aguas bajas.

Phytoplankton production is one of the most significant aspects in aquatic ecosystems. In this paper primary production of the phytoplankton community was measured (14C method) in a clear water lake in the Colombian Amazon region in different periods of the hydrological cycle. Primary production varied between 0.6 and 2.3 g C m-2 d-1, the last recorded at low water phase. Results show that the phytoplankton community of Lake Boa fluctuates from very low capacity of carbon assimilation during high water but increased four times during low water. The strong change in productivity follows the variation in algal abundance, which in turn reflects changes in water quality conditions during the hydrologic cycle. Thus, the lake passes from oligotrophic conditions during the flooding period to eutrophic conditions when the lake is disconnected from the river at low water phase.

Phytoplankton diversity in Pichavaram mangrove waters from south-east coast of India.

The results of an investigation carried out during September 2002 to August 2003 on hydrography, composition and community structure of phytoplankton including chlorophyll ‘a’ (Chl-a) content and primary productivity (PP) of the Pichavaram mangrove (South-east coast of India) are reported. Atmospheric and surface water temperatures varied from 30.0 to 34.8oC and from 29.7 to 34.2oC respectively while the light extinction coefficient values (LEC) (K) ranged between 3.2 and 14.9. Salinity values varied from 9.6 to 35.4‰ and the pH ranged between 7.2 and 8.6. Variation in dissolved oxygen content was from 3.2 to 6.5 ml l-1. The ranges of inorganic nutrients viz., nitrate, nitrite, phosphate and silicate were: 7-36.23, 0.31-5.46, 0.28-3.70 and 12.26-56.64 μM respectively. Chlorophyll ‘a’ content ranged between 0.20 and 105.60 ;g l-1 and the ranges of gross and net primary productivities (PP) were: 16.54-826.8 and 11.52-610.2 mg C m-3 hr -1respectively. Presently a total of 94 species of phytoplankton were identified. Among these, the diatoms formed predominant group. Population density of phytoplankton varied from 400 to 3,21,000 cells-1. While the peak diversity (5.23 bits / ind.) of the phytoplankton was observed during summer season, the maximum population density was found during summer season coinciding with the stable hydrographical conditions.

Direct costs of forest reproduction, bee-cycling and the efficiency of pollination modes.

The bee guild represents direct primary costs of angiosperm reproduction. Tropical flower visitors take an amount comparable to herbivores, exceeding 3% of net primary production energy. Therefore herbivory and aboveground net primary production have been underestimated. Comparing pollinators to other herbivores, harvest in mature forest by tropical bees is greater than leafcutter ants, game animals, frugivores, vertebrate folivores, insect defoliators excluding ants, flower-feeding birds and bats, but not soil organisms. The ratio of total aboveground net primary production to investment in pollen, nectar and resin used by pollinators suggests wind pollination is several times more efficient in temperate forests than is animal pollination in neotropical moist forest. Animal pollination may be favoured by habitat mosaics and an unpredictable or sparse dispersion of conspecifics — consequences of fluctuating abiotic and biotic environments. Natural selection evidently favours diminished direct reproductive costs in forests, for example by wind pollination, regardless of latitude and disturbance regime. An example is "wind pollination by proxy" of dominant trees in seasonal southeast Asian forests. They flower only occasionally and their pollen is dispersed by tiny winged insects that are primarily carried by the wind — rather than the nectar-hungry bees, bats, birds and moths used by most tropical flora. Increasing evapotranspiration is associated with greater net primary production; I show its correlation with species richness of social tropical bees across the isthmus of Panama, which may indicate increasing forest reproductive effort devoted to flowering, and its monopolization by unspecialized flower visitors in wetter and less seasonal lowland forests.