Cyanobacteria bloom: selective filter for zooplankton? / Floração de cianobactéria: filtro seletivo para zooplâncton?

The Ibirité reservoir is an urban and eutrophic environment, with regular occurrences of cyanobacteria blooms. The reservoir is warm monomict and remains stratified most of the year, circulating in the dry season (winter). During the hydrological cycle of October/07 to October/08 there were four scenarios with different environmental conditions, which influenced the structure of the zooplankton community, as confirmed in a previous study. Changes in the zooplankton community structure between the scenarios were studied, aiming at analyzing the stability and persistence of this community. The Spearman’s coefficient of correlation was used to measure the stability; the persistence was evaluated through a cluster analysis and changes in community composition were estimated by the "temporal" β diversity index. Considering the distribution patterns of abundance, the community was stable only in the transition between scenarios 1 and 2 (n = 30, r = 0.71, p = 0.00001), when there were no cyanobacteria blooms. The persistence of zooplankton between the scenarios was low, showing a distinct species composition for each scenario. The highest variations in species composition, observed by the values of temporal β diversity index, were the transitions between scenarios 3-0 (1.45) and 0-1 (1.05), and the lowest variations occurred in the transition between scenarios 1-2 (0.57). The results suggest that the cyanobacteria blooms at Ibirité reservoir are be acting as "selective filters", and are, thus, disturbances with sufficient ability to change the structure of the zooplankton community. Keywords Urban Reservoir, zooplankton, bloom of cyanobacteria, stability, persistence. .

O reservatório de Ibirité é um ambiente urbano, eutrófico com periódicas ocorrências de florações de cianobactérias. O padrão de mistura deste reservatório é monomítico quente, permanecendo estratificado a maior parte do ano, circulando na estação seca (inverno). Durante o ciclo hidrológico de outubro/07 a outubro/08, ocorreram quatro cenários com condições ambientais distintas, que influenciaram na estruturação da comunidade zooplanctônica, conforme observado em estudo prévio. As mudanças na estrutura da comunidade zooplanctônica entre os cenários foram estudadas objetivando analisar a estabilidade e persistência desta comunidade. O coeficiente de correlação de Spearman foi utilizado para medir a estabilidade; a persistência foi considerada por meio de uma análise de agrupamento; e as mudanças na composição da comunidade foram estimadas através do índice de diversidade β temporal. A comunidade foi estável, considerando os padrões de distribuição da abundância, somente na transição entre os cenários 1 e 2 (n=30; r= 0,71; p=0,00001), nos quais não foram observadas florações de cianobactérias. A persistência do zooplâncton entre os cenários foi baixa, apresentando composições de espécies distintas. As maiores variações na composição das espécies, estimadas através dos valores de diversidade β temporal, foram nas transições entre os cenários 3-0 (1,45) e 0-1 (1,05), e o menor valor na transição entre os cenários 1-2 (0,57). Os resultados do presente trabalho sugerem que as florações de cianobactérias no reservatório de Ibirité estariam funcionando como “filtros seletivos”, ou seja, distúrbios com capacidade suficiente para alterar a estrutura da comunidade zooplanctônica.

Seasonal dynamics of Daphnia laevis Birge, 1878 ephippia in a tropical lake with a description of a new methodology for in situ evaluation / Dinâmica sazonal de efípios de Daphnia laevis Birge 1878 em um lago tropical com a descrição de uma nova metodologia para avaliação in situ

The effect of dormancy in zooplankton populations is still unknown, largely because of the lack of methods to estimate hatching and production of the dormant stages. This study aimed to compare the production and hatching rates of ephippia of Daphnia laevis between thermal stratification and mixing periods in Jacaré Lake (Middle Rio Doce, Minas Gerais, Brazil). For this, we collected ephippia on the sediment with core sampler and we created a device called the “Ephippial Collector”. There was a significant difference in ephippia hatching in situ between stratification and mixing periods (Pearson's Chi-squared test p <0.001), being higher in the second one. Significant differences in the hatching rates between periods was observed in the laboratory only for ephippia collected with Ephippial Collectors (Pearson's Chi-squared test p <0.001), being higher during the mixing period (∼8%). The core sample allows the collection of a certain fraction of the sediment that may contain a mixture of ephippia produced in different periods, i.e., may contain old and not viable ephippia, which masks the hatching rate. Thus, seasonality in hatching rates of ephippia was reported only by Ephippial Collectors. The higher hatching rate observed during the mixing period in the lake suggests that individuals hatched from ephippia may contribute to the increase in the population of D. laevis in the water column at this time.

O efeito de dormência nas populações zooplanctônicas é ainda desconhecido, em grande parte devido à falta de metodologias para estimar a produção e eclosão de formas dormentes. Esse trabalho teve como objetivo comparar as taxas de produção e eclosão de efípios de Daphnia laevis entre períodos de estratificação térmica e de mistura na lagoa Jacaré (Médio Rio Doce, Minas Gerais, Brasil). Para isso, foi coletado efípios no sedimento com amostrador “corer” e foi criado um aparato denominado “Coletor de Efípios”. Houve diferença significativa na eclosão de efípios in situ entre período de estratificação térmica e de mistura (Pearson's Chi-squared test p<0.001), sendo maior no segundo. Diferenças significativas nas taxas de eclosão em laboratório entre os períodos foram observadas somente para os efípios coletados com os Coletores de Efípios (Pearson's Chi-squared test p<0.001), sendo maiores durante período de mistura (∼8%). O amostrador “corer” permite a coleta de determinada fração do sedimento que pode conter uma mistura de efípios produzidos em períodos distintos, ou seja, pode conter efípios antigos e não mais viáveis, o que mascara a taxa de eclosão. Dessa forma, a sazonalidade nas taxas de eclosão dos efípios foi constatada apenas pelos Coletores de Efípios. A maior taxa de eclosão observada em período de mistura do lago sugere que os indivíduos eclodidos dos efípios podem contribuir para o aumento da população de D. laevis na coluna de água nesta época.

Length-weight relationships and biomass of the main microcrustacean species of two large tropical reservoirs in Brazil / Regressoes peso-comprimento e biomassa das principais especies de microcrustaceos de dois grandes reservatorios tropicais no Brasil

Length-weight equations were determined for the main microcrustacean species of Três Marias and Furnas reservoirs (state of Minas Gerais, Brazil), and evaluated the fluctuations of their biomass. We examined the following species: Thermocyclops minutus, Bosminopsis deitersi, Bosmina hagmanni, Ceriodaphnia cornuta, and Moina minuta (Três Marias Reservoir), and Notodiaptomus henseni, Daphnia ambigua, Ceriodaphnia silvestrii, Diaphanosoma spinulosum, D. fluviatile, and Bosmina freyi (Furnas Reservoir). Dry weight was obtained in a microbalance for each size class (Cladocera) or developmental stage (Copepoda). Microcrustacean mean biomass varied from 5.76 mg DW.m−3 and 20.36 mg DW.m−3 (Furnas Reservoir) and from 3.75 mg DW.m−3 and 18.14 mg DW.m−3 (Três Marias Reservoir). Significant differences (p < 0.000) between seasons were registered with higher biomass during the rainy seasons. Thermocyclops minutus was the most important species in Três Marias, whereas in Furnas, N. henseni contributed in equal proportion. In Furnas, the higher cladoceran biomass was explained by the contribution of larger-sized species, such as D. ambigua, C. silvestrii, D. spinulosum, and D. fluviatile. Even though both reservoirs are considered oligotrophic, there were significant differences in the estimated microcrustacean biomass, which reinforces the importance of this parameter for the description of the real contribution of each species in the community.

Equações peso-comprimento foram determinadas para as principais espécies de microcrustáceos dos reservatórios de Três Marias e Furnas (Minas Gerais, Brasil), assim como a flutuação de sua biomassa. Foram consideradas as espécies mais abundantes: Thermocyclops minutus, Bosminopsis deitersi, Bosmina hagmanni, Ceriodaphnia cornuta, e Moina minuta (Reservatório de Três Marias) e Notodiaptomus henseni, Daphnia ambigua, Ceriodaphnia silvestrii, Diaphanosoma spinulosum, D. fluviatile e Bosmina freyi (Reservatório de Furnas). O peso seco foi obtido em microbalança para cada classe de tamanho no caso dos Cladocera ou para cada estágio do desenvolvimento no caso dos Copepoda. Valores médios de biomassa dos microcrustáceos variaram de 5,76 mg PS.m−3 a 20,36 mg PS.m−3 (Reservatório de Furnas) e de 3,75 mg PS.m−3 a 18,14 mg PS.m−3 (Reservatório de Três Marias), durante os períodos de seca e chuva, respectivamente. Diferenças significativas (p < 0.000) foram registradas entre os períodos com maior biomassa durante os períodos de chuva. Thermocyclops minutus foi a espécie mais importante em Três Marias, enquanto em Furnas, N. henseni contribuiu em igual quantidade para a biomassa. Em Furnas, a maior biomassa de Cladocera foi observada devido a espécies de maior tamanho corporal como D. ambigua, C. silvestrii, D. spinulosum, e D. fluviatile. Mesmo ambos os reservatórios considerados oligotróficos, há diferenças significativas na biomassa de microcrustáceos, que reforçam a importância deste parâmetro para determinar a real contribuição de cada espécie na comunidade.

Limnological changes in Dom Helvécio Lake (South-East Brazil): natural and anthropogenic causes

In order to verify changes in physical, chemical and biological features of Dom Helvécio Lake (South-East Brazil), this study compares previous and recent data obtained from limnological investigations over three decades. Plankton species composition and density together with environmental data from 1978, 1983, and during 1999 to 2006 showed changes driven by seasonal climatic forces or by anthropogenic causes. Changes in diversity are shown as a consequence of alternation of rainy and dry periods and introduction of exotic fish species. Finally, suggestions are made for improving conservation efforts in the area, through planned actions and monitoring programmes.

Com o objetivo de avaliar as mudanças nas características físicas, químicas e biológicas do lago Dom Helvécio (Sudeste do Brasil), este estudo compara dados anteriores e recentes de investigações limnológicas através de três décadas. A composição e a densidade das espécies planctônicas juntamente com os dados ambientais apresentaram mudanças decorrentes de forças climáticas e de causas antropogênicas. Mudanças na diversidade como consequência da sazonalidade e da introdução de espécies exóticas de peixes foram observadas. Com base nos resultados, são feitas sugestões para aumentar os esforços de conservação na área através de ações planejadas e programas de monitoramento.

The inverted trophic cascade in tropical plankton communities: impacts of exotic fish in the Middle Rio Doce lake district, Minas Gerais, Brazil

The present study deals with the ecological impacts of the introduction of two alien species of piscivorous fish in several lakes of the Middle Rio Doce lake district in Minas Gerais, Brazil. It was demonstrated that these effects were not restricted only to the fish community. The introduction of the predatory red piranha Pygocentrus nattereri and the tucunaré Cichla cf. ocellaris caused not only a sharp decrease in the number of native fish species, but also major shifts in other trophic levels. Just after the fish were introduced, most lakes began to show conspicuous changes in phytoplankton species composition, in which Cyanophyceae gradually came to dominate. The zooplankton community lost several species, and in some cases, such as Lake Carioca, all the cladoceran species disappeared. On the other hand, invertebrate predators, represented by the dipteran Chaoboridae, boomed in the lake, with higher densities of exotic species, probably as a result of the "ecological release" by reduction of the original fish fauna. There was a general trend of species loss in different trophic levels. All these changes are apparently associated with decreases in water quality. The present situation in these lakes demands new approaches to the management and conservation of these ecosystems.

O presente estudo trata dos impactos ecológicos da introdução de duas espécies invasoras de peixes piscívoros em diversos lagos da região lacustre do médio rio Doce em Minas Gerais, Brasil. Demonstrou-se que estes efeitos não se restringiram às comunidade de peixes. A introdução dos predadores Pygocentrus nattereri (piranha-vermelha) e Cichla cf. ocelaris (tucunaré) não só causou uma forte redução no número de espécies de peixes nativos, como também mudanças nos níveis tróficos inferiores. Pouco depois das introduções, a maioria dos lagos começou a mostrar alterações na comunidade fitoplanctônica, tais como o aparecimento da dominância de Cyanophyceae. A comunidade zooplanctônica perdeu diversas espécies e, em alguns casos, houve o desaparecimento de todas as espécies de cladóceros limnéticos, como é o caso da lagoa Carioca. Por outro lado, predadores invertebrados, representados pelos dípteros da família Chaoboridae, floresceram nos lagos com maiores densidades de espécies exóticas de peixes, provavelmente como resultado da "liberação ecológica" causada pela redução da ictiofauna original. Além de uma tendência geral de perda de espécies em diferentes níveis tróficos, outras mudanças estão aparentemente associadas com a redução da qualidade de água. Dessa forma, esses ecossistemas estão necessitando urgentemente de novas abordagens nas estratégias de manejo e conservação.

Zooplankton in littoral waters of a tropical lake: a revisited biodiversity

The present study was carried out in Lake Dom Helvécio, in the state of Minas Gerais, with two main objectives: to demonstrate the contribution of the littoral zone, in order to better characterize zooplankton fauna; and to assess the distribution of zooplankton species in different habitats, i.e., the littoral zone with and without aquatic vegetation. The samples were collected in February and July 2006, throughout the littoral zone of the lake, in areas with and without aquatic vegetation. We identified a total of 188 species, of which 130 are new records for Lake Dom Helvécio. One hundred and eighty-four species were identified in the littoral zone with aquatic vegetation, and 117 in the zone with no vegetation. The higher zooplankton richness in areas of the littoral zone with aquatic vegetation can be related to the greater environmental heterogeneity. Compared to previous studies on the littoral zones of lakes along the middle River Doce, the present study expended greater sampling effort, and identified many more species. In relation to biological conservation, this study demonstrated the importance of the littoral zone for better characterization and conservation of the zooplankton fauna, especially when it is colonized by aquatic vegetation. Underestimating the richness of species may provide inaccurate data on the biota, as well as on the ecological conditions in an environment.

O presente estudo foi realizado no lago Dom Helvécio (MG) tendo como principais objetivos: demonstrar a contribuição da região litorânea para uma melhor caracterização da fauna zooplanctônica, avaliar a distribuição destas espécies em diferentes habitats (região litorânea com e sem vegetação aquática). As amostras foram coletadas nos meses de fevereiro e julho de 2006, ao longo da região litorânea, em pontos amostrais com e sem vegetação aquática. Um total de 188 espécies foi identificado. Desses organismos, 130 representaram novos registros para o lago Dom Helvécio. Foram identificadas 184 espécies na região litorânea com vegetação aquática e 117 na região litorânea sem vegetação. A maior riqueza em espécies zooplanctônicas na região litorânea com vegetação aquática está relacionada com a maior heterogeneidade ambiental. Quando comparado aos estudos realizados anteriormente na região litorânea de lagos do médio rio Doce, este estudo destaca-se pelo maior esforço amostral e número de espécies identificadas. No tocante à conservação biológica, o presente estudo mostrou a importância da região litorânea, especialmente quando colonizada por vegetação aquática para uma melhor caracterização e conservação da fauna zooplanctônica. A riqueza em espécies subestimada pode fornecer dados irreais sobre a biota, bem como das condições ecológicas de um ambiente.