Eichhornia azurea decomposition and the bacterial dynamic: an experimental research

Abstract Organic decomposition is a complex interaction between chemical, physical and biological processes, where the variety of aquatic vascular plants is essential for the trophic dynamics of freshwater ecosystems. The goal of this study was to determine the aquatic macrophyte Eichhornia azurea (Sw.) Kunth decomposition rate, the time relation with the limnological parameters, and whether this relationship is a result of decomposition processes. To that end, we collected water and leaves of E. azurea in Surf Leopoldo, PR. The experiment consisted of two treatments: 25 containers with 450 mL of water and 0.8 g of biomass dry weight were used with or without the addition of macrophytes. Samples were collected in triplicate at times 0, 3 h, 6 h, 12 h, 24 h, 72 h, 120 h, 168 h and 240 h. When the container was removed, the plant material was dried in an oven. After 48 h, the material was measured to obtain the final dry weight. Analyses of pH, conductivity, dissolved oxygen, total phosphorus N-ammonia (NH4), soluble reactive phosphorus (PO4) and dissolved organic carbon were performed, and the decomposition rate was calculated. The results showed significant temporal variation of limnological parameters in the study. Additionally, dissolved oxygen, conductivity, dissolved organic carbon and total phosphorus were correlated with the dry weight of the biomass, suggesting that E. azurea decomposition significantly interferes with the dynamics of these variables.

Fruit and seed biometry and germination of Victoria amazonica (Poepp.) J.C. Sowerby (Nymphaeaceae) from the Pantanal floodplain / Biometria do fruto e da semente e germinação de Victoria amazonica (Poepp.) J.C. Sowerby (Nymphaeaceae) do Pantanal

Numerous plant species are easily established in the wide flood plains of the Pantanal wetlands due to the environmental heterogeneity. The aquatic macrophytes excel in permanently flooded areas, particularly Nymphaeaceae species. Victoria amazonica, popularly known as the vitória-régia, is hallmarked for its beauty. However, the biology and conditions necessary for the seed germination of this flowering plant remain unknown. In the present study, the fruit and seed morphology and biometry were described and the seed germination was evaluated under different abiotic conditions. To this end, mature fruits of V. amazonica were collected from the bays near Paraguay River in the south Pantanal floodplain. The fruits and seeds were described and measured using digital caliper. Intact and mechanically scarified seeds were germinated under different temperature, light and substratum conditions, and the initial development was described. The fruits measured 67.5 x 119.7 mm in size and contained 100-700 seeds. The average seed measured 10.6 mm in length and 9.8 mm in width. The highest germination occurred at 25oC, independent of the light condition. The seeds were considered neutral photoblastic. The seedlings showed heterophylly, and the main root was degenerated, forming adventitious roots. Morphological differences were observed in seedlings developed under different light conditions.

O Pantanal, ampla planície inundável, facilita o estabelecimento de inúmeras espécies vegetais por sua heterogeneidade ambiental. As macrófitas aquáticas se destacam em áreas permanentemente alagadas, com destaque para a família Nymphaeaceae. A espécie Victoria amazonica, conhecida popularmente como vitória-régia, é marcada por sua beleza. Entretanto, sua biologia e as condições necessárias à germinação de suas sementes permanecem desconhecidas. Nesse estudo foram descritas a biometria e a morfologia do fruto e da semente, e avaliada a germinação em diferentes condições abióticas. Para isso, frutos de V. amazonica foram coletados em baias próximas ao rio Paraguai no Pantanal sul. Os frutos e as sementes foram descritos e mensurados usando paquímetro digital. Sementes íntegras e escarificadas mecanicamente foram submetidas a testes de germinação em diferentes condições de temperatura, luz e substrato, e o desenvolvimento inicial das plântulas foi descrito. Os frutos mediram 67,5 x 119,7 mm, e portavam 100-700 sementes. As sementes mediram 10,6 mm de comprimento e 9,8 mm de largura em média. A maior porcentagem de germinação ocorreu a 25oC independente da condição de luz. As sementes foram consideradas fotoblásticas neutras, e as plântulas possuem heterofilia, degeneração da raiz principal e formação de raízes adventícias. Foram observadas diferenças morfológicas nas plântulas desenvolvidas na presença e na ausência de luz.

Interaction between resource identity and bacterial community composition regulates bacterial respiration in aquatic ecosystems

Abstract Resource identity and composition structure bacterial community, which in turn determines the magnitude of bacterial processes and ecological services. However, the complex interaction between resource identity and bacterial community composition (BCC) has been poorly understood so far. Using aquatic microcosms, we tested whether and how resource identity interacts with BCC in regulating bacterial respiration and bacterial functional diversity. Different aquatic macrophyte leachates were used as different carbon resources while BCC was manipulated through successional changes of bacterial populations in batch cultures. We observed that the same BCC treatment respired differently on each carbon resource; these resources also supported different amounts of bacterial functional diversity. There was no clear linear pattern of bacterial respiration in relation to time succession of bacterial communities in all leachates, i.e. differences on bacterial respiration between different BCC were rather idiosyncratic. Resource identity regulated the magnitude of respiration of each BCC, e.g. Ultricularia foliosa leachate sustained the greatest bacterial functional diversity and lowest rates of bacterial respiration in all BCC. We conclude that both resource identity and the BCC interact affecting the pattern and the magnitude of bacterial respiration in aquatic ecosystems.

Resumo A identidade e a composição do recurso estruturam a comunidade bacteriana, que, por sua vez, determina a magnitude dos processos bacterianos e seus serviços ecológicos. Porém, a complexa interação entre a identidade do recursos e a composição da comunidade bacteriana (CCB) tem sido pouco avaliada até o momento. Utilizando microcosmos aquáticos, nós testamos quando e como a identidade do recurso interage com a CCB na regulação da respiração bacteriana e da diversidade funcional bacteriana. Diferentes lixiviados de macrófitas aquáticas foram utilizados como diferentes fontes de carbono, enquanto que a CCB foi manipulada através de mudanças sucessionais das populações bacterianas em culturas de recrescimento. Nós observamos que tratamentos com a mesma CCB respiraram diferentemente em cada fonte de carbono; diferentes fontes também suportaram diferentes valores de diversidade funcional bacteriana. Não houve padrão linear claro de mudança na respiração bacteriana em relação ao tempo de sucessão das comunidades bacterianas nos lixiviados, i.e. diferenças na respiração bacteriana entre diferentes CCB foram idiossincráticas. A identidade do recurso regulou a magnitude da respiração, em cada CCB, e.g. o lixiviado de Ultricularia foliosa sustentou os maiores valores de diversidade funcional bacteriana e as menores taxas de respiração bacteriana em todas as CCB. Nós concluímos que a identidade do recurso e a CCB interagem afetando o padrão e a magnitude da respiração bacteriana em ecossistemas aquáticos.

Interaction between resource identity and bacterial community composition regulates bacterial respiration in aquatic ecosystems / A interação entre a identidade do recurso e a composição da comunidade bacteriana regula a respiração bacteriana em ecossistemas aquáticos

Abstract Resource identity and composition structure bacterial community, which in turn determines the magnitude of bacterial processes and ecological services. However, the complex interaction between resource identity and bacterial community composition (BCC) has been poorly understood so far. Using aquatic microcosms, we tested whether and how resource identity interacts with BCC in regulating bacterial respiration and bacterial functional diversity. Different aquatic macrophyte leachates were used as different carbon resources while BCC was manipulated through successional changes of bacterial populations in batch cultures. We observed that the same BCC treatment respired differently on each carbon resource; these resources also supported different amounts of bacterial functional diversity. There was no clear linear pattern of bacterial respiration in relation to time succession of bacterial communities in all leachates, i.e. differences on bacterial respiration between different BCC were rather idiosyncratic. Resource identity regulated the magnitude of respiration of each BCC, e.g. Ultricularia foliosa leachate sustained the greatest bacterial functional diversity and lowest rates of bacterial respiration in all BCC. We conclude that both resource identity and the BCC interact affecting the pattern and the magnitude of bacterial respiration in aquatic ecosystems.

Resumo A identidade e a composição do recurso estruturam a comunidade bacteriana, que, por sua vez, determina a magnitude dos processos bacterianos e seus serviços ecológicos. Porém, a complexa interação entre a identidade do recursos e a composição da comunidade bacteriana (CCB) tem sido pouco avaliada até o momento. Utilizando microcosmos aquáticos, nós testamos quando e como a identidade do recurso interage com a CCB na regulação da respiração bacteriana e da diversidade funcional bacteriana. Diferentes lixiviados de macrófitas aquáticas foram utilizados como diferentes fontes de carbono, enquanto que a CCB foi manipulada através de mudanças sucessionais das populações bacterianas em culturas de recrescimento. Nós observamos que tratamentos com a mesma CCB respiraram diferentemente em cada fonte de carbono; diferentes fontes também suportaram diferentes valores de diversidade funcional bacteriana. Não houve padrão linear claro de mudança na respiração bacteriana em relação ao tempo de sucessão das comunidades bacterianas nos lixiviados, i.e. diferenças na respiração bacteriana entre diferentes CCB foram idiossincráticas. A identidade do recurso regulou a magnitude da respiração, em cada CCB, e.g. o lixiviado de Ultricularia foliosa sustentou os maiores valores de diversidade funcional bacteriana e as menores taxas de respiração bacteriana em todas as CCB. Nós concluímos que a identidade do recurso e a CCB interagem afetando o padrão e a magnitude da respiração bacteriana em ecossistemas aquáticos.

Toxicity and genotoxicity of water and sediment from streams on dotted duckweed (Landoltia punctata) / Toxicidade e genotoxicidade da água e sedimentos dos córregos em lentilha d'água (Landoltia punctata)

Most rivers are used as a source to supply entire cities; the quality of water is directly related to the quality of tributaries. Unfortunately men have neglected the importance of streams, which receive domestic and industrial effluents and transport nutrients and pesticides from rural areas. Given the complexity of the mixtures discharged into these water bodies, this study aimed to evaluate the quality of water and sediment of ten tributaries of Pirapó River, in Maringá, Paraná State, Brazil. To this end, the free-floating macrophyte Landoltia punctata (G. Meyer) Les & D.J.Crawford was used as test organism in microcosm, and the toxicity of water and sediment samples was evaluated by the relative growth rate, dry/fresh biomass ratio, and genotoxic effects (comet assay). Samples of water and sediment of each stream were arranged in microcosms with L. punctata. Seven days later, plants were collected for analysis. Nutrient levels were higher than the reference location, indicating eutrophication, but the results indicated a toxic effect for only three streams, and a genotoxic effect for all streams.

Muitos rios são utilizados como fonte de abastecimento de cidades inteiras e a qualidade de suas águas está relacionada diretamente à qualidade de seus afluentes. Infelizmente córregos têm sua importância negligenciada pelo homem sendo alvo de despejos domésticos e industriais e também do carreamento de nutrientes e pesticidas das áreas rurais. Diante da complexidade das misturas que atingem estes corpos d'água, o presente estudo teve por objetivo avaliar a qualidade da água e do sedimento de dez afluentes do rio Pirapó no município de Maringá, Estado do Paraná. Utilizou-se a macrófita aquática flutuante Landoltia punctata (G. Meyer) Les & D.J.Crawford como organismo teste em microcosmos, sendo que a toxicidade das amostras de água e sedimento foi avaliada pela taxa de crescimento relativo, pelo índice de biomassa seca por fresca, e pelos efeitos genotóxicos (ensaio de cometa). Amostras de água e sedimento de cada córrego foram dispostos em microcosmos com L. punctata. Após 7 dias as plantas foram coletadas para as análises. Os níveis de nutrientes foram maiores que o do local de referência indicando eutrofização; porém, os resultados indicaram efeito tóxico em apenas três dos córregos e genotóxico em todos os córregos.

Implication of anaerobic and aerobic decomposition of Eichhornia azurea (Sw.) Kunth. on the carbon cycling in a subtropical reservoir / Implicações da decomposição aeróbia e anaeróbia de Eichhornia azurea (Sw.) Kunth. na ciclagem de carbono em um reservatório subtropical

This study aimed at describing kinetic aspects of aerobic and anaerobic mineralization of Eicchornia azurea. The samples of aquatic macrophyte and water were collected in the Monjolinho Reservoir (22° 00′ S and 47° 54′ W). To determine the leachate potential, dried plant fragments were added to reservoir water, with sampling lasting for 4 months, where the particulate and dissolved organic carbon concentrations were measured. The kinetics of mass loss was obtained with 10 mineralization chambers for both aerobic and anaerobic conditions, with the plant fragments and reservoir water. Two additional chambers were used to monitor the volume of gases produced from anaerobic mineralization, with bioassays to determine oxygen uptake. The results were fitted to a first-order kinetic model, from which 27.21% of detritus corresponded to labile/soluble fractions and 72.62% to the refractory fractions. The decay rates for the global mass losses of the labile/soluble components were 2.07 day–1. DOC mineralization was not verified for either condition. Under aerobic condition, the mass loss constant rate (0.0029 day–1) for the refractory fractions was 2.4 the value for the anaerobic one. Under anaerobic condition, the gases formation occurred in three phases. Based on these results, in the Monjolinho Reservoir, the decomposition of E. azurea that undergo within the water column and in upper layers of sediment is a faster process, favoring the mineralization. In contrast, in the lower layers of sediment the diagenetic processes (i.e. humus production and accumulation of organic matter) are favored.

Nesse estudo descreveram-se aspectos cinéticos da decomposição aeróbia e anaeróbia de Eichhornia azurea. As amostras da macrófita aquática e de água foram coletadas no reservatório do Monjolinho (22° 00′ S e 47° 54′ O). Para a determinação do potencial de lixiviação, adicionaram-se fragmentos de planta (previamente secos) em água do reservatório. Nos experimentos de decomposição, as amostragens foram realizadas durante 4 meses e quantificaram-se as frações particuladas e dissolvidas de carbono. Para descrever as cinéticas de perda de massa, para cada condição (aeróbia e anaeróbia) foram preparadas 10 incubações contento fragmentos de plantas e água do reservatório. A cada dia de amostragem as frações particuladas e dissolvidas de carbono orgânico foram quantificadas. Foram também preparadas 2 câmaras para registrar a formação de gases da degradação anaeróbia e o consumo de oxigênio na degradação aeróbia. Os resultados foram ajustados a um modelo cinético de 1ª ordem. Verificou-se que 27,21% dos detritos corresponderam à fração lábil/solúvel e 72,62% à refratária. O coeficiente global de perda de massa das frações lábeis/solúveis foi 2,07 dia–1. Nas duas condições não houve mineralização da matéria orgânica dissolvida. Na condição aeróbia, o coeficiente de perda de massa das frações refratárias (0,0029 dia–1) foi 2,4 vezes maior que o da anaeróbia. Para a condição anaeróbia observou-se que a formação de gases constituiu-se de três fases. Diante destes resultados, no reservatório do Monjolinho, os processos degradativos dos detritos de E. azurea que ocorrem tanto na coluna d'água quanto na superfície do sedimento são mais rápidos, favorecendo assim, a mineralizaçao; por outro lado, no sedimento os processos diagenéticos (i.e. humificação e o acúmulo de matéria orgânica) são favorecidos.

Aquatic macroinvertebrates associated with Eichhornia azurea (Swartz) Kunth and relationships with abiotic factors in marginal lentic ecosystems (São Paulo, Brazil) / Macroinvertebrados aquáticos associados à Eichhornia azurea (Swartz) Kunth e suas relações com as variáveis abióticas em ecossistemas lênticos marginais (São Paulo, Brasil)

Marginal lakes are characterised by their having high biological diversity due to the presence of aquatic macrophytes in their coastal zones, providing habitats for refuge and food for animal community members. Among the fauna components associated with macrophytes, aquatic macroinvertebrates are important because they are an energy source for predators and fish. In six lakes and two different seasons (March and August 2009), the ecological attributes of aquatic macroinvertebrate community associated with Eichhornia azurea were compared and the controlling environmental factors were identified. Since the attributes of macroinvertebrate community are strictly associated with abiotic variables of each distinct habitat, our hypothesis was that each site associated with the same floating aquatic macrophyte (E. azurea) should have a typical composition and density of organisms. We identified 50 taxa of macroinvertebrates, with greater taxa richness for aquatic insects (37 taxa) divided into eight orders; the order Diptera being the most abundant in the two study periods. On the other hand, higher values of total taxa richness were recorded in August. Dissolved oxygen and pH presented the greatest number of significant positive correlations with the different taxa. The animals most frequently collected in the six lakes in March and August 2009 were Hirudinea, Oligochaeta, Hydrachnidae, Conchostraca, Ostracoda, Noteridae, Ceratopogonidae, Chironomidae, Culicidae, Caenidae, Pleidae, Aeshnidae, Libellulidae, Coenagrionidae and Nematoda. Only densities of Trichoptera, Ostracoda and Conchostraca presented the highest significant differences between lakes in both study periods and considering the composition of macroinvertebrates no significant differences were registered for macroinvertebrate composition.

Lagoas marginais são caracterizadas por apresentar elevada diversidade biológica, devido à presença de macrófitas aquáticas nas suas zonas litorâneas, constituindo habitats de refúgio e alimento para comunidades associadas. Entre os seus integrantes, destacam-se os macroinvertebrados aquáticos, fonte de energia para predadores e ictiofauna. Em seis lagoas e em duas épocas distintas (março e agosto de 2009), os atributos ecológicos da comunidade de macroinvertebrados aquáticos associados à Eichhornia azurea foram comparados, identificando-se os fatores ambientais controladores. Uma vez que os atributos da comunidade de macroinvertebrados estão estritamente associados às variáveis abióticas de cada habitat distinto, nossa hipótese era de que cada local com a presença da mesma macrófita aquática flutuante (E. azurea) deveria ter uma típica composição e densidade de organismos. Foram identificados 50 taxa de macroinvertebrados, com maior riqueza registrada para os insetos aquáticos (37 taxa), distribuídos em oito ordens; sendo a ordem Diptera a mais abundante nos dois períodos de estudo. Por outro lado, maiores valores de riqueza total de taxa foram registrados em agosto. Oxigênio dissolvido e pH apresentaram o maior número de correlações significativas positivas com os diferentes taxa. Os animais mais frequentes, coletados nas seis lagoas estudadas em março e agosto de 2009, foram Hirudinea, Oligochaeta, Hydrachnidiae, Conchostraca, Ostracoda, Noteridae, Ceratopogonidae, Chironomidae, Culicidae, Caenidae, Pleidae, Aeshnidae, Libellulidae, Coenagrionidae e Nematoda. Apenas as densidades de Trichoptera, Ostracoda e Conchostraca apresentaram maior diferença significativa entre lagoas, em ambos os períodos de estudo. Considerando-se a composição de macroinvertebrados, diferenças significativas não foram registradas.

Structure of aquatic vegetation of a large lake, western border of the Brazilian Pantanal / Estrutura da vegetação aquática em uma grande lagoa, borda oeste do Pantanal brasileiro

Studies on Neotropical aquatic macrophytes have increased in recent decades, however species richness in wetlands of South America is far from being fully known. In addition, studies having an ecological approach are scarce in the Pantanal. Rapid assessments are essential for gaining knowledge of the biodiversity in the region. This study was performed in five sites of the Baía do Castelo, the western border of the Brazilian Pantanal, which included wild-rice patches, floating mats and floating meadows. At each site, plots of 0.5 × 0.5 m were set (n = 137), species of aquatic macrophytes were identified, their coverage was measured and the plot depth was estimated. We recorded 57 species in 26 families, of which Poaceae was the richest. The most frequent and abundant species was Commelina schomburgkiana; the second most frequent was Oryza latifolia,followed by Leersia hexandra, Enydra radicans and Pityrogramma calomelanos. The latter species was second in cover, followed by Pontederia rotundifolia, Eichhornia azurea, E. crassipes and Enydra radicans. These five species and C. schomburgkiana (the most abundant) together represent more than half of the coverage on the lake. Pontederia rotundifolia, Ludwigia helminthorrhiza, Pistia stratiotes, E. azurea, E. crassipes, Enydra radicans and Panicum elephantipes were strongly associated with deeper areas, while Oryza latifolia, Leersia hexandra and Salvinia auriculata were prevalent in shallow areas. Pityrogramma calomelanos, Ludwigia nervosa, Ipomoea alba, Cayaponia podantha, Polygonum acuminatum, Rhynchanthera novemnervia and Ludwigia leptocarpa were highly correlated with floating meadows. The structure of the habitat, natural dynamics and zonation of aquatic vegetation in the Baía do Castelo seems to be influenced by a variation in water levels, which promotes spatial segregation, most likely due to competition and/habitat preference.

Estudos sobre macrófitas aquáticas Neotropicais aumentaram nas últimas décadas; todavia, a riqueza de espécies em áreas úmidas da América do Sul está longe de ser plenamente conhecida. Além disso, trabalhos com abordagem ecológica são escassos no Pantanal. Por essa razão, levantamentos rápidos são essenciais para o conhecimento sobre a biodiversidade. Este estudo foi realizado em cinco pontos na Baía do Castelo, borda oeste do Pantanal brasileiro, os quais incluíram arrozal, camalotal e baceiros. Em cada ponto, foram estabelecidas parcelas 0.5 × 0.5 m (n = 137), onde foram identificadas as espécies de macrófitas aquáticas, estimada a cobertura e tomada a profundidade. Registramos 57 espécies distribuídas em 26 famílias, das quais a mais rica foi a Poaceae. A espécie mais frequente e abundante foi Commelina schomburgkiana; a segunda mais frequente foi Oryza latifolia, seguida por Leersia hexandra, Enydra radicans e Pityrogramma calomelanos. Essa última espécie foi a segunda com maior cobertura, seguida por Pontederia rotundifolia, Eichhornia azurea, E. crassipes e Enydra radicans. Essas cinco espécies juntamente com C. schomburgkiana (a mais abundante) representam mais da metade da cobertura na Baía do Castelo. Pontederia rotundifolia, Ludwigia helminthorrhiza, Pistia stratiotes, E. azurea, E. crassipes, E. radicans e Panicum elephantipes foram fortemente relacionadas às áreas mais profundas, enquanto Oryza latifolia, Leersia hexandra e Salvinia auriculata foram relacionadas a areas mais rasas. Pityrogramma calomelanos, Ludwigia nervosa, Ipomoea alba, Cayaponia podantha, Polygonum acuminatum, Rhynchanthera novemnervia e Ludwigia leptocarpa foram altamente correlacionadas com baceiros. A estrutura do habitat, a dinâmica natural e a zonação da vegetação aquática aparentam ser influenciadas pela variação nos níveis d'água na Baía do Castelo, os quais promovem a segregação espacial, provavelmente pela competição e/ou preferência por habitat.

Decomposição e dinâmica de liberação de nitrogênio e fósforo de frações vegetais de Salvinia auriculata Aubl em um reservatório da Amazônia legal / Decomposition and release dynamics of nitrogen and phosphorous from vegetal fractions of Salvinia auriculata Aubl in a Legal Amazon reservoir

Este estudo teve como objetivo determinar os coeficientes de decomposição da parte submersa (PS) e aérea (PA) de Salvinia auriculata em duas profundidades da coluna de água (superfície e sedimento). Também visou avaliar o rendimento do processo de perda de massa assim como a evolução temporal dos teores de fósforo e nitrogênio. As macrófitas foram separadas em partes; em seguida, foram secas até peso constante. Os materiais vegetais foram depositados em sacos de decomposição e incubados no reservatório da UHE Lajeado, Tocantins. As análises dos resultados de perda de massa revelaram que não houve diferenças significativas entre os PA-sed e PA-sup (p > 0,05), entretanto, os PA-sed foram significativamente diferentes dos PS-sed (p < 0,05) e dos PS-sup (p < 0,01). Os PA-sed apresentaram k = 0,0102 dia-1 e as incubadas na superfície (PA-sup) um k = 0,0067 dia-1, os PS-sed apresentaram um k = 0,0027 dia-1 e os PS-sup um k = 0,0040 dia-1. Durante os primeiros dias de decomposição foram liberadas grandes concentrações de fósforo e nitrogênio pelo processo de lixiviação; a partir do 14º dia foi observada uma tendência de aumento nas concentrações de nitrogênio, fato provavelmente relacionado com o enriquecimento dos detritos pela biomassa microbiana.

This study aimed to determine the decomposition coefficients of the submerged (SP) and aerial part (AP) of S. auriculata at two different depths within water column (surface and sediment). It also quantified the decomposition yield of S. auriculata and the temporal changes of nitrogen and phosphorous content of the remaining biomass. The macrophytes were fractionated in parts and were dried in sequence until attaining constant weight. The litterbags with plant material were incubated in the reservoir of UHE Lajeado. The results of mass loss showed that there were no significant differences among the AP-sed and AP-sur (p > 0.05). However, the AP-sed was significantly different from SP-sed (p < 0.05) and SP-sur (p < 0.01). The AP-sed presented a decay coefficient (k) of 0.0102 day-1 and AP-sur a k of 0.0067 day-1. The SP-sed presented a k of 0.0027 day-1 and the SP-sur 0.0040 day-1. It was also noticed that during the first days of decomposition great amounts of nitrogen and phosphorous were solubilized. This event was related to the leachate process; from the 14th day of decomposition, an increasing trend was observed in nitrogen concentrations. This fact was probably related to detritus enrichment by microbial colonization.

Effects of cutting disturbance in Schoenoplectus californicus (C.A. Mey.) Soják on the benthic macroinvertebrates / Efeito do distúrbio de corte em Schoenoplectus californicus (C.A. Mey.) Soják sobre a fauna de macroinvertebrados bentônicos

Lagoons are considered protected areas because these systems play a key ecological role. However, the extraction of macrophyte Schoenoplectus californicus is held for manufacture of handcrafts, being an alternative income for riverbank communities. This study evaluated the impact of S. californicus experimental cutting on benthic macroinvertebrates trough a field experiment. Macroinvertebrates were sampled at 1, 12, 26 and 60 days after the macrophyte cutting in demarked plots (1 m²), as well at control plots. The families number was not statistically different (ANOVA, p > 0.05), but the total density of invertebrates, and the density of Ceratopogonidae were significant (ANOVA, p < 0.05) for interaction between sampling date and treatment. A Principal Components Analysis identified that the level of the water column was the variable that most influenced the variation between the samples gathered in the experiment. We concluded that the cutting of S. californicus, in this area, as the intensity of the cut held, did not affect considerably the aquatic macroinvertebrates. The results suggest that the small-scale extractivism in these regions carries little effect because the fauna of adjacent areas probably can quickly colonize the disturbed areas.

No Brasil, as margens de lagoas são consideradas áreas protegidas por desempenharem importante papel ecológico. No entanto, a extração da macrófita Schoenoplectus californicus é realizada para a fabricação de artesanato, sendo alternativa de renda para as comunidades ribeirrinhas. Este estudo teve como objetivo avaliar o impacto do corte de S. californicus sobre os macroinvertebrados bentônicos por meio de um experimento de campo. Os macroinvertebrados foram amostrados um dia, 12, 26 e 60 dias após o corte em macrófitas em parcelas demarcadas (1 m²), bem como nas parcelas-controle. As famílias de macroinvertebrados mais abundantes não apresentaram diferenças significativas (ANOVA, p < 0,05), mas a densidade total de invertebrados e a densidade de Ceratopogonidae foram significativas (ANOVA, p < 0,05) para a interação entre a data de amostragem e tratamento. A Análise de Componentes Principais identificou que a profundidade no local do experimento foi a variável que influenciou a variabilidade entre as amostras coletadas no experimento. Concluiu-se que o corte de S. californicus, nessa área, como a intensidade do corte realizado, não afeta drasticamente a composição de macroinvertebrados aquáticos. Os resultados sugerem que o extrativismo em pequenas escalas nessas regiões exerce pouca influência, pois a fauna em áreas adjacentes pode rapidamente colonizar as áreas perturbadas.

Fenologia de Cornops aquaticum (Bruner) (Orthoptera: Acrididae) em Eichhornia azurea (Pontederiaceae) no norte do Pantanal de Mato Grosso / Phenology of Cornops aquaticum (Bruner) (Orthoptera: Acrididae) in Eichhornia azurea (Pontederiaceae) in the northern region of Pantanal of Mato Grosso, Brazil

Cornops aquaticum (Bruner) has Eichhornia crassipes, E. azurea, Pontederia cordata and P. lanceolata (Pontederiaceae) as the known host plants. This grasshopper species is cited as a possible agent of biological control for native aquatic macrophytes E. azurea and E. crassipes. This study, carried out from March, 2006 to February, 2007, aimed to evaluate the phenology and age structure of the population of C. aquaticum associated with E. azurea in Piuval bay, Pantanal of Poconé, MT, and to identify possible relationships of its life cycle to abiotic factors such as insolation, temperature and precipitation. Monthly collections of 50 individuals were carried out according to the protocol defined by the "Host - Insect Coevolution on Waterhyacinth" project. Adults and nymphs were separated and the females dissected in order to evaluate ovary maturation. The population presented adults and nymphs during the whole year, suggesting the occurrence of more than one reproductive period. The nymphs from the first stage predominated in August 2006 and the adults in September and October 2006, synchronized with the dry period and beginning of the flooding period, respectively. The highest relative abundance of the females with mature ovaries occurred in July 2006 (50 percent), indicating that this may be a more propitious period for reproduction. The data suggest that C. aquaticum is a species in continual reproduction in Piuval bay and its cycle is associated with the environmental conditions guided by the flood pulse in the Pantanal of Mato Grosso.

Aerobic and anaerobic decomposition of Pistia stratiotes leachates from a tropical eutrophic reservoir (Barra Bonita, SP, Brazil) / Decomposição aeróbia e anaerobia de lixiviados de Pistia stratiotes de um reservatório eutrófico tropical (Barra Bonita, SP, Brasil)

The present study discussed the kinetic aspects of leachate decomposition from an aquatic macrophyte, Pistia stratiotes L (water lettuce). This species was collected from Barra Bonita Reservoir located in the State of São Paulo (Brazil). Decomposition chambers were prepared with high molecular weight (HMW), low molecular weight (LMW) and integral (INT = HMW + LMW) dissolved organic matter (DOM) diluted with reservoir water. The samples were incubated at 20 °C, in darkness and under aerobic or anaerobic conditions. For 79 days, the concentrations of dissolved oxygen (DO) and organic carbon (OC) were measured. For calculating the deoxygenation coefficients (k d) and maximum oxygen consumption (COmax) the concentration of DO was integrated and fitted to a first-order kinetics model, which also applied to the depletion of OC concentrations. The COmax of INT incubations were 4 percent higher than the sum of HMW and LMW fractions. The deoxygenation coefficients, k d, had the same order of magnitude for all treatments. In relation to carbon decay, regardless of the availability of oxygen, the INT DOM also showed higher mineralisation. These results suggest that the leachate mineralisations are short-term processes; when the fractionation of the leachates occurs, the LMW had organic compounds with more accessibility for heterotrophic metabolism. On the other hand, when compared to INT DOM, the HMW and LMW were less consumed suggesting an interaction of the reactivity of the leachate. Our data suggest that in the Barra Bonita Reservoir the mineralisation of P. stratiotes leachates occurs through two competitive pathways (i.e. mineralisation of the labile compounds and formation of recalcitrant organic resources and their mineralisation) in which the oxygen availability and the molecular mass of DOM can interfere in the rates of reactions.

Nesse estudo foram discutidos aspectos cinéticos da decomposição de lixiviados da macrófita aquática Pistia stratiotes L (alface-d'água). A macrófita foi coletada no reservatório de Barra Bonita, localizado no Estado de São Paulo (Brasil). As câmaras de decomposição foram preparadas com amostras de água do reservatório e matéria orgânica dissolvida (MOD) de lixiviados com massa molecular alta (MMA), massa molecular baixa (MMB) e integral (INT = MMA + MMB). As amostras foram incubadas a 20 ºC, no escuro e sob condições aeróbias e anaeróbias. Durante 79 dias, as concentrações de oxigênio dissolvido (OD) e de carbono orgânico (CO) foram determinadas. Para os cálculos dos coeficientes de desoxigenação (k d) e das quantidades máximas de oxigênio consumido (OCmax), as concentrações de OD foram integradas e ajustadas a um modelo cinético de primeira ordem, que também foi empregado para os ajustes dos decréscimos das concentrações de CO. O OCmax da incubação com lixiviado integral (INT) foi 4 por cento maior que a soma dos OCmax das frações MMA e MMB. Os coeficientes de desoxigenação foram da mesma ordem de magnitude em todos os tratamentos. Em relação à perda de massa do carbono, independente da disponibilidade de oxigênio, a MOD INT apresentou as mineralizações mais elevadas. Os resultados sugeriram que as mineralizações desses lixiviados foram processos de curto prazo; na ocorrência de fracionamento, os lixiviados com MMB apresentam compostos orgânicos mais acessíveis aos metabolismos dos heterótrofos. Por outro lado, quando comparados com MOD INT, os lixiviados com MMB e MMA foram menos consumidos, sugerindo interação na reatividade dos lixiviados. Os resultados sugerem que no reservatório de Barra Bonita as mineralizações dos lixiviados de P. stratiotes ocorrem por duas rotas competitivas (i.e. mineralização dos compostos lábeis e formação de recursos refratários e sua mineralização), nas quais a disponibilidade de oxigênio e a massa molecular...

Q10 of heterotrophic activity during aerobic decomposition of Utricularia breviscapa and its effect on carbon cycling in a tropical lagoon / Q10 da atividade heterotrófica durante a decomposição aeróbia de Utricularia breviscapa e seu efeito na ciclagem do carbono da lagoa do óleo

In this study the Q10 coefficients of heterotrophic activities were measured during aerobic decomposition of Utricularia breviscapa Wright ex Griseb from Óleo lagoon (21° 36' S and 49° 47' W), Luiz Antonio, SP. The bioassays were set up with fragments of U. breviscapa and incubated with lagoon water at distinct temperatures (15.3, 20.8, 25.7 and 30.3 °C). Periodically for 95 days, the concentrations of dissolved oxygen were determined in the bioassays. The results of the temporal variation of dissolved oxygen were fitted to a first-order kinetic model. The stoichiometric relations were calculated on the basis of these fittings. In general, the results allowed us to conclude: i) the oxygen/carbon stoichiometric relations (O/C) varied in function of temperature and time. The temporal variations of the O/C observed in the decomposition of U. breviscapa, suggest that, in the initial phases of the process, low organic carbon concentrations were enough to generate great demands of oxygen, ii) the oxygen consumption coefficients (k d) presented low variation in function of increasing temperature, iii) the increment of the temperature induced a higher consumption of oxygen (COmax) and iv) the simulations indicate that during summer, temperature activates the metabolism of decomposing microbiota.

Neste estudo, foram discutidos os coeficientes Q10 das atividades heterotróficas durante a decomposição aeróbia de Utricularia breviscapa Wright ex Griseb da lagoa do Óleo (21° 36' S e 47° 49' O), Luiz Antônio, SP. Os bioensaios foram realizados com fragmentos de U. breviscapa e água da lagoa sendo incubados em diferentes temperaturas (15,3, 20,8, 25,7 e 30,3 °C). Periodicamente, por 95 dias, as concentrações de oxigênio dissolvido foram determinadas nos bioensaios. Os resultados da variação temporal de oxigênio dissolvido foram ajustados a um modelo cinético de primeira ordem. As relações estequiométricas foram calculadas com base nesses ajustes. De modo geral, os resultados permitiram concluir: i) as relações estequiométricas (O/C) variaram em função da temperatura e do tempo. As variações temporais dos coeficientes estequiométricos observadas na decomposição de U. breviscapa sugerem que, nas fases iniciais do processo, concentrações baixas de carbono orgânico são suficientes para gerar grandes demandas de oxigênio; ii) os coeficientes de consumo de oxigênio (k d) apresentaram baixa variação em função do incremento da temperatura; iii) o incremento da temperatura induziu um maior consumo de oxigênio (COmáx); e iv) as simulações indicaram que, durante o verão, a temperatura favoreceu o aumento do metabolismo da microbiota decompositora.

Hydrologic cycle and dynamics of aquatic macrophytes in two intermittent rivers of the semi-arid region of Brazil

The dynamics of aquatic macrophytes in intermittent rivers is generally related to the characteristics of the resistance and resilience of plants to hydrologic disturbances of flood and drought. In the semi-arid region of Brazil, intermittent rivers and streams are affected by disturbances with variable intensity, frequency, and duration throughout their hydrologic cycles. The aim of the present study is to determine the occurrence and variation of biomass of aquatic macrophyte species in two intermittent rivers of distinct hydrologic regimes. Their dynamics were determined with respect to resistance and resilience responses of macrophytes to flood and drought events by estimating the variation of biomass and productivity throughout two hydrologic cycles. Twenty-one visits were undertaken in the rewetting, drying, and drought phases in a permanent puddle in the Avelós stream and two temporary puddles in the Taperoá river, state of Paraíba, Northeast Brazil. The sampling was carried out by using the square method. Floods of different magnitudes occurred during the present study in the river and in the stream. The results showed that floods and droughts are determining factors in the occurrence of macrophytes and in the structure of their aquatic communities. The species richness of the aquatic macrophyte communities was lower in the puddles of the river and stream subject to flood events, when compared to areas where the run-off water is retained. At the beginning of the recolonization process, the intensity of the floods was decisive in the productivity and biomass of the aquatic macrophytes in the Taperoá river and the Avelós stream. In intermediate levels of disturbance, the largest values of productivity and biomass and the shortest time for starting the recolonization process occurred.

A dinâmica de macrófitas aquáticas em rios intermitentes está relacionada com as características de resistência e resiliência das plantas as perturbações hidrológicas da cheia e da seca. A região semi-árida do Brasil apresenta rios e riachos intermitentes, com ocorrência de eventos de perturbação em diferentes graus de intensidade, freqüência e duração ao longo de um ciclo hidrológico. O objetivo deste estudo foi determinar a ocorrência e variação de biomassa de espécies de macrófitas aquáticas em dois rios intermitentes de regime hidrológico distintos. A dinâmica foi determinada pelas respostas de resistência e resiliência das plantas aos eventos de cheia e de seca, através da variação da biomassa e produtividade ao longo de dois ciclos hidrológicos. Foram realizadas 21 visitas de campo durante as fases de reinundação, vazante e seca, em uma poça permanente localizada no riacho Avelós e duas poças temporárias no rio Taperoá, estado da Paraíba, Brasil. A amostragem foi feita de acordo com o método dos quadrados. Durante o estudo ocorreram cheias de diferentes magnitudes no rio e no riacho. Os resultados mostram a cheia e a seca como fatores determinantes na ocorrência e na estrutura da comunidade de macrófitas aquáticas. A riqueza da comunidade de macrófitas aquáticas foi menor nas poças do rio e riacho, sujeitos a eventos de cheia, quando comparada com a área de retenção de água, formada principalmente por escoamento superficial. A intensidade das cheias foi determinante no início da recolonização, na produtividade e na biomassa das espécies de macrófitas aquáticas no rio Taperoá e no riacho Avelós. Os maiores valores de produtividade, biomassa e o menor tempo para o início da recolonização ocorreram em níveis intermediários de perturbação.

Charophytes as a nutrient and energy reservoir in a tropical coastal lagoon impacted by humans (RJ, Brazil)

In the Imboassica Lagoon (22º24'S and 42º42'W) (Macaé, RJ, Brazil), two species of macroalgae of the genus Chara (C. angolensis and C. fibrosa) registered in large areas were identified. The lagoon is subject to several relevant anthropic impacts, of which untreated sewage is one of the most important. Results of the biomass distribution as analyzed in different areas of the lagoon showed values ranging from 172 to 510 gDW.m-2. As for the nutrient concentration, the results presented large fluctuations, with carbon values ranging from 325 to 392 mg.g-1DW, those of nitrogen, from 14 to 27 mg.g-1DW, and of phosphorus from 0.45 to 0.85 mg.g-1DW. This led to large fluctuations of the C:N:P ratio (from 387:24:1 to 872:47:1). The minimum and maximum energetic values of the biomass were 9.54 e 12.34 kJ.g-1DW. Smaller C:N:P ratios tended to occur in more eutrophic areas. The association between biomass and nutrient concentration showed that the highest quantities in the beds are found in oligotrophic areas. The Spearman correlation between nutrient concentration in the water column and biomass was r s = 0.45 (p 0.05) for nitrogen and r s = 0.50 (p 0.01) for phosphorus (n = 30). The large total biomass associated with nutrient concentration and energy content indicates that Charophytes are an important biological compartment in the structure and metabolism of the lagoon.

Na Lagoa Imboassica, localizada em Macaé, RJ, Brasil (22º24'S e 42º42'W), foram identificadas duas espécies de macroalgas do gênero Chara (C. angolensis e C. fibrosa), apresentando ampla distribuição. A lagoa recebe vários impactos antrópicos, e o lançamento de esgoto não tratado é um dos mais importantes. A biomassa variou entre 172 e 510 gDW.m-2 em diferentes áreas da lagoa. A concentração de nutrientes apresentou ampla variação, com os valores de carbono entre 325 e 392 mg.g-1DW, nitrogênio entre 14 e 27 mg.g-1DW e fósforo entre 0,45 e 0,85 mg.g-1DW, assim as taxas C:N:P apresentaram variação de 387:24:1 a 872:47:1. Os valores mínimo e máximo de energia na biomassa foram, respectivamente, 9,54 e 12,34 kJ.g-1DW. Há tendência de as menores taxas C:N:P ocorrerem em áreas mais eutrofizadas. Considerando os valores de biomassa e a concentração de nutrientes na biomassa, os maiores estoques de nutrientes estão associados aos bancos de Carófitas em áreas mais oligotróficas. A correlação de Spearman entre a concentração de nutrientes na coluna de água e a biomassa foi r s = 0,45 (p 0,05) para o nitrogênio e r s = 0,50 (p 0,01) para o fósforo (n = 30). A grande biomassa associada à concentração de nutrientes e os valores energéticos indicam que as carófitas são um importante compartimento biológico na estrutura e metabolismo da lagoa.

The effect of particle size on the leaching of Scirpus cubensis Poepp & Kunth

An investigation was made on the effects of detritus particle size on leaching rates in organic matter, and the associated environmental changes caused by detritus re-cycling in an oxbow lake (Lagoa do Infernão). Experiments were conducted during the decay of an aquatic macrophyte specie, S. cubensis, which in turn led to the formation of colored compounds. The S. cubensis were collected from the Lagoa do Infernão and taken to the laboratory where they were washed, dried, and fractionated using a sieve pedological set. The detritus was classified into six groups according to size, viz. 100, 10, 1.13, 0.78, 0.61, and 0.25 mm. Overall, the fragmentation process tended to increase the detritus fraction to be dissolved and to decrease the leaching rates owing to the possible dissolution of refracting matter. Fragmentation also caused the amount of colored compounds to increase and appeared to favor dissolved electrolyte release. Finally, in Lagoa do Infernão fragmentation is probably mediated by the metabolic action of benthic communities.

Foram realizados estudos a fim de verificar os efeitos do tamanho de partícula dos fragmentos nos coeficientes de lixiviação da matéria orgânica e as mudanças, associadas ao ambiente, causadas pela ciclagem de detritos em uma lagoa marginal (lagoa do Infernão). Os experimentos foram desenvolvidos durante a decomposição de uma espécie de macrófita aquática, Scirpus cubensis, que também gerou compostos coloridos. Os exemplares de S. cubensis foram coletados na lagoa do Infernão e levados ao laboratório, onde foram lavados, secos e fracionados em um conjunto de peneiras pedológicas. Os detritos foram classificados em seis grupos, de acordo com o tamanho: 100, 10, 1,13, 0,78, 0,61 e 0,25 mm. No geral, o processo de fragmentação tendeu a incrementar a fração do detrito a ser dissolvida e diminuir os coeficientes de lixiviação, em razão de possível dissolução da matéria orgânica refratária. A fragmentação também favoreceu a formação de compostos coloridos e a liberação de eletrólitos dissolvidos. Na lagoa do Infernão, a fragmentação, provavelmente, é mediada pela ação metabólica da comunidade bentônica.