Protozoa ciliates community structure in urban streams and their environmental use as indicators / Estrutura da comunidade de protozoários ciliados em córregos urbanos e sua utilização como indicadores

Abstract The objective of this work was to investigate the patterns of diversity and abundance of ciliates protozoa community in three tropical urban streams and verify which species can be considered bioindicators of water quality. In each stream, three regions (headwater, middle and mouth) were sampled in two years, in the rainy and dry seasons. The abiotic factors (dissolved oxygen, pH, temperature, turbidity, width, depth, flow and conductivity) and biotic factors (total coliforms, bacterioplankton, chlorophyll and flagellates) were analyzed using appropriate methods and ciliates were identified and counted through specialized literature. We identified 84 species distributed into 24 orders. Peniculida was the most representative order followed by Prorodontida. The RDA scores showed a spatial difference between streams. On the other hand, regarding the temporal variation, there was no separation of the sampled data. The Indval analysis showed ten species indicators, such as Coleps hirtus, Euplotes moebiusi and Tintinidium pusillum. The Cluster analysis per stream versus period showed a greater distinction of the streams in the dry season. On the other hand, a low similarity was observed between sections within the same stream. In summary, the results indicated that the ciliates can be used as important tools as bioindicators in lotic environments affected by different degrees of pollution, due to the fact that they have short life cycle, allowing the detection of impacts on a small time scale, as well as by having direct answers to environmental changes and high sensitivity to contaminants.

Resumo O objetivo deste trabalho foi investigar os padrões de diversidade e abundância da comunidade de protozoários ciliados em três córregos urbanos tropicais, bem como verificar quais espécies podem ser consideradas bioindicadoras da qualidade da água. Em cada córrego foram amostradas três regiões (cabeceira, intermediária e foz) em dois anos, nas estações chuvosa e seca. Os fatores abióticos (oxigênio dissolvido, pH, temperatura, turbidez, largura, profundidade, fluxo e condutividade) e fatores bióticos (coliformes totais, bacterioplâncton, clorofila e flagelados) foram analisados ​​por metodologia específica e os ciliados foram contados e identificados por meio de literatura especializada. Foram identificadas 84 espécies distribuídas em 24 ordens. Peniculida foi a ordem mais representativa, seguida por Prorodontida. Os escores da RDA mostraram uma diferença espacial entre os córregos. Por outro lado, em relação à variação temporal, não houve separação entre os dados amostrados. A análise Indval mostrou dez espécies indicadoras, como Coleps hirtus, Euplotes moebiusi e Tintinidium pusillum. A análise de Cluster realizada por riacho versus período evidenciou uma maior distinção dos córregos no período seco. Por outro lado, foi observada uma baixa similaridade entre os locais dentro do mesmo córrego. Em síntese, os resultados indicaram que os ciliados podem ser utilizados como ferramentas importantes como bioindicadores em ambientes lóticos afetados por diferentes graus de poluição, devido ao fato de apresentarem um curto ciclo de vida, permitindo a detecção de impactos em uma pequena escala de tempo, bem como por apresentarem respostas diretas às mudanças ambientais e alta sensibilidade a contaminantes.

Attachment of the peritrich epibiont Zoothamnium intermedium Precht, 1935 (Ciliophora, Peritrichia) to artificial substrates in a natural environment / Colonização de substratos artificiais pelo peritríquio epibionte Zoothamnium intermedium Precht, 1935 (Ciliophora, Peritrichia), em um ambiente natural

Peritrich ciliates are commonly found as epibionts, colonizing living organisms, or attached to non-living substrates in freshwater, estuarine and marine environments. Several species of peritrich epibionts are obligate, which means that they are able to only colonize other organisms, while others are facultative attaching to living or non-living substrates. The peritrich Zoothamnium intermedium is commonly found as epibiont on the copepod species Acartia tonsa and Eurytemora affinis in Chesapeake Bay, USA. Previous studies demonstrated that Z. intermedium is not able to attach to non-living substrates in the laboratory; with free-swimming stages (telotrochs) dying when living substrates are not available for colonization. The present study investigated the ability of Z. intermdium to colonize artificial substrates in the field. Observations were carried out while the peritrich ciliate was colonizing copepods in Rhode River, a tributary of Chesapeake Bay. Results demonstrated that four species of Zoothamnium were recovered from artificial substrates, but none of them was Z. intermedium. At the same time, Z. intermedium was colonizing adults and copepodites of E. affinis and A. tonsa during the whole study period. These results, in addition to laboratory observations, suggest that Z. intermedium is an obligate epibiont.

Ciliados peritríquios são normalmente encontrados como epibiontes, colonizando substratos vivos, ou em substratos inanimados em ambientes de água doce, estuarinos e marinhos. Muitas espécies de peritríquios epibiontes podem ser consideradas obrigatórias quando estão aptas a colonizar apenas substratos vivos, ou facultativos quando conseguem colonizar substratos vivos ou inanimados. A espécie de ciliado peritríquio Zoothamnium intermedium é encontrada colonizando os copépodos Acartia tonsa e Eurytemora affinis na Chesapeake Bay, EUA. Estudos preliminares demonstraram que Z. intermedium não consegue colonizar substratos inanimados em laboratório e que os estágios livre-natantes (telotróquios) morrem quando não estão expostos a algum substrato vivo. No presente estudo, foi investigada a habilidade de Z. intermedium colonizar substratos artificiais no campo. As observações foram realizadas no Rhode River, um afluente da Chesapeake Bay, enquanto Z. intermedium era encontrado colonizando copépodos. Os resultados demonstraram que quatro espécies de Zoothamnium colonizaram os substratos artificiais, mas nenhuma delas era Z. intermedium. No mesmo período, Z. intermedium foi encontrado colonizando copepoditos e adultos de A. tonsa e E. affinis. Estes resultados, juntamente com as observações de laboratório, sugerem que Z. intermedium é um epibionte obrigatório.

The influence of environmental characteristics on the distribution of ciliates (Protozoa, Ciliophora) in an urban stream of southeast Brazil / Influência das características ambientais sobre distribuição dos ciliados (Protozoa, Ciliophora) em um córrego urbano no sudeste brasileiro

The aim of this research was to study the ciliated protozoa community at three sampling stations that receive different levels of domestic sewage along the São Pedro Stream in the municipality of Juiz de Fora, Minas Gerais, Brazil, in order to determine the influence of organic pollution on this community and to assess the feasibility of using ciliates as water quality indicators. Four physical-chemical parameters of the water samples were evaluated: dissolved oxygen concentration, electrical conductivity, pH and temperature. The sediment was obtained manually, using dredges with capacity of 300 mL, at each collection point. Point 1 was located in a rural region that receives a low sewage load, while Points 2 and 3 were located in populated regions receiving high sewage loads. We found 22 ciliate species, of which 18 are included in the saprobic system and are considered bioindicators. These showed beta-mesosaprobic environments at Point 1 and alfa-mesosaprobic to polisaprobic environments at Points 2 and 3. The low levels of dissolved oxygen and the high electrical conductivity values at Points 2 and 3, together with the strong similarity between the ciliate taxocenoses of these points and the weak similarity between Point 1 and the other two, confirm the high sewage loads received at the latter two points. The combination of the biological indicators and physical-chemical analyses therefore proved itself to be an efficient method of evaluating water quality, and has excellent potential to support decisions on the conservation of headwaters and recuperation of degraded environments in lotic systems.

O objetivo deste trabalho foi estudar a comunidade de protozoários ciliados em três estações amostrais, que recebem diferentes níveis de lançamento de esgoto doméstico, ao longo do córrego São Pedro, Juiz de Fora, MG, a fim de se determinar a influência da poluição orgânica sobre a composição e distribuição desta comunidade e avaliar a viabilidade da utilização dos ciliados como indicadores da qualidade da água. Foram mensurados quatro parâmetros físico-químicos da água amostrada: teor de oxigênio dissolvido, condutividade elétrica, pH e temperatura. Amostras do sedimento foram obtidas manualmente com o auxílio de dragas, com capacidade de 300 mL, em cada ponto de coleta. O ponto 1, localizado em uma região rural, recebe baixa carga de esgoto, enquanto os pontos 2 e 3, localizados em regiões com ampla ocupação humana, recebem altas cargas de esgoto. Foram registradas 22 espécies de ciliados, sendo que 18 estão incluídas no sistema sapróbio e são consideradas bioindicadoras de ambientes beta-mesossapróbio no ponto 1 e de alfa a polissapróbio nos pontos 2 e 3. Os baixos valores de oxigênio dissolvido e os altos valores de condutividade elétrica registrados nas estações 2 e 3, juntamente com a similaridade entre a taxocenose de ciliados destas estações e a baixa similaridade entre a estação 1 e as demais, confirmaram as altas cargas de esgoto recebidas nestas estações. A união do método biológico com a análise físico-química mostrou-se, portanto, um eficiente método na avaliação da qualidade da água, e apresenta grande potencial de utilização em tomadas de decisões relativas à conservação de nascentes e recuperação de ambientes degradados em sistemas lóticos.

Growth of the peritrich epibiont Zoothamnium intermedium Precht, 1935 (Ciliophora, Peritrichia) estimated from laboratory experiments / Crescimento do peritríquio epibionte Zoothamnium intermedium Precht, 1935 (Ciliophora, Peritrichia) obtido através de experimentos em laboratório

Peritrich ciliates are commonly found colonizing living substrates. Although this a well known phenomenon, biological aspects of this relationship need to be studied in more detail. Assessment of growth rates in peritrichs has been the subject of very few studies. Only species in the genera Carchesium Ehrenberg, 1830 and Vorticella Linnaeus, 1767 had their growth rates evaluated in the field and in the laboratory. In the present study, growth, colonization (colonies/host), and proliferation (zooids/colony) rates of the peritrich epibiont Zoothamnium intermedium Precht, 1935 attached to the calanoid copepod Acartia tonsa Dana 1848 were evaluated in the laboratory in two food regimes: bacteria only, and algal based diet. Results showed that growth, colonization, and proliferation rates were similar for both diets. Maximum growth rates obtained for Z. intermedium was 0.85 and 0.83 per day, for bacteria and algae respectively. Maximum colonization rates were 0.5 per day for both diets, and the maximum proliferation rates were 0.44 and 0.42 per day for bacteria and algae respectively. These results demonstrate that Z. intermedium is able to grow at the same rate of other peritrichs on bacterial and algal based diets.

Ciliados peritríquios são geralmente encontrados colonizando a superfície de outros organismos. Embora este fenômeno seja bem documentado, certos aspectos biológicos desta associação ainda precisam ser estudados. Taxas de crescimento em peritríquios foram objeto de pouquíssimos estudos, visto que apenas espécies nos gêneros Carchesium e Vorticella tiveram suas taxas de crescimento calculadas em experimentos de campo e de laboratório. No presente trabalho, taxas de crescimento, colonização (colônias/hospedeiro) e proliferação (zooides/colônia) do peritríquio epibionte Zoothamnium intermedium colonizando o copépodo calanoide Acartia tonsa foram avaliadas em laboratório com duas dietas: bactéria somente e alga. Resultados demonstraram que taxas de crescimento, colonização e proliferação foram semelhantes para as duas dietas. A taxa de crescimento máxima observada para Z. intermedium foi de 0.85 e 0.83 por dia para bactéria e alga, respectivamente. A taxa máxima de colonização foi 0.5 por dia para as duas dietas e a taxa máxima de proliferação foi de 0.44 e 0.42 por dia para bactéria e alga, respectivamente. Estes resultados demonstram que Z. intermedium cresce em taxas semelhantes a outras espécies de peritríquios em dietas de bactérias ou de algas.

Trophic interactions within the microbial food web in a tropical floodplain lake (Laguna Bufeos, Bolivia)

Whether the primary role of bacterioplankton is to act as "remineralizers" of nutrients or as direct nutritional source for higher trophic levels will depend on factors controlling their production and abundance. In tropical lakes, low nutrient concentration is probably the main factor limiting bacterial growth, while grazing by microzooplankton is generally assumed to be the main loss factor for bacteria. Bottom-up and top-down regulation of microbial abundance was studied in six nutrient limitation and dilution gradient-size fractionation in situ experiments. Bacteria, heterotrophic nanoflagellates (HNF), ciliates and rotifers showed relatively low densities. Predation losses of HNF and ciliates accounted for a major part of their daily production, suggesting a top-down regulation of protistan populations by rotifers. Phosphorus was found to be strongly limiting for bacterial growth, whereas no response to enrichment with Nitrogen or DOC was detected. HNF were the major grazers on bacteria (g=0.43 d-1 ), the grazing coefficient increased when ciliates were added (g=0.80 d-1 ) but decreased when rotifers were added (g=0.23 d-1 ) probably due to nutrient recycling or top-down control of HNF and ciliates by rotifers

Que el bacterioplancton juegue básicamente un papel de reciclaje de nutrientes, o sea una fuente directa de nutrientes, depende de varios factores que afectan su producción y abundancia. En los lagos tropicales, la baja concentración de nutrientes es posiblemente el principal factor limitante del crecimiento bacteriano, y suele suponerse que la mayor pérdida poblacional de bacterias se debe a depredación por parte del microzooplancton. Estudiamos la regulación ascendente ("de abajo hacia arriba") y descendente ("de arriba hacia abajo") de abundancia bacteriana mediante seis experimentos in situ de limitación de nutrientes y de fraccionamiento de la dilución tamaño- gradiente. Bacterias, nanoflagelados heterotróficos (NHT), ciliados y rotíferos tienen densidades relativamente bajas. Las pérdidas por depredación de ciliados y de NHT explicaron la mayoría de la producción diaria, lo que sugiere que las poblaciones de protistas son reguladas por los rotíferos de forma descendente. El fósforo resultó ser un limitante fuerte del crecimiento bacteriano, pero no se detectó efecto del enriquecimiento con nitrógeno ni con "DOC". Los NHT fueron los principales depredadores de bacterias (g=0.43 d-1 ). El coeficiente de ramoneo aumentó al agregar los ciliados (g=0.80 d-1 ) pero disminuyó al agregar los rotíferos (g=0.23 d-1 ) probablemente debido a reciclaje de nutrientes o a control descendente de los NHT y ciliados por parte de los rotíferos