Evaluación anual del fitoplancton y su respuesta a la calidad de agua en el lago de Amatitlán, Guatemala / Annual evaluation of phytoplankton and its answer to water quality in Amatitlán lake, Guatemala

Se realizó un estudio sobre la composición y abundancia del fitoplancton en el lago de Amatitlán, y el efecto de la calidad de agua sobre su biodiversidad. Para ello, se colectaron muestras de agua en cuatro puntos específicos del lago, en la superficie del agua y a profundidades de 5, 10 y 20 m, de manera mensual durante el 2017. Se midieron parámetros fisicoquímicos in situ como temperatura y pH. Igualmente, se identificaron y contabilizaron cianobacterias y microalgas. El índice de estado trófico (IETP) catalogó al lago como eutrófico e hipertrófico (IETP = 63.80-88.18). Se reportan 34 géneros de fitoplancton distribuidos en 30 familias, 17 órdenes y 10 clases. Los indicadores biológicos, tales como, floraciones algales de Microcystis (38.41%), baja diversidad de diatomeas (Nitzschia, Aulacoseira y Cyclotella), presencia de microalgas Nitzschia y Scenedesmusresistentes a procesos de eutrofización, y alta concentración de coliformes fecales, de hasta 24,000 NMP/100 ml, evidenciaron la baja calidad de agua que se presenta en el lago de Amatitlán. En época seca se encontró más diversidad de microalgas debido a la mayor incidencia de radiación solar, el poco recambio de agua y la acumulación de materia orgánica. Aunque esto varía con los cambios en la concentración de nitrógeno total (NT) y fosforo total (PT), que potencian la proliferación de cianobacterias tóxicas. La biodiversidad del lago fue baja debido al estado hipereutrófico en que se encuentra. Se recomienda poner en funcionamiento plantas de tratamiento de aguas residuales para evitar que esta problemática continúe.

A study was carried out on the composition and abundance of phytoplankton in Amatitlán lake, and the effect of water quality on its biodiversity. For this, water samples were collected at four specific points in the lake, on the water surface and at depths of 5, 10 and 20 m, in a monthly way during 2017. Physicochemical parameters were measured in situ such as temperature and pH. Likewise, cyanobacteria and microalgae were identified and accounted. The trophic state index (IETP) cataloged the lake as eutrophic and hypertrophic (IETP = 63.80-88.18). 34 genera of phytoplankton distributed in 30 families, 17 orders and 10 classes are reported. Biological indicators, such as Microcystis algal blooms (38.41%), low diatom diversity (Nitzschia, Aulacoseira and Cyclotella), presence of Nitzschia and Scenedesmus microalgae resistant to eutrophication processes, and high concentration of fecal coliforms, up to 24,000 NMP/100 ml, evidenced the low quality of water that occurs in lake Amatitlán. In the dry season, more microalgae diversity was found due to the higher incidence of solar radiation, little water change and the accumulation of organic matter. Even though this varies with changes in the concentration of total nitrogen (NT) and total phosphorus (PT), which enhance the proliferation of toxic cyanobacteria. The lake's biodiversity was low due to its hypereutrophic state. We recommend to put this wastewater treatment plants into operation to prevent this problem to continue.

Prospecção de compostos orgânicos voláteis e seus efeitos na auto-regulação fisiológica em cianobactérias / Prospection of volatile organic compounds and their effects on physiological self-regulation in cyanobacteria

Apesar dos diversos estudos sobre a presença de cianobactérias e a correlação entre fatores ambientais que influenciam ou desencadeiam florações, é ainda incipiente a informação sobre o controle fisiológico e bioquímico da produção de metabólitos secundários, cianotoxinas e compostos orgânicos voláteis (COVs) nestes organismos. Os COVs mais comumente encontrados em cianobactérias são a geosmina e o 2- metil-isoborneol, compostos que resistem ao tratamento convencional da água, causam mau cheiro e alteram seu gosto, além de bioacumular em peixes e moluscos. Estudos sobre possíveis sistemas de competição (alelopatia) entre linhagens de cianobactérias, ou entre elas e outros organismos, podem contribuir para elucidação do papel da produção de COVs por cianobactérias. Dessa forma, os objetivos deste projeto foram (i) prospectar a produção de COVs e seus efeitos na auto-regulação fisiológica em cianobactérias mantidas em laboratório; e (ii) desenvolver um método analítico, por microextração em fase sólida (SPME) e cromatografia em fase gasosa com detecção por espectrometria de massas (GC-MS), para a determinação destes compostos. Foram realizados ensaios para avaliar os perfis de produção dos COVs em duas linhagens de M. aeruginosa em diferentes fases de crescimento, sob diferentes intensidades luminosas (50, 150 e 250 ?µmol.fótons.m-2.s-1) e também ao longo do ritmo circadiano, avaliando a influência dos períodos claro e escuro. Para avaliar efeitos alelopáticos, exsudatos de uma linhagem de M. aeruginosa produtora de microcistinas foram testados em culturas de outra linhagem de M. aeruginosa não produtora de toxinas por meio de técnicas tradicionais de cultivo com monitoramento do crescimento. Na análise da produção de COVs, por GC-MS, observou-se que se destacam, majoritariamente, os compostos α-ciclocitral, ß-ciclocitral e ß-ionona, sendo o ß-ciclocitral o mais abundante, em todas as condições testadas, para as ambas as linhagens estudadas. A linhagem não toxigênica, no entanto, apresentou produção mais elevada de todos os compostos identificados. Dentre as intensidades luminosas testadas, a intensidade de 250 µmol.fótons.m-2s-1 foi a que apresentou a maior taxa de crescimento para a linhagem LTPNA 08 e relação negativa entre o aumento da irradiância e a produção de ß-ciclocitral. Foram identificadas, também, variações na produção dos compostos α-ciclocitral, ß-ciclocitral e ß-ionona nas linhagens ao longo do ritmo circadiano, sendo as maiores concentrações encontradas no período escuro. Observou-se morte celular e redução na produção de COVs 24 horas após adição de exsudatos pertencentes à linhagem de M. aeruginosa toxigênica em cultivos da linhagem não-toxigênica. Sendo assim, pode-se inferir que a produção dos COVs pode sofrer alterações qualitativas e quantitativas dependendo do estímulo ambiental presente, tanto por interações bióticas (com outros organismos e ritmo circadiano), quanto por fatores abióticos (intensidade luminosa)

There are several studies on the presence of cyanobacteria and the correlation between environmental factors that may influence or trigger blooms. However, information concerning the physiological and biochemical control of the production of secondary metabolites, toxins and volatile organic compounds (VOC) by cyanobacteria is poorly understood. Geosmin and 2-methyl-isoborneolare are commonly found VOC in cyanobacteria, they resist to conventional water treatment and can cause bad smell and taste in the final water. In addition, VOC can bioaccumulate in fish and shellfish. Studies on possible competition systems (allelopathy) either among strains of cyanobacteria or among them and other organisms such as green microalgae, may help to elucidate the role of VOC production by cyanobacteria. Thus, the main objectives of this study are: (i) prospect the production of VOCs and their effects on physiological self-regulation in cyanocrobacteria kept in the laboratory; and (ii) to develop an analytical method, by solid phase microextraction (SPME) and gas chromatography with mass spectrometry detection (GC-MS), for the determination of these compounds. The assays were carried out to evaluate the production profiles of VOCs in two strains of M. aeruginosa at different growth stages under different light intensities (50, 150 and 250 µmol.fótons.m-2.s-1) and also along of the circadian rhythm, evaluating the influence of light and dark periods. To assess allelopathic effects, exudates from a microcystin-producing strain of M. aeruginosa were tested on cultures of another non-toxin producing M. aeruginosa strain by traditional growth monitoring culture techniques. In the analysis of VOC production by GC-MS, it was observed that α-cyclocyclal, ß-cyclocyclal and ß-ionone compounds were the most prominent, with ß-cyclocitral being the most abundant in all conditions tested, for both strains studied. The non-toxigenic lineage, however, showed higher production of all the identified compounds. Among the light intensities tested, the intensity of 250 µmol.fótons.m-2s-1 was the one with the highest growth rate and positive relation between the irradiance increase and the ß-cyclocitral production. Variations in the production of the α-cyclocyclal, ß-cyclocyclal and ß-ionone compounds were also identified in the lines along the circadian rhythm, being the highest concentrations found in the dark period. Cell death and reduction in VOC production were observed 24 hours after addition of exudates belonging to the toxigenic M. aeruginosa lineage in cultures of the non-toxigenic lineage. Thus, it can be inferred that the production of VOCs can undergo qualitative and quantitative changes depending on the environmental stimulus present, both by biotic interactions (with other organisms and circadian rhythm) and by abiotic factors (luminous intensity)

Determinação de fármacos em mananciais do estado de São Paulo e estudo da sua ecotoxicidade sobre a cianobactéria Microcystis aeruginosa / Pharmaceuticals determination in São Paulo stare springs and evaluation of their toxicity in cyanobacterium Microcystis aeruginosa

A contaminação de corpos d'água por fármacos é um tema de extrema relevância, tendo em vista problemas como a escassez de água, florações de cianobactérias tóxicas e lançamentos clandestinos de efluentes domésticos. Sendo assim, este trabalho teve como objetivo determinar a presença de cafeína (CAF), fluoxetina (FLX), levotiroxina (LVX) e bezafibrato (BZF) em mananciais do estado de São Paulo, bem como avaliar a toxicidade desses compostos à cianobactéria Microcystis aeruginosa LTPNA 08. Um método por LC-MS/MS foi desenvolvido e validado, de acordo com a RDC nº 166 da ANVISA, para a detecção de CAF, FLX, LVX e BZF em amostras ambientais. As represas Guarapiranga e Billings, bem como os rios Taiçupeba, Sorocaba, Baixo Cotia, Grande e Paraíba foram monitorados de abril a setembro de 2017. A toxicidade dos fármacos foi avaliada por meio do monitoramento do crescimento, produção de microcistinas e viabilidade celular da cianobactéria M. aeruginosa LTPNA 08. CAF foi detectada em todas as amostras analisadas, com concentrações que variaram de 6,6 ng.L-1 a 16,47 µg.L-1. No Rio Cotia foram verificadas as maiores concentrações de CAF, FLX e BZF (16,47 µg.L-1; 3,5 ng.L-1 e 322 ng.L-1, respectivamente). A LVX, cujos produtos de biotransformação não foram monitorados, não foi detectada em nenhuma amostra analisada. A concentração de 50 µg.L-1 de FLX inibiu o crescimento da cianobactéria em 82,3% (CE50: 31,4 µg.L-1). Em relação à produção de microcistinas totais, os fármacos inibiram a liberação da fração extracelular para a maior concentração testada ao longo do tempo de monitoramento, embora não tenham demonstrado efeito sobre a viabilidade celular. Sendo assim, considerando-se que fármacos estão presentes nos mananciais monitorados no estado de São Paulo e que a FLX pode causar efeito sobre a M. aeruginosa, os efeitos decorrentes da exposição a concentrações ambientais contínuas e cumulativas de fármacos em corpos d'água devem ser estudados. Além disso, uma vez que a ocorrência destas substâncias e outros contaminantes antropogênicos no ambiente aquático natural é uma questão emergente devido aos efeitos adversos potenciais que estes compostos representam para a vida aquática e os seres humanos, os tipos e níveis destes compostos, que têm um impacto maior na qualidade da água, deve ser constantemente monitorada. Práticas de gestão que investem em saneamento e na redução da descarga de efluentes não tratados, e um plano de proteção de recursos hídricos com o objetivo de garantir a segurança da água seriam medidas essenciais para reduzir o aporte de contaminantes nos corpos d'água do estado de São Paulo

Contamination of water bodies by drugs is a subject of extreme relevance considering related problems such as water scarcity, harmful cyanobacterial blooms and discharge of untreated domestic effluents. Therefore, the aim of this work was to determine the presence of caffeine (CAF), fluoxetine (FLX), levothyroxine (LVX) and bezafibrate (BZF) in springs in the State of São Paulo, and to evaluate the toxicity of these compounds in cyanobacteria Microcystis aeruginosa LTPNA 08. A LC-MS/MS method was developed and validated according to RDC nº 166 of ANVISA to assess the concentration of CAF, FLX, LVX and BZF in environmental samples. Guarapiranga and Billings reservoirs, as well as the Taiçupeba, Sorocaba, Baixo Cotia, Grande and Paraíba rivers were monitored from April to September 2017.The drugs toxicity in M. aeruginosa LTPNA 08 was assessed by monitoring their effects on cyanobacterial growth, microcystins production and cell viabilityby flow cytometry. CAF was detected in all analyzed samples at concentrations ranging from 6.6 ng to 16.47 µg.L-1.Among studied sites, Cotia river showed the highest concentrations of CAF, FLX and BZF (16.47 µg.L-1, 3.5 ng.L-1 and 322 ng.L-1, respectively). LVX, which biotransformation products were not monitored, was not detected in any of the analyzed samples. Regarding the drugs toxicity, 50 µg.L-1 of FLX inhibited the cyanobacterial grow thin 82.3% (EC50 of 31.4 µg.L-1). Although no effect on cell viability was seen by flow cytometry, the highest concentrations of all compounds tested were able to inhibit the release of microcystins. Therefore, considering that some of the drugs monitored showed to be present in water sources in São Paulo State and that FLX affects cyanobacteria M. aeruginosa growth, the effects of continuous and cumulative exposure at environmental drug concentrations of in water bodies should be evaluated. Also, since the occurrence of these substances and other anthropogenic contaminants in the natural aquatic environment is an emerging issue due to the potential adverse effects these compounds pose to aquatic life and humans, thet ypes and levels of these compounds, which have a greater impact on water quality, should be constantly monitored. Management practices investing in sanitation and in reducing discharge of untreated effluents, as well as a plan for water resources protection with the goal of ensuring water security would be essential measures in reducing drugs loading into water bodies situated in São Paulo State

NaCl induced changes in photosystem stoichiometry and photosynthetic activity of the cyanobacterium Microcystis aeruginosa Kütz.

Exposure to 0.4 M NaCl resulted in higher PS I/PS II stoichiometry and increase in the rate of photosynthesis in planktonic cyanobacterium M. aeruginosa. Altered ratios of PS I/PS II as well as photosynthesis and respiration were stabilized within 72 hr of exposure to salt, leading to adaptation of the organism to the changed conditions.