Effects of the submerged macrophyte Ceratophyllum demersum (Ceratophyllaceae) and the cladoceran Moina micrura (Cladocera: Moinidae) on microalgal interactions / Efectos de un macrófito sumergido Ceratophyllum demersum (Ceratophyllaceae) y un cladócero Moina micrura (Cladocera: Moinidae) sobre las interacciones de microalgas

ABSTRACT

Abstract Introduction: Cyanobacterial blooms in tropical water bodies are increasingly common, because of eutrophication and rising temperatures. Consequently, many freshwater systems are affected, by reducing water quality, biodiversity, and ecosystem services. With the increased frequency of harmful algal blooms, the development of biological tools to improve water quality is an urgent issue. Objective: To evaluate the effects of a submerged macrophyte and a cladoceran on the microcystin-producing cyanobacteria Microcystis aeruginosa (NPLJ-4) and the chlorophyte Raphidocelis subcapitata (BMIUFRPE-02) in mixed cultures. Methods: Two parallel experiments were carried out for ten days to evaluate the effects of the submerged macrophyte Ceratophyllum demersum and the cladoceran Moina micrura on microalgal interactions. Microalgal strains were cultivated in the ASM1 culture medium, under controlled laboratory conditions. The first experiment presented four treatments M (C. demersum), Z (M. micrura), MZ (C. demersum and M. micrura), and C (control). Meanwhile, the second experiment consisted of five treatments, in which the microalgae were cultivated together at different MicrocystisRaphidocelis ratios 10, 31, 11, 13, and 01. Biomass and growth rates of the strains were evaluated every two days, which were statistically treated with three-way or two-way repeated-measures ANOVA. Results: In the first experiment, M. aeruginosa was significantly inhibited in M and MZ treatments from the second day, and Z from the fourth, while R. subcapitata showed no reduction in its biomass in any treatment. On the other hand, R. subcapitata was stimulated from the eighth and tenth days in M treatment and only on the eighth day in Z treatment. In the second experiment, M. aeruginosa was significantly inhibited when cultivated with R. subcapitata in low ratios (MicrocystisRaphidocelis ratio of 13) throughout the experiment, while the chlorophyte was stimulated in that treatment. Conclusions: The coexistence of a cyanobacterium with a green alga did not alter the main negative response of M. aeruginosa to the submerged macrophyte and zooplankton but stimulated the green alga. Accordingly, the introduction of submerged macrophytes and cladocerans already adapted to eutrophic conditions, both isolated and combined, proved to be a good method to control cyanobacterial blooms without negatively affecting other coexisting phytoplankton species.

RESUMEN

Resumen Introducción: Las proliferaciones de cianobacterias en los cuerpos de agua tropicales son cada vez más comunes, debido a la eutrofización y al aumento de las temperaturas. En consecuencia, muchos sistemas de agua dulce se ven afectados por la reducción de la calidad del agua, la biodiversidad y los servicios de los ecosistemas. Con el aumento de la frecuencia de la proliferación de algas nocivas, el desarrollo de herramientas biológicas para mejorar la calidad del agua es urgente. Objetivo: Evaluar los efectos de una macrófita sumergida y un cladócero sobre la cianobacteria productora de microcistina llamada Microcystis aeruginosa (NPLJ-4) y la clorofita Raphidocelis subcapitata (BMIUFRPE-02) en cultivos mixtos. Métodos: Se realizaron dos experimentos paralelos durante diez días para evaluar los efectos de la macrófita sumergida Ceratophyllum demersum y el cladócero Moina micrura sobre las interacciones microalgales. Se cultivaron cepas de microalgas en el medio de cultivo ASM1, en condiciones controladas de laboratorio. El primer experimento presentó cuatro tratamientos M (C. demersum), Z (M. micrura), MZ (C. demersum y M. micrura) y C (control). El segundo experimento consistió en cinco tratamientos, en el que las microalgas se cultivaron juntas en diferentes proporciones de MicrocystisRaphidocelis 10, 31, 11, 13 y 01. La biomasa y las tasas de crecimiento de las cepas se evaluaron cada dos días, y se trataron estadísticamente con ANOVA de medidas repetidas de dos o tres factores. Resultados: En el primer experimento, M. aeruginosa se inhibió significativamente en los tratamientos M y MZ a partir del segundo día, y en Z a partir del cuarto, mientras que R. subcapitata no mostró reducción de su biomasa en ningún tratamiento. Por otro lado, R. subcapitata fue estimulada a partir del octavo y décimo día en el tratamiento M y solo en el octavo día en el tratamiento Z. En el segundo experimento, M. aeruginosa se inhibió significativamente cuando se cultivó con R. subcapitata en proporciones bajas (proporción de MicrocystisRaphidocelis de 13) durante todo el experimento, mientras que la clorófita se estimuló en ese tratamiento. Conclusiones: La coexistencia de una cianobacteria con un alga verde no alteró la principal respuesta negativa de M. aeruginosa a la macrófita sumergida y al zooplancton, sino que estimuló al alga verde. En consecuencia, la introducción de macrófitos y cladóceros sumergidos ya adaptados a las condiciones eutróficas, tanto aislados como combinados, resultó ser un buen método para controlar las proliferaciones de cianobacterias sin afectar negativamente a otras especies de fitoplancton coexistentes.