Structure and dynamics of the protoplankton community in an environmentally protected urban stream / Estrutura e dinâmica da comunidade de protoplâncton em um córrego urbano ambientalmente protegido

Abstract We aimed to investigate spatial and temporal scales, abundance, and factors that structure the communities of protozoans in a tropical urban stream. Methods: Samples of water for analysis of biological communities (testate amoebae, ciliates and bacteria) and limnological variables were taken in the Mandacaru stream located in the Conservation Unit of Parque do Cinquentenário, in the city of Maringá, Paraná State, Brazil, in two hydrological periods (dry and rainy). We calculated the Water Quality Index (WQI) composed by nine parameters of water quality (dissolved oxygen, thermotolerant coliforms, pH, BOD, water temperature, total nitrogen, total phosphorous, turbidity, and total solids), Trophic State Index (TSI) for phosphorous and we used a Redundancy Analysis (RDA) to verify the influence of environmental variables in the protozoan community. Results: The WQI showed that water quality was considered good in some points and considered bad in other points. The TSI for phosphorus classified the stream as mesotrophic in the majority of sampled sites points (mean between 53.09 and 58.35). We identified 19 taxa of testate amoebae, belonging to six families, being Difflugiidae, Centropyxidae, and Arcellidae those with more species and 71 infrageneric taxa of ciliates, distributed in 12 orders being Peniculida the most representative order, followed by Euplotida. According to RDA analysis, samples of the dry period were characterized by higher values of bacteria density and concentrations of chlorophyll-a, total phosphorous, and total nitrogen. Ciliates and testate amoebae presented higher abundance values in some of the months characterized by higher precipitation and in conditions of higher system productivity. Conclusion: we may conclude that the Mandacaru stream, although strongly influenced by anthropic action, still presents an acceptable water quality. Lastly, we emphasize that protists abundance was strongly influenced by system productivity. This was evidenced by elevated protozoan densities where there was higher primary and bacterial productivity. Thus, these organisms must be considered in studies that aim at the identification of organisms that may indicate anthropic impacts and environmental quality.

Resumo O objetivo foi investigar, em escalas espacial e temporal, a abundância das comunidades de protozoários bem como os fatores intervenientes na estruturação das mesmas em um córrego urbano. Métodos: Amostras de água para análise de comunidades biológicas (amebas testáceas, ciliados e bactérias) e para análise de variáveis limnológicas foram tomadas no córrego Mandacaru localizado na Unidade de Conservação do Parque do Cinquentenário, na cidade de Maringá, Paraná State, Brasil, em dois períodos hidrológicos (seco e chuvoso). Calculamos o Índice de Qualidade de Água (IQA), o Índice de Estado Trófico (ETI) para fósforo e utilizamos uma Análise de Redundância (RDA) para verificar a influência de variáveis ambientais na comunidade de protozoários. Resultados: O IQA mostrou que a qualidade da água foi considerada boa em alguns pontos e considerada ruim em outros pontos, e o ETI para o fósforo classificou o córrego como mesotrófico na maioria dos locais amostrados (média entre 53,09 e 58,35). Foram identificados 19 táxons de amebas testáceas, pertencentes a seis famílias, sendo Difflugiidae, Centropyxidae e Arcellidae as mais especiosas, e 71 táxons de ciliados, distribuídos em 12 ordens, sendo Peniculida a ordem mais representativa, seguida por Euplotida. De acordo com a análise RDA, amostras do período seco foram caracterizadas por maiores valores de densidade bacteriana e concentrações de clorofila-a, fósforo total e nitrogênio total. As amebas testáceas e os ciliados apresentaram valores de abundância maiores em alguns dos meses caracterizados por maior precipitação e em condições de maior produtividade do sistema. Podemos concluir que o córrego Mandacaru, embora fortemente influenciado pela ação antrópica, ainda apresenta uma qualidade de água aceitável. Por fim, enfatizamos que a abundância de protistas foi fortemente influenciada pela produtividade do sistema. Isto foi evidenciado pelas elevadas densidades de protozoários onde houve maior produtividade primária e bacteriana. Assim, esses protistas devem ser considerados em estudos que visem à identificação de organismos que possam indicar impactos antrópicos e qualidade ambiental.

Structure and dynamics of the protoplankton community in an environmentally protected urban stream

Abstract We aimed to investigate spatial and temporal scales, abundance, and factors that structure the communities of protozoans in a tropical urban stream. Methods: Samples of water for analysis of biological communities (testate amoebae, ciliates and bacteria) and limnological variables were taken in the Mandacaru stream located in the Conservation Unit of Parque do Cinquentenário, in the city of Maringá, Paraná State, Brazil, in two hydrological periods (dry and rainy). We calculated the Water Quality Index (WQI) composed by nine parameters of water quality (dissolved oxygen, thermotolerant coliforms, pH, BOD, water temperature, total nitrogen, total phosphorous, turbidity, and total solids), Trophic State Index (TSI) for phosphorous and we used a Redundancy Analysis (RDA) to verify the influence of environmental variables in the protozoan community. Results: The WQI showed that water quality was considered good in some points and considered bad in other points. The TSI for phosphorus classified the stream as mesotrophic in the majority of sampled sites points (mean between 53.09 and 58.35). We identified 19 taxa of testate amoebae, belonging to six families, being Difflugiidae, Centropyxidae, and Arcellidae those with more species and 71 infrageneric taxa of ciliates, distributed in 12 orders being Peniculida the most representative order, followed by Euplotida. According to RDA analysis, samples of the dry period were characterized by higher values of bacteria density and concentrations of chlorophyll-a, total phosphorous, and total nitrogen. Ciliates and testate amoebae presented higher abundance values in some of the months characterized by higher precipitation and in conditions of higher system productivity. Conclusion: we may conclude that the Mandacaru stream, although strongly influenced by anthropic action, still presents an acceptable water quality. Lastly, we emphasize that protists abundance was strongly influenced by system productivity. This was evidenced by elevated protozoan densities where there was higher primary and bacterial productivity. Thus, these organisms must be considered in studies that aim at the identification of organisms that may indicate anthropic impacts and environmental quality.

Resumo O objetivo foi investigar, em escalas espacial e temporal, a abundância das comunidades de protozoários bem como os fatores intervenientes na estruturação das mesmas em um córrego urbano. Métodos: Amostras de água para análise de comunidades biológicas (amebas testáceas, ciliados e bactérias) e para análise de variáveis limnológicas foram tomadas no córrego Mandacaru localizado na Unidade de Conservação do Parque do Cinquentenário, na cidade de Maringá, Paraná State, Brasil, em dois períodos hidrológicos (seco e chuvoso). Calculamos o Índice de Qualidade de Água (IQA), o Índice de Estado Trófico (ETI) para fósforo e utilizamos uma Análise de Redundância (RDA) para verificar a influência de variáveis ambientais na comunidade de protozoários. Resultados: O IQA mostrou que a qualidade da água foi considerada boa em alguns pontos e considerada ruim em outros pontos, e o ETI para o fósforo classificou o córrego como mesotrófico na maioria dos locais amostrados (média entre 53,09 e 58,35). Foram identificados 19 táxons de amebas testáceas, pertencentes a seis famílias, sendo Difflugiidae, Centropyxidae e Arcellidae as mais especiosas, e 71 táxons de ciliados, distribuídos em 12 ordens, sendo Peniculida a ordem mais representativa, seguida por Euplotida. De acordo com a análise RDA, amostras do período seco foram caracterizadas por maiores valores de densidade bacteriana e concentrações de clorofila-a, fósforo total e nitrogênio total. As amebas testáceas e os ciliados apresentaram valores de abundância maiores em alguns dos meses caracterizados por maior precipitação e em condições de maior produtividade do sistema. Podemos concluir que o córrego Mandacaru, embora fortemente influenciado pela ação antrópica, ainda apresenta uma qualidade de água aceitável. Por fim, enfatizamos que a abundância de protistas foi fortemente influenciada pela produtividade do sistema. Isto foi evidenciado pelas elevadas densidades de protozoários onde houve maior produtividade primária e bacteriana. Assim, esses protistas devem ser considerados em estudos que visem à identificação de organismos que possam indicar impactos antrópicos e qualidade ambiental.

Two practical approaches to monitoring the zooplanktonic community at Lago Grande do Curuai, Pará, Brazil / Duas abordagens práticas para o monitoramento da comunidade zooplanctônica no Lago Grande do Curuai, Pará, Brasil

The use of substitute groups in biomonitoring programs has been proposed to minimize the high financial costs and time for samples processing. The objectives of this study were to evaluate the correlation between (i) the spatial distribution among the major zooplankton groups (cladocerans, copepods, rotifers, and testaceans protozoa), (ii) the data of density and presence/absence of species, and (iii) the data of species, genera, and families from samples collected in the Lago Grande do Curuai, Pará, Brazil. A total of 55 sample of the zooplanktonic community was collected, with 28 samples obtained in March and 27 in September, 2013. The agreement between the different sets of data was assessed using Mantel and Procrustes tests. Our results indicated high correlations between genus level and species level and high correlations between presence/absence of species and abundance, regardless of the seasonal period. These results suggest that zooplankton community could be incorporated in a long-term monitoring program at relatively low financial and time costs.

O uso de grupos substitutos em programas de biomonitoramento tem sido proposto para minimizar os altos custos financeiros e tempo para processamento das amostras. Os objetivos deste estudo foram avaliar a correlação entre (i) a distribuição espacial nos principais grupos zooplanctônicos (cladóceros, copépodes, protozoários testáceos e rotíferos), (ii) os dados de densidade e presença/ausência de espécies, e (iii) os dados de espécies, gêneros e famílias a partir de amostras coletadas no Lago Grande do Curai, Pará, Brasil. Um total de 55 amostras da comunidade zooplanctônica foi coletada, sendo 28 em março e 27 em setembro de 2013. A concordância entre os diferentes conjuntos de dados foi avaliada por meio dos testes de Mantel e Procrustes. Nossos resultados indicam alta correlação entre nível de gênero e espécies e entre a presença/ausência de espécies e abundância, independentemente do período sazonal. Estes resultados sugerem que a comunidade zooplanctônica pode ser incorporada em programas de monitoramento a longo prazo com custos financeiros e de tempo relativamente menores.

Seasonal variation of the protozooplanktonic community in a tropical oligotrophic environment (Ilha Solteira reservoir, Brazil) / Variacao sazonal da comunidade protozooplanctonica em um ambiente oligotrofico tropical (reservatorio de Ilha Solteira, Brasil)

The seasonal variation of the protozooplanktonic community (ciliates and testate amoebae) was studied in a tropical oligotrophic reservoir in Brazil, which was under the influence of two contrasting climatic seasons (rainy/warm and dry/cold). The aim of this study was to evaluate the effect of these climatic changes on physical, chemical and biological variables in the dynamic of this community. The highest mean density of total protozoans occurred in the rainy/warm season (5683.2 ind L−1), while the lowest was in the dry/cold (2016.0 ind L−1). Considering the seasonal variations, the protozoan groups that are truly planktonic, such as the oligotrichs (Spirotrichea), predominated in the dry season, whereas during the rainy season, due to the material input and resuspension of sediment, sessile protozoans of the Peritrichia group were the most important ones. The dominant protozoans were Urotricha globosa, Cothurnia annulata, Pseudodifflugia sp. and Halteria grandinella. The highest densities of H. grandinella were associated with more oxygenated and transparent water conditions, while the highest densities of C. annulata occurred in sites with high turbidity, pH and trophic state index (TSI). The study demonstrated that density and composition of protozooplanktonic species and groups of the reservoir suffered seasonal variation due to the environmental variables (mainly temperature, turbidity, water transparency, dissolved oxygen and TSI) and the biological variables (e.g. morphological characteristics, eating habits and escape strategies from predation of the species).

A variação sazonal da comunidade protozooplanctônica (ciliados e amebas testáceas) foi estudada em um reservatório oligotrófico tropical no Brasil, que estava sob a influência de dois períodos climáticos contrastantes (chuvoso/quente e seco/frio). O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos destas mudanças climáticas sobre as variáveis físicas, químicas e biológicas na dinâmica desta comunidade. A maior densidade média de protozoários total ocorreu no período chuvoso e quente (5683,2 ind L−1), enquanto a menor foi no período seco e frio (2016,0 ind L−1). Considerando-se as variações sazonais, os grupos de protozoários que são verdadeiramente planctônicos, como os oligotrichs (Spirotrichea), predominaram no período seco, enquanto que, no período chuvoso, em razão da entrada de material e da ressuspensão do sedimento, os protozoários sésseis do grupo Peritrichia foram os mais importantes. Os protozoários dominantes foram Urotricha globosa, Cothurnia annulata, Pseudodifflugia sp. e Halteria grandinella. As maiores densidades de H. grandinella foram associadas com condições de águas mais oxigenadas e transparentes, enquanto que as maiores densidades de C. annulata ocorreram em locais com alta turbidez, pH e índice de estado trófico (IET). O estudo demonstrou que a densidade e a composição de espécies, e os grupos protozooplanctônicos do reservatório sofreram variação sazonal por causa das variáveis ambientais – principalmente temperatura, além de turbidez, transparência da água, oxigênio dissolvido e IET – e das variáveis biológicas, como, por exemplos, características morfológicas, hábitos alimentares e estratégias de escape à predação das espécies.