Bacterial degradation of dissolved organic matter released by Planktothrix agardhii (Cyanobacteria) / Degradação bacteriana da matéria orgânica dissolvida liberada porPlanktothrix agardhii (Cyanobacteria)

Although Planktothrix agardhii often produces toxic blooms in eutrophic water bodies around the world, little is known about the fate of the organic matter released by these abundant Cyanobacteria. Thus, this study focused in estimating the bacterial consumption of the DOC and DON (dissolved organic carbon and dissolved organic nitrogen, respectively) produced by axenic P. agardhii cultures and identifying some of the bacterial OTUs (operational taxonomic units) involved in the process. Both P. agardhii and bacterial inocula were sampled from the eutrophic Barra Bonita Reservoir (SP, Brazil). Two distinct carbon degradation phases were observed: during the first three days, higher degradation coefficients were calculated, which were followed by a slower degradation phase. The maximum value observed for particulate bacterial carbon (POC) was 11.9 mg L-1, which consisted of 62.5% of the total available DOC, and its mineralization coefficient was 0.477 day-1 (t½ = 1.45 days). A similar pattern of degradation was observed for DON, although the coefficients were slightly different. Changes in the OTUs patterns were observed during the different steps of the degradation. The main OTUs were related to the classes Alphaproteobacteria (8 OTUs), Betaproteobacteria (2 OTUs) and Gammaproteobacteria (3 OTUs). The genus Acinetobacter was the only identified organism that occurred during the whole process. Bacterial richness was higher at the slower degradation phase, which could be related to the small amounts of DOM (dissolved organic matter) available, particularly carbon. The kinetics of the bacterial degradation of P. agardhii-originated DOM suggests minimal loss of DOM from the Barra Bonita reservoir.(AU)

Embora Planktothrix agardhii frequentemente forme florações tóxicas em corpos dágua pelo mundo, pouco ainda se sabe sobre o destino da matéria orgânica liberada por essa abundante Cyanobacteria. Assim, este estudo foi focado na estimativa do consumo bacteriano do carbono orgânico dissolvido (DOC) e nitrogênio orgânico dissolvido (DON) produzido por culturas axênicas de P. agardhii e identificação de algumas das unidades taxonômicas operacionais (OTUs) bacterianas envolvidas no processo. Ambos a linhagem de P. agardhii e o inóculo bacteriano foram amostrados do reservatório eutrófico de Barra Bonita (SP, Brasil). Foram observadas duas fases distintas da degradação do DOC: durante os três primeiros dias, coeficientes mais altos de degradação foram calculados, que foram então seguidos por uma fase mais lenta da degradação do carbono. O valor máximo calculado para o carbono bacteriano particulado (POC) foi de 11,9 mgL-1, o que equivale a aproximadamente 62,5% do DOC disponível para consumo, e o seu coeficiente de mineralização foi de 0,477 dia-1 (t1/2 = 1,45 dias). Um padrão similar de degradação foi observado para DON, embora os coeficientes sejam ligeiramente diferentes. Foram observadas mudanças nos padrões de OTUs durante os diferentes passos da degradação. As principais OTUs foram relacionadas às classes Alphaproteobacteria (8 OTUs), Betaproteobacteria (2 OTUs) e Gammaproteobacteria (3 OTUs). O gênero Acinetobacter foi o único organismo identificado que ocorreu durante todo o processo. A maior riqueza bacteriana foi observada durante a fase lenta de degradação, o que pode estar relacionado às pequenas quantidades de matéria orgânica dissovida (DOM) disponíveis, particularmente o carbono. A cinética da degradação bacteriana da MOD de P. agardhii, quando comparada ao tempo de retenção do reservatório, sugere que existe uma perda mínima após sua liberação em Barra Bonita.(AU)

Bacterial degradation of dissolved organic matter released by Planktothrix agardhii (Cyanobacteria)

Abstract Although Planktothrix agardhii often produces toxic blooms in eutrophic water bodies around the world, little is known about the fate of the organic matter released by these abundant Cyanobacteria. Thus, this study focused in estimating the bacterial consumption of the DOC and DON (dissolved organic carbon and dissolved organic nitrogen, respectively) produced by axenic P. agardhii cultures and identifying some of the bacterial OTUs (operational taxonomic units) involved in the process. Both P. agardhii and bacterial inocula were sampled from the eutrophic Barra Bonita Reservoir (SP, Brazil). Two distinct carbon degradation phases were observed: during the first three days, higher degradation coefficients were calculated, which were followed by a slower degradation phase. The maximum value observed for particulate bacterial carbon (POC) was 11.9 mg L-1, which consisted of 62.5% of the total available DOC, and its mineralization coefficient was 0.477 day-1 (t½ = 1.45 days). A similar pattern of degradation was observed for DON, although the coefficients were slightly different. Changes in the OTUs patterns were observed during the different steps of the degradation. The main OTUs were related to the classes Alphaproteobacteria (8 OTUs), Betaproteobacteria (2 OTUs) and Gammaproteobacteria (3 OTUs). The genus Acinetobacter was the only identified organism that occurred during the whole process. Bacterial richness was higher at the slower degradation phase, which could be related to the small amounts of DOM (dissolved organic matter) available, particularly carbon. The kinetics of the bacterial degradation of P. agardhii-originated DOM suggests minimal loss of DOM from the Barra Bonita reservoir.

Resumo Embora Planktothrix agardhii frequentemente forme florações tóxicas em corpos dágua pelo mundo, pouco ainda se sabe sobre o destino da matéria orgânica liberada por essa abundante Cyanobacteria. Assim, este estudo foi focado na estimativa do consumo bacteriano do carbono orgânico dissolvido (DOC) e nitrogênio orgânico dissolvido (DON) produzido por culturas axênicas de P. agardhii e identificação de algumas das unidades taxonômicas operacionais (OTUs) bacterianas envolvidas no processo. Ambos a linhagem de P. agardhii e o inóculo bacteriano foram amostrados do reservatório eutrófico de Barra Bonita (SP, Brasil). Foram observadas duas fases distintas da degradação do DOC: durante os três primeiros dias, coeficientes mais altos de degradação foram calculados, que foram então seguidos por uma fase mais lenta da degradação do carbono. O valor máximo calculado para o carbono bacteriano particulado (POC) foi de 11,9 mgL-1, o que equivale a aproximadamente 62,5% do DOC disponível para consumo, e o seu coeficiente de mineralização foi de 0,477 dia-1 (t1/2 = 1,45 dias). Um padrão similar de degradação foi observado para DON, embora os coeficientes sejam ligeiramente diferentes. Foram observadas mudanças nos padrões de OTUs durante os diferentes passos da degradação. As principais OTUs foram relacionadas às classes Alphaproteobacteria (8 OTUs), Betaproteobacteria (2 OTUs) e Gammaproteobacteria (3 OTUs). O gênero Acinetobacter foi o único organismo identificado que ocorreu durante todo o processo. A maior riqueza bacteriana foi observada durante a fase lenta de degradação, o que pode estar relacionado às pequenas quantidades de matéria orgânica dissovida (DOM) disponíveis, particularmente o carbono. A cinética da degradação bacteriana da MOD de P. agardhii, quando comparada ao tempo de retenção do reservatório, sugere que existe uma perda mínima após sua liberação em Barra Bonita.

Bacterial degradation of dissolved organic matter released by Planktothrix agardhii (Cyanobacteria)

Abstract Although Planktothrix agardhii often produces toxic blooms in eutrophic water bodies around the world, little is known about the fate of the organic matter released by these abundant Cyanobacteria. Thus, this study focused in estimating the bacterial consumption of the DOC and DON (dissolved organic carbon and dissolved organic nitrogen, respectively) produced by axenic P. agardhii cultures and identifying some of the bacterial OTUs (operational taxonomic units) involved in the process. Both P. agardhii and bacterial inocula were sampled from the eutrophic Barra Bonita Reservoir (SP, Brazil). Two distinct carbon degradation phases were observed: during the first three days, higher degradation coefficients were calculated, which were followed by a slower degradation phase. The maximum value observed for particulate bacterial carbon (POC) was 11.9 mg L-1, which consisted of 62.5% of the total available DOC, and its mineralization coefficient was 0.477 day-1 (t½ = 1.45 days). A similar pattern of degradation was observed for DON, although the coefficients were slightly different. Changes in the OTUs patterns were observed during the different steps of the degradation. The main OTUs were related to the classes Alphaproteobacteria (8 OTUs), Betaproteobacteria (2 OTUs) and Gammaproteobacteria (3 OTUs). The genus Acinetobacter was the only identified organism that occurred during the whole process. Bacterial richness was higher at the slower degradation phase, which could be related to the small amounts of DOM (dissolved organic matter) available, particularly carbon. The kinetics of the bacterial degradation of P. agardhii-originated DOM suggests minimal loss of DOM from the Barra Bonita reservoir.

Resumo Embora Planktothrix agardhii frequentemente forme florações tóxicas em corpos dágua pelo mundo, pouco ainda se sabe sobre o destino da matéria orgânica liberada por essa abundante Cyanobacteria. Assim, este estudo foi focado na estimativa do consumo bacteriano do carbono orgânico dissolvido (DOC) e nitrogênio orgânico dissolvido (DON) produzido por culturas axênicas de P. agardhii e identificação de algumas das unidades taxonômicas operacionais (OTUs) bacterianas envolvidas no processo. Ambos a linhagem de P. agardhii e o inóculo bacteriano foram amostrados do reservatório eutrófico de Barra Bonita (SP, Brasil). Foram observadas duas fases distintas da degradação do DOC: durante os três primeiros dias, coeficientes mais altos de degradação foram calculados, que foram então seguidos por uma fase mais lenta da degradação do carbono. O valor máximo calculado para o carbono bacteriano particulado (POC) foi de 11,9 mgL-1, o que equivale a aproximadamente 62,5% do DOC disponível para consumo, e o seu coeficiente de mineralização foi de 0,477 dia-1 (t1/2 = 1,45 dias). Um padrão similar de degradação foi observado para DON, embora os coeficientes sejam ligeiramente diferentes. Foram observadas mudanças nos padrões de OTUs durante os diferentes passos da degradação. As principais OTUs foram relacionadas às classes Alphaproteobacteria (8 OTUs), Betaproteobacteria (2 OTUs) e Gammaproteobacteria (3 OTUs). O gênero Acinetobacter foi o único organismo identificado que ocorreu durante todo o processo. A maior riqueza bacteriana foi observada durante a fase lenta de degradação, o que pode estar relacionado às pequenas quantidades de matéria orgânica dissovida (DOM) disponíveis, particularmente o carbono. A cinética da degradação bacteriana da MOD de P. agardhii, quando comparada ao tempo de retenção do reservatório, sugere que existe uma perda mínima após sua liberação em Barra Bonita.

Bacterial degradation of dissolved organic matter released by Planktothrix agardhii (Cyanobacteria)

Abstract Although Planktothrix agardhii often produces toxic blooms in eutrophic water bodies around the world, little is known about the fate of the organic matter released by these abundant Cyanobacteria. Thus, this study focused in estimating the bacterial consumption of the DOC and DON (dissolved organic carbon and dissolved organic nitrogen, respectively) produced by axenic P. agardhii cultures and identifying some of the bacterial OTUs (operational taxonomic units) involved in the process. Both P. agardhii and bacterial inocula were sampled from the eutrophic Barra Bonita Reservoir (SP, Brazil). Two distinct carbon degradation phases were observed: during the first three days, higher degradation coefficients were calculated, which were followed by a slower degradation phase. The maximum value observed for particulate bacterial carbon (POC) was 11.9 mg L-1, which consisted of 62.5% of the total available DOC, and its mineralization coefficient was 0.477 day-1 (t½ = 1.45 days). A similar pattern of degradation was observed for DON, although the coefficients were slightly different. Changes in the OTUs patterns were observed during the different steps of the degradation. The main OTUs were related to the classes Alphaproteobacteria (8 OTUs), Betaproteobacteria (2 OTUs) and Gammaproteobacteria (3 OTUs). The genus Acinetobacter was the only identified organism that occurred during the whole process. Bacterial richness was higher at the slower degradation phase, which could be related to the small amounts of DOM (dissolved organic matter) available, particularly carbon. The kinetics of the bacterial degradation of P. agardhii-originated DOM suggests minimal loss of DOM from the Barra Bonita reservoir.

Resumo Embora Planktothrix agardhii frequentemente forme florações tóxicas em corpos dágua pelo mundo, pouco ainda se sabe sobre o destino da matéria orgânica liberada por essa abundante Cyanobacteria. Assim, este estudo foi focado na estimativa do consumo bacteriano do carbono orgânico dissolvido (DOC) e nitrogênio orgânico dissolvido (DON) produzido por culturas axênicas de P. agardhii e identificação de algumas das unidades taxonômicas operacionais (OTUs) bacterianas envolvidas no processo. Ambos a linhagem de P. agardhii e o inóculo bacteriano foram amostrados do reservatório eutrófico de Barra Bonita (SP, Brasil). Foram observadas duas fases distintas da degradação do DOC: durante os três primeiros dias, coeficientes mais altos de degradação foram calculados, que foram então seguidos por uma fase mais lenta da degradação do carbono. O valor máximo calculado para o carbono bacteriano particulado (POC) foi de 11,9 mgL-1, o que equivale a aproximadamente 62,5% do DOC disponível para consumo, e o seu coeficiente de mineralização foi de 0,477 dia-1 (t1/2 = 1,45 dias). Um padrão similar de degradação foi observado para DON, embora os coeficientes sejam ligeiramente diferentes. Foram observadas mudanças nos padrões de OTUs durante os diferentes passos da degradação. As principais OTUs foram relacionadas às classes Alphaproteobacteria (8 OTUs), Betaproteobacteria (2 OTUs) e Gammaproteobacteria (3 OTUs). O gênero Acinetobacter foi o único organismo identificado que ocorreu durante todo o processo. A maior riqueza bacteriana foi observada durante a fase lenta de degradação, o que pode estar relacionado às pequenas quantidades de matéria orgânica dissovida (DOM) disponíveis, particularmente o carbono. A cinética da degradação bacteriana da MOD de P. agardhii, quando comparada ao tempo de retenção do reservatório, sugere que existe uma perda mínima após sua liberação em Barra Bonita.

Bacterial degradation of dissolved organic matter released by Planktothrix agardhii (Cyanobacteria)

Abstract Although Planktothrix agardhii often produces toxic blooms in eutrophic water bodies around the world, little is known about the fate of the organic matter released by these abundant Cyanobacteria. Thus, this study focused in estimating the bacterial consumption of the DOC and DON (dissolved organic carbon and dissolved organic nitrogen, respectively) produced by axenic P. agardhii cultures and identifying some of the bacterial OTUs (operational taxonomic units) involved in the process. Both P. agardhii and bacterial inocula were sampled from the eutrophic Barra Bonita Reservoir (SP, Brazil). Two distinct carbon degradation phases were observed: during the first three days, higher degradation coefficients were calculated, which were followed by a slower degradation phase. The maximum value observed for particulate bacterial carbon (POC) was 11.9 mg L-1, which consisted of 62.5% of the total available DOC, and its mineralization coefficient was 0.477 day-1 (t½ = 1.45 days). A similar pattern of degradation was observed for DON, although the coefficients were slightly different. Changes in the OTUs patterns were observed during the different steps of the degradation. The main OTUs were related to the classes Alphaproteobacteria (8 OTUs), Betaproteobacteria (2 OTUs) and Gammaproteobacteria (3 OTUs). The genus Acinetobacter was the only identified organism that occurred during the whole process. Bacterial richness was higher at the slower degradation phase, which could be related to the small amounts of DOM (dissolved organic matter) available, particularly carbon. The kinetics of the bacterial degradation of P. agardhii-originated DOM suggests minimal loss of DOM from the Barra Bonita reservoir.

Resumo Embora Planktothrix agardhii frequentemente forme florações tóxicas em corpos dágua pelo mundo, pouco ainda se sabe sobre o destino da matéria orgânica liberada por essa abundante Cyanobacteria. Assim, este estudo foi focado na estimativa do consumo bacteriano do carbono orgânico dissolvido (DOC) e nitrogênio orgânico dissolvido (DON) produzido por culturas axênicas de P. agardhii e identificação de algumas das unidades taxonômicas operacionais (OTUs) bacterianas envolvidas no processo. Ambos a linhagem de P. agardhii e o inóculo bacteriano foram amostrados do reservatório eutrófico de Barra Bonita (SP, Brasil). Foram observadas duas fases distintas da degradação do DOC: durante os três primeiros dias, coeficientes mais altos de degradação foram calculados, que foram então seguidos por uma fase mais lenta da degradação do carbono. O valor máximo calculado para o carbono bacteriano particulado (POC) foi de 11,9 mgL-1, o que equivale a aproximadamente 62,5% do DOC disponível para consumo, e o seu coeficiente de mineralização foi de 0,477 dia-1 (t1/2 = 1,45 dias). Um padrão similar de degradação foi observado para DON, embora os coeficientes sejam ligeiramente diferentes. Foram observadas mudanças nos padrões de OTUs durante os diferentes passos da degradação. As principais OTUs foram relacionadas às classes Alphaproteobacteria (8 OTUs), Betaproteobacteria (2 OTUs) e Gammaproteobacteria (3 OTUs). O gênero Acinetobacter foi o único organismo identificado que ocorreu durante todo o processo. A maior riqueza bacteriana foi observada durante a fase lenta de degradação, o que pode estar relacionado às pequenas quantidades de matéria orgânica dissovida (DOM) disponíveis, particularmente o carbono. A cinética da degradação bacteriana da MOD de P. agardhii, quando comparada ao tempo de retenção do reservatório, sugere que existe uma perda mínima após sua liberação em Barra Bonita.

Decomposition of dissolved organic matter released by an isolate of Microcystis aeruginosa and morphological profile of the associated bacterial community

This study concerns the kinetics of bacterial degradation of two fractions (molecular mass) of dissolved organic matter (DOM) released by Microcystis aeruginosa. Barra Bonita Reservoir (SP, Brazil) conditions were simulated in the laboratory using the associated local bacterial community. The extent of degradation was quantified as the amount of organic carbon transferred from each DOM fraction ( 3 kDa and 3-30 kDa) to bacteria. The variation of bacteria morphotypes associated with the decomposition of each fraction was observed. To find the degradation rate constants (kT), the time profiles of the total, dissolved and particulate organic carbon concentrations were fitted to a first-order kinetic model. These rate constants were higher for the 3-30 kDa fraction than for the lighter fraction. Only in the latter fraction the formation of refractory dissolved organic carbon (DOC R) compounds could be detected and its rate of mass loss was low. The higher bacterial density was reached at 24 and 48 hours for small and higher fractions, respectively. In the first 48 hours of decomposition of both fractions, there was an early predominance of bacillus, succeeded by coccobacillus, vibrios and coccus, and from day 5 to 27, the bacterial density declined and there was greater evenness among the morphotypes. Both fractions of DOM were consumed rapidly, corroborating the hypothesis that DOM is readily available in the environment. This also suggests that the bacterial community in the inocula readily uses the labile part of the DOM, until this community is able to metabolise efficiently the remaining of DOM not degraded in the first moment. Given that M. aeruginosa blooms recur throughout the year in some eutrophic reservoirs, there is a constant supply of the same DOM which could maintain a consortium of bacterial morphotypes adapted to consuming this substrate.

Este estudo trata da cinética de degradação bacteriana de diferentes frações de matéria orgânica dissolvida liberada por Microcystis aeruginosa. As condições do reservatório de Barra Bonita (SP, Brasil) foram simuladas em laboratório empregando a comunidade bacteriana local associada. A dinâmica da degradação foi quantificada pela quantidade de carbono orgânico transferido de cada fração de MOD ( 3 kDa e 3-30 kDa) às bactérias. A variação de morfotipos bacterianos associados à decomposição de cada fração foi observada. Para encontrar as constantes de degradação (kT), os perfis temporais das concentrações de carbono orgânico total, dissolvido e particulado foram ajustados a um modelo cinético de primeira ordem. Estas constantes de velocidade foram superiores para a fração 3-30 kDa do que para a fração de menor massa molecular. Apenas na segunda fração pôde ser detectada a formação de compostos de carbono orgânico dissolvido refratário (COD R) e sua taxa de perda de massa foi baixa. A maior densidade bacteriana foi alcançada em 24 e 48 horas para as frações de alta e baixa massa, respectivamente. Nas primeiras 48 horas de decomposição de ambas as frações, houve um predomínio de bacilos, seguido por cocobacilos, víbrios e cocos, e, do dia 5 ao 27, a densidade bacteriana diminuiu e houve uma uniformidade entre os morfotipos. Ambas as frações foram consumidas rapidamente, confirmando a hipótese de a MOD estar prontamente disponível no ambiente. Isto sugere ainda que a comunidade bacteriana do inóculo utiliza a parte lábil da MOD, até que esta se torne capaz de metabolizar o restante da MOD não degradada no primeiro momento. Já que blooms de M. aeruginosa se repetem ao longo do ano em alguns reservatórios eutróficos, existe um constante suprimento da mesma MOD que pode manter um consórcio de bactérias adaptadas ao consumo deste substrato.

Oxygen uptake from aquatic macrophyte decomposition from Piraju Reservoir (Piraju, SP, Brazil)

The kinetics of oxygen consumption related to mineralisation of 18 taxa of aquatic macrophytes (Cyperus sp, Azolla caroliniana, Echinodorus macrophyllus, Eichhornia azurea, Eichhornia crassipes, Eleocharis sp1, Eleocharis sp2, Hetereanthera multiflora, Hydrocotyle raniculoides, Ludwigia sp, Myriophyllum aquaticum, Nymphaea elegans, Oxycaryum cubense, Ricciocarpus natans, Rynchospora corymbosa, Salvinia auriculata, Typha domingensis and Utricularia foliosa) from the reservoir of Piraju Hydroelectric Power Plant (São Paulo state, Brazil) were described. For each species, two incubations were prepared with ca. 300.0 mg of plant (DW) and 1.0 L of reservoir water sample. The incubations were maintained in the dark and at 20 ºC. Periodically the dissolved oxygen (DO) concentrations were measured; the accumulated DO values were fitted to 1st order kinetic model and the results showed that: i) high oxygen consumption was observed for Ludwigia sp (533 mg g-1 DW), while the lowest was registered for Eleocharis sp1 (205 mg g-1 DW) mineralisation; ii) the higher deoxygenation rate constants were verified in the mineralisation of A. caroliniana (0.052 day-1), H. raniculoides (0.050 day-1) and U. foliosa (0.049 day-1). The oxygen consumption rate constants of Ludwigia sp and Eleocharis sp2 mineralisation (0.027 day-1) were the lowest. The half-time of oxygen consumption varied from 9 to 26 days. In the short term, the detritus of E. macrophyllus, H. raniculoides, Ludwigia sp, N. elegans and U. foliosa were the critical resources to the reservoir oxygen demand; while in the long term, A. caroliniana, H. multiflora and T. domingensis were the resources that can potentially contribute to the benthic oxygen demand of this reservoir.

Neste estudo foram descritas as cinéticas dos consumos de oxigênio dissolvido (OD) das mineralizações de 18 espécies de macrófitas aquáticas (Cyperus sp, Azolla caroliniana, Echinodorus macrophyllus, Eichhornia azurea, Eichhornia crassipes, Eleocharis sp1, Eleocharis sp2, Hetereanthera multiflora, Hydrocotyle raniculoides, Ludwigia sp., Myriophyllum aquaticum, Nymphaea elegans, Oxycaryum cubense, Ricciocarpus natans, Rynchospora corymbosa, Salvinia auriculata, Typha domingensis e Utricularia foliosa) do reservatório da Usina Hidrelétrica Piraju (São Paulo, Brasil). Para cada planta, duas incubações foram preparadas, com ca. 300,0 mg de planta (PS) em 1,0 L de água do reservatório. As incubações foram mantidas no escuro a 20 ºC. Periodicamente, as concentrações de oxigênio dissolvido (OD) foram determinadas; os consumos acumulados de OD foram ajustados a um modelo cinético de 1ª ordem e os resultados indicaram que: i) o consumo mais elevado foi observado na mineralização de Ludwigia sp (533 mg g-1 PS), enquanto que o menor foi registrado para os detritos de Eleocharis sp1 (205 mg g-1 PS); ii) os maiores coeficientes de desoxigenação foram verificados nas mineralizações de A. caroliniana (0,052 dia-1), H. raniculoides (0,050 dia-1) e U. foliosa (0,049 dia-1). Os coeficientes de desoxigenação das mineralizações de Ludwigia sp e Eleocharis sp2 foram os mais baixos (0,027 dia-1). Os tempos de meia-vida dos consumos de oxigênio variaram entre 9 e 26 dias. A curto prazo, os detritos de E. macrophyllus, H. raniculoides, Ludwigia sp, N. elegans e U. foliosa representam os recursos mais críticos para a demanda de oxigênio, enquanto que a longo prazo, A. caroliniana, H. multiflora e T. domingensis são os recursos que potencialmente mais podem contribuir para as demandas bentônicas do reservatório.

Cellulase and xylanase activity during the decomposition of three aquatic macrophytes in a tropical oxbow lagoon

Due to the connection between enzymatic activity and degradation of different fractions of organic matter, enzyme assays can be used to estimate degradation rates of particulate and dissolved organic carbon in freshwater systems. The aim of this study was to quantify and model the enzymatic degradation involving the decomposition of macrophytes, describing temporal activity of cellulases (EC 3.2.1.4 and EC 3.2.1.91) and xylanase (EC 3.2.1.8) during in situ decomposition of three aquatic macrophytes (Salvinia sp., Eichhornia azurea and Cyperus giganteus) on the surface and water-sediment interface (w-s interface) of an oxbow lagoon (Óleo lagoon) within a natural Brazilian Savanna Reserve. Overall, the enzymatic degradation of aquatic macrophytes in Óleo lagoon occurred during the whole year and was initiated together with leaching. Xylanase production was ca. 5 times higher than cellulase values due to easy access to this compound by cellulolytic microorganisms. Enzymatic production and detritus mass decay were similar on the surface and w-s interface. Salvinia sp. was the most recalcitrant detritus, with low mass decay and enzymatic activity. E. azurea and C. giganteus decomposition rates and enzymatic production were high and similar. Due to the physicochemical homogeneity observed in the Óleo lagoon, the differences between the decay rates of each species are mostly related with detritus chemical quality.

Oxygen uptake during mineralization of photosynthesized carbon from phytoplankton of the Barra Bonita Reservoir: a mesocosm study

This study aimed to discuss and describe the oxygen consumption during aerobic mineralization of organic products (cells and excretion products) from five unialgal cultures: Cryptomonas sp., Microcystis aeruginosa, Anabaena spiroides, Thalassiosira sp. and Aulacoseira granulata. These species were isolated from Barra Bonita reservoir (22º 29 S and 48º 34 W) and cultivated in the laboratory. From each culture, two decomposition chambers were prepared; each chamber contained about 130 mg.L-1 of carbon from water samples of the reservoir. The chambers were aerated and incubated in the dark at 20.0 ºC. The concentration of dissolved oxygen, pH values and electrical conductivity of the solutions were determined during a period of 10 days. The results indicated increases in oxygen consumption for all the solutions studied and also for electrical conductivity. The pH values presented a decreasing tendency throughout the experiment. Oxygen consumption varied from 43 (Aulacoseira granulata chamber) to 345 mg O2 g-1 C (Anabaena spiroides chamber). Decrease in pH values was probably due to increase in CO2 concentration from microbial respiration. Increase in electrical conductivity might be due to the liberation of ions during decomposition. The results demonstrate the potentiality of the studied genera in influencing oxygen availability followed by a die-off event. It also indicates the possibility of changing of the electrical conductivity and pH values in the water column due the aerobic algae mineralization.

Este estudo teve por objetivo descrever e discutir aspectos do consumo de oxigênio decorrente da mineralização aeróbia de células e produtos de excreção provenientes de cinco culturas de algas: Cryptomonas sp., Microcystis aeruginosa, Anabaena spiroides, Thalassiosira sp. e Aulacoseira granulata. As algas foram isoladas do reservatório de Barra Bonita (22º 29 S e 48º 34 W) e cultivadas em laboratório. Para cada cultura, foram preparadas duas câmaras de mineralização; cada garrafa conteve, em base de carbono, cerca de 130 mg.L-1 em amostras de água do reservatório. As câmaras foram aeradas e incubadas no escuro a 20 ºC. Durante um período de 10 dias, foram determinadas as concentrações de oxigênio dissolvido, pH e condutividade elétrica das misturas. Os resultados indicaram incrementos nos consumos de oxigênio e de condutividade elétrica e decréscimos nos valores de pH. O consumo de oxigênio variou de 43 (experimento com Aulacoseira granulata) a 345 mg O2 g-1 C (experimento com Anabaena spiroides). Os aumentos dos valores de condutividade elétrica provavelmente decorreram da liberação de íons durante a decomposição. Para o pH, a diminuição dos valores foi provavelmente resultante do incremento das concentrações de CO2 provenientes da respiração dos microrganismos. Os resultados sugeriram para a represa de Barra Bonita, a possibilidade de incremento das demandas de oxigênio em função da degradação dos gêneros selecionados. Visto que esse reservatório é eutrófico, os resultados indicam também a possibilidade de alterações da condutividade elétrica da água e do pH devido à mineralização aeróbia de algas.

Oxygen demand during mineralization of aquatic macrophytes from an oxbow lake

This study presents a kinetic model of oxygen consumption during aerobic decomposition of detritus from seven species of aquatic macrophytes: Cabomba furcata, Cyperus giganteus, Egeria najas, Eichhornia azurea, Salvinia auriculata, Oxycaryum cubense and Utricularia breviscapa. The aquatic macrophytes were collected from Óleo Lagoon situated in the Mogi-Guaçu river floodplain (SP, Brazil). Mineralization experiments were performed using the closed bottles method. Incubations made with lake water and macrophytes detritus (500 mL and 200 mg.L-1 (DM), respectively) were maintained during 45 to 80 days at 20 °C under aerobic conditions and darkness. Carbon content of leachates from aquatic macrophytes detritus and dissolved oxygen concentrations were analyzed. From the results we concluded that: i) the decomposition constants differ among macrophytes; these differences being dependent primarily on molecular and elemental composition of detritus and ii) in the short term, most of the oxygen demand seems to depend upon the demineralization of the dissolved carbon fraction.

Nesse estudo foi utilizado um modelo cinético para a descrição dos consumos de oxigênio durante a mineralização aeróbia de detritos de sete espécies de macrófitas aquáticas: Cabomba furcata, Cyperus giganteus, Egeria najas, Eichhornia azurea, Salvinia auriculata, Oxycaryum cubense e Utricularia breviscapa. As macrófitas aquáticas foram coletadas na Lagoa do Óleo, situada na planície de inundação do rio Mogi-Guaçu (SP, Brasil). Os experimentos foram realizados empregando-se incubações similares as de DBO. As incubações foram preparadas com água da lagoa e detritos das macrófitas aquáticas (500 mL e 200 mg.L-1 (PS), respectivamente) e foram mantidas durante 45 a 80 dias a 20 °C, sob condições aeróbias e no escuro. Foram determinados os conteúdos de carbono dos lixiviados dos detritos e os consumos de oxigênio dissolvido durante a mineralização. A partir dos resultados obtidos pôde-se concluir que: i) os coeficientes de mineralização das macrófitas aquáticas diferiram entre si, essas diferenças dependeram principalmente das composições moleculares e elementares dos detritos; e ii) a curto prazo, grande parte da demanda de oxigênio parece depender da mineralização das de carbono dissolvido provenientes da lixiviação.

The effect of the size of particles on mineralization of Oxycaryum cubense (Poepp. & Kunth) Lye

Assays were carried out to evaluate effects of detritus size on the mineralization of an aquatic macrophyte, the Oxycaryum cubense. Samples of plant and water were collected from an oxbow lake, the Infernão lagoon (21° 35' S and 47° 51' W) located at Mogi Guaçu river floodplain. The plants were taken to the laboratory, washed under tap water, dried (50 °C) and fractioned into six groups according to their size, viz. 100, 10, 1.13, 0.78, 0.61 and 0.25 mm. Decomposition chambers were prepared by adding 1.0 g of plant fragments to 4.1 L of water lagoon. In sequence, the incubations were aerated and the concentrations of dissolved oxygen, the pH, the electric conductivity and the temperature were monitored for 120 days. The occurrence of anaerobic processes was avoided by reoxygenating the solutions. The experimental results were fitted to a first order kinetic model and the consumption of dissolved oxygen from mineralization processes was obtained. The physical process of fragmentation of O. cubense detritus is unlikely to promote the consumption of higher quantities of dissolved oxygen in mineralization processes meaning that fragmentation should not interfere in the balance of DO in this aquatic system, however fragmentation processes favored the acidification and increased the liberation of dissolved ions from the Infernão lagoon.

Ensaios foram realizados para avaliar os efeitos de tamanho dos detritos na mineralização de uma macrófita aquática, a Oxycaryum cubense. Foram coletadas amostras de planta e de água de uma lagoa marginal, a lagoa do Infernão (21° 35' S e 47° 51' W), localizada na planície de inundação do rio Mogi Guaçu. As plantas foram levadas ao laboratório, lavadas em água corrente, secas (50 °C) e fracionadas em seis grupos de acordo com o tamanho: 100, 10, 1,13, 0,78, 0,61 e 0,25 mm. Foram preparadas câmaras de decomposição adicionando aproximadamente 1,0 g de fragmentos de planta em 4,1 L de água da lagoa. Na seqüência, as incubações foram aeradas e as concentrações de oxigênio dissolvido, o pH, a condutividade elétrica e a temperatura foram monitorados durante 120 dias. A ocorrência de processos de anaeróbios foi evitada por reoxigenação das soluções. Os resultados experimentais foram ajustados a um modelo cinético de primeira ordem e o consumo de oxigênio dissolvido decorrente da mineralização foi obtido. De maneira geral, o processo físico de fragmentação não tende a envolver maiores quantidades de oxigênio durante a mineralização aeróbia dos detritos, significando que a fragmentação não interfere no balanço de oxigênio dissolvido deste sistema aquático; entretanto favoreceu a acidificação e também a liberação de íons dissolvidos na lagoa do Infernão.

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.

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.

The effect of the size of particles on mineralization of Oxycaryum cubense (Poepp. & Kunth) Lye

Assays were carried out to evaluate effects of detritus size on the mineralization of an aquatic macrophyte, the Oxycaryum cubense. Samples of plant and water were collected from an oxbow lake, the Infernão lagoon (21° 35' S and 47° 51' W) located at Mogi Guaçu river floodplain. The plants were taken to the laboratory, washed under tap water, dried (50 °C) and fractioned into six groups according to their size, viz. 100, 10, 1.13, 0.78, 0.61 and 0.25 mm. Decomposition chambers were prepared by adding 1.0 g of plant fragments to 4.1 L of water lagoon. In sequence, the incubations were aerated and the concentrations of dissolved oxygen, the pH, the electric conductivity and the temperature were monitored for 120 days. The occurrence of anaerobic processes was avoided by reoxygenating the solutions. The experimental results were fitted to a first order kinetic model and the consumption of dissolved oxygen from mineralization processes was obtained. The physical process of fragmentation of O. cubense detritus is unlikely to promote the consumption of higher quantities of dissolved oxygen in mineralization processes meaning that fragmentation should not interfere in the balance of DO in this aquatic system, however fragmentation processes favored the acidification and increased the liberation of dissolved ions from the Infernão lagoon.

Ensaios foram realizados para avaliar os efeitos de tamanho dos detritos na mineralização de uma macrófita aquática, a Oxycaryum cubense. Foram coletadas amostras de planta e de água de uma lagoa marginal, a lagoa do Infernão (21° 35' S e 47° 51' W), localizada na planície de inundação do rio Mogi Guaçu. As plantas foram levadas ao laboratório, lavadas em água corrente, secas (50 °C) e fracionadas em seis grupos de acordo com o tamanho: 100, 10, 1,13, 0,78, 0,61 e 0,25 mm. Foram preparadas câmaras de decomposição adicionando aproximadamente 1,0 g de fragmentos de planta em 4,1 L de água da lagoa. Na seqüência, as incubações foram aeradas e as concentrações de oxigênio dissolvido, o pH, a condutividade elétrica e a temperatura foram monitorados durante 120 dias. A ocorrência de processos de anaeróbios foi evitada por reoxigenação das soluções. Os resultados experimentais foram ajustados a um modelo cinético de primeira ordem e o consumo de oxigênio dissolvido decorrente da mineralização foi obtido. De maneira geral, o processo físico de fragmentação não tende a envolver maiores quantidades de oxigênio durante a mineralização aeróbia dos detritos, significando que a fragmentação não interfere no balanço de oxigênio dissolvido deste sistema aquático; entretanto favoreceu a acidificação e também a liberação de íons dissolvidos na lagoa do Infernão.

Oxygen uptake during mineralization of humic substances from Infernão Lagoon (São Paulo, Brazil)

Assays were carried out to evaluate the dissolved oxygen uptake resulting from mineralization of humic substances (fulvic acid (FA) and humic acid (HA)) from different sources: sediment, dissolved organic matter (DOM) of 120-day decomposed aquatic macrophyte (Scirpus cubensis and Cabomba piauhyensis), and lagoon DOM. The experiments were also aimed at estimating the oxygen uptake coefficient of the mineralization. About 20-30 mg of substrate were added to 1.1 liters of water from Infernão Lagoon (21º33' to 21º37'S; 47º45' to 47º51'W). The solutions were aerated and the dissolved oxygen (DO) was monitored during 40 days. Dissolved organic carbon (DOC) and particulate organic carbon (POC) were estimated after 80 days of the experiment. Anaerobic processes were avoided by aerating the solutions. The results were fitted to a first-order kinetics model, from which the uptake of oxygen parameters was obtained. Oxygen consumption (OC) ranged from 4.24 mg L-1 (HA - S. cubensis) to 33.76 mg L-1 (FA - sediment). The highest deoxygenation coefficient (kD) was observed during mineralization of FA - DOM (0.299 day-1), followed in decreasing order by FA - S. cubensis, HA - sediment, HA - S. cubensis, FA - sediment, and FA - C. piauhyensis (0.282; 0.255; 0.178; 0.130, and 0.123 day-1, respectively). The carbon analyses indicated that the FA and HA samples at the end of the experiment presented a decay that varied from 15.23% to 42.35% and that the FA and HA conversions into POC were relatively low (from 0.76% to 3.94%).

Foram realizados ensaios a fim de avaliar o consumo de oxigênio dissolvido resultante da mineralização de substâncias húmicas (ácido fúlvico - AF e ácido húmico - AH) provenientes de diferentes fontes: sedimento, matéria orgânica dissolvida (MOD) resultante de 120 dias de degradação de macrófitas aquáticas (Scirpus cubensis e Cabomba piauhyensis) e MOD da lagoa do Infernão. O experimento também teve por objetivo estimar os coeficientes de consumo de oxigênio durante a mineralização. Cerca de 20-30 mg de substratos foram adicionados a 1,1 litro de água da lagoa do Infernão (21º33' a 21º37'S; 47º45' a 47º51'W). As soluções foram aeradas e o oxigênio dissolvido (OD) foi monitorado durante 40 dias. O carbono orgânico dissolvido (COD) e o particulado (COP) foram estimados após 80 dias. Os processos anaeróbios foram evitados aerando-se as soluções. Os resultados foram ajustados a um modelo cinético de primeira ordem e os parâmetros do consumo de oxigênio foram obtidos. O consumo de oxigênio (CO) variou de 4,24 mg L-1 (AH - S. cubensis) a 33,76 mg L-1 (AF - sedimento). O coeficiente de desoxigenação mais elevado (kD) foi observado durante mineralização do AF - MOD (0,299 dia-1), seguido em ordem decrescente: AF - S. cubensis, AH - sedimento, AH - S. cubensis, AF - sedimento e AF - C. piauhyensis (0,282; 0,255; 0,178; 0,130; e 0,123 dia-1, respectivamente). As análises de carbono indicaram que o AF e o AH ao final do experimento apresentaram decaimento de 15,23% a 42,35% e que as conversões de AF e de AH em COP foram relativamente baixas (0,76% a 3,94%).

Oxygen uptake during mineralization of humic substances from Infernão Lagoon (São Paulo, Brazil)

Assays were carried out to evaluate the dissolved oxygen uptake resulting from mineralization of humic substances (fulvic acid (FA) and humic acid (HA)) from different sources: sediment, dissolved organic matter (DOM) of 120-day decomposed aquatic macrophyte (Scirpus cubensis and Cabomba piauhyensis), and lagoon DOM. The experiments were also aimed at estimating the oxygen uptake coefficient of the mineralization. About 20-30 mg of substrate were added to 1.1 liters of water from Infernão Lagoon (21º33' to 21º37'S; 47º45' to 47º51'W). The solutions were aerated and the dissolved oxygen (DO) was monitored during 40 days. Dissolved organic carbon (DOC) and particulate organic carbon (POC) were estimated after 80 days of the experiment. Anaerobic processes were avoided by aerating the solutions. The results were fitted to a first-order kinetics model, from which the uptake of oxygen parameters was obtained. Oxygen consumption (OC) ranged from 4.24 mg L-1 (HA - S. cubensis) to 33.76 mg L-1 (FA - sediment). The highest deoxygenation coefficient (kD) was observed during mineralization of FA - DOM (0.299 day-1), followed in decreasing order by FA - S. cubensis, HA - sediment, HA - S. cubensis, FA - sediment, and FA - C. piauhyensis (0.282; 0.255; 0.178; 0.130, and 0.123 day-1, respectively). The carbon analyses indicated that the FA and HA samples at the end of the experiment presented a decay that varied from 15.23% to 42.35% and that the FA and HA conversions into POC were relatively low (from 0.76% to 3.94%).

Foram realizados ensaios a fim de avaliar o consumo de oxigênio dissolvido resultante da mineralização de substâncias húmicas (ácido fúlvico - AF e ácido húmico - AH) provenientes de diferentes fontes: sedimento, matéria orgânica dissolvida (MOD) resultante de 120 dias de degradação de macrófitas aquáticas (Scirpus cubensis e Cabomba piauhyensis) e MOD da lagoa do Infernão. O experimento também teve por objetivo estimar os coeficientes de consumo de oxigênio durante a mineralização. Cerca de 20-30 mg de substratos foram adicionados a 1,1 litro de água da lagoa do Infernão (21º33' a 21º37'S; 47º45' a 47º51'W). As soluções foram aeradas e o oxigênio dissolvido (OD) foi monitorado durante 40 dias. O carbono orgânico dissolvido (COD) e o particulado (COP) foram estimados após 80 dias. Os processos anaeróbios foram evitados aerando-se as soluções. Os resultados foram ajustados a um modelo cinético de primeira ordem e os parâmetros do consumo de oxigênio foram obtidos. O consumo de oxigênio (CO) variou de 4,24 mg L-1 (AH - S. cubensis) a 33,76 mg L-1 (AF - sedimento). O coeficiente de desoxigenação mais elevado (kD) foi observado durante mineralização do AF - MOD (0,299 dia-1), seguido em ordem decrescente: AF - S. cubensis, AH - sedimento, AH - S. cubensis, AF - sedimento e AF - C. piauhyensis (0,282; 0,255; 0,178; 0,130; e 0,123 dia-1, respectivamente). As análises de carbono indicaram que o AF e o AH ao final do experimento apresentaram decaimento de 15,23% a 42,35% e que as conversões de AF e de AH em COP foram relativamente baixas (0,76% a 3,94%).

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.

Methodological tests of a heterotrophy index for aquatic ecosystems

Experiments in glucose mineralization were carried out to investigate the effects caused by natural forcing functions on both the decomposition rates and heterotrophy capacity of aquatic ecosystems. In addition, the methodology used could show connections between mineralization rates measured in both laboratory and field work with those measured in aquatic ecosystems. Water samples from Infernão lagoon (21º35'S and 47º51'W) were collected, filtered, enriched with glucose, and incubated under aerobic and anaerobic conditions. The glucose concentration variation, dissolved oxygen (DO) consumption, pH, electric conductivity, and total CO2 amount in the water were determined for sixteen days. In the period with intense oxygen consumption there was also an evident glucose demand and the dissolved oxygen consumption rate was approximately the same as that for glucose mineralization. The process in the aerobic chambers was 2.2 times faster than that in the anaerobic chambers. An initial acidification of the water samples, probably due to microbial carbonic acid liberation, was noted. A rise in pH values was also observed at the end of the process. The electric conductivity was low for both aerobic and anaerobic chambers, indicating a probable ion uptake by microbial organisms due to the presence of carbon sources. The glucose content variations corresponded to both CO2 formation and dissolved oxygen consumption. It was estimated that 19.4% of the initial glucose content turned into CO2 and the remaining 80.6% into humic compounds and microbial biomass. This experiment showed that glucose can be used as a substrate indicating the heterotrophy of a given aquatic ecosystem.

Experimentos de mineralização de glicose foram efetuados para verificar possíveis efeitos causados por fatores condicionantes (funções de força) sobre os coeficientes de decomposição e a capacidade heterotrófica de ecossistemas aquáticos. Esta metodologia foi proposta para estabelecer conexões entre os coeficientes de mineralização obtidos em laboratório e os obtidos a partir de trabalhos de campo. Para tanto, amostras de água da lagoa do Infernão (21º33'S e 47º51'W) foram coletadas, filtradas, enriquecidas com glicose e incubadas sob condições aeróbias e anaeróbias. As variações das concentrações de glicose, do consumo de oxigênio dissolvido, do pH, da condutividade elétrica e das concentrações de CO2 total foram determinados por 16 dias. Observou-se que no período em que houve o consumo intenso de oxigênio foi também aquele no qual ocorreu elevado consumo de glicose. O coeficiente de consumo de oxigênio foi praticamente o mesmo daquele para a decomposição da glicose e o processo aeróbio foi 2,2 vezes mais rápido que o anaeróbio. No início do processo, ocorreu acidulação dos meios, provavelmente pela liberação de CO2 por intermédio do metabolismo microbiano. Incrementos nos valores de pH foram encontrados nos finais dos processos. Para as duas condições experimentais, os valores de condutividade elétrica foram baixos, sugerindo provável assimilação de íons pelos microrganismos. As variações das concentrações de glicose foram de mesmo nível daquelas do consumo de oxigênio. Na mineralização aeróbia, 19,4% do carbono foi convertido em CO2 e 80,6% foi transformado em compostos húmicos e biomassa microbiana. Este experimento revelou que a glicose pode ser utilizada como substrato indicador para avaliação do potencial de heterotrofia de determinado ecossistema aquático.

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.

Aerobic and anaerobic degradation of tannic acid on water samples from Monjolinho reservoir (São Paulo, SP, Brazil)

In order to describe the transformations of tannic acid during its degradation (under aerobic and anaerobic conditions) incubations were performed. To evaluate the oxygen consumption, the tannic acid was added to 1 L of water sample from Monjolinho's reservoir (22º00'S and 47º54'W); these solutions were aerated and the dissolved oxygen was monitored for 16 days, the anaerobic process was avoided. For the anaerobic and aerobic degradation, the dissolved organic carbon and the acid tannic concentrations were estimated on the samples days. The results were fitted to first-order kinetic model, being possible to verify that during the 16 days the oxygen uptake was 3.6 mg.L-1, the deoxygenation rate (kD)of this process was 0.39 day-1. The degradation coefficients were calculated through the decay of the tannic acid and organic carbon concentrations. In the aerobic process, the global decay coefficient (kG) was 0.36 day-1 and in the anaerobic 0.28 day-1. Overall, the obtained degradation coefficients suggest that the bacterioplankton of the Monjolinho's reservoir possess a high capacity of polyphenols degradation.

Tendo em vista descrever as transformações do ácido tânico durante sua degradação (sob condições aeróbias e anaeróbias), foram realizadas incubações. Para estimar o consumo de oxigênio, o ácido tânico foi adicionado a 1 L de amostra de água do reservatório do Monjolinho (22º00'S e 47º54'W); essas soluções foram aeradas e o oxigênio dissolvido foi monitorado durante 16 dias, sendo evitado o processo de anaerobiose. Para a degradação anaeróbia e aeróbia, as concentrações de carbono orgânico dissolvido e de ácido tânico foram periodicamente estimadas. Os resultados foram ajustados a um modelo cinético de primeira ordem, sendo possível verificar que durante os 16 dias de experimento o consumo de oxigênio foi 3,6 mg.L-1, apresentando coeficiente de desoxigenação (kD) de 0,39 dia-1. Os coeficientes de degradação foram calculados por intermédio dos decréscimos das concentrações de ácido tânico e de carbono orgânico. No processo aeróbio, o coeficiente global de decaimento (kG) foi de 0,36 dia-1 e, no anaeróbio, de 0,28 dia-1. De maneira geral, os coeficientes de degradação obtidos sugerem que o bacterioplâncton do reservatório do Monjolinho possui capacidade elevada de degradação de polifenóis.