Assessment of potential reference sites for evaluating the ecological status of subtropical and temperate Brazilian lotic systems using the epilithic diatom community.

This research aimed at determining reference sites in southern Brazilian lotic systems, using the Water Quality Trophic Index (WQTI), based on epilithic diatom communities. Within the period of 2012 and 2016, 140 epilithic diatom samples from seven sampling sites within the spring area of the Andreas Stream Hydrographic Basin, Vera Cruz County, RS, Brazil, were analyzed quarterly. Similarly, from 2012 and 2014, water samples in these sampling sites were collected for determination of physicochemical and microbiological parameters, such as water temperature, pH, turbidity, dissolved oxygen, biochemical oxygen demand, nitrate, phosphate, total dissolved solids, and fecal coliforms. The results indicated the occurrence of two diatom samples groups with significant differences (p < 0.05). Group 1 (sampling sites P1, P4, and P5) was classified in the oligotrophic category with an average WQTI of 1.3 ± 0.2, while group 2 (sampling sites P2, P3, P6, and P7) was classified in the ß-mesotrophic category with an average value of 2.0 ± 0.4). Achnanthidium minutissimum and Platessa hustedtii the dominant species were classified as oligotrophic taxa. Thus, we proposed the upper limit of the first interval of the WQTI score scale, equal to 1.5, as a reference value to differentiate the limits between the "high" and "good" ecological status to determine "reference sites" for subtropical and temperate Brazilian aquatic systems. The physical, chemical, and microbiological water quality evaluation gives support to this proposal, as far as the results indicated a significant improvement in the water quality, classifying sampling sites P1, P4, and P5 as having good quality appropriate for multiple uses.

Structure and dynamics of the planktonic diatom community in the Iguassu River, Paraná State, Brazil / Estrutura e dinâmica da comunidade de Diatomáceas planctônicas do rio Iguaçu, estado do Paraná, Brasil

Abstract The evaluation of abiotic and biotic variables can provide information for understanding the structure and function of lotic systems. To obtain this information, measurements of 15 chemical and physical variables and of phytoplankton were conducted at two sampling stations. The present study aims to evaluate the temporal and spatial variation of planktonic diatoms in terms of abiotic variables and the trophic level of the river water and to select diatom species as descriptors of the physical and chemical conditions of the water upstream (S1) and downstream (S2) of the Iguassu River over an annual cycle. Sampling station S1 was classified as oligotrophic to mesotrophic, and S2 was classified as ultra-oligotrophic to oligotrophic. A total of 98 diatom species distributed among 39 genera was recorded, showing no dominant species but 36 abundant species. Although the differences of chemical and physical variables between S1 and S2 were limited to greater turbulence and turbidity, processes triggered by heavy rainfall exerted a significant influence on community structure, and a temporal change in composition was observed. At the end of the dry period, due to the recovery of nutrients and high transparency, there was an abundance of Cocconeis placentula var. lineata. In the rainy period, with increased turbulence and turbidity processes resulting from higher rainfall, there was an abundance of Aulacoseira granulata var. granulata.

Resumo A avaliação das variáveis abióticas e bióticas pode prover informações para o entendimento da estrutura e do funcionamento dos sistemas lóticos. No intuito de obter tais informações, quinze variáveis físicas e químicas e o fitoplâncton foram analisadas em duas estações de amostragem. O presente trabalho tem como objetivo avaliar a variação temporal e espacial das diatomáceas planctônicas em função das variáveis abióticas e do nível trófico da água do rio, e eleger populações descritoras das condições físicas e químicas da água a montante (S1) e a jusante (S2) das cataratas do rio Iguaçu, ao longo de um ciclo anual. A estação de amostragem S1 foi classificada como oligotrófica à mesotrófica e a S2, de ultraoligotrófica à oligotrófica. Um total de 98 espécies de diatomáceas distribuídas entre 39 gêneros foram registrados, não apresentando espécies dominantes, mas 36 espécies abundantes. Mesmo apresentando diferenças das variáveis químicas e físicas entre S1 e S2, apenas a maior turbulência e turbidez da água, processos desencadeados pela elevada pluviosidade, exerceram papel significativo na estruturação da comunidade, sendo observado mudança temporal na composição. No final do período seco, pela recuperação de nutrientes e pela elevada transparência, observou-se a abundância de Cocconeis placentula var. lineata. No período chuvoso, com maior turbulência e turbidez, processos decorrentes da maior pluviosidade, registrou-se a abundância de Aulacoseira granulata var. granulata.

Structure and dynamics of the planktonic diatom community in the Iguassu River, Paraná State, Brazil / Estrutura e dinâmica da comunidade de Diatomáceas planctônicas do rio Iguaçu, estado do Paraná, Brasil

Abstract The evaluation of abiotic and biotic variables can provide information for understanding the structure and function of lotic systems. To obtain this information, measurements of 15 chemical and physical variables and of phytoplankton were conducted at two sampling stations. The present study aims to evaluate the temporal and spatial variation of planktonic diatoms in terms of abiotic variables and the trophic level of the river water and to select diatom species as descriptors of the physical and chemical conditions of the water upstream (S1) and downstream (S2) of the Iguassu River over an annual cycle. Sampling station S1 was classified as oligotrophic to mesotrophic, and S2 was classified as ultra-oligotrophic to oligotrophic. A total of 98 diatom species distributed among 39 genera was recorded, showing no dominant species but 36 abundant species. Although the differences of chemical and physical variables between S1 and S2 were limited to greater turbulence and turbidity, processes triggered by heavy rainfall exerted a significant influence on community structure, and a temporal change in composition was observed. At the end of the dry period, due to the recovery of nutrients and high transparency, there was an abundance of Cocconeis placentula var. lineata. In the rainy period, with increased turbulence and turbidity processes resulting from higher rainfall, there was an abundance of Aulacoseira granulata var. granulata.(AU)

Resumo A avaliação das variáveis abióticas e bióticas pode prover informações para o entendimento da estrutura e do funcionamento dos sistemas lóticos. No intuito de obter tais informações, quinze variáveis físicas e químicas e o fitoplâncton foram analisadas em duas estações de amostragem. O presente trabalho tem como objetivo avaliar a variação temporal e espacial das diatomáceas planctônicas em função das variáveis abióticas e do nível trófico da água do rio, e eleger populações descritoras das condições físicas e químicas da água a montante (S1) e a jusante (S2) das cataratas do rio Iguaçu, ao longo de um ciclo anual. A estação de amostragem S1 foi classificada como oligotrófica à mesotrófica e a S2, de ultraoligotrófica à oligotrófica. Um total de 98 espécies de diatomáceas distribuídas entre 39 gêneros foram registrados, não apresentando espécies dominantes, mas 36 espécies abundantes. Mesmo apresentando diferenças das variáveis químicas e físicas entre S1 e S2, apenas a maior turbulência e turbidez da água, processos desencadeados pela elevada pluviosidade, exerceram papel significativo na estruturação da comunidade, sendo observado mudança temporal na composição. No final do período seco, pela recuperação de nutrientes e pela elevada transparência, observou-se a abundância de Cocconeis placentula var. lineata. No período chuvoso, com maior turbulência e turbidez, processos decorrentes da maior pluviosidade, registrou-se a abundância de Aulacoseira granulata var. granulata.(AU)

Structure and dynamics of the planktonic diatom community in the Iguassu River, Paraná State, Brazil

Abstract The evaluation of abiotic and biotic variables can provide information for understanding the structure and function of lotic systems. To obtain this information, measurements of 15 chemical and physical variables and of phytoplankton were conducted at two sampling stations. The present study aims to evaluate the temporal and spatial variation of planktonic diatoms in terms of abiotic variables and the trophic level of the river water and to select diatom species as descriptors of the physical and chemical conditions of the water upstream (S1) and downstream (S2) of the Iguassu River over an annual cycle. Sampling station S1 was classified as oligotrophic to mesotrophic, and S2 was classified as ultra-oligotrophic to oligotrophic. A total of 98 diatom species distributed among 39 genera was recorded, showing no dominant species but 36 abundant species. Although the differences of chemical and physical variables between S1 and S2 were limited to greater turbulence and turbidity, processes triggered by heavy rainfall exerted a significant influence on community structure, and a temporal change in composition was observed. At the end of the dry period, due to the recovery of nutrients and high transparency, there was an abundance of Cocconeis placentula var. lineata. In the rainy period, with increased turbulence and turbidity processes resulting from higher rainfall, there was an abundance of Aulacoseira granulata var. granulata.

Resumo A avaliação das variáveis abióticas e bióticas pode prover informações para o entendimento da estrutura e do funcionamento dos sistemas lóticos. No intuito de obter tais informações, quinze variáveis físicas e químicas e o fitoplâncton foram analisadas em duas estações de amostragem. O presente trabalho tem como objetivo avaliar a variação temporal e espacial das diatomáceas planctônicas em função das variáveis abióticas e do nível trófico da água do rio, e eleger populações descritoras das condições físicas e químicas da água a montante (S1) e a jusante (S2) das cataratas do rio Iguaçu, ao longo de um ciclo anual. A estação de amostragem S1 foi classificada como oligotrófica à mesotrófica e a S2, de ultraoligotrófica à oligotrófica. Um total de 98 espécies de diatomáceas distribuídas entre 39 gêneros foram registrados, não apresentando espécies dominantes, mas 36 espécies abundantes. Mesmo apresentando diferenças das variáveis químicas e físicas entre S1 e S2, apenas a maior turbulência e turbidez da água, processos desencadeados pela elevada pluviosidade, exerceram papel significativo na estruturação da comunidade, sendo observado mudança temporal na composição. No final do período seco, pela recuperação de nutrientes e pela elevada transparência, observou-se a abundância de Cocconeis placentula var. lineata. No período chuvoso, com maior turbulência e turbidez, processos decorrentes da maior pluviosidade, registrou-se a abundância de Aulacoseira granulata var. granulata.

Avaliação integrada da qualidade de águas superficiais: grau de trofia e proteção da vida aquática nos rios Anil e Bacanga, São Luís (MA) / Integrated assessment of the surface water quality: trophic state and protection of aquatic life in the Anil and Bacanga rivers, São Luís (MA)

Este trabalho propõe dois índices para avaliação da qualidade das águas superficiais onde predomina o esgoto doméstico ou fonte de poluição similar: o Índice do Estado Trófico (IETp) e o Índice de Proteção à Vida Aquática (IQApva). Ambos foram aplicados nas águas dos rios Anil e Bacanga, localizados na Ilha do Maranhão. Embora a qualidade geral das águas indique presença humana, o Rio Anil destaca-se por seu alto nível trófico e más condições para a vida aquática. Os resultados da aplicação desses índices permitem, de modo simples, avaliar o estado de degradação do corpo aquático. Por estarem ligados diretamente às condições de saneamento básico, esses índices constituem ferramenta gerencial importante para os agentes governamentais e não governamentais.

This work proposes two indexes to assess the quality of surface waters where domestic sewage or similar pollution source prevails: the Trophic State Index (IETP) and the index for protection of aquatic life (IQApva). Both were applied to Anil and Bacanga rivers located on Maranhão Island. Although the general quality of the water indicates human presence, the Anil River stands out by its high trophic level and poor conditions for aquatic life. The results of applying these indexes allow easily assess of the degradation state of the ecosystem. By being connected directly to basic sanitation, these indices are an important management tool for governmental and non-governmental stakeholders.

Fish farm and water quality management / Piscicultura e manejo da qualidade da água

Fish farms water quality management is analyzed with regard to the management employed and the different trophic states are compared within the system during the dry and rainy seasons. Six sites were marked two in the water supply (P1 and P2), and four within the fish farm (P3 to P6). Whereas sites P1 and P2 (water supply) were characterized as oligotrophic, the others were mesotrophic and eutrotrophic sites. Environmental variables, mainly nutrients, conductivity, COD, BOD5 and TSS tended to increase as from P3 due to management and fertilization. Greater impact has been registered in the fish farm under analysis for variables COD, ammonia, total phosphorus and TSS during the discharge and pond emptying period. Frequent monitoring of water quality should be undertaken in fish breeding and plankton production ponds, especially in those close to P3 and P4. Removal of sediment in decantation lake or P5 is also recommended to decrease nutrient concentrations, especially phosphorus, accumulated on the bottom soil.(AU)

Este estudo objetivou avaliar a qualidade da لgua em uma piscicultura em funçمo do manejo adotado e comparar os diferentes graus de trofia dentro deste sistema nas estaçُes de seca e chuva. Seis pontos foram delimitados sendo dois na لgua de abastecimento (P1 e P2) e quatro dentro da piscicultura (P3 ao P6). Os pontos P1 e P2 foram caracterizados como oligotrَficos e os demais como mesotrَficos e eutrَficos. Houve tendência das variلveis ambientais principalmente, nutrientes, condutividade, DQO, DBO5 e STS aumentarem a partir do P3 em funçمo do efeito do manejo e fertilizaçمo. As variلveis DQO, amônia, fَsforo e STS foram de grande impacto dentro da piscicultura estudada, principalmente, no perيodo de descarga e esvaziamento dos viveiros e tanques. Frequente monitoramento da qualidade da لgua deve ser realizado nos viveiros de criaçمo de peixes e nos tanques de produçمo de plâncton, especialmente naqueles prَximos aos pontos P3 e P4. Outra recomendaçمo a ser adotada é a remoçمo do sedimento na lagoa de decantaçمo (P5) devido ao grande acْmulo de fَsforo neste local.(AU)

Fish farm and water quality management / Piscicultura e manejo da qualidade da água

Fish farms' water quality management is analyzed with regard to the management employed and the different trophic states are compared within the system during the dry and rainy seasons. Six sites were marked two in the water supply (P1 and P2), and four within the fish farm (P3 to P6). Whereas sites P1 and P2 (water supply) were characterized as oligotrophic, the others were mesotrophic and eutrotrophic sites. Environmental variables, mainly nutrients, conductivity, COD, BOD5 and TSS tended to increase as from P3 due to management and fertilization. Greater impact has been registered in the fish farm under analysis for variables COD, ammonia, total phosphorus and TSS during the discharge and pond emptying period. Frequent monitoring of water quality should be undertaken in fish breeding and plankton production ponds, especially in those close to P3 and P4. Removal of sediment in decantation lake or P5 is also recommended to decrease nutrient concentrations, especially phosphorus, accumulated on the bottom soil.

Este estudo objetivou avaliar a qualidade da água em uma piscicultura em função do manejo adotado e comparar os diferentes graus de trofia dentro deste sistema nas estações de seca e chuva. Seis pontos foram delimitados sendo dois na água de abastecimento (P1 e P2) e quatro dentro da piscicultura (P3 ao P6). Os pontos P1 e P2 foram caracterizados como oligotróficos e os demais como mesotróficos e eutróficos. Houve tendência das variáveis ambientais principalmente, nutrientes, condutividade, DQO, DBO5 e STS aumentarem a partir do P3 em função do efeito do manejo e fertilização. As variáveis DQO, amônia, fósforo e STS foram de grande impacto dentro da piscicultura estudada, principalmente, no período de descarga e esvaziamento dos viveiros e tanques. Frequente monitoramento da qualidade da água deve ser realizado nos viveiros de criação de peixes e nos tanques de produção de plâncton, especialmente naqueles próximos aos pontos P3 e P4. Outra recomendação a ser adotada é a remoção do sedimento na lagoa de decantação (P5) devido ao grande acúmulo de fósforo neste local.

Zooplanktonic community of six reservoirs in northeast Brazil / Comunidade zooplanctônica de seis reservatórios no nordeste do Brasil

The aim of the present study was to investigate the zooplankton community at six reservoirs in the state of Pernambuco (Brazil). Zooplankton assemblages were identified using current literature and quantitatively analysed under a microscope and stereomicroscope. Concurrently to the sampling of zooplanktonic and phytoplanktonic communities, in situ measurements of abiotic variables, such as water temperature, dissolved oxygen and pH, were determined using field probes and transparency was determined with a Secchi disk. Total phosphorus concentrations were used for the determination of the Trophic State Index. The reservoirs were classified between eutrophic and hypertrophic, oxygenated, with pH varying from slightly acid to alkaline, high temperatures and low water transparency. A total of 27 zooplankton taxa were identified. Phytoplankton was represented by Cyanophyta, Chlorophyta, Baccilariophyta and phytoflagellates. The highest richness of species was observed for Rotifera (17), followed by Crustacea (8), Protozoa (1) and Insecta (1). Rotifers shared quantitative importance with Crustacea, which were mainly represented by juvenile forms. Jazigo Reservoir presented the highest diversity and equitability. Lowest diversity and equitability were recorded at the Poço da Cruz and Mundaú reservoirs, respectively. Dissimilarity was detected between the environments studied regarding zooplankton composition and structure.

O objetivo deste trabalho foi estudar a estrutura e dinâmica do zooplâncton em seis reservatórios do Estado de Pernambuco. A comunidade zooplanctônica foi identificada com literatura atualizada e a densidade analisada sob microscópio e estereomicroscópio. Concomitantemente às coletas das comunidades zooplanctônicas e fitoplanctônicas, foram medidas in situ algumas variáveis abióticas como temperaturas da água e do ar, oxigênio dissolvido, condutividade elétrica, pH, turbidez, usando sondas de campo, transparência com disco de Secchi. As concentrações de fósforo total foram usadas para a determinação do Índice de Estado Trófico. Os reservatórios foram classificados entre eutróficos e hipertróficos, oxigenados, pH levemente ácido a alcalino, temperaturas altas e baixos valores de transparência da água. O zooplâncton esteve composto por 27 táxons. O fitoplâncton foi representado pelas Cyanophyta, Chlorophyta, Baccilariophyta e Fitoflagelados. A maior riqueza de espécies foi observada para Rotifera, (17), seguida por Crustacea (8), Protozoa (1) e Insecta (1). Rotifera compartilhou a importância quantitativa com os Crustacea, estes representados principalmente pelas formas jovens. No reservatório de Jazigo, foram obtidos os maiores valores para diversidade e equitabilidade. Os valores mais baixos foram registrados em Poço da Cruz e Mundaú, respectivamente. Foi detectada dissimilaridade entre os ambientes estudados quanto à composição e estrutura do zooplâncton.

Zooplanktonic community of six reservoirs in northeast Brazil

The aim of the present study was to investigate the zooplankton community at six reservoirs in the state of Pernambuco (Brazil). Zooplankton assemblages were identified using current literature and quantitatively analysed under a microscope and stereomicroscope. Concurrently to the sampling of zooplanktonic and phytoplanktonic communities, in situ measurements of abiotic variables, such as water temperature, dissolved oxygen and pH, were determined using field probes and transparency was determined with a Secchi disk. Total phosphorus concentrations were used for the determination of the Trophic State Index. The reservoirs were classified between eutrophic and hypertrophic, oxygenated, with pH varying from slightly acid to alkaline, high temperatures and low water transparency. A total of 27 zooplankton taxa were identified. Phytoplankton was represented by Cyanophyta, Chlorophyta, Baccilariophyta and phytoflagellates. The highest richness of species was observed for Rotifera (17), followed by Crustacea (8), Protozoa (1) and Insecta (1). Rotifers shared quantitative importance with Crustacea, which were mainly represented by juvenile forms. Jazigo Reservoir presented the highest diversity and equitability. Lowest diversity and equitability were recorded at the Poço da Cruz and Mundaú reservoirs, respectively. Dissimilarity was detected between the environments studied regarding zooplankton composition and structure.

O objetivo deste trabalho foi estudar a estrutura e dinâmica do zooplâncton em seis reservatórios do Estado de Pernambuco. A comunidade zooplanctônica foi identificada com literatura atualizada e a densidade analisada sob microscópio e estereomicroscópio. Concomitantemente às coletas das comunidades zooplanctônicas e fitoplanctônicas, foram medidas in situ algumas variáveis abióticas como temperaturas da água e do ar, oxigênio dissolvido, condutividade elétrica, pH, turbidez, usando sondas de campo, transparência com disco de Secchi. As concentrações de fósforo total foram usadas para a determinação do Índice de Estado Trófico. Os reservatórios foram classificados entre eutróficos e hipertróficos, oxigenados, pH levemente ácido a alcalino, temperaturas altas e baixos valores de transparência da água. O zooplâncton esteve composto por 27 táxons. O fitoplâncton foi representado pelas Cyanophyta, Chlorophyta, Baccilariophyta e Fitoflagelados. A maior riqueza de espécies foi observada para Rotifera, (17), seguida por Crustacea (8), Protozoa (1) e Insecta (1). Rotifera compartilhou a importância quantitativa com os Crustacea, estes representados principalmente pelas formas jovens. No reservatório de Jazigo, foram obtidos os maiores valores para diversidade e equitabilidade. Os valores mais baixos foram registrados em Poço da Cruz e Mundaú, respectivamente. Foi detectada dissimilaridade entre os ambientes estudados quanto à composição e estrutura do zooplâncton.