Acta Limnologica Brasiliensia, Volume: 22, Issue: 2, Published: 2010
  • The fate of Eichhornia azurea (Sw.) Kunth. detritus within a tropical reservoir Biological Limnology

    Santino, Marcela Bianchessi da Cunha; Bianchini Jr., Irineu; Okawa, Marco Hiroshi

    Abstract in Portuguese:

    OBJETIVO: Nesse estudo foram comparadas as cinéticas de decomposição de Eichhornia azurea e discutidos os destinos de seus detritos; MÉTODOS: As amostras de plantas e de água foram coletadas no reservatório de Piraju (Estado de São Paulo, Brasil). As plantas foram secas e trituradas; para cada condição experimental (meio aeróbio e anaeróbio) foram preparadas 72 câmaras de mineralização com fragmentos de planta e água do reservatório. Nos dias de coleta as frações particuladas e dissolvidas de matéria orgânica foram quantificadas (em base de carbono: carbono orgânico particulado (COP) e dissolvido (COD), respectivamente); RESULTADOS: Com base no carbono mineralizado, os resultados indicaram que a decomposição de E. azurea foi mais eficiente em meio aeróbio (2,2 vezes mais rápido) que em anaerobiose. Para a decomposição das folhas, talos e raízes os processos aeróbios foram 1,22 vezes mais rápidos. Verificou-se que as frações responsáveis pelos consumos elevados de oxigênio possuem tempos de meia vida reduzidos e, desse modo, não se acumulam no reservatório. Devido à biomassa de E. azurea no reservatório de Piraju os processos aeróbios de decomposição dessa espécie podem promover depleções moderadas no balanço de oxigênio dissolvido. Devido à magnitude dos coeficientes de degradação (meia-vida: de 385 a 462 dias), associados com as condições predominantes de pH e potencial de oxi-redução, as frações refratárias dos detritos (fibras) de E. azurea podem contribuir para a produção de gases e no estoque de matéria orgânica particulada dos sedimentos do reservatório.

    Abstract in English:

    AIM: This study is aimed at comparing the kinetics of decomposition of Eichhornia azurea and discussing the fate of its detritus; METHODS: The samples of aquatic macrophytes and water were collected in the Piraju Reservoir (São Paulo State, Brazil). The plant material was oven-dried and triturated and for each experimental condition (aerobic and anaerobic), 72 mineralization chambers were prepared with plant fragments and reservoir water. On sampling days the particulate and dissolved organic matter were quantified (on carbon basis POC and DOC, respectively); RESULTS: The decomposition of E. azurea is more efficient under aerobic conditions, being 2.2 times faster than for the anaerobic process, according to the amount of mineralized carbon. For the decay of leaves, stems and roots of E. azurea the aerobic processes were 1.22-fold faster. It is assumed that the fractions responsible for the high oxygen consumption have reduced periods of half-time, and therefore do not accumulate in the ecosystems. Owing to the biomass of E. azurea in the Piraju Reservoir, the aerobic decay of E. azurea can promote moderate depletion in the dissolved oxygen budget. With the rate of the mineralization of refractory materials (Ξ half-time varying from 385 to 462 days), the fibrous debris of this plant, i.e. refractory fractions, associated with the appropriate conditions of pH and oxi-reduction potential, can contribute to the gas production and storage of particulate organic matter in sediments.
  • Phosphorus, nitrogen, and carbon contents of macrophytes in lakes lateral to a tropical river (Paranapanema River, São Paulo, Brazil) Biological Limnology

    Costa, Mara Lucia Rodrigues; Henry, Raoul

    Abstract in Portuguese:

    OBJETIVO: O objetivo deste trabalho foi determinar os conteúdos de fósforo, nitrogênio e carbono de espécies de macrófitas aquáticas em duas épocas do ano na zona de transição terra-água de três lagos laterais ao Rio Paranapanema (São Paulo); MÉTODOS: Plantas, água e sedimento foram coletados durante dois períodos distintos (agosto 1998 e fevereiro de 1999) em três transecções perpendiculares à zona litoral dos locais amostrados. Para a determinação do conteúdo de fósforo, nitrogênio e carbono das espécies de macrófitas aquáticas, estruturas aéreas e submersas dos vegetais (folhas, raízes e caules) foram usadas; RESULTADOS: Na Lagoa do Camargo, que tem baixa associação com o rio durante o período seco (agosto 1998), o conteúdo mais alto de fósforo e nitrogênio foi encontrado em Salvinia auriculata Aublet. Durante a estação chuvosa (fevereiro 1999), Echinochloa polystachya (H.B.K.) Hitch foi a espécie com os conteúdos mais elevados de fósforo, nitrogênio e de carbono. Na Lagoa do Coqueiral (um ambiente com grande conectividade com o rio), as mais altas concentrações de fósforo e de nitrogênio durante o período seco foram observadas em Cyperus esculentus L. Conteúdos similares de carbono foram encontrados em ambos, C. esculentus e Eichhornia azurea (Swartz) Kunth. Durante o período chuvoso, as espécies com as mais elevadas concentrações de fósforo e nitrogênio foram E. polystachya, Ludwigia octovalis (Jacq.) P.H.Raven e Polygonum spectabile Mart. Em relação às plantas coletadas durante o período seco na Lagoa dos Cavalos, que é isolada do rio, Myriophyllum aquaticum (Vellozo) Verdcourt foi a espécie com as mais altas concentrações de fósforo e nitrogênio. Todas as espécies de macrófitas aquáticas apresentaram concentrações similares de carbono. A mais alta concentração de fósforo foi registrada em C. esculentus; CONCLUSÕES: Os sedimentos das Lagoas Camargo e Coqueiral (ambas com associação permanente com o rio) e alguns locais de fundo da Lagoa dos Cavalos (um ambiente isolado do rio) podem ser considerados como similares. São caracterizados por apresentar mais fósforo, matéria orgânica, limo e argila no sedimento que nos demais locais, podendo afetar o conteúdo em macro-nutrientes das macrófitas. Na lagoa isolada, a degradação de plantas submersas na interface terra-água contribuiu para o estoque de nutrientes das macrófitas aquáticas.

    Abstract in English:

    AIM: The aim of this paper was to determine the phosphorus, nitrogen, and carbon contents of aquatic macrophyte species during two periods of the year in the land-water transition zone of three lakes lateral to the Paranapanema River (São Paulo); METHODS: Plants, water, and sediment were collected during two distinct periods (August 1998 and February 1999) in three transects perpendicular to littoral zones of the sampled sites. For the determination of the phosphorus, nitrogen and carbon contents of aquatic macrophyte species, aerial and submerged plant structures (leaves, roots, and stems) were used; RESULTS: In Camargo Lake, which has a poor connection with the river during the dry period (August 1998), the highest nitrogen content was obtained for Salvinia auriculata Aublet, while the highest phosphorus contest was observed for Eichhornia azurea (Swartz) Kunth. During the rainy season (February 1999), Echinochloa polystachya (H.B.K.) Hitch was the species with the highest phosphorus, nitrogen, and carbon contents. In Coqueiral Lake (a lake with great connectivity to the river), the highest phosphorus and nitrogen concentrations during the dry period were observed for Cyperus esculentus L. Similar carbon contents were found for both C. esculentus and Eichhornia azurea. During the rainy season, the species with the highest phosphorus and nitrogen concentrations were E. polystachya, Ludwigia octovalvis (Jacq.) P.H.Raven, and Polygonum spectabile Mart. Considering the plants recorded during the dry period in Cavalos Lake, which is isolated from the river, Myriophyllum aquaticum (Vellozo) Verdcourt was the species with the highest phosphorus and nitrogen concentrations. During the rainy period, C. esculentus and E. azurea had the highest nitrogen concentration. All the aquatic macrophyte species presented similar carbon contents. The highest phosphorus concentration was that of C. esculentus; CONCLUSIONS: The bottom of Camargo and Coqueiral Lakes (both with permanent connection with the river) and some sites of Cavalos (an isolated lake) can be considered similar. They were characterized by sediment with more phosphorus, organic matter, silt, and clay than other sites, which can affect the macro-nutrient content of macrophytes. In the isolated lake, the degradation of submerged plants at the land-water interface contributed to the nutrient pool of aquatic macrophytes after rainfall.
  • Aquatic macrophytes in natural and managed wetlands of Rio Grande do Sul State, Southern Brazil Biological Limnology

    Rolon, Ana Silvia; Homem, Henrique Flores; Maltchik, Leonardo

    Abstract in Portuguese:

    OBJETIVO: Este estudo reúne os principais resultados obtidos em trabalhos sobre a dinâmica da comunidade de macrófitas aquáticas em áreas úmidas naturais e manejadas do sul do Brasil. Nós analisamos a diversidade de macrófitas aquáticas do sul do Brasil, os fatores ambientais que determinam a estrutura da comunidade de macrófitas aquáticas nas áreas úmidas, o efeito das inundações na dinâmica da comunidade e a contribuição dos arrozais para a conservação das macrófitas aquáticas; MÉTODOS: As informações foram obtidas de vários trabalhos realizados em diversas escalas espaciais e diferentes tipos de áreas úmidas ao longo dos últimos 10 anos no sul do Brasil; RESULTADOS: Os estudos têm reportado a ocorrência de aproximadamente 250 espécies de macrófitas aquáticas. O tamanho da área úmida, diversidade de habitats, altitude e hidroperíodo foram determinantes para a riqueza e a composição de espécies em áreas úmidas do sul do Brasil. Além disso, os eventos de inundação, de longa ou curta duração, estão fortemente relacionados à estrutura da comunidade de macrófitas. Os sistemas orizícolas sul do Brasil (lavouras e canais de irrigação) abrigam um número representativo de espécies de macrófitas aquáticas encontradas em áreas úmidas naturais dessa região. As práticas agrícolas adotadas ao longo do ciclo de cultivo nos arrozais influenciaram a biomassa e a riqueza de macrófitas. As práticas de manejo adotadas no período pós-colheita (presença ou ausência de água superficial) não influenciaram a riqueza e a biomassa de macrófitas, mas influenciaram a composição de espécies; CONCLUSÕES: O aumento do processo de degradação das áreas úmidas (e.g. fragmentação, controle de inundações e expansão de arrozais) constitui uma ameaça a conservação das espécies de plantas aquáticas.

    Abstract in English:

    AIM: This study gathers the main results obtained from studies regarding dynamic of aquatic macrophyte community in natural and managed wetlands of Southern Brazil. We analyzed the aquatic macrophytes diversity in wetlands of Southern Brazil, the environmental factors that determine the structure of the aquatic macrophyte community in fragmented wetlands, the effects of floods on the dynamics of macrophytes, and the contributions to the rice field for the conservation of aquatic macrophytes; METHODS: The information was obtained from several researches carried in several spatial scales and different wetlands types over the last 10 years in Southern Brazil; RESULTS: The studies have reported the occurrence of approximately 250 species of aquatic macrophytes. Wetland area, habitat diversity, altitude and hydroperiod were determinant for macrophyte richness and composition in wetlands of Southern Brazil. Furthermore, flood events, long or short-term ones, are strongly associated to the structure of the aquatic macrophyte community. The rice field systems of Southern Brazil (crops and irrigation channel) shelter a representative number of species of macrophyte found at natural wetlands in this region. The agricultural practices adopted over rice cultivation cycle in the rice fields have influenced the macrophyte richness and biomass. The different hydrological management practices adopted after the harvesting period (presence or lack of water surface) did not influence the macrophyte richness and biomass, however it influenced the species composition; CONCLUSIONS: The increasing process of wetland degradation (e.g. fragmentation, flood control and rice field expansion) presents a threat to the conservation aquatic macrophyte species.
  • Richness and distribution of aquatic macrophytes in Brazilian semi-arid aquatic ecosystems Biological Limnology

    Henry-Silva, Gustavo Gonzaga; Moura, Rodrigo Sávio Teixeira de; Dantas, Luciana Lúcia de Oliveira

    Abstract in Portuguese:

    OBJETIVO: Nós objetivamos avaliar a riqueza e a distribuição das macrófitas aquáticas nos ambientes aquáticos da bacia hidrográfica do Rio Apodi/Mossoró, no semi-árido do Rio Grande do Norte; MÉTODOS: A investigação da composição florística das macrófitas aquáticas presentes em 20 estações de amostragem da bacia hidrográfica, em quatro épocas do ano (Agosto/2007, Novembro/2007, Fevereiro/2008, Maio/2008). As espécies foram coletadas e depositadas no herbário Dárdano de Andrade Lima da Universidade Federal Rural do Semi-Árido; RESULTADOS: Foram identificadas 40 espécies de macrófitas aquáticas distribuídas em 33 gêneros e 22 famílias. As famílias com o maior número de espécies foram Poaceae e Cyperaceae e os gêneros mais representativos foram Cyperus e Eleocharis. A forma biológica mais freqüente foi a anfíbia (42,5%), seguida pelas emergentes (27,5%); folhas flutuantes (12,5%); submersas enraizadas (10,0%) e com folhas flutuantes (7,5%). A menor riqueza foi observada na região estuarina (três espécies), e a maior riqueza na parte alta da bacia hidrográfica (dezessete espécies). As submersas enraizadas Hydrothrix gardneri Hooker f. e Ceratophyllum demersum L. foram observadas em grande abundância e frequência no reservatório de Santa Cruz do Apodi, especialmente em áreas próximas as atividades de criação em tanques rede de tilápia do Nilo (Oreochromis niloticus) (Linnaeus, 1758). As flutuantes livres de maior ocorrência foram Eichhornia crassipes (Mart.) Solms., Pistia stratiotes L., e Salvinia auriculata Aubl., ocorrendo predominantemente em trechos que atravessam centros urbanos; CONCLUSÕES: Nós concluímos que a riqueza de espécies de macrófitas aquáticas em ambientes aquáticos associados ao bioma caatinga é semelhante à riqueza observada em outras bacias hidrográficas do Brasil. Devido a grande quantidade de açudes e reservatórios existentes no semi-árido nordestino, o levantamento e o monitoramento das macrófitas aquáticas tornam-se essenciais, especialmente em bacias hidrográficas que receberão água da transposição do rio São Francisco.

    Abstract in English:

    AIM: The aim of this study was to evaluate the richness and distribution of the aquatic macrophytes in the basin of the Apodi/Mossoró River, in the semi-arid region (caatinga) of Rio Grande do Norte, Brazil; METHODS: A survey of the floristic composition of the aquatic macrophytes was made at 20 sampling stations in the basin at four seasons (August/2007, November/2007, February/2008, May/2008). Specimens of each species were collected and deposited in the Dárdano de Andrade Lima Herbarium of the Universidade Federal Rural do Semi-Árido; RESULTS: We found 40 species of aquatic macrophytes, in 33 genera and 22 families. The families with the most species were Poaceae and Cyperaceae, and the most species-rich genera were Cyperus and Eleocharis. The most common plant form was amphibian (42.5%), followed by emergent (27.5%), free-floating (12.5%), rooted-submersed (10.0%), and floating-leaved (7.5%). The lowest richness was observed at the estuarine region (3 species), and the highest richness in the upper basin (17 species). The rooted-submersed Hydrothrix gardneri Hooker f. and Ceratophyllum demersum L. were observed in great abundance and frequency in the Santa Cruz Reservoir of Apodi, especially in areas close to cage farms of Nile tilapia (Oreochromis niloticus) (Linnaeus, 1758). The most common free-floating species were Eichhornia crassipes (Mart.) Solms., Pistia stratiotes L., and Salvinia auriculata Aubl., predominantly in stretches that run through urban centers; CONCLUSION: The species richness of aquatic macrophytes in aquatic environments of the caatinga is similar to that observed in other basins of Brazil. Because of the many dams and reservoirs in the semi-arid Northeast, inventory and monitoring of aquatic macrophytes have become essential, especially in basins that will receive water from the diversion of the São Francisco River.
  • Emissions of methane and carbon dioxide during anaerobic decomposition of aquatic macrophytes from a tropical lagoon (São Paulo, Brazil) Biological Limnology

    Bianchini Jr., Irineu; Cunha-Santino, Marcela Bianchessi da; Romeiro, Francisco; Bitar, Alexandre Luccas

    Abstract in Portuguese:

    OBJETIVO: Acúmulos intensos de plantas nos sedimentos são importantes fontes de emissões de CH4 e CO2 em lagoas de várzea de inundação. Nesse estudo foram determinadas as formações de CH4 e CO2 da decomposição anaeróbia de macrófitas aquáticas de uma lagoa marginal; MÉTODOS: A formação do metano foi determinada com base nas características intrínsecas dos detritos e das condições experimentais. As produções de CH4 e CO2 foram determinadas durante a degradação de sete espécies de macrófitas aquáticas: Cabomba furcata, Cyperus giganteus, Egeria najas, Eichhornia azurea, Ludwigia inclinata, Oxycaryum cubense, and Utricularia breviscapa, todas provenientes da zona litorânea da lagoa marginal selecionada; RESULTADOS: De modo geral, a mentanogênese foi mais sensível à variação da temperatura que os demais processos de mineralização. Embora as rotas metabólicas que geraram o CO2 sempre predominaram, a formação do metano foi favorecida com o incremento da temperatura em detrimento da geração de CO2. Enquanto vários fatores (e.g. pH, potencial redox, salinidade, disponibilidade de nutrientes) influenciaram os rendimentos dos produtos finais da degradação, a temperatura e a composição química dos detritos foram, de modo geral, os fatores mais importantes para a formação do CH4. Nas lagoas marginais da várzea de inundação do rio Mogi-Guaçu e em especial na lagoa do Óleo, em média, 10% do carbono dos detritos de macrófitas devem ser convertidos em CH4 enquanto os demais (90%) em CO2.

    Abstract in English:

    AIM: Massive accumulations of aquatic sedimentary plant are the main source of CH4 and CO2 emissions in floodplain lakes. To examine this connection, this study measured CO2 and CH4 formation during anaerobic decomposition of aquatic macrophytes from a floodplain lake; METHODS: Methane formation was determined to the intrinsic characteristics of the debris, and the experimental (physical and chemical) conditions. Production of CH4 and CO2 were measured during anaerobic degradation of seven aquatic macrophytes: Cabomba furcata, Cyperus giganteus, Egeria najas, Eichhornia azurea, Ludwigia inclinata, Oxycaryum cubense, and Utricularia breviscapa, all of which inhabit the littoral zone of the lagoon studied; RESULTS: Overall, methanogenesis was more sensitive to temperature variation than gross anaerobic mineralization. Although the metabolic routes that generate CO2 were always predominant, as a competing process methanogenesis was favored by increasing temperature to the detriment of CO2 formation. Although several factors (such as pH, redox potential, salinity and nutrients availability) influenced yields of the final degradation products, temperature and detritus chemical composition were, in a first approach, the key factors in CH4 formation. In the oxbow lakes of the Mogi-Guaçu River Floodplain, especially Óleo Lagoon, on average, 10% of the total carbon can be regarded as the yield of CH4 formation derived from aquatic macrophyte decay, while the remaining carbon (90%) became CO2.
  • Aquatic herbaceous plants of the Amazon floodplains: state of the art and research needed Biological Limnology

    Piedade, Maria Teresa Fernandez; Junk, Wolfgang; D'Ângelo, Sammya Agra; Wittmann, Florian; Schöngart, Jochen; Barbosa, Keillah Mara do Nascimento; Lopes, Aline

    Abstract in Portuguese:

    As áreas alagáveis amazônicas cobrem uma vasta extensão de terrenos submetidos a um pulso de inundação monomodal de amplitude média anual de 10 m, definindo uma fase aquática e uma fase terrestre de grande importância biológica. Conforme a origem geológica e as áreas de captação, a físico-química das áreas alagáveis irá variar, sendo definidos dois grandes grupos, as várzeas e os igapós. Apesar das plantas herbáceas aquáticas ocorrerem nessas duas tipologias, a maior riqueza de espécies e densidades são típicas da várzea, onde espécies aquáticas herbáceas, especialmente de plantas C4 podem apresentar valores de biomassa e produção primária líquida - PPL cerca de três vezes os da floresta de várzea. As plantas herbáceas aquáticas são muito importantes no balanço de carbono e nutrientes da várzea, uma vez que através da sua decomposição elas promovem o enriquecimento do sistema aquático e das áreas alagáveis associadas, tanto durante a fase aquática quanto terrestre do ciclo hidrológico. As principais ameaças para plantas herbáceas aquáticas estão relacionadas com a alteração e contaminação do habitat, devido à sua utilização em atividades econômicas como a pecuária de gado e búfalo e agricultura. A degradação aumenta a suscetibilidade destes sistemas ao fogo, especialmente durante a fase terrestre, resultando em perdas econômicas e degradação adicional das áreas alagáveis. Recentemente derrames de óleo decorrentes das atividades petrolíferas na região são motivo de grande preocupação, exigindo urgentemente avaliação adicional.

    Abstract in English:

    The Amazonian wetlands cover a vast area subject to a monomodal flood pulse with an annual amplitude averaging 10 m, which defines an aquatic phase and a terrestrial phase of great biological importance. According to the geological origin and the catchment areas, the physical and chemical properties of the wetland will vary, being defined two major groups, the várzeas and the igapós. Although aquatic herbaceous plants do occur in the two types, higher species richness and densities are typical of the várzeas where aquatic herbaceous species, particularly C4 plants may exhibit high biomass values and net primary production - NPP about three times these of the floodplain forest. The aquatic herbaceous plants are very important in the carbon and nutrient budgets of the várzea, since through their decomposition they promote the enrichment of the aquatic system and associated floodplains, both during the aquatic and terrestrial phases of the hydrologic cycle. The major threats to herbaceous aquatic plants are related to the modification and contamination of the habitats owing to their use in economic activities as cattle and buffalo ranching and agriculture. Degradation improves the susceptibility of these systems to fire especially during the terrestrial phase, resulting in economic losses and further degradation of floodplains. Recently oil spills linked to the petroliferous activities in the region are of major concern demanding further and urgent evaluation.
  • Influence of aquaculture effluents on the growth of Salvinia molesta Biological Limnology

    Pistori, Raquel Eduarda Trevisan; Henry-Silva, Gustavo Gonzaga; Biudes, José Francisco Vicente; Camargo, Antonio Fernando Monteiro

    Abstract in Portuguese:

    OBJETIVO: A aqüicultura gera benefícios sociais e econômicos, mas também causa impactos ao ambiente. Um dos principais impactos é o lançamento de efluentes sem tratamento em ambientes como rios, reservatórios e lagos, o que pode afetar populações e comunidades aquáticas. Neste trabalho foi testada a hipótese de que o efluente de aqüicultura favorece o crescimento da macrófita aquática flutuante Salvinia molesta; MÉTODOS: O estudo foi realizado em uma represa não impactada (RNI) e outra represa impactada (RI) por lançamentos de efluentes de aqüicultura e teve duração de nove meses. Em cada uma das represas foram fixadas quatro unidades experimentais contendo 10 rametes de S. molesta. Mensalmente, foram determinadas variáveis limnológicas da água e a biomassa de S. molesta nas duas represas; RESULTADOS: Os valores de temperatura, turbidez, condutividade elétrica, alcalinidade, clorofila-a, nitrogênio Kjeldahl total e fósforo total foram superiores na RI em todos os meses do estudo. As concentrações de nitrogênio e fósforo total na biomassa de S. molesta da RI foram maiores do que as da RNI, ao final do experimento. Os valores de capacidade suporte (K) para S. molesta na RNI foram de 3,0 ± 0,7 g MS.m-2 e na RI foi de 37,4 ± 2,4 g MS.m-2; CONCLUSÕES: Concluiu-se que o lançamento de efluente de aqüicultura modifica as características limnológicas da água da represa receptora e que o crescimento de Salvinia molesta é favorecido pelo efluente de aqüicultura, provavelmente, devido ao aumento das concentrações de nitrogênio e fósforo na água.

    Abstract in English:

    OBJECTIVE: Aquaculture generates social and economic benefits, but also causes impacts on the environment. One of the major impacts is the release of untreated effluents into rivers, reservoirs, and lakes, which can affect aquatic populations and communities. In this study, we tested the hypothesis that effluent from aquaculture favors the growth of the floating aquatic macrophyte Salvinia molesta; METHODS: The study was carried out in a non-impacted reservoir (NIR) and in another reservoir (IR) that is impacted by discharges of aquaculture effluents, and lasted for nine months. In each of the reservoirs, we installed four experimental units containing 10 ramets of S. molesta. Monthly, we measured limnological variables of the water and the biomass of S. molesta in both reservoirs; RESULTS: The temperature, turbidity, electrical conductivity, alkalinity, chlorophyll-a, total Kjeldahl nitrogen, and total phosphorus were higher in the IR in all the collection months. At the end of the experiment, the concentrations of total nitrogen and phosphorus in the biomass of S. molesta from the IR were higher than those in plants from the NIR. The estimated support capacity (K) for S. molesta in the NIR was 3.0 ± 0.7 g DM.m-2 and in the IR was 37.4 ± 2.4 g DM.m-2; CONCLUSIONS: It was concluded that the discharge of aquaculture effluent modifies the limnological characteristics of the water of the receiving reservoir, and that the growth of Salvinia molesta is favored by the aquaculture effluent, because of the increases in the concentrations of nitrogen and phosphorus in the water.
  • Limnological variables and nutritional content of submerged aquatic macrophytes in a tropical lagoon Biological Limnology

    Esteves, Bruno dos Santos; Suzuki, Marina Satika

    Abstract in Portuguese:

    OBJETIVO: O objetivo deste estudo foi avaliar a composição elementar (C, N e P) e conteúdo de carboidratos e lipídeos das macrófitas aquáticas Egeria densa, Ceratophyllum demersum e Najas marina encontradas em uma lagoa do Norte Fluminense, e relacionar esses dados a parâmetros limnológicos medidos em igual período; MÉTODOS: As amostras foram obtidas em julho/2001 (período seco) e janeiro/2002 (período chuvoso), em 10 pontos ao longo da lagoa do Campelo com determinações de parâmetros limnológicos e quantificação de componentes nutricionais e bioquímicos das macrófitas aquáticas; RESULTADOS: Elevados valores de condutividade elétrica e alcalinidade explicam a distribuição espacial das macrófitas estudadas, e os valores de pH (<9,0), supersaturação de O2 e subsaturação de CO2 sugerem uma elevada produção primária, tanto fitoplanctônica quanto de macrófitas submersas. Para os nutrientes avaliados nas macrófitas aquáticas, variações sazonais significativas foram observadas no conteúdo de fósforo total (p < 0,05), de nitrogênio total e carbono total, entretanto, sem qualquer padrão definido entre períodos sazonais e macrófitas. Observou-se tendência às maiores concentrações de P nos tecidos das macrófitas no período chuvoso, assim como carboidratos e lipídeos, sugerindo que este período é mais propício ao desenvolvimento de Ceratophyllum demersum e Egeria densa na lagoa do Campelo; CONCLUSÕES: Não se observou uma clara associação entre os conteúdos nutricionais e de reservas encontrados nas macrófitas com as variáveis limnológicas e ambientais medidas.

    Abstract in English:

    AIM: The aim of this study was to evaluate elemental composition (C, N and P) and carbohydrate and lipids content of aquatic macrophytes Egeria densa, Ceratophyllum demersum and Najas marina found in a lagoon of Norte Fluminense and relate these data to limnological parameters measured in the same period; METHODS: The samples were obtained from 10 sites throughout the lagoon in July/2001 (dry season) and January/2002 (rainy season) with determinations limnological parameters and quantification of nutrient content and biochemical composition of the aquatic macrophytes; RESULTS: High values of electrical conductivity and alkalinity explain the spatial distribution of the studied macrophytes; and the pH values (<9.0), O2 super-saturation and CO2 sub-saturation suggest a high primary production of both phytoplankton and submersed aquatic macrophytes. For nutrients assessed on aquatic macrophytes, significant seasonal variations were observed in total phosphorus content (p < 0.05), total nitrogen and total carbon, however, without a clear pattern between seasons and macrophytes There was a tendency to higher concentrations of P in the tissues of macrophytes in the rainy season, as well as carbohydrates and lipids, suggesting that this period presents better conditions to Ceratophyllum demersum and Egeria densa development in the Campelo Lagoon; CONCLUSIONS: There was no clear association between the nutrient content and reserves found in macrophytes with limnological and environmental parameters.
  • Longitudinal distribution and seasonality of macroalgae in a subtropical stream impacted by organic pollution Biological Limnology

    Peres, Cleto Kaveski; Branco, Ciro Cesar Zanini; Krupek, Rogério Antonio; Rocha, José Celso

    Abstract in Portuguese:

    OBJETIVO: O presente estudo foi desenvolvido com o objetivo de avaliar a distribuição longitudinal e temporal e o efeito da poluição orgânica em comunidades de macroalgas em um riacho subtropical; MÉTODOS: A presença e a cobertura percentual das macroalgas foram investigadas durante um período sazonal em quatro pontos de amostragem ao longo do perfil longitudinal do rio Cascavel, Estado do Paraná, região subtropical do Brasil. Os pontos de amostragem foram aleatoriamente escolhidos, porém as suas localizações em relação às fontes de poluição orgânica urbanas foram consideradas. Em adição, diversas variáveis ambientais comumente relacionadas à poluição orgânica em ecossistemas aquáticos foram mensuradas; RESULTADOS: Durante as amostragens foram encontrados 11 táxons macroalgais. Chlorophyta foi a divisão predominante (4 espécies ou 36,3% da riqueza total), seguida por Cyanophyta e Rhodophyta (3 ou 27,3%) e Heterokontophyta (1 ou 9,1% do total). A Análise de variância (ANOVA) revelou que não existiram diferenças significativas nos valores de diversidade de espécies, cobertura percentual e índice de diversidade entre as estações do ano ou entre os pontos de amostragem. Além disso, a diversidade de espécies não se correlacionou com nenhuma variável ambiental em particular. Por outro lado, a composição relativa da comunidade de macroalgas mostrou ampla variação espacial e temporal. Assim, Chlorophyta registrou maiores valores de riqueza e cobertura percentual no ponto de amostragem com maior nível de poluição orgânica, enquanto Rhodophyta não foi encontrada neste segmento. Chlorophyta teve o maior valor de cobertura percentual no inverno, ao passo que Rhodophyta e Cyanophyta na primavera e no outono, respectivamente; CONCLUSÕES: De modo geral, no presente estudo as comunidades de macroalgas foram levemente influenciadas pela poluição orgânica, particularmente pelo aumento da riqueza e cobertura percentual de Chlorophyta associado com a ausência de Rhodophyta no segmento de maior nível de poluição. Em adição, a análise da riqueza no perfil longitudinal mostrou que os maiores valores foram encontrados na região intermediária, estando parcialmente de acordo com o RCC (Conceito do Contínuo Fluvial).

    Abstract in English:

    AIM: This study was carried out to assess longitudinal and temporal distribution and the effects of organic pollution on macroalgal communities in a subtropical stream; METHODS: The occurrence and percent cover of stream macroalgae were investigated during seasonal period in four sampling sites along the course of the Cascavel Stream, in Paraná State, subtropical area of Brazil. Sampling sites were randomly chosen; however, their location in relation to urban organic pollution sources was taken into consideration. Besides, several stream variables usually related to organic pollution in aquatic ecosystems were measured; RESULTS: Eleven macroalgal taxa were found during the samplings. Chlorophyta was the prevailing division (4 species or 36.3% of the total richness), followed by Cyanophyta and Rhodophyta (3 or 27.3%) and Heterokontophyta (1 or 9.1%). Analysis of variance (ANOVA) showed no significant differences in species diversity, percent cover and diversity index among seasons or the sampling sites. In addition, species diversity was not correlated with any environmental variable in particular. On the other hand, the relative composition of the stream macroalgal communities showed wide spatial and temporal variation. Thus, Chlorophyta had higher values of richness and percent cover in sampling site with higher levels of organic pollution, while Rhodophyta was never found in this segment. Taking seasonality into consideration, Chlorophyta had higher values of percent cover in winter, but Rhodophyta and Cyanophyta in spring and fall, respectively; CONCLUSIONS: In general terms, in this study macroalgal community structures were slightly affected by organic pollution, mainly by increase in richness and percent cover of Chlorophyta associated with the absence of Rhodophyta in the most polluted sampling site. The analysis of the richness throughout the stretch of the stream showed that the highest values were found in the intermediate part, being partly in accordance with the RCC (River Continuum Concept).
  • Aquatic macrophytes drive sediment stoichiometry and the suspended particulate organic carbon composition of a tropical coastal lagoon Biological Limnology

    Marinho, Cláudio Cardoso; Meirelles-Pereira, Frederico; Gripp, Anderson da Rocha; Guimarães, Camilla de Carvalho; Esteves, Francisco de Assis; Bozelli, Reinaldo Luiz

    Abstract in Portuguese:

    OBJETIVO: O objetivo desta pesquisa foi avaliar: (1) a influência das macrófitas aquáticas Typha domingensis Pers., Eleocharis interstincta (Vahl) Roem. & Schult. (emergentes) e Potamogeton stenostachys K. Schum. (submersa), sobre a estequiometria do sedimento e (2) a contribuição desta comunidade para a composição do carbono orgânico de diferentes compartimentos de uma lagoa costeira tropical, Lagoa de Cabiúnas (Macaé, RJ); MÉTODOS: Perfis de sedimento de 10 cm, fracionados de 2 em 2 cm foram coletados nas regiões litorânea e limnética para análises de nutrientes (C, N e P). Na região litorânea, o sedimento foi coletado em três estações: bancos de T. domingensis, E. interstincta e P. stenostachys. Para avaliação da ciclagem do C na lagoa Cabiúnas foi determinada a assinatura δ13C de diversos compartimentos da lagoa (zoo e fitoplancton, macrófitas aquáticas e material dissolvido e suspenso na água) e da restinga (vegetação terrestre); RESULTADOS: As concentrações de C e N na região colonizada por E. interstincta e T. domingensis foram significativamente maiores que na região limnética. Em relação à concentração de fósforo, o sedimento colonizado pela macrófita T. domingensis apresentou valor significativamente maior que a região limnética e a região colonizada por P. stenostachys. Quanto às razões molares, a região litorânea apresentou elevadas razões C:P, principalmente nos bancos colonizados por E. interstincta e P. stenostachys. As razões N:P também foram maiores na região litorânea. As análises isotópicas (δ13C) mostraram que o carbono orgânico particulado na coluna d'água tem origem principalmente nos tecidos das macrófitas aquáticas; CONCLUSÕES: As macrófitas aquáticas emersas contribuem de maneira significativa para o enriquecimento de nutrientes do sedimento da lagoa Cabiúnas. O detrito das plantas acumulado no sedimento da região litorânea, em geral, altera sua estequiometria e qualidade para os decompositores, possuindo proporcionalmente mais C do que N e P se comparado à região limnética. Sua importância, no entanto, não se restringe ao sedimento, pois apresentou forte influência na constituição do carbono particulado suspenso na coluna d'água dessa lagoa, consistindo em importante conexão entre compartimentos desse ecossistema.

    Abstract in English:

    AIM: This research aimed to evaluate (1) the influence of the aquatic macrophytes Typha domingensis Pers., Eleocharis interstincta (Vahl) Roem. & Schult. (emergent) and Potamogeton stenostachys K. Schum. (submersed) on sediment stoichiometry and (2) the contribution of these aquatic macrophytes to organic carbon composition in different compartments of a tropical coastal lagoon (Cabiúnas Lagoon, Macaé-RJ); METHODS: The concentration of carbon (C), nitrogen (N) and phosphorus (P) was determined in 2-cm intervals in the first 10 cm of sediment in both littoral and limnetic regions. In the littoral region, the sediment was collected in three different sites: T. domingensis, E. interstincta and P. stenostachys stands. In order to know the pathways of C in Cabiunas lagoon, the isotopic signature (δ13C) of restinga terrestrial vegetation, zooplankton, phytoplankton, macrophytes, dissolved and suspended material on water were evaluated; RESULTS: The concentrations of C and N in the sediment of the E. interstincta and T. domingensis stands were significantly higher than in the sediment of the limnetic region. The concentration of phosphorus in the sediment colonized by T. domingensis was higher than in the limnetic region and in P. stenostachys stand. The highest molar C:P ratios were found in E. interstincta and P. stenostachys stands. The highest N:P ratios were also found in the littoral region. Carbon stable isotopic analysis (δ13C signatures) showed that a majority of the particulate organic carbon (POC) in the water column had aquatic macrophyte tissues origin; CONCLUSIONS: Emergent macrophytes strongly contribute to nutrient enrichment of the sediment of Cabiúnas lagoon. In general, macrophyte detritus alters the littoral region sediment stoichiometry and quality for decomposers, by accumulating much more C in relation to N and P when compared to limnetic region. However, macrophytes importance isn't restricted to the sediment once they have a central role in the composition of suspended POC, thus representing an important coupling between compartments in this lagoon.
  • The role of macrophytes in habitat structuring in aquatic ecosystems: methods of measurement, causes and consequences on animal assemblages' composition and biodiversity Biological Limnology

    Thomaz, Sidinei Magela; Cunha, Eduardo Ribeiro da

    Abstract in Portuguese:

    Macrófitas aquáticas têm um importante papel na estruturação de comunidades em ambientes aquáticos. Essas plantas proporcionam estrutura física, aumentam a complexidade e a heterogeneidade de habitats e afetam vários grupos de organismos como invertebrados, peixes e aves aquáticas. A complexidade proporcionada pelas macrófitas tem sido exaustivamente estudada, porém, a mesma raramente tem sido medida de forma padronizada, dificultando comparações entre estudos e o estabelecimento de conclusões gerais. Com o objetivo de endereçar esse assunto, a presente revisão enfoca questões relacionadas à complexidade estrutural de habitats proporcionada por essas plantas e explora: i) como a complexidade tem sido enfocada pelos ecólogos, com ênfase em estudos com macrófitas; ii) os prós e contras de vários métodos usados para quantificar a complexidade; iii) as consequências da estruturação de habitats proporcionada pelas macrófitas sobre invertebrados e peixes, assim como as possíveis causas, mediadas pela complexidade de habitats, que levam a alterações nas assembléias desses animais; iv) os impactos potenciais de espécies exóticas invasoras de macrófitas sobre a complexidade de habitats e v) a importância da estrutura fornecida por macrófitas em estratégias de manejo visando à conservação da biodiversidade. Nós examinamos a literatura produzida tanto em regiões temperadas como tropicais, mas priorizamos essa última. Os principais resultados dessa revisão são resumidos a seguir. Houve grande variedade de medidas da complexidade de habitats em macrófitas que visam compreender sua influência sobre as assembléias de animais associadas a essas plantas. No entanto, a falta de padronização (considerando uma extensa variação de técnicas e escalas de resolução utilizadas) limita comparações entre diferentes estudos que utilizam estruturas físicas simulando macrófitas ou plantas reais. As macrófitas afetam as assembléias de animais e promovem a biodiversidade através de uma cadeia de mecanismos decorrentes da complexidade estrutural de habitats, que envolvem a disponibilidade de abrigos e locais de alimentação. Macrófitas exóticas invasoras podem modificar a estrutura de habitat e, assim, influenciar assembléias aquáticas. Nesse sentido, em muitos ecossistemas, essas plantas são o foco de estratégias de manejo objetivando a manutenção e restauração da biodiversidade.

    Abstract in English:

    Aquatic macrophytes play an important role in structuring communities in aquatic environments. These plants provide physical structure, increase habitat complexity and heterogeneity and affect various organisms like invertebrates, fishes and waterbirds. The complexity provided by macrophytes has been exhaustively studied in aquatic environments. However, macrophyte complexity has rarely been measured in a standardized fashion, making comparisons among different studies and the establishment of general conclusions difficult. To address this issue, this review is focused on questions related to the habitat structural complexity provided by these plants, exploring: i) how complexity has been viewed by ecologists, with an emphasis on macrophyte studies; ii) the pros and cons of several methods used to quantify plant complexity; iii) the consequences of habitat structuring by macrophytes on invertebrates and fish and possible causes, mediated by habitat complexity, that lead to changes in these animal assemblages; iv) potential impacts of non-native macrophyte species on habitat complexity and v) the importance of complexity provided by macrophytes to management strategies for maintaining aquatic biodiversity. We examined literature produced in both temperate and tropical regions, but prioritized the latter. We found a great variety of habitat complexity measurements that are applied to aquatic macrophytes to understand their influence on attached animal assemblages. A lack of standardization (considering the wide range of techniques and scales of resolution used) limits comparisons between different studies exploring this subject, in which biological samples and physical substrates were used to explore these relationships. Macrophytes affect animal assemblages and promote biodiversity through a chain of mechanisms, related to habitat complexity, that involve the availability of shelter and feeding sites. Invasive macrophyte species may modify habitat structure and thus influence associated organisms. In this sense, they are suitable as the main focus of management strategies aimed at biodiversity restoration and conservation.
  • Decomposition of aquatic macrophytes from Cantá stream (Roraima, Brazil): kinetics approach Biological Limnology

    Cunha-Santino, Marcela Bianchessi da; Pacobahyba, Lucilia Dias; Bianchini Jr., Irineu

    Abstract in Portuguese:

    OBJETIVOS: Este artigo descreve e compara a cinética de decomposição aeróbia e anaeróbia de Eleocharis interstincta, Nymphaea sp. e Montrichardia arborescens; MÉTODOS: Amostras de água e de macrófitas aquáticas foram coletadas no Igarapé do Cantá (02° 49' 11" N e 60° 40' 24" W), Cantá, Roraima, Brasil. O material foi seco e triturado e para cada condição experimental (aeróbia e anaeróbia), foram preparadas câmaras de mineralização contendo fragmentos de planta e água do igarapé. O volume de gases na mineralização anaeróbia foi monitorado durante 78 dias e consumo de oxigênio durante 121 dias; RESULTADOS: Os resultados da decomposição aeróbia e anaeróbia foram ajustados a um modelo cinético de 1ª ordem. O consumo de oxigênio variou de 195,36 mg.g-1 (PS) para E. interstincta a 629,46 mg g-1 (PS) para Nymphaea sp. A mineralização de M. arborescens apresentou o coeficiente de desoxigenação mais elevado (0,049 dia-1), seguida por E. interstincta (0,038 dia-1) e Nymphaea sp. (0,027 dia-1). Na condição anaeróbia, a evolução de gases apresentou duas fases: consumo e formação. De acordo com a variação temporal do carbono mineralizado, a decomposição anaeróbia de M. arborescens apresentou o coeficiente de mineralização mais elevado (0,0047 dia-1); seguido por Nymphaea sp. (0,0035 dia-1) e de E. interstincta (0,0017 dia-1); CONCLUSÃO: Baseado nestes resultados foi possível concluir que durante a decomposição aeróbia dessas macrófitas aquáticas, Nymphaea sp. foi responsável pela maior demanda de oxigênio e M. arborescens gerou as maiores produções de gases durante a mineralização anaeróbia. Em média, o processo aeróbio foi 11 vezes maior que o anaeróbio. Em relação aos fluxos de materiais em ecossistemas de água doce, as baixas taxas de decomposição observadas no processo anaeróbio, quando comparado com as taxas do decaimento aeróbio permite refletir que os sedimentos atuam como um compartimento eficiente de sumidouro de carbono na ciclagem de matéria orgânica.

    Abstract in English:

    AIM: This study aimed at describing and comparing the kinetics of aerobic and anaerobic decomposition of Eleocharis interstincta, Nymphaea sp. and Montrichardia arborescens; METHODS: The samples of aquatic macrophytes and water were collected in the Cantá Stream (02° 49' 11" N and 60° 40' 24" W), Cantá, Roraima, Brazil. The plant material was dried and triturated and for each experimental condition (aerobic and anaerobic) mineralization chambers were prepared with plant fragments and stream water. The volume of evolved gases in anaerobic mineralization was monitored during 78 days, while the oxygen consumption was measured for 121 days; RESULTS: The results of aerobic and anaerobic decomposition were fitted to first-order kinetics model. The oxygen consumption varied from 195.36 mg g-1 (DM) for E. interstincta to 629.46 mg g-1 (DM) for Nymphaea sp. The deoxygenation rate derived from mineralization of M. arborescens was higher (kD: 0.049 day-1), followed by E. interstincta (kD: 0.038 day-1) and Nymphaea sp. (kD: 0.027 day-1). For the anaerobic condition the evolution of gases presented two phases: the consumption and formation. According to temporal variations of mineralized carbon, the anaerobic decomposition of M. arborescens presents the higher mineralization coefficient (0.0047 day-1); followed by Nymphaea sp. (0.0035 d-1) and E. interstincta (0.0017 day-1); CONCLUSION: Based on these results we conclude that during the aerobic decomposition of these macrophytes, the Nymphaea sp. was responsible for the higher oxygen demand and M. arborescens generated the highest amounts of gases during the anaerobic mineralization. On average, the aerobic decay processes were 11-fold faster than anaerobic. Regarding to the materials fluxes in freshwater ecosystems, low rate of decomposition observed in anaerobic process when comparing to aerobic rates reflect that the sediment represent a very efficient sink of carbon in the organic matter cycling.
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