Can microcystins affect zooplankton structure community in tropical eutrophic reservoirs?

Abstract The aim of our study was to assess whether cyanotoxins (microcystins) can affect the composition of the zooplankton community, leading to domination of microzooplankton forms (protozoans and rotifers). Temporal variations in concentrations of microcystins and zooplankton biomass were analyzed in three eutrophic reservoirs in the semi-arid northeast region of Brazil. The concentration of microcystins in water proved to be correlated with the cyanobacterial biovolume, indicating the contributions from colonial forms such as Microcystis in the production of cyanotoxins. At the community level, the total biomass of zooplankton was not correlated with the concentration of microcystin (r2 = 0.00; P > 0.001), but in a population-level analysis, the biomass of rotifers and cladocerans showed a weak positive correlation. Cyclopoid copepods, which are considered to be relatively inefficient in ingesting cyanobacteria, were negatively correlated (r2 = 0.01; P > 0.01) with the concentration of cyanotoxins. Surprisingly, the biomass of calanoid copepods was positively correlated with the microcystin concentration (r2 = 0.44; P > 0.001). The results indicate that allelopathic control mechanisms (negative effects of microcystin on zooplankton biomass) do not seem to substantially affect the composition of mesozooplankton, which showed a constant and high biomass compared to the microzooplankton (rotifers). These results may be important to better understand the trophic interactions between zooplankton and cyanobacteria and the potential effects of allelopathic compounds on zooplankton.

Resumo Com o objetivo de avaliar se as cianotoxinas (microcistinas) podem afetar a composição da comunidade zooplanctônica, levando à dominância de formas microzooplanctônicas (protozoários e rotiferos), as variações nas concentrações de microcistina e a biomassa do zooplâncton foram analisadas em três reservatórios eutróficos na região semi-árida do nordeste brasileiro. A concentração de microcistinas na água esteve correlacionada com o biovolume de cianobactérias, indicando a contribuição de formas coloniais como Microcystis na produção de cianotoxinas. A nível de comunidade, a biomassa total do zooplâncton não apresentou correlacão com a concentração de microcistina (r2 = 0.00; P > 0.001), mas em uma análise a nível de populações, a biomassa de rotíferos e cladóceros apresentou uma fraca correlação positiva. Copépodos Cyclopoida, os quais são considerados relativamente ineficientes na ingestão de cianobactérias, estiveram negativamente correlacionados com a concentração de microcistinas (r2 = - 0.01; P > 0.01). Surpreendentemente, a biomassa de copépodos Calanoida foi positivamente correlacionada com a concentração de cianotoxinas (r2 = 0.44; P > 0.001). Os resultados indicam que mecanismos de controle alelopáticos (efeitos negativos da microcistina sobre o zooplâncton) parecem não afetar substancialmente a composição do mesozooplâncton, que apresentou uma alta e constante biomassa, quando comparada à biomassa do microzooplâncton (rotíferos). Esses resultados podem ser importantes para um melhor entendimento das interações tróficas entre o zooplâncton e cianobactérias, e do efeito potencial de compostos alelopáticos sobre o zooplâncton.

Can microcystins affect zooplankton structure community in tropical eutrophic reservoirs? / Microcistinas podem afetar a estrutura da comunidade zooplanctônica em reservatórios eutróficos tropicais?

Abstract The aim of our study was to assess whether cyanotoxins (microcystins) can affect the composition of the zooplankton community, leading to domination of microzooplankton forms (protozoans and rotifers). Temporal variations in concentrations of microcystins and zooplankton biomass were analyzed in three eutrophic reservoirs in the semi-arid northeast region of Brazil. The concentration of microcystins in water proved to be correlated with the cyanobacterial biovolume, indicating the contributions from colonial forms such as Microcystis in the production of cyanotoxins. At the community level, the total biomass of zooplankton was not correlated with the concentration of microcystin (r2 = 0.00; P > 0.001), but in a population-level analysis, the biomass of rotifers and cladocerans showed a weak positive correlation. Cyclopoid copepods, which are considered to be relatively inefficient in ingesting cyanobacteria, were negatively correlated (r2 = 0.01; P > 0.01) with the concentration of cyanotoxins. Surprisingly, the biomass of calanoid copepods was positively correlated with the microcystin concentration (r2 = 0.44; P > 0.001). The results indicate that allelopathic control mechanisms (negative effects of microcystin on zooplankton biomass) do not seem to substantially affect the composition of mesozooplankton, which showed a constant and high biomass compared to the microzooplankton (rotifers). These results may be important to better understand the trophic interactions between zooplankton and cyanobacteria and the potential effects of allelopathic compounds on zooplankton.(AU)

Resumo Com o objetivo de avaliar se as cianotoxinas (microcistinas) podem afetar a composição da comunidade zooplanctônica, levando à dominância de formas microzooplanctônicas (protozoários e rotiferos), as variações nas concentrações de microcistina e a biomassa do zooplâncton foram analisadas em três reservatórios eutróficos na região semi-árida do nordeste brasileiro. A concentração de microcistinas na água esteve correlacionada com o biovolume de cianobactérias, indicando a contribuição de formas coloniais como Microcystis na produção de cianotoxinas. A nível de comunidade, a biomassa total do zooplâncton não apresentou correlacão com a concentração de microcistina (r2 = 0.00; P > 0.001), mas em uma análise a nível de populações, a biomassa de rotíferos e cladóceros apresentou uma fraca correlação positiva. Copépodos Cyclopoida, os quais são considerados relativamente ineficientes na ingestão de cianobactérias, estiveram negativamente correlacionados com a concentração de microcistinas (r2 = - 0.01; P > 0.01). Surpreendentemente, a biomassa de copépodos Calanoida foi positivamente correlacionada com a concentração de cianotoxinas (r2 = 0.44; P > 0.001). Os resultados indicam que mecanismos de controle alelopáticos (efeitos negativos da microcistina sobre o zooplâncton) parecem não afetar substancialmente a composição do mesozooplâncton, que apresentou uma alta e constante biomassa, quando comparada à biomassa do microzooplâncton (rotíferos). Esses resultados podem ser importantes para um melhor entendimento das interações tróficas entre o zooplâncton e cianobactérias, e do efeito potencial de compostos alelopáticos sobre o zooplâncton.(AU)

Redução da riqueza de organismos do zooplâncton (com ênfase em Copepoda e Cladocera) nas lagoas do médio Rio Doce/MG / Loss in species richness of zooplankton community (especially Cladocera and Copepoda) in middle Rio Doce valley lakes (MG- Brazil)

This work aimed to verify if there is species loss in the zooplankton community in Rio Doce Lake District, with emphasis in Copepoda and Cladocera. The study investigated the modifications of structural aspects ofthis community (richness and abundances) in the last years, even considering the seasonal effects. A comparison was made considering an intensive sampling program and former literature sources. Two groups of lakes were selected: (a) lakes in the state park of Rio Doce (PERD) and (b) lakes situated in the area dominated by Eucalyptus plantations. Sampling was done in seven lakes on July 2004, January 2005, and August 2005, using vertical net hands of 68 and 150 μm mesh size for micro and mesozooplankton, respectively. The samplings covered the whole water column. The samples were preserved with 4% buffered in neutral pH. The counting was carried out using Sedgewick–Rafter chamber. Nine species of Copepoda and 13 of Cladocera were identified. The comparison with previous investigations revealed a conspicuous reduction in the species numbers in several lakes. This species loss was probably the result of the simultaneous and synergistic action of several factors such as introductionof exotic fish species, climatic changes (eg: larger availability of UV radiation in the water column), bad practices of land use (e.g: uncontrolled expansion of Eucalyptus plantations), and the lack of a long term strategic plan aimed to combine regional sustainable development with the improvement and effective adoption of new practices of conservation, biomanipulation andmanagement of the studied lakes.

Este trabalho teve o objetivo de investigar a extensão e possíveis causas da redução do número de espécies da comunidade zooplanctônica no distrito lacustre do médio Rio Doce (MG), com ênfase nos microcrustáceos (copépodes e cladóceros). O objetivo central da pesquisa foi verificar se houve mudanças expressivas em aspectos estruturais das comunidades (riqueza e abundância específica), com ênfase na perda de espécies ao longo dos últimos anos e também entre os lagos com diferentes tipos de manejos. Dois grupos distintos de lagos foram escolhidos: (a) um grupo dentro do parque estadual do rio Doce (PERD) e (b) outro grupo de lagos situados em regiões afetadas por monocultivos de Eucalyptus. As amostragens foram feitas em Julho/04, Janeiro/2005 e Agosto/2005, utilizando-se redes de arrasto vertical com diâmetro de malha de 68 e 150 μm para microzooplâncton e mesozooplâncton, respectivamente. Toda a coluna d’água foi considerada. As amostras foram preservadas com formalina 4% tamponada em pH neutro. A contagem foi feita usando câmeras de Sedgewick – Rafter. Foram encontradas nove espécies de Copepoda e treze de Cladocera dentre as sete lagoas amostradas. A comparação com pesquisas anteriores revelou uma redução conspícua no número de espécies em vários ambientes. O estudo discute as possíveis causas dessa redução de espécies que certamente estão associadas à ação sinérgica de vários fatores, tais como: a introdução de espécies exóticas de peixes, mudanças no clima (e.g: maior disponibilidade de radiação UV na coluna de água), o mau uso do solo (especialmente a expansão desordenada dos monocultivos de Eucalyptus) e também à falta de um plano estratégico, de longo prazo, voltado ao desenvolvimento econômico, sócio-ambiental e à conservação integrada desses sistemas lacustres.

Redução da riqueza de organismos do zooplâncton (com ênfase em Copepoda e Cladocera) nas lagoas do médio Rio Doce/MG / Loss in species richness of zooplankton community (especially Cladocera and Copepoda) in middle Rio Doce valley lakes (MG- Brazil)

This work aimed to verify if there is species loss in the zooplankton community in Rio Doce Lake District, with emphasis in Copepoda and Cladocera. The study investigated the modifications of structural aspects ofthis community (richness and abundances) in the last years, even considering the seasonal effects. A comparison was made considering an intensive sampling program and former literature sources. Two groups of lakes were selected: (a) lakes in the state park of Rio Doce (PERD) and (b) lakes situated in the area dominated by Eucalyptus plantations. Sampling was done in seven lakes on July 2004, January 2005, and August 2005, using vertical net hands of 68 and 150 μm mesh size for micro and mesozooplankton, respectively. The samplings covered the whole water column. The samples were preserved with 4% buffered in neutral pH. The counting was carried out using Sedgewick–Rafter chamber. Nine species of Copepoda and 13 of Cladocera were identified. The comparison with previous investigations revealed a conspicuous reduction in the species numbers in several lakes. This species loss was probably the result of the simultaneous and synergistic action of several factors such as introductionof exotic fish species, climatic changes (eg: larger availability of UV radiation in the water column), bad practices of land use (e.g: uncontrolled expansion of Eucalyptus plantations), and the lack of a long term strategic plan aimed to combine regional sustainable development with the improvement and effective adoption of new practices of conservation, biomanipulation andmanagement of the studied lakes.(AU)

Este trabalho teve o objetivo de investigar a extensão e possíveis causas da redução do número de espécies da comunidade zooplanctônica no distrito lacustre do médio Rio Doce (MG), com ênfase nos microcrustáceos (copépodes e cladóceros). O objetivo central da pesquisa foi verificar se houve mudanças expressivas em aspectos estruturais das comunidades (riqueza e abundância específica), com ênfase na perda de espécies ao longo dos últimos anos e também entre os lagos com diferentes tipos de manejos. Dois grupos distintos de lagos foram escolhidos: (a) um grupo dentro do parque estadual do rio Doce (PERD) e (b) outro grupo de lagos situados em regiões afetadas por monocultivos de Eucalyptus. As amostragens foram feitas em Julho/04, Janeiro/2005 e Agosto/2005, utilizando-se redes de arrasto vertical com diâmetro de malha de 68 e 150 μm para microzooplâncton e mesozooplâncton, respectivamente. Toda a coluna dágua foi considerada. As amostras foram preservadas com formalina 4% tamponada em pH neutro. A contagem foi feita usando câmeras de Sedgewick Rafter. Foram encontradas nove espécies de Copepoda e treze de Cladocera dentre as sete lagoas amostradas. A comparação com pesquisas anteriores revelou uma redução conspícua no número de espécies em vários ambientes. O estudo discute as possíveis causas dessa redução de espécies que certamente estão associadas à ação sinérgica de vários fatores, tais como: a introdução de espécies exóticas de peixes, mudanças no clima (e.g: maior disponibilidade de radiação UV na coluna de água), o mau uso do solo (especialmente a expansão desordenada dos monocultivos de Eucalyptus) e também à falta de um plano estratégico, de longo prazo, voltado ao desenvolvimento econômico, sócio-ambiental e à conservação integrada desses sistemas lacustres.(AU)

Zooplankton community dynamics in relation to the seasonal cycle and nutrient inputs in an urban tropical estuary in Brazil

Micro- and mesozooplankton were studied in the Sergipe estuary, northeastern Brazil, in order to assess the temporal variability in abundance and biodiversity under stressed conditions (urban pollution). Zooplankton samples and abiotic data were collected at one station during a full tidal cycle in July 2001 and in February 2002, corresponding to the rainy and dry seasons, respectively. The salinity regime was euhaline-polyhaline. Phosphate and dissolved oxygen were higher in July 2001, and nitrite, nitrate and ammonia in February 2002. Chlorophyll-a concentrations were low as a result of light limitation, with 1.18 ± 0.88 µg.m-3 in February and 1.53 ± 1.48 µg.m-3 in July. Fifty-nine zooplankton taxa were identified. Microzooplankton were abundant, mainly the tintinnid Favella ehrenbergii, and ranged from 18,649 ind.m-3 in July to 678,009 ind.m-3 in February. Mesozooplankton ranged from 1,537 ind.m-3 in July to 37,062 ind.m-3 in February and were dominated by barnacle nauplii in July and by copepods in February. The cluster analysis by taxa revealed the existence of three distinct groups: resilient species, characteristic of estuarine areas and occurring during all the year; species mainly more abundant in July (indicators of a healthier environmental condition); and species more abundant in February (tolerant to poor water quality).

O micro-e o mesozooplâncton foram estudados no estuário do rio Sergipe, Nordeste do Brasil para conhecer a variação temporal em abundância e biodiversidade sob condições de estresse. Amostras do zooplâncton e dados abióticos foram coletados em uma estação durante um ciclo completo de marés em julho de 2001 e em fevereiro de 2002, correspondendo aos períodos chuvoso e seco, respectivamente. O regime de salinidade variou de euhalino a polihalino. O fosfato e o oxigênio dissolvidos foram mais elevados em julho 2001, e o nitrito, o nitrato e a amônia, em fevereiro 2002. As concentrações de clorofila-a foram baixas devido à limitação da luz, com valores médios de 1,18 ± 0,88 µg.m-3 em fevereiro e 1,53 ± 1,48 µg.m-3 em julho. Foram identificados 59 taxa zooplanctônicos. O microzooplâncton foi abundante, principalmente o tintinídeo Favella ehrenbergii, que variou de 18.649 ind.m-3 em julho a 678.009 ind.m-3 em fevereiro. O mesozooplâncton variou de 1.537 ind.m-3 em julho a 37.062 ind.m-3 em fevereiro e foi dominado por náuplios de Cirripedia em julho e por Copepoda em fevereiro. A análise de agrupamento por taxa revelou a existência de três grupos: espécies resilientes, características de áreas estuarinas de ocorrência contínua; espécies que dominaram em julho (indicadores de uma melhor condição ambiental); e espécies mais abundantes em fevereiro (tolerantes à baixa qualidade da água).

Seasonal dynamics of microzooplankton in the São Sebastião Channel (SP, Brazil)

The qualitative composition, numerical abundance and seasonal distribution of microzooplankton in the São Sebastião Channel were studied in different seasonal periods. Data are presented for 43 Protozoa, 4 rotifer and 30 copepod nauplii specimens. Tintinnids represented the most abundant group within the microzooplankton community, with 31 species recorded, among which Amphorellopsis acuta, Codonellopsis morchella, Eutintinnus tenuis, Favella ehrenbergii, Leprotintinnus nodqvisti, Tintinnopsis buetschlil, T. lobiancoi and T. radix stood out, followed in abundance by copepod nauplii. Our findings indicated that water masses play a fundamental role in the seasonal composition of microzooplankton assemblages in the São Sebastião Channel.

Foram estudadas a composição qualitativa, a abundância numérica e a distribuição sazonal do microzooplâncton no Canal de São Sebastião, em diferentes períodos sazonais. São apresentados resultados para 43 táxons de Protozoa, 4 de rotíferos e 30 de náuplios de copépodos. Os tintinídeos representaram o grupo mais abundante do microzooplâncton, com 31 espécies registradas, destacando-se Amphorellopsis acuta, Codonellopsis morchella, Eutintinnus tenuis, Favella ehrenbergii, Leprotintinnus nodqvisti, Tintinnopsis buetschlil, T. lobiancoi e T. radix, além de náuplios de copépodos. Os resultados obtidos indicam que as massas de água desempenham um papel crucial na composição sazonal das assembléias microzooplanctônicas do canal de São Sebastião.

Seasonal dynamics of microzooplankton in the São Sebastião Channel (SP, Brazil)

The qualitative composition, numerical abundance and seasonal distribution of microzooplankton in the São Sebastião Channel were studied in different seasonal periods. Data are presented for 43 Protozoa, 4 rotifer and 30 copepod nauplii specimens. Tintinnids represented the most abundant group within the microzooplankton community, with 31 species recorded, among which Amphorellopsis acuta, Codonellopsis morchella, Eutintinnus tenuis, Favella ehrenbergii, Leprotintinnus nodqvisti, Tintinnopsis buetschlil, T. lobiancoi and T. radix stood out, followed in abundance by copepod nauplii. Our findings indicated that water masses play a fundamental role in the seasonal composition of microzooplankton assemblages in the São Sebastião Channel.

Foram estudadas a composição qualitativa, a abundância numérica e a distribuição sazonal do microzooplâncton no Canal de São Sebastião, em diferentes períodos sazonais. São apresentados resultados para 43 táxons de Protozoa, 4 de rotíferos e 30 de náuplios de copépodos. Os tintinídeos representaram o grupo mais abundante do microzooplâncton, com 31 espécies registradas, destacando-se Amphorellopsis acuta, Codonellopsis morchella, Eutintinnus tenuis, Favella ehrenbergii, Leprotintinnus nodqvisti, Tintinnopsis buetschlil, T. lobiancoi e T. radix, além de náuplios de copépodos. Os resultados obtidos indicam que as massas de água desempenham um papel crucial na composição sazonal das assembléias microzooplanctônicas do canal de São Sebastião.

Variação Sazonal do Microzooplâncton na Região da Foz do Rio Guamá (Belém, Pará, Brasil)

A composição específica e densidade da comunidade zooplanctônica da região da foz do rio Guamá e suas variações ocorridas ao longo de um ano (2005/2006) foram estudadas neste trabalho. As amostras biológicas foram coletadas trimestralmente durante a vazante, através de arrastos horizontais na superfície da coluna dágua, em seis estações pré-estabelecidas e em períodos de maior e menor precipitação pluviométrica para a região, utilizando-se uma rede cônico-cilíndrica com malha de 60 ?m. As amostras foram fixadas em formol neutro a 4% e transportadas ao laboratório. Simultaneamente às coletas biológicas, foram registrados condutividade, pH, salinidade, temperatura e transparência da água superficial. Dados de pluviosidade também foram considerados. Foram observadas 16 espécies zooplanctônicas (entre rotíferos, cladóceros e copépodos). Esse valor total foi considerado como baixa diversidade, mas esperado para área, pelo menos em se tratando de Copepoda. Para os demais grupos, houve variação tanto na composição, quanto nos valores de densidade, sendo dezembro/05 o mês de maior valor de densidade (839,38 ind.m-3) e março/05, o menor (172,50 ind.m-3). Os rotíferos apresentaram o maior número de espécies, ao passo que os copépodos foram os organismos dominantes, devido principalmente a presença dos estágios larvais (náuplios). Oithona bjornbergae foi a espécie dominante e de maior freqüência de ocorrência. O índice de diversidade específica (H) variou de 0,91 a 2,65 bits.org-1. A equitabilidade (J) variou de 0,29 a 0,88. A correlação de Pearson mostrou que a variação na densidade das espécies Diaphanosoma sp. (r= 0,38; p < 0,0396), Brachionus mirus (r= 0,47; p < 0,0087), Filinia sp. (r= 0,48; p < 0,0084) e Keratella cochlearis (forma variante) (r= 0,63; p < 0,0002) se correlacionou diretamente com a pluviosidade