Vertical and temporal variation in phytoplankton assemblages correlated with environmental conditions in the Mundaú reservoir, semi-arid northeastern Brazil

The goal of this study was to analyse the vertical structure of the phytoplankton community at the Mundaú reservoir, located in the semi-arid region of northeastern Brazil, and to correlate it to environmental conditions over two distinct seasons, dry and rainy. Samples were collected bimonthly at eight depths in the dry and rainy season for analyses of the physical and chemical variables of the water, as well as density, abundance, dominance, species diversity index and equitability of the community. Analysis of variance (ANOVA-two way) was used to analyse the vertical and seasonal differences, and Canonical Correspondence Analysis (CCA) was used to assess associations between phytoplankton and environmental variables Cylindrospermopsis raciborskii (Woloszynska) Seenaya and Subba Raju was the only dominant species and Geitlerinema amphibium (C. Agardh) Anagnostidis, Merismopedia punctata Meyen and Synedra rumpens Kützing. Others six taxa were abundant in at least one of the samples. Distinct vertical distribution patterns were observed for the abundant taxa between depths and seasons. The cyanobacteria, with the exception of C. raciborskii, showed similar seasonal patterns, with higher densities in the dry season. The CCA showed a strong correlation between the density of the phytoplanktonic species and abiotic variables. The vertical changes in abundant taxa revealed distinct patterns regulated by the variation in the environmental factors that were directly linked to seasonality, with the success of one or more species being dependent on their life strategies and ecological needs. The present study restates the importance of environmental and seasonal factors for phytoplankton composition and distribution in a freshwater tropical reservoir through a vertical gradient.

O objetivo deste estudo foi avaliar a estrutura vertical da comunidade fitoplanctônica no reservatório Mundaú localizado na região semiárida do nordeste do Brasil e correlacioná-la com as condições ambientais durante dois períodos sazonais distintos, seca e chuva. Amostras foram coletadas bimensalmente em oito profundidades em duas estações climáticas, seca e chuvosa para análises de variáveis físicas e químicas da água, bem como, da densidade, abundância, dominância, índice de diversidade especifica e equitabilidade da comunidade. Análise de variância (ANOVA - dois critérios) foi usada para avaliar as diferenças vertical e sazonal e Análise de Correspondência Canônica (CCA) as associações entre o fitoplâncton e variáveis ambientais. Cylindrospermopsis raciborskii(Woloszynska) Seenaya and Subba Raju foi a única espécie dominante e Geitlerinema amphibium (C. Agardh) Anagnostidis, Merismopedia punctata Meyen e Synedra rumpens Kützing, foram abundantes em ambas as estações. Outros seis táxons foram abundantes em, pelo menos, uma das amostras. Distintos padrões de distribuição vertical foram observados para os táxons abundantes entre as profundidades e estações. As cianobactérias, com exceção de C. raciborskii, apresentaram padrão sazonal similar com maiores densidades no período seco. A CCA mostrou uma correlação entre a densidade das espécies fitoplanctônicas e as variáveis ambientais. As mudanças verticais nos táxons abundantes revelaram distintos padrões regulados pela variação nos fatores ambientais que estiveram diretamente ligados à sazonalidade, sendo assim, o sucesso de uma ou mais espécie está ligado à sazonalidade, às suas estratégias de vida e às suas necessidades ecológicas. O presente estudo corrobora a importância de fatores ambientais e sazonal na composição e distribuição do fitoplâncton ao longo de um gradiente vertical em um reservatório de água doce de região tropical.

Seasonal dynamics of cyanobacteria in a eutrophic reservoir (Arcoverde) in a semi-arid region of Brazil

Environmental conditions favor the predominance of dense populations of cyanobacteria in reservoirs in northeastern Brazil. The aim of this study was to understand cyanobacterial population dynamics in the rainy and dry seasons at two depths in the Arcoverde reservoir. Microalgae and cyanobacteria samples were collected during 24 hours with intervals of 4 hours (nycthemeral) at sub-surface and 10 m using a van Dorn bottle and a determined biomass. Physical and chemical variables were obtained and the data were analyzed using the principal component analysis (PCA). No nycthemeral variations in the taxonomic composition or distribution of the populations of cyanobacteria were found between the different times of day in either the rainy or dry season. In both seasons, the greatest biomass of the phytoplankton community was made up of cyanobacteria at two depths and all times of the day. Cylindrospermopsis raciborskii (Woloszynska) Seenayya et Subba Raju was dominant at all times of the day on both the surface and at the bottom. In the rainy season, the differences in cyanobacterial biomass between the surface and bottom were less significant than in the dry season. The differences in cyanobacterial biomass between surface and bottom were less pronounced than those found in the dry season. We concluded that a) physical variables better explain the alterations of species in the phytoplankton community in an environment dominated by cyanobacteria throughout the year; b) seasonal climatic factors associated to periods of stratification and de-stratification are important for alterations in the community and variations in biomass and, c) the turbidity caused by rainfall favored the emergence and establishment of other cyanobacteria, especially Planktothrix agardhii (Gomont) Anagnostidis & Komárek.

As condições ambientais favorecem a predominância de populações densas de cianobactérias no nordeste do Brasil. O objetivo deste estudo foi entender a dinâmica das populações de cianobactérias nas estações seca e chuvosa, em duas profundidades, no reservatório de Arcoverde. Amostras de microalgas e cianobactérias foram coletadas durante 24 horas em intervalos de quatro horas (nictemerais) na subsuperfície e em 10 m, com uma garrafa de van Dorn, para a determinação da biomassa. Variáveis físicas e químicas foram obtidas, e os dados investigados por meio da Análise de Componentes Principais (ACP). Não foram encontradas variações nictemerais na composição taxonômica ou na distribuição das populações de cianobactérias entre os diferentes horários do dia, bem como entre as estações seca e chuvosa. Em ambas as estações, horários do dia e profundidades amostrais, a maior biomassa da comunidade fitoplanctônica foi constituída por cianobactérias. Cylindrospermopsis raciborskii (Woloszynska) Seenayya et Subba Raju foi dominante em todos os horários do dia, tanto na superfície como no fundo. Na estação chuvosa, as diferenças de biomassa de cianobactérias entre superfície e fundo foram menos pronunciadas do que na estação seca. Concluímos que: a) variáveis físicas explicam melhor as alterações das espécies na comunidade fitoplanctônica em um ambiente dominado por cianobactérias durante todo o ano; b) fatores climáticos sazonais associados a períodos de estratificação e desestratificação são importantes para as alterações na comunidade e as variações na biomassa, e c) a turbidez causada pela chuva favoreceu o aparecimento e o estabelecimento de outras cianobactérias, especialmente Planktothrix agardhii (Gomont) Anagnostidis & Komárek.

Effects of light intensity and temperature on Cylindrospermopsis raciborskii (Cyanobacteria) with straight and coiled trichomes: growth rate and morphology

Cylindrospermopsis raciborskii (Woloszynska) Seenayya et Subba Raju (Ordem Nostocales) is one of the most troublesome bloom-forming species in Brazil. Understanding the population dynamics of the different morphotypes of C. raciborskii (straight and coiled) could assist in the prediction of favourable conditions for the proliferation of this potentially toxin-producing species. The aim of the present study was to assess the effects of two different light intensities and temperatures on the growth rate and morphology of the trichomes of the straight and coiled morphotypes. For such, two non-toxin producing strains of C. raciborskii were used - one with a coiled trichome (ITEP31) and another with a straight trichome (ITEP28). The strains were cultured in BG-11 medium in a climatic chamber under controlled conditions. Two light intensities (30 and 90 µmol.m-2.s-1 ) were combined at temperatures of 21 and 31 °C and the growth rate and morphological changes were analysed. The morphotypes responded differently to the different temperatures and light intensities. Both strains exhibited faster growth velocities when submitted to higher light intensity and temperature. The lower temperature and higher luminosity hampered the development of both strains. Variations in cellular morphology and an absence of akinetes in both strains were related to the lower temperature (21 °C). The coiled morphotype demonstrated considerable phenotype plasticity, changing the morphology of trichome throughout its growth curve. Although molecular analysis does not sustain the separation of the morphotypes as distinct species, their different eco-physiological responses should be considered further knowledge of extreme importance for the population control of these potentially toxic organisms.

Cylindrospermopsis raciborskii (Woloszynska) Seenayya et Subba Raju (Ordem Nostocales) é uma das espécies formadoras de florações mais prejudiciais no Brasil. Entender a dinâmica populacional dos diferentes morfotipos de C. raciborskii (reto e espiralado) pode auxiliar a previsão de condições favoráveis à proliferação e ao estabelecimento dessa espécie potencialmente produtora de saxitoxinas e cilindrospermopsina. O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos de duas diferentes intensidades luminosas e temperaturas na velocidade de crescimento e na morfologia dos tricomas de morfotipos reto e espiralado. Para tanto, foram utilizadas duas linhagens de C. raciborskii, não produtoras de toxinas, sendo uma com tricoma espiralado (ITEP31) e outra com tricoma reto (ITEP28), cultivadas em câmaras climáticas sob condições controladas em meio BG-11. Duas intensidades luminosas, 30 e 90 µmol.m-2.s-1 , foram combinadas com temperaturas de 21 e 31 °C e avaliadas as velocidades de crescimento e modificações morfológicas. Os morfotipos responderam de maneiras diferentes às temperaturas e intensidades luminosas. As linhagens investigadas, independentemente do morfotipo, apresentaram maiores velocidades de crescimento em intensidade luminosa e temperatura altas. A condição de temperatura baixa e intensidade luminosa alta prejudicaram o desenvolvimento de ambas as linhagens. Variações na morfometria celular, bem como a ausência de acinetos para ambas as linhagens, estiveram relacionadas às condições de temperatura baixa (21 °C). O morfotipo espiralado apresentou grande plasticidade fenotípica, alterando a morfologia do tricoma ao longo de sua curva de crescimento. Apesar de a análise com ferramentas moleculares não sustentar a separação dos morfotipos em espécies distintas, devem-se considerar as diferentes respostas ecofisiológicas entre os mesmos como conhecimento de extrema importância no controle populacional desses organismos potencialmente tóxicos.

Determination of eutrophic areas in Mundaú/Manguaba lagoons, Alagoas-Brazil, through studies of the phytoplanktonic community

Mundaú and Manguaba Lagoons (9° 34' 38"-9° 45' 30" S and 35° 44' 00"-35° 58' 13" W) are considered the largest and most productive ones in the state of Alagoas and were studied with the purpose of identifying the existence of anthropic impacts. Samples were collected at 8 stations, during low tide and flooding in rainy and dry periods, using the "Van Dorn" bottle and plankton net. In total, 155 taxons were identified, with special emphasis on Bacillariophyta and Cyanophyta divisions. The most abundant species in Mundaú Lagoon was Skeletonema cf. costatum, and in the Manguaba Lagoon, Cyclotella meneghiniana, Microcystis aeruginosa and Anabaena spiroides. The diversity ranged from 0.17 bits cell/L to 4.81 bits cell/L. The predominance of freshwater species (51%), evidenced higher influence of the limnetic flow on the two environments studied. The high values related to the phytoplanktonic density characterize the lagoons as strongly impacted environments, indicating the existence of eutrophic conditions in most of the studied stations.

As lagunas Mundaú e Manguaba (9° 34' 38"-9° 45' 30" S e 35° 44' 00"-35° 58' 13" W) são consideradas as maiores e mais produtivas do Estado de Alagoas e foram estudadas com o objetivo de identificar a existência de impactos antrópicos, nos períodos chuvoso e seco, com base na composição, diversidade e densidade fitoplanctônica. Coletas de material fitoplanctônico foram realizadas em 8 estações fixas, durante maré vazante e enchente nos períodos chuvoso e seco. As amostras foram coletadas com garrafa de "Van Dorn" e rede de plâncton. Foram identificados 155 táxons destacando-se as divisões Bacillariophyta e Cyanophyta. A espécie mais abundante na laguna Mundaú foi Skeletonema cf. costatum; na laguna Manguaba foram Cyclotella meneghiniana, Microcystis aeruginosa e Anabaena spiroides. A diversidade oscilou ente 0,17 bits cell/L e 4,81 bits cell/L. A predominância de espécies dulciaquícolas, (51%) evidenciou maior influência do fluxo limnético nos dois ambientes estudados. Os altos valores da densidade fitoplanctônica caracterizam as lagunas como ambientes fortemente impactados, indicando a existência de condições eutróficas na maioria das estações estudadas.

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.

Benthic Bacillariophyta of the Paripe River estuary in Pernambuco state, Brazil

The aim of this study was to evaluate the benthic diatom composition from the estuary sediment in the Pernambuco State, based on 32 samples. Samples were collected monthly from September through December 1999 (dry period) and from April through July 2000 (rainy period) during four pre established sampling stations. Results indicated 19 families and 31 specific and infraspecific taxa. Eight new records were founded for Pernambuco State: Auliscus coelatus, Fallacia nummularia, Navicula algida, Plagiograma pulchellum, Terpsinoe americana, Triceratium antideluvianna and Tryblionella coarctata and one, Auliscus punctatus Bailey, in northeastern Brazil.

O objetivo do presente estudo foi avaliar a composição das diatomáceas bênticas do sedimento estuarino do estado de Pernambuco, Brasil, com base na análise de 32 amostras. As amostragens foram realizadas mensalmente de setembro a dezembro de 1999 (período seco) e de abril a julho de 2000 (período chuvoso) em quatro estações de coleta previamente estabelecidas. As diatomáceas estiveram representadas por 19 famílias e 31 taxons específicos e infraespecíficos. Ocorreram oito novas citações para o estado de Pernambuco, quais sejam: Auliscus coelatus, Fallacia nummularia, Navicula algida, Plagiograma pulchellum, Terpsinoe americana, Triceratium antideluvianna, Tryblionella coarctata e uma, Auliscus punctatus Bailey, para a região nordeste do Brasil.