Microalgal production under mixotrophic conditions using cheese whey as substrate

Microalgae are known for producing various biotechnological products. Moreover, they absorb nutrients from dairy wastewater, grow well, and accumulate valuable compounds faster. In this study, photoautotrophic and mixotrophic cultivation with different initial lactose concentrations present in cheese whey (CW) were established to investigate their effect on cell concentration (Xm, mg L-1), cell productivity (Px, mg L-1day-1), and specific cell growth (µmax, day-1) of Chlorella vulgaris, Dunaliella tertiolecta,and Tetradesmus obliquus. The biomass production of C. vulgaris(Xm= 1,520 ± 30.3 mg L-1, Px = 147 ± 3.00 mg L-1, and µmax= 0.150 ± 0.00 mg L-1) in mixotrophic culture with 10.0 g L-1 of lactose, the main constituent of CW, was notably enhanced by 55% in comparison with their photoautotrophic cultures, whereas a lower effect of these lactose concentrations on cell growth was observed in T. obliquus and D. tertiolecta. Thus, mixotrophic cultivation of C. vulgarisusing CW as a carbon and energy source could be considered a feasible alternative to obtain high value-added biomass.(AU)

Phytoplankton assemblages in lateral lagoons of a large tropical reservoir / Assembleias fitoplanctônicas em lagoas laterais de um reservatório tropical de grande porte

This study aimed to analyse the composition and ecological attributes of the phytoplankton assemblages in four lateral lagoons and in the main channel of Rosana Reservoir (Paranapanema River, SE Brazil). Fieldwork was carried out in September and November/2004 and January, March, May and August/2005. A total of 283 taxa was identified. Zygnemaphyta was the most specious group, followed by Chlorophyta and Bacillariophyta. Higher richness, abundance and biomass were observed in the lagoons when compared with the river-reservoir sampling point, especially during the rainy period. Cryptophyceae and Bacillariophyceae dominated numerically. Cryptomonas brasiliensis Castro, Bicudo and Bicudo was the main species of the phytoplankton in terms of abundance and frequency of occurrence. The dynamics of the most important taxa are discussed and the results showed that the phytoplankton assemblages are mainly influenced by meteorological factors and nutrient availability (the main driving forces). Correlation analyses indicated that the assemblage abundance was limited by nutrient (nitrogen and phosphorus). The phytoplankton abundance influenced positively the zooplankton abundance, what indicates the prevalence of bottom-up control routes in the lateral lagoons system. The results validate the hypotheses that lateral lagoons have a prominent ecological role on the phytoplankton diversity, as already previously demonstrated for fish and zooplankton. Therefore, the incorporation of the lateral lagoons in environmental programmes should be a target strategy for the conservation of the regional aquatic biota, minimising the negative impact of the dam.(AU)

O objetivo deste estudo foi analisar a composição e os atributos ecológicos das assembleias fitoplanctônicas de quatro lagoas marginais e canal principal do Reservatório de Rosana (SE, Brasil). Os trabalhos de campo foram realizados em setembro e novembro de 2004, e janeiro, março, maio e agosto de 2005. O número total de táxons identificados foi de 283. Zygnemaphyta foi o grupo com maior número de espécies, seguido por Chlorophyta e Bacillariophyta. Maior riqueza, abundância e biomassa foram observadas nas lagoas, quando comparadas ao canal do rio-reservatório, especialmente durante o período chuvoso. Cryptophyceae e Bacillariophyceae dominaram numericamente as assembleias. Cryptomonas brasiliensis Castro, Bicudo e Bicudo foi a principal espécie do fitoplâncton, em termos de abundância e frequência de ocorrência. Os resultados mostraram que as assembleias fitoplanctônicas são influenciadas principalmente pelos fatores meteorológicos e nutrientes (funções de força). Análises de correlação mostraram que a abundância do fitoplâncton foi limitada por nutrientes (nitrogênio e fósforo). Por sua vez, a abundância fitoplanctônica influenciou positivamente a abundância do zooplâncton, o que indica a predominância de mecanismos de controle ascendente no sistema de lagoas laterais. Os resultados validaram a hipótese, assim como já havia sido demonstrado para peixes e zooplâncton, de que as lagoas laterais têm um proeminente papel na diversidade do fitoplâncton. A incorporação das lagoas laterais em programas ambientais seria uma boa estratégia para a conservação da biota aquática regional, minimizando o impacto negativo do represamento.(AU)

Phytoplankton assemblages in a reservoir cascade of a large tropical - subtropical river (SE, Brazil) / Assembleias fitoplanctônicas de reservatórios em cascata de um rio tropical - subtropical de grande porte (SE, Brasil)

The phytoplankton assemblages from eight reservoirs of the Paranapanema River were studied during two consecutive years. Chlorophyceae and Bacillaryophyceae dominated in richness. The observed high number of taxa, 234, reflects the extensive sampling programme and evidences the necessity of considering the whole hydrograph basin to assess the biodiversity status of inland water ecosystems. The dams had a negative effect on phytoplankton richness, with higher number of taxa associate to riverine (non-regulated) stretches. The tributary rivers also exhibited high species richness, showing the importance of considering the lateral dimension, in addition to the longitudinal one, for aquatic biota inventories in large river basins/reservoirs. Richness and diversity were also positively influenced by the connectivity with lateral wetlands (macrophyte-dominated lakes) due to the periphyton influence. The phytoplankton abundance/biomass was not influenced by higher water retention time. Higher values occurred in the middle basin stretches (river-passage reservoirs) due to the increase in the trophic conditions. There was a positive correlation with phosphorus. Poorer light conditions in the cascade do not limit the phytoplankton biomass, with assemblages dominated by species tolerant to turbulent conditions and high mineral turbidity. Bacillariophyceae and Cryptophyceae dominated numerically. The first group (unicellular forms) was prominent in the large and oligotrophic upstream reservoirs. The second was highly abundant in the river-passage (low retention time), and more eutrophic, reservoirs. Cyanophyceae growth is probably controlled by advection processes (wash-out effect). The zooplankton does not control the phytoplankton biomass and the diversity of both groups is positively associated in the cascade. The structure of the phytoplankton assemblages showed to be a good indicator of the operationally distinct reservoirs of the Paranapanema cascade and also reflected the changes in the trophic conditions along the basin.

As assembleias fitoplanctônicas de oito reservatórios do rio Paranapanema foram estudadas durante dois anos consecutivos. Chlorophyceae e Bacillaryophyceae foram os grupos dominantes em riqueza. O elevado número de táxons observado, 234, reflete o extensivo programa de amostragem e evidencia a necessidade de se considerar a bacia hidrográfica como um todo em programas de avaliação da biodiversidade de ecossistemas aquáticos interiores. As barragens tiveram um efeito negativo sobre a riqueza do fitoplâncton, sendo o maior número de táxons associado aos trechos fluviais (não regulados). Os rios tributários também exibiram um elevado número de espécies, mostrando a importância de se considerar a dimensão lateral, além do gradiente longitudinal, para os inventários da biota aquática em reservatórios e bacias hidrográficas de grande porte. A riqueza e a diversidade também foram positivamente influenciadas pela conectividade com áreas laterais inundáveis - várzeas dominadas pela presença de macrófitas aquáticas, devido à contribuição do perifíton. A abundância e biomassa do fitoplâncton não foram influenciadas pelo tempo de retenção da água nos reservatórios. Valores mais elevados foram observados no médio Paranapanema (reservatórios fio d'água) devido ao aumento nas condições de trofia. Houve uma correlação positiva com a concentração de fósforo. Condições de menor transparência não limitaram a biomassa fitoplanctônica, sendo as assembleias dominadas por espécies tolerantes a condições de elevada turbulência e turbidez mineral. Bacillariophyceae e Cryptophyceae foram as algas numericamente dominantes. O primeiro grupo (formas unicelulares) predominou nos grandes reservatórios oligotróficos do alto Paranapanema. O segundo grupo foi muito abundante em reservatórios do tipo fio d'água (baixo tempo de retenção) e também mais eutróficos. Provavelmente o crescimento das Cyanophyceae é controlado por processos de transporte advectivo. O zooplâncton não exerce um controle sobre a biomassa fitoplanctônica e a diversidade de ambos os grupos esteve positivamente associada na cascata. A estrutura das assembleias fitoplanctônicas pode ser considerada um bom indicador das distintas condições de operação dos reservatórios em cascata do rio Paranapanema e também reflete as mudanças nas condições oligotróficas ao longo da bacia.

Phytoplankton assemblages in a reservoir cascade of a large tropical - subtropical river (SE, Brazil)

The phytoplankton assemblages from eight reservoirs of the Paranapanema River were studied during two consecutive years. Chlorophyceae and Bacillaryophyceae dominated in richness. The observed high number of taxa, 234, reflects the extensive sampling programme and evidences the necessity of considering the whole hydrograph basin to assess the biodiversity status of inland water ecosystems. The dams had a negative effect on phytoplankton richness, with higher number of taxa associate to riverine (non-regulated) stretches. The tributary rivers also exhibited high species richness, showing the importance of considering the lateral dimension, in addition to the longitudinal one, for aquatic biota inventories in large river basins/reservoirs. Richness and diversity were also positively influenced by the connectivity with lateral wetlands (macrophyte-dominated lakes) due to the periphyton influence. The phytoplankton abundance/biomass was not influenced by higher water retention time. Higher values occurred in the middle basin stretches (river-passage reservoirs) due to the increase in the trophic conditions. There was a positive correlation with phosphorus. Poorer light conditions in the cascade do not limit the phytoplankton biomass, with assemblages dominated by species tolerant to turbulent conditions and high mineral turbidity. Bacillariophyceae and Cryptophyceae dominated numerically. The first group (unicellular forms) was prominent in the large and oligotrophic upstream reservoirs. The second was highly abundant in the river-passage (low retention time), and more eutrophic, reservoirs. Cyanophyceae growth is probably controlled by advection processes (wash-out effect). The zooplankton does not control the phytoplankton biomass and the diversity of both groups is positively associated in the cascade. The structure of the phytoplankton assemblages showed to be a good indicator of the operationally distinct reservoirs of the Paranapanema cascade and also reflected the changes in the trophic conditions along the basin.

As assembleias fitoplanctônicas de oito reservatórios do rio Paranapanema foram estudadas durante dois anos consecutivos. Chlorophyceae e Bacillaryophyceae foram os grupos dominantes em riqueza. O elevado número de táxons observado, 234, reflete o extensivo programa de amostragem e evidencia a necessidade de se considerar a bacia hidrográfica como um todo em programas de avaliação da biodiversidade de ecossistemas aquáticos interiores. As barragens tiveram um efeito negativo sobre a riqueza do fitoplâncton, sendo o maior número de táxons associado aos trechos fluviais (não regulados). Os rios tributários também exibiram um elevado número de espécies, mostrando a importância de se considerar a dimensão lateral, além do gradiente longitudinal, para os inventários da biota aquática em reservatórios e bacias hidrográficas de grande porte. A riqueza e a diversidade também foram positivamente influenciadas pela conectividade com áreas laterais inundáveis - várzeas dominadas pela presença de macrófitas aquáticas, devido à contribuição do perifíton. A abundância e biomassa do fitoplâncton não foram influenciadas pelo tempo de retenção da água nos reservatórios. Valores mais elevados foram observados no médio Paranapanema (reservatórios fio d'água) devido ao aumento nas condições de trofia. Houve uma correlação positiva com a concentração de fósforo. Condições de menor transparência não limitaram a biomassa fitoplanctônica, sendo as assembleias dominadas por espécies tolerantes a condições de elevada turbulência e turbidez mineral. Bacillariophyceae e Cryptophyceae foram as algas numericamente dominantes. O primeiro grupo (formas unicelulares) predominou nos grandes reservatórios oligotróficos do alto Paranapanema. O segundo grupo foi muito abundante em reservatórios do tipo fio d'água (baixo tempo de retenção) e também mais eutróficos. Provavelmente o crescimento das Cyanophyceae é controlado por processos de transporte advectivo. O zooplâncton não exerce um controle sobre a biomassa fitoplanctônica e a diversidade de ambos os grupos esteve positivamente associada na cascata. A estrutura das assembleias fitoplanctônicas pode ser considerada um bom indicador das distintas condições de operação dos reservatórios em cascata do rio Paranapanema e também reflete as mudanças nas condições oligotróficas ao longo da bacia.

Phytoplankton assemblages in a reservoir cascade of a large tropical - subtropical river (SE, Brazil)

The phytoplankton assemblages from eight reservoirs of the Paranapanema River were studied during two consecutive years. Chlorophyceae and Bacillaryophyceae dominated in richness. The observed high number of taxa, 234, reflects the extensive sampling programme and evidences the necessity of considering the whole hydrograph basin to assess the biodiversity status of inland water ecosystems. The dams had a negative effect on phytoplankton richness, with higher number of taxa associate to riverine (non-regulated) stretches. The tributary rivers also exhibited high species richness, showing the importance of considering the lateral dimension, in addition to the longitudinal one, for aquatic biota inventories in large river basins/reservoirs. Richness and diversity were also positively influenced by the connectivity with lateral wetlands (macrophyte-dominated lakes) due to the periphyton influence. The phytoplankton abundance/biomass was not influenced by higher water retention time. Higher values occurred in the middle basin stretches (river-passage reservoirs) due to the increase in the trophic conditions. There was a positive correlation with phosphorus. Poorer light conditions in the cascade do not limit the phytoplankton biomass, with assemblages dominated by species tolerant to turbulent conditions and high mineral turbidity. Bacillariophyceae and Cryptophyceae dominated numerically. The first group (unicellular forms) was prominent in the large and oligotrophic upstream reservoirs. The second was highly abundant in the river-passage (low retention time), and more eutrophic, reservoirs. Cyanophyceae growth is probably controlled by advection processes (wash-out effect). The zooplankton does not control the phytoplankton biomass and the diversity of both groups is positively associated in the cascade. The structure of the phytoplankton assemblages showed to be a good indicator of the operationally distinct reservoirs of the Paranapanema cascade and also reflected the changes in the trophic conditions along the basin.

As assembleias fitoplanctônicas de oito reservatórios do rio Paranapanema foram estudadas durante dois anos consecutivos. Chlorophyceae e Bacillaryophyceae foram os grupos dominantes em riqueza. O elevado número de táxons observado, 234, reflete o extensivo programa de amostragem e evidencia a necessidade de se considerar a bacia hidrográfica como um todo em programas de avaliação da biodiversidade de ecossistemas aquáticos interiores. As barragens tiveram um efeito negativo sobre a riqueza do fitoplâncton, sendo o maior número de táxons associado aos trechos fluviais (não regulados). Os rios tributários também exibiram um elevado número de espécies, mostrando a importância de se considerar a dimensão lateral, além do gradiente longitudinal, para os inventários da biota aquática em reservatórios e bacias hidrográficas de grande porte. A riqueza e a diversidade também foram positivamente influenciadas pela conectividade com áreas laterais inundáveis - várzeas dominadas pela presença de macrófitas aquáticas, devido à contribuição do perifíton. A abundância e biomassa do fitoplâncton não foram influenciadas pelo tempo de retenção da água nos reservatórios. Valores mais elevados foram observados no médio Paranapanema (reservatórios fio d'água) devido ao aumento nas condições de trofia. Houve uma correlação positiva com a concentração de fósforo. Condições de menor transparência não limitaram a biomassa fitoplanctônica, sendo as assembleias dominadas por espécies tolerantes a condições de elevada turbulência e turbidez mineral. Bacillariophyceae e Cryptophyceae foram as algas numericamente dominantes. O primeiro grupo (formas unicelulares) predominou nos grandes reservatórios oligotróficos do alto Paranapanema. O segundo grupo foi muito abundante em reservatórios do tipo fio d'água (baixo tempo de retenção) e também mais eutróficos. Provavelmente o crescimento das Cyanophyceae é controlado por processos de transporte advectivo. O zooplâncton não exerce um controle sobre a biomassa fitoplanctônica e a diversidade de ambos os grupos esteve positivamente associada na cascata. A estrutura das assembleias fitoplanctônicas pode ser considerada um bom indicador das distintas condições de operação dos reservatórios em cascata do rio Paranapanema e também reflete as mudanças nas condições oligotróficas ao longo da bacia.

Nutritional status response of Daphania laevis and Moina micura from a tropical reservoir to different algal diets: Scenedesmus quadricauda and Ankistrodesmus gracilis

The accumulation of lipid reserves was investigated in two common cladoceran species typical of neotropical freshwaters. Experiments were performed in order to measure differential accumulation of lipid reserves in response to two algal diets, S. quadricauda and A. gracilis. The larger D. laevis fed with the Ankistrodesmus diet accumulated a higher amount of total lipids. The average lipid content for both diets was 11.1% and 22.1% dry weight for Scenedesmus and Ankistrodemsus, respectively. This difference was found to be highly significant. The superior nutritional quality of A. gracilis was confirmed by the experiments using the smaller Moina micrura. This cladoceran accumulated 11.4% and 19.9% of the average dry weight of lipids from Scenedesmus and Ankistrodesmus, respectively. The study also found that most lipid reserves are concentrated as triacylglycerols in both cladocerans. The relative contribution of this class of lipids also varied according to the diet. For Daphnia, for instance, the average triacylglycerol levels varied from 6.2 to 11.0 with the Scenedesmus and Ankistrodesmus diets, respectively.

O presente estudo investigou o acúmulo de reservas de lipídeo em duas espécies comuns de cladóceros neotropicais, típicas de água doce. Foram desenvolvidos experimentos para medir o acúmulo diferenciado de reservas lipídicas em resposta a duas dietas algais, S. quadricauda e A. gracilis. O cladócero maior, D. laevis, alimentado com a dieta Ankistrodesmus acumulou uma quantidade maior de lipídeo total. As médias de lipídeo total para ambas as dietas foram 11,1% e 22,1% de peso seco para Scenedesmus e Ankistrodesmus, respectivamente. Essa diferença encontrada foi altamente significativa. A qualidade nutricional mais elevada de A. gracilis foi confirmada pelos experimentos em que foi utilizada uma espécie menor de cladócero, Moina micrura. Esse cladócero acumulou valores médios de lipídeo total de 11,4% e 19,9% de peso seco para Scenedesmus e Ankistrodesmus, respecitvamente. Este estudo também revelou que a maior parte dos lipídeos estocados em ambos os cladóceros refere-se a triglicérides. A contribuição relativa dessa classe de lipídeo também variou de acordo com a dieta. Para Daphnia, por exemplo, os teores médios de triglicérides variaram de 6,2% a 11,0% de peso seco total com as dietas de Scenedesmus e Ankistrodesmus, respectivamente.

Qualidade nutricional de três espécies de clorofícias cultivadas em laboratório

Three species of Chlorophyceae algae Scenedesmus quadricauda (Brèbisson, 1835), Ankistrodesmus gracilis (Korsikov, 1953) and Pediastrum duplex (Meyen, 1829), were cultivated in the laboratory, using as a culture medium chemical fertilizer N:P:K in the proportions 20:5:20, respectively. Total chlorophyll-a and organic carbon content were used to evaluate the nutritional values of the three algae. All presented good nutritive values, however, the percentage of carbon versus dry weight was higher in Scenedesmus quadricauda (21%) compared with the other species analysed. The three species were considered to be suitable food for zooplankton.

Três espécies de algas clorofíceas, Scenedesmus quadricauda (Brèbisson, 1835), Ankistrodesmus gracilis (Korsikov, 1953) e Pediastrum duplex (Meyen, 1829), foram cultivadas no laboratório, usando como meio de cultura adubo químico N:P:K na proporção 20:5:20, respectivamente. O valor nutricional das algas foi avaliado pela concentração de clorofila-a e pelo carbono orgânico. As três espécies algais apresentaram alto valor nutricional, particularmente Scenedesmus quadricauda, que apresentou a maior percentagem de carbono em relação ao peso seco (21%), sendo considerada como alimento adequado para os organismos filtradores.

Qualidade nutricional de três espécies de clorofícias cultivadas em laboratório

Three species of Chlorophyceae algae Scenedesmus quadricauda (Brèbisson, 1835), Ankistrodesmus gracilis (Korsikov, 1953) and Pediastrum duplex (Meyen, 1829), were cultivated in the laboratory, using as a culture medium chemical fertilizer N:P:K in the proportions 20:5:20, respectively. Total chlorophyll-a and organic carbon content were used to evaluate the nutritional values of the three algae. All presented good nutritive values, however, the percentage of carbon versus dry weight was higher in Scenedesmus quadricauda (21%) compared with the other species analysed. The three species were considered to be suitable food for zooplankton.

Três espécies de algas clorofíceas, Scenedesmus quadricauda (Brèbisson, 1835), Ankistrodesmus gracilis (Korsikov, 1953) e Pediastrum duplex (Meyen, 1829), foram cultivadas no laboratório, usando como meio de cultura adubo químico N:P:K na proporção 20:5:20, respectivamente. O valor nutricional das algas foi avaliado pela concentração de clorofila-a e pelo carbono orgânico. As três espécies algais apresentaram alto valor nutricional, particularmente Scenedesmus quadricauda, que apresentou a maior percentagem de carbono em relação ao peso seco (21%), sendo considerada como alimento adequado para os organismos filtradores.

Nutritional status response of Daphania laevis and Moina micura from a tropical reservoir to different algal diets: Scenedesmus quadricauda and Ankistrodesmus gracilis

The accumulation of lipid reserves was investigated in two common cladoceran species typical of neotropical freshwaters. Experiments were performed in order to measure differential accumulation of lipid reserves in response to two algal diets, S. quadricauda and A. gracilis. The larger D. laevis fed with the Ankistrodesmus diet accumulated a higher amount of total lipids. The average lipid content for both diets was 11.1% and 22.1% dry weight for Scenedesmus and Ankistrodemsus, respectively. This difference was found to be highly significant. The superior nutritional quality of A. gracilis was confirmed by the experiments using the smaller Moina micrura. This cladoceran accumulated 11.4% and 19.9% of the average dry weight of lipids from Scenedesmus and Ankistrodesmus, respectively. The study also found that most lipid reserves are concentrated as triacylglycerols in both cladocerans. The relative contribution of this class of lipids also varied according to the diet. For Daphnia, for instance, the average triacylglycerol levels varied from 6.2 to 11.0 with the Scenedesmus and Ankistrodesmus diets, respectively.

O presente estudo investigou o acúmulo de reservas de lipídeo em duas espécies comuns de cladóceros neotropicais, típicas de água doce. Foram desenvolvidos experimentos para medir o acúmulo diferenciado de reservas lipídicas em resposta a duas dietas algais, S. quadricauda e A. gracilis. O cladócero maior, D. laevis, alimentado com a dieta Ankistrodesmus acumulou uma quantidade maior de lipídeo total. As médias de lipídeo total para ambas as dietas foram 11,1% e 22,1% de peso seco para Scenedesmus e Ankistrodesmus, respectivamente. Essa diferença encontrada foi altamente significativa. A qualidade nutricional mais elevada de A. gracilis foi confirmada pelos experimentos em que foi utilizada uma espécie menor de cladócero, Moina micrura. Esse cladócero acumulou valores médios de lipídeo total de 11,4% e 19,9% de peso seco para Scenedesmus e Ankistrodesmus, respecitvamente. Este estudo também revelou que a maior parte dos lipídeos estocados em ambos os cladóceros refere-se a triglicérides. A contribuição relativa dessa classe de lipídeo também variou de acordo com a dieta. Para Daphnia, por exemplo, os teores médios de triglicérides variaram de 6,2% a 11,0% de peso seco total com as dietas de Scenedesmus e Ankistrodesmus, respectivamente.