ESTRUCTURA TÉRMICA DEL LAGO Guamués, UN LAGO TROPICAL DE ALTA MONTAÑA / THERMAL STRUCTURE OF LAKE Guamués, A TROPICAL LAKE HIGH MOUNTAIN

El presente artículo da a conocer los resultados obtenidos de una investigación desarrollada en el Lago Guamués , la finalidad fue establecer la estructura térmica a escala temporal, para lo cual se llevaron a cabo muestreos en los meses de enero a septiembre de 2013, en 10 puntos que abarcan la totalidad de ambientes presentes en el Lago. Para alcanzar el objetivo planteado se realizaron mediciones in situ de los parámetros de temperatura del agua, oxígeno disuelto y profundidad, mediante la utilización una sonda paramétrica de calidad de agua YSI 6600 V2. Se construyeron los perfiles de temperatura y oxígeno disuelto en la columna de agua y se analizó el comportamiento de la estructura térmica del lago Guamués . Entre los principales resultados obtenidos se encontró que el lago presenta periodos de mezcla completa en julio y septiembre y se encuentra estratificado en mayo, situación que se relaciona directamente con la estacionalidad, es decir, que en las épocas de lluvia favorece la mezcla completa y en épocas de verano se presenta la estratificación térmica del lago, situación que permitió clasificarlo como un lago monomíctico cálido. Finalmente, se resalta la importancia de este estudio en razón que la zona de estudio reviste de características especiales y particulares que han permitido categorizarlo como un ecosistema RAMSAR, dado todo el potencial ecosistémico manifestado en su biodiversidad, bienes y servicios ambientales brindados a la población. No obstante, los estudios existentes sobre la dinámica de la estructura térmica son inexistentes en la región y escasos en sistemas de Colombia, principalmente en lagos de alta montaña, ya que la gran mayoría de estudios se han desarrollado en lagos templados y embalses tropicales.

This article discloses the results of research conducted on Lake Guamués , the purpose was to establish the thermal structure timescale. For this, sampling was conducted in 10 locations of the lake covering all of its different environments during the months of January through September 2013. To achieve the stated objective, in situ measurements of the parameters such as water temperature, dissolved oxygen and depth were taken using a parametric probe of water quality YSI 6600 V2. Profiles of temperature and dissolved oxygen in the water column were built and the behavior of the thermal structure of the lake Guamués was analyzed. Among the main results, we found that the lake has periods of complete mixing in July and September and is stratified in May, a situation that is directly related to the seasonality that is, in the rainy season favors complete mixture and in the summertime lake thermal stratification occurs, allowing classify it as a monomictic warm lake. Finally, the importance of this study is highlighted because the study area has special and particular characteristics that have allowed categorizing it as a RAMSAR ecosystem, thanks to the ecosystemical potential manifested in its biodiversity, goods and environmental services provided to the population, however, existing studies about the dynamics of thermal structure are nonexistent in the region and few in the systems of Colombia, mainly in high mountain lakes because the majority of studies have been developed in warm lakes and tropical reservoirs.

Diurnal sampling reveals significant variation in CO2 emission from a tropical productive lake / Amostragem diurna demonstra variação significativa na emissão de CO2 em um lago tropical produtivo

It is well accepted in the literature that lakes are generally net heterotrophic and supersaturated with CO2 because they receive allochthonous carbon inputs. However, autotrophy and CO2 undersaturation may happen for at least part of the time, especially in productive lakes. Since diurnal scale is particularly important to tropical lakes dynamics, we evaluated diurnal changes in pCO2 and CO2 flux across the air-water interface in a tropical productive lake in southeastern Brazil (Lake Carioca) over two consecutive days. Both pCO2 and CO2 flux were significantly different between day (9:00 to 17:00) and night (21:00 to 5:00) confirming the importance of this scale for CO2 dynamics in tropical lakes. Net heterotrophy and CO2 outgassing from the lake were registered only at night, while significant CO2 emission did not happen during the day. Dissolved oxygen concentration and temperature trends over the diurnal cycle indicated the dependence of CO2 dynamics on lake metabolism (respiration and photosynthesis). This study indicates the importance of considering the diurnal scale when examining CO2 emissions from tropical lakes.

É amplamente aceito na literatura que lagos são em geral heterotróficos e supersaturados com CO2 já que recebem carbono alóctone. Porém, autotrofia e insaturação de CO2 podem ocorrer em pelo menos parte do tempo, especialmente em lagos produtivos. Como a escala diurna é particularmente importante para a dinâmica de lagos tropicais, variações diurnas na pCO2 e no fluxo de CO2 através da interface ar-água foram avaliadas num lago tropical produtivo do sudeste do Brasil (Lagoa Carioca) durante dois dias consecutivos. Tanto a pCO2 quanto o fluxo de CO2 foram significativamente diferentes entre o dia (9:00 às 17:00) e a noite (21:00 às 5:00), confirmando a influência desta escala na dinâmica do CO2 na Lagoa Carioca. Foram registradas heterotrofia e emissão de CO2 pela lagoa apenas durante a noite, enquanto durante o dia não houve emissão significativa. Variações na concentração de oxigênio dissolvido e na temperatura ao longo do dia indicaram a dependência da dinâmica do CO2 no metabolismo (respiração e fotossíntese) deste lago. Este estudo indica a importância de se considerar a escala diurna na avaliação da emissão de CO2 por lagos tropicais.

Diurnal sampling reveals significant variation in CO2 emission from a tropical productive lake

It is well accepted in the literature that lakes are generally net heterotrophic and supersaturated with CO2 because they receive allochthonous carbon inputs. However, autotrophy and CO2undersaturation may happen for at least part of the time, especially in productive lakes. Since diurnal scale is particularly important to tropical lakes dynamics, we evaluated diurnal changes in pCO2and CO2 flux across the air-water interface in a tropical productive lake in southeastern Brazil (Lake Carioca) over two consecutive days. Both pCO2 and CO2 flux were significantly different between day (9:00 to 17:00) and night (21:00 to 5:00) confirming the importance of this scale for CO2 dynamics in tropical lakes. Net heterotrophy and CO2 outgassing from the lake were registered only at night, while significant CO2 emission did not happen during the day. Dissolved oxygen concentration and temperature trends over the diurnal cycle indicated the dependence of CO2 dynamics on lake metabolism (respiration and photosynthesis). This study indicates the importance of considering the diurnal scale when examining CO2emissions from tropical lakes.

É amplamente aceito na literatura que lagos são em geral heterotróficos e supersaturados com CO2 já que recebem carbono alóctone. Porém, autotrofia e insaturação de CO2 podem ocorrer em pelo menos parte do tempo, especialmente em lagos produtivos. Como a escala diurna é particularmente importante para a dinâmica de lagos tropicais, variações diurnas na pCO2 e no fluxo de CO2 através da interface ar-água foram avaliadas num lago tropical produtivo do sudeste do Brasil (Lagoa Carioca) durante dois dias consecutivos. Tanto a pCO2 quanto o fluxo de CO2 foram significativamente diferentes entre o dia (9:00 às 17:00) e a noite (21:00 às 5:00), confirmando a influência desta escala na dinâmica do CO2 na Lagoa Carioca. Foram registradas heterotrofia e emissão de CO2 pela lagoa apenas durante a noite, enquanto durante o dia não houve emissão significativa. Variações na concentração de oxigênio dissolvido e na temperatura ao longo do dia indicaram a dependência da dinâmica do CO2 no metabolismo (respiração e fotossíntese) deste lago. Este estudo indica a importância de se considerar a escala diurna na avaliação da emissão de CO2 por lagos tropicais.

Ten years of limnological monitoring of a modified natural lake in the tropics: Cote Lake, Costa Rica / Diez años de monitoreo limnológico de un lago natural modificado en los trópicos: el lago Cote, Costa Rica

It is located 650m above sea level along the boundary between the North Caribbean and Pacific slopes, near the Southern end of the volcanic Guanacaste mountain range. In the early 1980s the lake’s main outlet was dammed and the outflow was diverted into Arenal Reservoir. Lake Cote was first studied in 1990-1991, and later in 2001, before it was again modified by raising its dam by one meter to use its outflow for hydroelectricity. From 2002 to 2010 it has been monitored twice a year for changes in its limnology. Here I present a summary of its basic characteristics and an analysis of their changes through time. The lake is discontinuous polymictic, and sometimes develops a thermocline at 6m depth that may last for several days as evidenced by the occasional development of an anoxic layer close to the bottom. Since its modification for hydropower production, the surface water temperature has attained higher values than before. Oxygen levels in the lake show periods of hypoxia to anoxia in the hypolimnion, that have become more frequent since modification. Despite its turbid water, the lake has low levels of nutrient concentrations and of chlorophyll a. The trend in these parameters in recent times is a reduction in chlorophyll a and an increase in water transparency, implying a reduction in primary productivity. These changes are discussed in relationship with anthropogenic factors such as the modification of the lake and its management, changes in landscape around the lake and global climate change. Rev. Biol. Trop. 62 (2): 567-578. Epub 2014 June 01.

Esta localizado a 650m sobre el nivel del mar en el límite entre las llanuras del Norte y la vertiente del Pacífico en la Cordillera de Guanacaste, Costa Rica. Al inicio de la década de 1980 se construyó una represa en el río de desagüe y el caudal de salida fue desviado hacia el Embalse Arenal. Se realizó un primer estudio entre 1990 y 1991, y luego en el año 2001 antes de que se construyera una nueva modificación del lago mediante el levantamiento del nivel de la presa en un metro con el fin de utilizar la descarga para la producción de energía hidroeléctrica. Del 2002 al 2010 se realizó un monitoreo limnológico dos veces al año. Aquí se presenta un análisis de las principales características y de los cambios a través del tiempo. El lago es polimíctico discontinuo y desarrolla una termoclina intermitente a 6m de profundidad, la cual puede perdurar por varios días o semanas a juzgar por el desarrollo de una capa anóxica cercana al fondo. Desde su modificación la temperatura superficial del lago ha alcanzado valores mayores a los reportados con anterioridad. El hipolimnion muestra periodos de hipoxia a anoxia que se han vuelto más frecuentes. A pesar de la turbidez del lago, la concentración de nutrientes y de clorofila a son bajos. La tendencia en tiempos recientes es a una reducción de la clorofila a y un aumento en la trasparencia del agua. Estos cambios son similares a los observados en lagos donde se ha logrado atribuirlos al cambio climático global. También se pueden deber a la modificación del flujo del efluente por la operación intermitente de la planta hidroeléctrica, que favorece la acumulación de calor en la columna de agua. Esto debido a que otros factores, como el cambio en el uso del suelo en los alrededores del lago ocurrieron en la década de 1980, por lo que no se les puede atribuir una influencia en los cambios observados en los últimos 10 años.

Fluctuations of the population of Daphnia laevis Birge 1878: a six-year study in a tropical lake / Flutuações da população de Daphnia laevis Birge 1878: seis anos de estudo em um lago tropical

The fluctuation of the population of Daphnia laevis in Lake Jacaré (Middle River Doce, Minas Gerais) was monitored monthly (at one point in the limnetic region) for six years (2002-2007) as part of the Program of Long-Term Ecological Research (LTER/UFMG). The following parameters were also monitored: water temperature, pH, electrical conductivity, dissolved oxygen, chlorophyll a, total phosphorus, phosphate, total nitrogen, nitrate, nitrite, ammonia, and densities of Chaoborus and ephippia of Daphnia laevis in the sediment. A seasonal pattern was observed in the fluctuation of D. laevis, with higher densities recorded during periods of circulation (May-August). A significant correlation was found between the density of D. laevis and temperature (r = -0.47, p = 0.0001), chlorophyll-a (r = -0.32, p = 0.016) and indicators of the lake's trophic status (total phosphorus, r = 0.32, p = 0.007 and trophic state, r = 0.36, p = 0.003), as well as Chaoborus density (r = 0.43 and p = 0.002). These results indicate that changes in the physical and chemical characteristics of the water related with stratification and circulation of the lake may have a direct (temperature, total phosphorous) or an indirect (food availability, presence of predators, ephippia eclosion) influence on the fluctuation of the D. laevis population.

A flutuação da população de Daphnia laevis na Lagoa Jacaré (Médio Rio Doce, Minas Gerais) foi monitorada mensalmente, em um ponto na região limnética, por seis anos (2002 a 2007), como parte do Programa de Pesquisas Ecológicas de Longa Duração (PELD/UFMG). Os seguintes parâmetros foram monitorados: temperatura da água, pH, condutividade elétrica, oxigênio dissolvido, clorofila-a , fósforo total, fosfato, nitrogênio total, nitrato, nitrito, amônia e densidades de Chaoborus e de efípios de Daphnia laevis no sedimento. Um padrão sazonal foi observado na flutuação de D. laevis, com maiores densidades registradas durante períodos de circulação (maio a agosto). Correlações significativas foram observadas entre a densidade de D. laevis e a temperatura (r = -0.47, p = 0.0001) e a clorofila-a (r = -0.32, p = 0.016), e indicadores do estado trófico do lago (fósforo total, r = 0.32, p = 0.007 e estado trófico, r = 0.36, p = 0.003), além de densidade de Chaoborus (r = 0.43, p = 0.002). Esses resultados indicam que mudanças nas características físicas e químicas da água relacionadas com os periodos de estratificação e circulação do lago podem influenciar diretamente (temperatura, fósforo total) ou indiretamente (disponibilidade de alimento, presença de predadores, eclosão de efípios) a flutuação da população de D. laevis.

Thermal structure of the Poraquê lake, Central Amazonian, Brazil / Estrutura térmica do lago Poraquê, Amazônia Central, Brasil

Thermal gradient of a Central Amazonian lake was studied to establish a link between seasonal variations in the water level, temperature, suspended particulate matter (SPM) and thermal stratification. Bimonthly measurements of temperature and PAR radiation were made at 0.25 m intervals from the surface to bottom from February 2004 to July 2006. Daily occurs full vertical mixing of the water column, and classic thermal stratification was not observed in the period. The effect of the winds associated to flood-pulse and the penetrative convection, transported the turbulent kinetic energy (TKE) into the lake mixing the column of water. This phenomenon was more expressive in the rainfall seasons when is generally higher contributing to the circulation of the water. The limit of the euphotic zone ranged from 1.36 to 1.77 m in the period studied. The results of the transmission curves for the sampling sites showed that, in general, less than 0.01% of the surface light reached the bottom. The trend curve developed can facilitate the understanding of the limnological and ecological processes in lentic systems of whitewaters of the Central Amazonian.

Foi estudado o gradiente térmico de um lago da Amazônia Central para estabelecer associação entre variações sazonais no nível de água, temperatura, material em suspensão e estratificação térmica. Bimestralmente, foram medidas a temperatura e a radiação luminosa da superfície ao fundo do lago no período entre fevereiro de 2004 e julho de 2006. Ocorreu completa mistura vertical diária da coluna de água, não sendo observada estratificação térmica clássica no período. A energia cinética turbulenta (ECT) proveniente da ação dos ventos em associação com o pulso de inundação foi responsável pela mistura da coluna de água. Esse fenômeno foi mais expressivo no período chuvoso, quando a ECT é geralmente mais alta, contribuindo para a circulação da água. A extensão da zona eufótica variou de 1,36 a 1,77 m. Os resultados das curvas de transmissão para os pontos de amostragem mostraram que menos de 0,01% da luz de superfície alcançou o fundo do lago. A curva de tendência desenvolvida poderá facilitar a compreensão dos processos limnológicos e ecológicos em sistemas lênticos de águas brancas da Amazônia Central.

Limnological changes in Dom Helvécio Lake (South-East Brazil): natural and anthropogenic causes

In order to verify changes in physical, chemical and biological features of Dom Helvécio Lake (South-East Brazil), this study compares previous and recent data obtained from limnological investigations over three decades. Plankton species composition and density together with environmental data from 1978, 1983, and during 1999 to 2006 showed changes driven by seasonal climatic forces or by anthropogenic causes. Changes in diversity are shown as a consequence of alternation of rainy and dry periods and introduction of exotic fish species. Finally, suggestions are made for improving conservation efforts in the area, through planned actions and monitoring programmes.

Com o objetivo de avaliar as mudanças nas características físicas, químicas e biológicas do lago Dom Helvécio (Sudeste do Brasil), este estudo compara dados anteriores e recentes de investigações limnológicas através de três décadas. A composição e a densidade das espécies planctônicas juntamente com os dados ambientais apresentaram mudanças decorrentes de forças climáticas e de causas antropogênicas. Mudanças na diversidade como consequência da sazonalidade e da introdução de espécies exóticas de peixes foram observadas. Com base nos resultados, são feitas sugestões para aumentar os esforços de conservação na área através de ações planejadas e programas de monitoramento.

Structure and dynamics of phytoplankton in an Amazon lake, Brazil

Natural lake systems represent important reservoirs for residential water supply, fish production, recreational activities and enjoyment of their natural beauty. Nevertheless, human impacts may affect their health status resulting in degradation and loss of biodiversity. The aim of the present study was to obtain data on the health status of a natural lake located in an indigenous reservation in the Brazilian Amazon, using the phytoplankton community changes along the rainy (June) and dry (November) seasons of 2006. We collected water (temperature, pH, Secchi depth and conductivity) and phytoplankton samples from the subsurface, middle of the water column, and approximately 30cm above the bottom, over 24-hour sampling periods, from a central station in the lake. Samples taken from biotic and abiotic variables were correlated using canonical correspondence analysis (CCA). Results showed that the lake exhibited high temperatures in both seasons, and showed thermal stratification only during the rainy season. Dissolved oxygen exhibited a clinograde pattern in the rainy season and high oxygen in the hypolimnion in the dry season. In the rainy season, the water near the bottom was acidic, turbid and had a greater concentration of phosphorus. Dissolved oxygen, conductivity, pH, nitrite, total phosphorus and total dissolved phosphorus exhibited diel variations in the rainy season, whereas water temperature, dissolved oxygen, total nitrogen and total dissolved phosphorus exhibited significant differences between hours of the day in the dry season. The phytoplankton was represented by 39 taxa, and Chlorophyta showed the greatest species richness, totaling 25 taxa. Among Chlorophyta, desmids were the most diverse, accounting 52%. Bacillariophyta (nine species) was the second most diverse group. Cyanophyta was represented by three species, including Merismopedia tenuissima, the most abundant taxon. Despite the occurrence of taxa that indicate organic pollution, their biomass and frequency indicate that the system is not currently threatened. Lake Caracaranã is an oligotrophic system, with low algal density and isolated blooming episodes due to its shallow depth. Rev. Biol. Trop. 58 (4): 1421-1436. Epub 2010 December 01.

Los sistemas de lagos naturales constituyen reservorios importantes para el abastecimiento de agua residencial, la producción de peces, actividades recreativas y el disfrute de su belleza natural. Sin embargo, el impacto humano puede afectar su estado de salud como resultado de la degradación y la pérdida de biodiversidad. El objetivo del estudio fue determinar el estado de salud de un lago natural en una reserva indígena de la Amazonia brasileña, usando los cambios de la comunidad fitoplanctónica a lo largo de la época lluviosa (junio) y seca (de noviembre) en 2006. Se recogieron muestras de agua (temperatura, pH, conductividad y profundidad de Secchi) y fitoplancton del subsuelo, columna media del agua y a 30cm por encima del fondo, cada 24horas, en una estación central en el lago. Las variables bióticas y abióticas se correlacionaron mediante análisis de correspondencia canónica (CCA). Los resultados mostraron que el lago exhibió altas temperaturas en ambas temporadas, una estratificación térmica solamente durante la época lluviosa así como un patrón vertical de oxígeno disuelto, mientras que en la estación seca se observó una alta cantidad de oxígeno en el hipolimnion. En la época lluviosa, el agua cercana al fondo era ácida, turbia y tenía una mayor concentración de fósforo. Oxígeno disuelto, conductividad, pH, nitritos, fósforo total y disuelto mostraron variaciones diarias en la época lluviosa, mientras que la temperatura del agua, oxígeno disuelto, nitrógeno total y fósforo disuelto mostraron una diferencia significativa en las horas del día durante la estación seca. El fitoplancton estuvo representado por 39 táxones, y Chlorophyta mostró la mayor riqueza de especies, un total de 25 táxones. En Chlorophyta, los desmidios fueron los más diversos, lo que representa el 52%. Bacillariophyta (nueve especies) fue el segundo grupo más diverso. En Cyanophyta se encontraron tres especies, incluyendo Merismopedia tenuissima, el taxon más abundante. A pesar de la ocurrencia de taxones que indican contaminación orgánica, la biomasa y frecuencia sugieren que el sistema actualmente no está en peligro. Lago Caracaranã es un sistema oligotrófico, con baja densidad de algas y aislados episodios de afloramiento debido a su poca profundidad.