A VARIABILIDADE AMBIENTAL INFLUENCIA A COMPOSIÇÃO E BIOMASSA FITOPLANCTÔNICA DE UM RESERVATÓRIO NEOTROPICAL

Autores

  • Bárbara Marques dos Santos
  • Silvia Moreira dos Santos
  • Cláudia Alves de Souza
  • Carlos Roberto Alves dos Santos
  • Jascieli Carla Bortolini Universidade Federal de Goiás

DOI:

https://doi.org/10.4257/oeco.2021.2501.09

Palavras-chave:

planktonic algae, dam, biovolume, cyanobacteria, longitudinal zonation.

Resumo

O fitoplâncton é um importante modelo do funcionamento dos ambientes aquáticos, respondendo diretamente à variabilidade ambiental no espaço e no tempo. Por isso, representa uma excelente ferramenta para o monitoramento de reservatórios, que compreendem ecossistemas altamente heterogêneos longitudinalmente, influenciando na estrutura e distribuição das espécies fitoplanctônicas. O objetivo deste estudo foi investigar a variação da composição e biomassa fitoplanctônica em um reservatório no estado de Goiás, Brasil, e avaliar como estes organismos respondem a variabilidade ambiental ao longo da extensão espacial em períodos de seca e chuva. O fitoplâncton e variáveis ambientais foram coletados durante um período seco e outro chuvoso ao longo de sete locais de amostragem, distribuídos em regiões a jusante da barragem, lacustre, intermediária e lótica do reservatório. A composição e biomassa fitoplanctônica foram utilizadas como resposta à variabilidade ambiental espacial e temporal. Nós registramos uma variação espaço-temporal significativa da temperatura da água, turbidez, nutrientes e biomassa fitoplanctônica. Cianobactérias apresentaram a maior biomassa nas regiões lacustre e intermediária, enquanto as diatomáceas na região lótica, em ambos os períodos hidrológicos. A maior biomassa fitoplanctônica total foi registrada no período chuvoso. Ocorreu uma clara relação entre a comunidade fitoplanctônica e a variabilidade ambiental, sendo que temperatura da água, turbidez e ferro solúvel apresentaram a maior influência sobre a estruturação da biomassa. Deste modo, a composição e biomassa fitoplanctônica podem ser importantes métricas do funcionamento dos reservatórios, e, portanto, o estudo do fitoplâncton nestes ecossistemas é de interesse no seu monitoramento, desde que reservatórios possuem grande relevância ecológica, econômica ou de saúde pública.


ENVIRONMENTAL VARIABILITY INFLUENCES THE PHYTOPLANKTON COMPOSITION AND BIOMASS OF A NEOTROPICAL RESERVOIR: Phytoplankton is an important model of the aquatic environments functioning, responding directly to environmental variability in space and time. Therefore, represents an excellent tool for the monitoring of reservoirs, which comprise highly heterogeneous ecosystems longitudinally, influencing the structure and distribution of phytoplankton species. The objective of this study was to investigate the variation in the composition and biomass of the phytoplankton in a reservoir in the Goiás state, Brazil, and how these organisms respond to environmental variability along the reservoir spatial extent in dry and rainy periods. The phytoplankton and environmental variables were collected during one dry period and other rainy, over seven sampling sites, distributed in the regions downstream of the dam, lacustrine, intermediate and lotic of the reservoir.  The composition and biomass of the phytoplankton community were measured as a response to the spatial and temporal environmental variability. We recorded a spatio-temporal variation in water temperature, light, nutrients, and phytoplankton biomass. Cyanobacteria had the highest biomass in the lacustrine and intermediate regions, while diatoms in the lotic region, in both periods. The highest phytoplankton total biomass was recorded in rainy period. We recorded a clear relation between the phytoplankton biomass and the environmental variability, being that water temperature, turbidity and soluble iron the ones that showed the biggest influence on the biomass structure. Thus, the composition and biomass of the phytoplankton community can be important metrics of reservoirs functioning and, therefore, the phytoplankton study in these ecosystems it's of interest in their monitoring, since reservoirs have great ecological, economic or public health relevance

Referências

Apha. 2017. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. Washington: American Public Health Association.

Anderson, M. J. 2001. A new method for non-parametric multivariate analysis of variance. Austral Ecology, 26(1), 32–46. DOI: 10.1111/j.1442-9993.2001.01070.pp.x

Bellinger, E. G., & Sigee, D. C. 2011. Freshwater Algae: Identification and Use as Bioindicators. Chichester, UK: Wiley-Blackwell: p. 290.

Bicudo, C. E. M. & Menezes, M. 2017. Gêneros de algas de águas continentais do Brasil: chave para identificação e descrições. 3ª Ed. São Carlos: RiMa Editora: p. 508.

Bittencourt-Oliveira, M. C., Piccin-Santos, V., Moura, A. N., Aragão-Tavares, N. K. C., & Cordeiro-Araújo, M. K. 2014. Cyanobacteria, microcystins and cylindrospermopsin in public drinking supply reservoirs of Brazil. Anais da Academia Brasileira de Ciências, 86(1), 297–309. DOI: 10.1590/0001-3765201302512

Boccard, D., Gillet, F., & Legendre, P. 2011. Numerical Ecology with R. New York: Springer.

Borges, P. A. F., Train, S., & Rodrigues, L. C. 2008. Spatial and temporal variation of phytoplankton in two subtropical Brazilian reservoirs. Hydrobiologia, 607(1), 63–74. DOI: 10.1007/s10750-008-9367-3

Bortolini, J. C., Silva, P. R. L., Baumgartner, G., & Bueno, N. C. 2020. Environmental filters influencing phytoplankton taxonomic structure in cascade reservoirs. Brazilian Journal of Botany, 43, 405–412. DOI: 10.1007/s40415-020-00604-9

Brasil, J., & Huszar, V. L. M. 2011. O papel dos traços funcionais na ecologia do fitoplâncton continental. Oecologia Australis, 15(4), 799–834. DOI: 10.4257/oeco.2011.1504.04

Burford, M. A., Carey, C. C., Hamilton, D. P., Huisman, J., Paerl, H. W., Wood, S. A., & Wulf, A. 2020. Perspective: Advancing the research agenda for improving understanding of cyanobacteria in a future of global change. Harmful Algae, 91, 101601. DOI: 10.1016/j.hal.2019.04.004

Burkholder, J. M., Glibert, P. M., & Skelton, H. M. 2008. Mixotrophy, a major mode of nutrition for harmful algal species in eutrophic waters. Harmful algae, 8(1), 77–93. DOI: 10.1016/j.hal.2008.08.010

Cardoso M. R. D., Marcuzzo, F. F. N., & Barros, J. R. 2014. Classificação climática de Köppen Geiger para o estado de Goiás e o Distrito Federal. Acta Geográfica, 8(16), 40–55. DOI: 10.5654/acta.v8i16.1384

Carmo, E. J. S. 2014. Cianobactérias planctônicas do reservatório do Ribeirão João Leite (Goiás) durante a fase de enchimento: florística e floração. Dissertação de mestrado. Departamento de Botânica da Universidade Federal de Goiás. p.119.

Carneiro, F. M., Bini, L. M., & Rodrigues, L. C. 2010. Influence of taxonomic and numerical resolution on the analysis of temporal changes in phytoplankton communities. Ecological Indicators, 10(2), 249–255. DOI: 10.1016/j.ecolind.2009.05.004

Carneiro, F. M., & Bini, L. M. 2020. Revisiting the concept of longitudinal gradients in reservoirs. Acta Limnologica Brasiliensia, 32, e8. DOI: 10.1590/S2179-975X1319

Cha, Y., Cho, K. H., Lee, H., Kang, T., & Kim, J. H. 2017. The relative importance of water temperature and residence time in predicting cyanobacteria abundance in regulated rivers. Water Research, 124, 11–19. DOI: 10.1016/j.watres.2017.07.040

Costa, H. C., Marcuzzo, F. F. N., Ferreira, O. M., & Andrade, L. R. 2012. Espacialização e sazonalidade da precipitação pluviométrica do Estado de Goiás e Distrito Federal. Revista Brasileira de Geografia Física, 01(1), 87–100.

Dalu, T., & Wasserman, R. J. 2018. Cyanobacteria dynamics in a small tropical reservoir: understanding spatio-temporal variability and influence of environmental variables. Science of the total environment, 643, 835–841. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2018.06.256

Deus, R., Brito, D., Kenov, I. A., Lima, M., Costa, V., Medeiros, A., Neves, R., & Alves, C. N. 2013. Three-dimensional model for analysis of spatial and temporal patterns of phytoplankton in Tucuruí reservoir, Pará, Brazil. Ecological Modelling, 253, 28–43. DOI: 10.1016/j.ecolmodel.2012.10.013

Felisberto, S. A., Rodrigues, L., & Santos, H. S. 2014. Taxonomical and ecological characteristics of the desmids placoderms in reservoir: analyzing the spatial and temporal distribution. Acta Limnologica Brasiliensia, 26(4), 392–403. DOI: 10.1590/S2179-975X2014000400007

Huszar, V. L. M., & Giani, A. 2007. Amostragem da comunidade fitoplanctônica em águas continentais: reconhecimento de padrões espaciais e temporais. In: C. E. M. Bicudo & D. C. Bicudo (Eds.), Amostragem em Limnologia. pp. 133–147. São Carlos: Rima.

Kimmel, B. L., Lind, O. T., & Paulson, L. J. 1990. Reservoir primary production. In: K. W. Thornton, B. L. Kimmel & F. E. Payne (Eds.), Reservoir limnology: ecological perspectives. pp. 133–193. New York: John Wiley & Sons.

Kruk, C., & Segura, A. M. 2012. The habitat template of phytoplankton morphology-based functional groups. Hydrobiologia, 698, 191–202. DOI 10.1007/s10750-012-1072-6

Kruk, C., Devercelli, M., Huszar, V. L., Hernández, E., Beamud, G., Diaz, M., Silva, L. H. S., & Segura, A. M. 2017. Classification of Reynolds phytoplankton functional groups using individual traits and machine learning techniques. Freshwater Biology, 62(10), 1681–1692. DOI: 10.1111/fwb.12968

Jati, S., Bortolini, J. C., & Train, S. 2017. Mixotrophic species influencing phytoplankton community structuring during the filling phase of a subtropical reservoir. Brazilian Journal of Botany, 40(4), 933–941. DOI: 10.1007/s40415-017-0407-y

Li, Q., Xiao, J., Ou, T., Han, M., Wang, J., Chen, J., Li, Y., & Salmaso, N. 2018. Impact of water level fluctuations on the development of phytoplankton in a large subtropical reservoir: implications for the management of cyanobacteria. Environmental Science Pollution Research, 25, 1306–1318. DOI: 10.1007/s11356-017-0502-4

Litchman, E., & Klausmeier, C. A. 2008. Trait-Based Community Ecology of Phytoplankton. Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics, 39, 615–39. DOI: 1543-592X/08/1201-0615$20.00

Lv, H., Yang, J., Liu, L., Yu, X., Yu, Z., & Chiang, P. Temperature and nutrients are significant drivers of seasonal shift in phytoplankton community from a drinking water reservoir, subtropical China. Environmental Science Pollution Research, 21, 5917–5928. DOI 10.1007/s11356-014-2534-3

Moreti, L. O. R., Martos, L., Bovo-Scomparin, V. M., & Rodrigues, L. C. 2013. Spatial and temporal fluctuation of phytoplankton functional groups in a tropical reservoir. Acta Scientiarum Biological Sciences, 35(3), 359–366. DOI: 10.4025/actascibiolsci.v35i3.12988

Oksanen J., Blanchet, F. G., Friendly, M., Kindt, R., Legendre, P., McGlinn, D., Minchin, P. R., O'Hara, R. B., Simpson, G. L., Solymos, P., Stevens, M. H. H., Szoecs, H., & Wagner, H. 2019. Vegan: Community Ecology Package. R package version 2.5-6. Disponível em https://CRAN.R-project.org/package=vegan

Padisák, J., Crossetti, L. O., & Naselli-Flores, L. 2009. Use and misuse in the application of the phytoplankton functional classification: a critical review with updates. Hydrobiologia, 621(1), 1–19. DOI: 10.1007/s10750-008-9645-0

Pivato, B. M., Train, S., & Rodrigues, L. C. 2006. Dinâmica nictemeral das assembléias fitoplanctônicas em um reservatório tropical (reservatório de Corumbá, Estado de Goiás, Brasil), em dois períodos do ciclo hidrológico. Acta Scientiarum Biological Sciences, 28(1), 19–29.

R Development Core Team, 2017. R: a language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. Disponível em http://www.R-project.org/

Reynolds, C. S. 2006. Ecology of Phytoplankton. Cambridge: Cambridge University Press.

Reynolds C. S., Huszar V. L. M., Kruk, C., Naselli-Flores, L., & Melo, S. 2002. Towards a functional classification of the freshwater phytoplankton. Journal of Plankton Research, 24(5), 417–428. DOI: 10.1093/plankt/24.5.417

Reynolds, C. 2012. Environmental requirements and habitat preferences of phytoplankton: chance and certainty in species selection. Botanica Marina, 55(1), 1–17. DOI: 10.1515/bot.2011.121

Rodrigues L. C., Pivato, B. M., Vieira L. C. G., Bovo-Scomparin V. M., Bortolini, J. C., Pineda, A., & Train, S. 2018. Use of phytoplakton functional groups as a model of spatial and temporal patterns in reservoirs: a case study in a reservoir of central Brazil. Hydrobiologia, 805(1): 147–161. DOI: 10.1007/s10750-017-3289-x

Salmaso, N., & Tolotti, M. 2020. Phytoplankton and anthropogenic changes in pelagic environments. Hydrobiologia. DOI: 10.1007/s10750-020-04323-w

Santana, L. M., Weithoff, G., & Ferragut, C. 2017. Seasonal and spatial functional shifts in phytoplankton communities of five tropical reservoirs. Aquatic Ecology, 51(4): 531–543. DOI: 10.1007/s10452-017-9634-3.

Sevindik, T. O., Çelik, K., & Naselli-Flores, L. 2017. Spatial heterogeneity and seasonal succession of phytoplankton functional groups along the vertical gradient in a mesotrophic reservoir. Annales de Limnologie - International Journal of Limnology, 53, 129–141. DOI: 10.1051/limn/2016040

Souza, D. G., Bueno, N. C., Bortolini, J. C., Rodrigues, L. C., Bovo-Scomparin, V. M., & Franco, G. M. S. 2016. Phytoplankton functional groups in a subtropical Brazilian reservoir: responses to impoundment. Hydrobiologia, 779(1), 47–57. DOI: 10.1007/s10750-016-2798-3

Stanford, J. A., & Ward, J. V. 2001. Revisiting the serial discontinuity concept. Regulated Rivers: Research & Management, 17, 303–310. DOI: 10.1002/rrr.659

Sun, J., & Liu, D. 2003. Geometric models for calculating cell biovolume and surface area for phytoplankton. Journal of Plankton Research, 25(11), 1331–1346. DOI: 10.1093/plankt/fbg096

Thornton, K. W. 1990. Sedimentary processes. In: K. W. Thornton, B. L. Kimmel, F. E. Payne (Eds.), Reservoir limnology: ecological perspectives, New York: Wiley & Sons.

Tundisi, J. G., Matsumura-Tundisi, T., & Tundisi, J. E. M. 2008. Reservoirs and human well being: new challenges for evaluating impacts and benefits in the neotropics. Brazilian Journal of Biology, 68(4-Suppl.), 1133–1135.

Utermöhl, H. 1958. Zur Vervollkommnung der quantitativen phytoplankton-methodic. Verhandlungen der Internationalen Vereinigung für Theoretische und Angewandte Limnologie, 9(1), 1–39.

Znachor, P., Nedoma, J., Hejzlar, J., Sedá, J., Komárková, J., Kolář, V., Mrkvička, T., & Boukal, D. S. 2020. Changing environmental conditions underpin long-term patterns of phytoplankton in a freshwater reservoir. Science of the Total Environment, 710, 135626. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2019.135626

Publicado

2021-03-15