Dinoflagelados epicontinentais no sul do Brasil:estudos taxonômicos e ecológicos

Os dinoflagelados são um grupo de micro-organismos eucariontes aquáticos bastante diverso em forma, nutrição e hábitat. Apesar da maior diversificação deste agrupo no ambiente marinho, cerca de 20% das espécies conhecidas são encontradas em água doce, e são um importante componente do plâncton em diferentes corpos de água ao redor do mundo. Uma ampla revisão taxonômica tem sido realizada recentemente, com substanciais mudanças no tradicional conhecimento sobre os dinoflagelados. Em contraste, os estudos com dinoflagelados epicontinentais no Brasil são escassos, difusos e limitados a poucas regiões, onde há poucos especialistas no assunto. Face à carência de informações básicas sobre dinoflagelados no país, a proposta desta tese é reunir um conjunto de estudos taxonômicos e ecológicos, de caráter exploratório, envolvendo dinoflagelados epicontinentais encontrados na região sul do Brasil. Os três primeiros estudos são relacionados ao processo de invasão biológica realizado por espécies Ceratium no sul do Brasil. O capítulo 1 registrou as primeiras ocorrências de espécies de Ceratium em três reservatórios do Estado do Paraná e oito mananciais localizados no Rio Grande do Sul. As espécies foram encontradas a partir de dezembro de 2011 e foram persistentes ao longo do tempo na maioria dos ambientes. Ceratium furcoides, a principal espécie colonizadora de ambientes brasileiros, ocorreu na maioria das amostras do Paraná e Rio Grande do Sul. C. hirundinella, até então nunca confirmada com precisão no território brasileiro, ocorreu somente em um ambiente, no extremo sul do Brasil. A identificação e a morfologia das espécies foram discutidas, baseadas em análises de microscopia de luz e eletrônica de varredura. No capítulo 2, a abundância e a variação morfológica de C. furcoides foram avaliadas durante sua fase inicial de colonização em dois reservatórios subtropicais no Rio Grande do Sul, com o objetivo de explorar quais foram os fatores ambientais relacionados à ocorrência, persistência e formação de florações deste dinoflagelado naqueles ambientes. A biomassa de C. furcoides apresentou, em ambos os reservatórios, forte variação sazonal, na qual estações quentes foram marcadas por um aumento na densidade e redução do tamanho das células, enquanto nas estações frias ocorreu redução na densidade e aumento significativo no volume celular. A dinâmica populacional de C. furcoides foi relacionada, principalmente, a uma combinação de condições ótimas de temperatura, matéria orgânica e pH e, secundariamente, à disponibilidade de nutrientes. A partir destes resultados e das informações sobre a autoecologia desta espécie disponíveis na literatura, discutiu-se os possíveis fatores relacionados ao sucesso de colonização de C. furcoides em reservatórios subtropicais brasileiros. No capítulo 3, estudos morfométricos foram realizados com as mesmas populações estudadas no capítulo anterior, com o objetivo de verificar a variação sazonal no volume celular de C. furcoides e quais são as dimensões lineares mais correlacionadas com o volume celular destas populações. O volume celular foi significtivamente diferente entre os meses e as estações do ano (ANOVA, p<0,05). Doze dimensões foram medidas por célula, e todas elas foram significativamente correlacionadas ao volume celular. Análises de regressão mostraram que a largura do corpo celular foi a medida mais representativa do volume celular naquelas populações. Estes resultados são um passo fundamental na facilitação de trabalhos de rotina durante programas de monitoramento desta espécie invasora. O capítulo 4 compreende o primeiro estudo florístico sobre dinoflagelados epicontinentais no Estado do Paraná. Quarenta e três ambientes foram amostrados entre 2010 e 2015 e 21 táxons de dinoflagelados foram encontrados. Os táxons foram descritos e ilustrados baseados em análises de microscopias de luz e eletrônica de varredura. Comentários taxonômicos, nomenclaturais e de distribuição conhecida para o Brasil foram feitos. Neste estudo, duas novas combinações nomenclaturais foram propostas, e quatro táxons foram registrados pela primeira vez em águas continentais brasileiras. Finalmente, no capítulo 5, foram investigados fatores ambientais e espaciais que estruturaram as populações de dinoflagelados em 18 reservatórios do estado do Paraná. As maiores biomassas de 8 dinoflagelados foram encontradas em reservatórios com maior tempo de residência, estratificação térmica durante os meses quentes do ano e períodos de mistura completa. Turbulência, transparência da água, pH, condutividade e densidade do fitoplâncton foram os fatores ambientais mais relacionados à variação da biomassa de dinoflagelados. Partição de variância (RDAp) apresentou que os componentes espacial e ambiental foram significativos em explicar a variação da biomassa de dinoflagelados, com o componente ambiental apresentando um sinal mais forte que o espacial. Doze táxons de dinoflagelados foram encontrados neste estudo e dados de autoecologia foram apresentados, acrescentando novas informações ecológicas sobre as populações de dinoflagelados que ocorrem em reservatórios subtropicais. Os resultados obtidos nestes estudos, em conjunto, expressam a mais extensa contribuição para o conhecimento sobre dinoflagelados no sul do Brasil, e fornecem um consistente arcabouço de informações sobre morfologia, distribuição, ocorrência, sazonalidade e fatores ambientais relacionados aos dinoflagelados, que servem de base para o desenvolvimento desta linha de pesquisa no Brasil.Dinoflagellates are a group of aquatic eukaryotic microrganisms, very diverse in morphology, nutritional strategies and habitat. Despite the higher diversification of this group in the marine environment, about 20% of the known species are found in freshwaters and are an important component in plankton of many distinct water bodies around the world. Recently, a comprehensive taxonomic revision has been carried out, with significant changes in traditional knowledge on the dinoflagellates. In contrast, studies about freshwater dinoflagellates in Brazil are scarce, diffuse and limited to few regions where there are the few experts in this field. Given the lack of basic information about dinoflagellates in this country, the purpose of this thesis is to gather a set of exploratory taxonomic and ecological studies on freshwater dinoflagellates found in southern Brazil. The three first studies are related to the biological invasion process performed by Ceratium spp. in southern Brazil. Chapter 1 recorded the first occurrences of Ceratium in three reservoirs from State of Paraná and eight watersheds from Rio Grande do Sul. The species were found from December 2011 and were persistent over time in the majority of environments. Ceratium furcoides, the main species colonizing Brazilian environments, occurred in the majority of samples from Paraná and Rio Grande do Sul. C. hirundinella, until now never precisely confirmed in Brazil, occurred only in one environment, in southermost Brazil. Identification and morphology of the species were discussed based on light and scanning electron microscopy analysis. In Chapter 2, abundance and morphological variation of C. furcoides were evaluated during its initial phase of colonization in two subtropical reservoirs from Rio Grande do Sul, in order to explore the environmental factors related to occurrence, persistence and bloom formation of this dinoflagellate in those environments. Biomass of C. furcoides showed, in both reservoirs, strong seasonal variation, in which warm seasons were featured by an increase of cell density and decrease in cell size, while it occurred reduction in density and significant increase in cell volume in cold seasons. Population dynamics of C. furcoides was related primarily to a combination of optimal conditions of temperature, organic matter and pH and secondarily to nutrient availability. Based on these findings and the autecological information of this species found in literature, it discussed the possible factors related to colonization success of C. furcoides in Brazilian subtropical reservoirs. In Chapter 3, morphometric studies were performed in the same populations analyzed in the previous chapter, in order to verify seasonal variation in cell volume of C. furcoides and the linear dimensions more related to cell volume in those populations. Cell volume was significantly different among months and seasons (ANOVA, p<0.05). Twelve dimensions were measured by cell and all of them were significantly correlated to cell volume. Regression analysis showed that body width was the most representative dimension of cell volume in those populations. These results are a fundamental step in facilitating routine work during monitoring programs of this invasive species. The Chapter 4 comprises the first floristic study about freshwater dinoflagellates in State of Paraná. Forty three water bodies was sampled between 2010 and 2015, and 21 dinoflagellate taxa were found. Taxa were described and illustrated based on light and scanning electron microscopy analysis. Taxonomic, nomenclatural comments and geographical distribution in Brazil were made. In this study, two new nomenclatural combinations were proposed and four taxa were recorded for the first time in Brazilian freswaters. Finally, in Chapter 5, environmental and spatial factors structuring dinoflagellate populations were investigated in 18 reservoirs from Paraná. Higher dinoflagellate biomasses were found in reservoirs with high retention time, thermal stratification during warm months and complete mixing periods. Turbulence, water transparency, pH, conductivity and phytoplankton density were the environmental factors more related to dinoflagellate biomass variation. Variation partitioning (pRDA) showed that both spatial and environmental components significantly explained biomass variation in dinoflagellates, with environmental 10 fraction had a stronger signal than spatial one. Twelve dinoflagellate taxa were found in this study, and autecological data were provided, adding new ecological informations about dinoflagellate populations that occur in subtropical reservoirs. Together, the results of these studies represent the most extensive contribution for the knowledge on freshwater dinoflagellates in southern Brazil and provide a consistent framework of data about morphology, distribution, occurrence, seasonality and environmental factors related to dinoflagellates, which serve as basis for the development of more dinoflagellate researches in Brazil

Taxonomia da diatomaceae potencialmente tóxica Pseudo-nitzschia Peragallo (Bacillariophyceae) em áreas de maricultura de Santa Catarina

Resumo: Pseudo-nitzschia é um gênero de diatomáceas comum no fitoplâncton marinho, especialmente em regiões costeiras. A identificação das espécies é baseada na morfologia da frústula, e muitas de suas características são discerníveis apenas em microscopia eletrônica, dificultando a sua identificação precisa. Os registros de Pseudo-nitzschia no Brasil são limitados principalmente às regiões Sul e Sudeste, a maioria deles sem descrições e ilustrações das espécies. Algumas espécies p oduzem a toxina ácido domóico e podem causar eventos de intoxicação em humanos a partir da ingestão de moluscos contaminados. Adicionalmente, a maricultura tem crescido muito em áreas rasas de Santa Catarina, responsável por 95 % da produção nacional de mexilhões. Os objetivos do presente estudo foram realizar o estudo taxonômico das espécies de Pseudo-nitzschia presentes em áreas de cultivo do litoral de Santa Catarina, por meio de descrições, ilustrações, comparações com espécies próximas, uma chave de identificação e informações sobre a toxicidade das espécies. As amostras são provenientes do programa de monitoramento de algas nocivas e ficotoxinas em Santa Catarina. As coletas foram realizadas entre março de 2008 e março de 2009, complementadas por algumas amostras históricas, em seis fazendas de molusco ao longo da costa. Devido ao material pouco concentrado e à fraca silicificação das frústulas de Pseudo-nitzschia, resultando em problemas na identificação das espécies, métodos alternativos foram utilizados para a preparação de lâminas permanentes e observação de características diagnósticas em microscopia eletrônica. Dados de contagem de células e de toxicidade foram cedidos pelo Laboratório de Estudos sobre algas Nocivas da Univali. Foram identificados 11 táxons infragenéricos de Pseudonitzschia: P. calliantha, P. fraudulenta, P. cf. heimii, P. linea, P. multiseries, P. multistriata, P. pseudodelicatissima, P. pungens var. pungens, P. cf. subfraudulenta, P. subpacifica e Pseudo-nitzschia sp. Este número corresponde a 73% do total de espécies registradas em toda a costa brasileira, representando grande diversidade deste gênero, comparada a outros estudos regionais e internacionais similares. Além disso, ao menos dois morfótipos similares a P. caciantha e P. manii foram encontrados. P. calliantha, P. pseudodelicatissima e P. pungens ocorreram em todos os seis pontos. P. cf. heimii, P. cf. subfraudulenta e Pseudo-nitzschia sp. ocorreram exclusivamente em um ponto. Todas as espécies foram encontradas em maior abundânci no verão, com florações tóxicas simultâneas de P. pungens var. pungens, P. pseudodelicatissima e P. calliantha, em janeiro de 2009. A presença de P. pseudodelicatissima no Atlântico Sul-Ocidental foi discutida e registrada pela primeira vez a ocorrência de P. subpacifica em águas brasileiras. P. fraudulenta, P. cf. heimii, P. multistriata e P. cf. subfraudulenta, já registradas em trabalhos pretéritos foram confirmadas através de descrições e ilustrações. Dificuldades no preparo de amostras para identificação das espécies e lacunas no conhecimento sobre a distribuição deste gênero no país, especialmente nas regiões Norte e Nordeste devem ser levadas em consideração no planejamento de futuros programas de monitoramento do fitoplâncton em áreas de maricultura. Finalmente, a detecção de seis espécies potencialmente tóxicas associadas a elevadas densidades e o registro de altos níveis de ácido domóico nos moluscos em Santa Catarina caracterizam a diatomácea Pseudo-nitzschia como um problema emergente nesta região

Taxonomic studies of centric diatoms (Diatomeae): unusual nanoplanktonic forms and new records for Brazil

There have been few taxonomic studies of centric diatoms in lotic freshwater environments in Brazil, especially in terms of those including nanoplanktonic forms, which are often neglected in studies of local floras, because of their small size or confusing taxonomy. This is the first study focusing on centric diatoms in the flora of the state of Bahia, in northeastern Brazil. Plankton and periphyton attached to Eichornia crassipes were collected in the winter of 2009 in the Cachoeira River. The diatoms were analyzed and described under light and electron microscopies. Seventeen infrageneric taxa were identified. Cyclotella was represented by five taxa, and concerning of similarities between diacritical features of species in this genus, their descriptions were thoroughly detailed. This was the first time that Cyclotella atomus var. marina, previously recorded only in coastal areas of Japan and Korea, has been documented in a river in South America. We also identified two diatom taxa previously unrecorded in the flora of Brazil: C. cryptica and C. meduanae. Finally, we present a detailed light, transmission and scanning electron microscopy analysis of Skeletonema potamos, a diatom rarely found in the Brazilian literature

Denticula, Hantzschia and Tryblionella (Bacillariaceae, Bacillariophyta) from northwestern Ceará freshwaters

Abstract Diatoms constitute a representative portion of the algal community of freshwater aquatic environments, but their studies are centered mostly in the south and southern regions of Brazil, making the microalgae biodiversity of water bodies in the semiarid practically unknown. In the state of Ceará, the few records of the Bacillariaceae are centered in the southern region of the state and are generally not identified at specific level. Denticula, Hantzschia, and Tryblionella are worldwide distributed diatom genera that belong to the family Bacillariaceae. The group is characterized by raphe located on a channel, internally supported by silica extensions, the fibulae. This is a taxonomic study on the genera Denticula, Hantzschia, and Tryblionella found in water bodies in northwestern Ceará state. Planktonic and periphytic samples were collected in four hydrographic basins, which are influenced by the semiarid climate, located in northwestern Ceará, northeastern Brazil. Fourteen infrageneric taxa were identified, described, and illustrated, all being pioneer citations for Ceará. The present study highlighted the underestimated diversity of diatoms in the semiarid region of Ceará and the need to cover undersampled or never explored regions to significantly contribute to the knowledge of the diatom flora and its distribution in Brazilian aquatic environments

Towards a comprehension of Ceratium (Dinophyceae) invasion in Brazilian freshwaters:autoecology of C. furcoides in subtropical reservoirs

PURPOSE: To evaluate experimental cranial vault reconstructions, by combining bone morphogenetic protein type 2 (BMP-2) and different matrices.METHODS: Fourty-nine animals were initially included (seven per group). We designed an experimental, open, prospective and comparative study, divided in seven groups: 1 – BMP-2+calcium phosphate (BT); 2 – BMP-2+acellular dermal matrix (BM); 3 – BMP-2+calcium alginate (BA); 4 – TCP; 5 – MDM; 6 – ALG; 7 – Bone autograft (BAG). A bone failure was created in left parietal bone of adult male mice. At the same procedure reconstruction was performed. After five weeks, animals were sacrificed, and reconstruction area was removed to histological analysis. After exclusion due to death or infection, thirty-eight animals were evaluated (BT=5; BM=6; BA=6; TCP=7; MDM=3; ALG=6; BAG=5).RESULTS: A higher incidence of infection has occurred in MDM group (57%, P=0.037). In cortical fusion, groups BAG, TCP, and BMP-2+TCP (BT) obtained the best scores, comparing to the others (P=0.00846). In new bone formation, groups BT, BAG, and TCP have presented the best scores (P=0.00835). When neovascularization was considered, best groups were BMP-2+MDM (BM), BMP-2+ALG (BA), TCP, and MDM (P=0.001695). BAG group was the best in bone marrow formation, followed by groups BT and TCP (P=0.008317). CONCLUSIONS: Bone morphogenetic protein type 2 increased bone regeneration in experimental skull reconstruction, especially when combined to calcium phosphate. Such association was even comparable to bone autograft, the gold-standard treatment, in some histological criteria

Invasion and establishment of Ceratium furcoides (Dinophyceae) in an urban lake in Porto Alegre, RS, Brazil

ABSTRACT Ceratium furcoides has received attention due its invasive behavior in South America and consequent alterations in local phytoplankton communities. Pedalinhos Lake had been dominated by chlorophytes until 2015, when the first occurrence of this dinoflagellate was detected. In order to investigate the colonization process of this species, we monitored the meteorological variables and phytoplankton abundance of this urban lake on a weekly basis from September 2015 to September 2018. At the beginning of the invasion process (Year 1), a peak density of 10,170 ind.mL-1 was recorded, with a significant decrease to 23 ind.mL-1, indicating an initial, unstable process of adaptation, with notable oscillation and reduction of cyanobacterial blooms. At this time, abundance of C. furcoides revealed inverse correlations with cyanobacteria, temperature, and insolation. InYear 2 therewere a stabilization of the density of C. furcoides accompanied by increased cell size. Year 3 (starting in September 2017) was again marked by oscillations in the density of this dinoflagellate. This study contributes to improved understanding of the adaptation process of this dinoflagellate in an invaded environment and its effects on the local phytoplankton community