Diagnóstico das cianobactérias na Lagoa do Peri, Florianópolis, SC e a legislação sobre água para consumo humano

TCC(graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro de Ciências Biológicas. Biologia.A Lagoa do Peri, situada dentro de uma área protegida, o Parque Municipal da Lagoa do Peri, constitui o maior corpo de água doce da ilha de Santa Catarina e é utilizada pela CASAN, para abastecimento das populações do leste e sul da mesma. Em virtude da sua importância, vários estudos têm sido realizados no local, os quais revelaram a presença de cianobactérias produtoras de toxinas do grupo das saxitoxinas. Com base na legislação sobre água para consumo humano em vigor, a Portaria 2.914/MS/2011, esse estudo foi realizado com o objetivo de avaliar as densidades de cianobactérias e indicar medidas a serem tomadas pelos responsáveis do sistema de abastecimento de água. As coletas foram realizadas uma vez no outono, inverno e primavera. No presente estudo, a espécie Cilindrospermopsis raciborskii foi sempre dominante em todas as coletas acompanhada por Limnothrix sp e Planktolyngbya limnetica, em densidades significativas. As densidades de cianobactérias encontradas, variaram entre 587.884 cél.mL-1 e 1.126.250 cél.mL-1, sendo superiores a 20.000 cél.mL-1, o que exige análise com freqüência semanal de cianotoxinas na água do manancial. Como a C. raciborskii foi dominante e é produtora de saxitoxinas na Lagoa do Peri, deve-se realizar análise semanal dessa toxina, que não pode ultrapassar 3,0 μg de equivalente STX/L na água a ser distribuida para a população. Análises de microcistinas também devem ser feitas já que foram encontradas densidades de Planktolyngbya limnetica e Limnothrix sp. maiores que 10.000 cel.mL-1. Análise de cilindrospermopsina deve ser feita pelo menos uma vez, para confirmar a ausência de produção desta toxina na lagoa do Peri.The Peri lake located in a protected area is the biggest water body of Santa Catarina island and is used by the CASAN to supply the southern and eastern populations of this island. Because its importance, several studies have been conducted in the site, which revealed the presence of cyanobacteria that produce cyanotoxins of the saxitoxins group. Based on drinking water current law, the ordinance 2.914/MS/2011, this study has been conducted in order to evaluate the cyanobacteria densities and indicate the measures to be taken by the authorities in this water supply system. Samples were colected once in autumn, winter and spring. In this study, the C. raciborskii specie was always dominant in all of the samples followed by Limnothrix sp and Planktolyngbya limnetica in significant densities. The cianobacterial densities varied between 587.884 cel.mL-1 and 1.126.250 cel.mL-1, exceeding 20.000 cel.mL-1, which requires analysis with weekly frequency of cyanotoxins in the water supply system. As the C. raciborskii was dominant and is a saxitoxin producer in Peri lake, the water supply system must perform the analysis of this toxins weekly that may not exceed 3,0 μg STX equivalents/L in the water to be distributed to the population. Because the densities of Planktolyngbya limnetica and Limnothrix sp. found exceed 10.000 cels.mL-1, microcystins analysis must be performed. Cylindrospermopsins analysis must be performed at least once to confirm the absence of this toxin in the Peri lake

Produção primária e respiração pelágica em um lago costeiro subtropical (lagoa do Peri, Brasil): variações vertical e temporal e suas relações com a comunidade fitoplanctônica

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas. Programa de Pós-Graduação em EcologiaLagos costeiros são ambientes que apresentam características particulares quanto a sua dinâmica, estado trófico, morfologia e interação das comunidades biológicas. Em geral, são ambientes rasos submetidos à intensa ação dos ventos. A lagoa do Peri localizada na ilha de Santa Catarina (27°44#S e 48°31#W) é um sistema costeiro subtropical de água doce com 5,7 km2 de área e 4,2 m de profundidade média. De acordo com a literatura, apresenta homogeneidade horizontal e vertical para clorofila a e nutrientes, característica oligotrófica para a concentração de nutrientes e presença de cianobactérias. Com o objetivo de verificar a ocorrência de autotrofia e heterotrofia na lagoa do Peri, determinaram-se as taxas de produção primária (bruta e líquida) e de respiração fitoplanctônica através de incubações em garrafas claras e escuras durante 24 horas no outono, inverno, primavera e verão. Incubações em garrafas claras e escuras, também foram conduzidas bimensalmente, em quatro profundidades em uma estação central da lagoa, para avaliar a variação vertical das taxas de produção primária (bruta e líquida) e de respiração bem como sua relação com a comunidade fitoplanctônica. Condições de heterotrofia foram encontradas no outono, quando as maiores taxas de respiração ocorreram devido ao aumento da disponibilidade de matéria orgânica e fósforo total. Condições de autotrofia ocorreram no verão devido às maiores taxas de produção primária líquida, favorecida pelas maiores temperaturas e luz. As taxas de produção primária, respiração e a densidade dos grupos fitoplanctônicos, em geral, não apresentaram variação vertical, em função da homogeneização promovida pelos ventos incidentes na lagoa do Peri. Condições limitantes de luz e nutrientes, para o crescimento fitoplanctônico, foram os fatores atribuídos as menores taxas de produção primária encontradas neste ambiente em relação a outros ambientes tropicais e subtropicais. A densidade fitoplanctônica e condições de temperatura e luz favoreceram a produção primária na primavera e no verão. Cyanobacteria e Chlorophyta foram os grupos mais importantes da comunidade fitoplanctônica, em termos de densidade e diversidade, com destaque para Cylindrospermopsis raciborskii que dominou na maior parte do período de estudo. Assim, a lagoa do Peri apresentou alternância entre períodos autotróficos e heterotróficos em função das diferentes condições ambientais e as taxas de produção primária foram menores que em outros ambientes, variando em função das variáveis bióticas e abióticas.Coastal lakes are environments with distinct characteristics when it comes to dynamics, trophic state, morphology, and the interaction of biological communities. They are generally shallow environments subjected to intense winds. Peri lagoon located on the island of Santa Catarina (27°44'S and 48°31'W) is a subtropical coastal system of freshwater with an area of 5.7 km2 and average depth of 4.2 m. According to literature, it is horizontally and vertically homogenous for chlorophyll a and nutrients, oligotrophic characteristics for nutrient concentration and presence of Cyanobacteria. In order to verify the occurrence of autotrophy and heterotrophy in the Peri lagoon, primary production (gross and net) and respiration rates were determined by incubating in light and dark bottles over a period of 24 hours in the fall, winter, spring and summer. Incubations in light and dark bottles were also conducted every two months, at four depths in the central part of the lagoon, in order to evaluate the vertical variation in primary production rates (gross and net) and respiration and the relationship to the phytoplankton community. Heterotrophic conditions were found in autumn, where the highest rates of respiration were found due to an increased availability of organic matter and total phosphorus. Autotrophic conditions occurred in the summer due to higher rates of net primary production, favored by higher temperatures and light availability. In general, the primary production rates, respiration and phytoplankton group density, did not show vertical variation due to the homogenization promoted by winds in the Peri lagoon. Light and nutrients limitation were attributed to the lower rates of primary production found in this environment than other ones. However, phytoplankton density, temperature and light conditions favored the primary production rates in spring and summer. Cyanobacteria and Chlorophyta were the most important groups of the phytoplankton community in terms of density and diversity, especially Cylindrospermopsis raciborskii, which was dominant during the majority of the study period. Thus, the Peri lagoon had alternating autotrophic and heterotrophic periods due to different environmental conditions and the primary production rates were lower than other tropical environments, depending on biotic and abiotic variables

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 mu mol.m(-2).s(-1)) were combined at temperatures of 21 and 31 degrees 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.CNPQ [Proc. 300794/2004-5, 500704/2004-0]FAPESP [Proc. 2004/00939-6, 2007/57509-1

Cylindrospermopsin: A Decade of Progress on Bioaccumulation Research

Cylindrospermopsin (CYN) is rapidly being recognised as one of the most globally important of the freshwater algal toxins. The ever-expanding distribution of CYN producers into temperate zones is heightening concern that this toxin will represent serious human, as well as environmental, health risks across many countries. Since 1999, a number of studies have demonstrated the ability for CYN to bioaccumulate in freshwater organisms. This paper synthesizes the most current information on CYN accumulation, including notes on the global distribution of CYN producers, and a précis of CYN’s ecological and human effects. Studies on the bioaccumulation of CYN are systematically reviewed, together with an analysis of patterns of accumulation. A discussion on the factors influencing bioaccumulation rates and potential is also provided, along with notes on detection, monitoring and risk assessments. Finally, key gaps in the existing research are identified for future study

Florações de Cianobactérias tóxicas no Reservatório do Funil: dinâmica sazonal e consequências para o zooplâncton

revista vol 13 nº 2.indd The Funil water reservoir, located in the Paraíba do Sul River Valley in the municipality of Resende (Rio de Janeiro State, Brazil), has become eutrophic during the last two decades and undergone recurrent blooms of cyanobacteria. This study presents temporal series of physical, chemical and biological data from the reservoir encompassing an overall period of four years (from June/02 to March/06). Monthly, measurements of conductivity, transparency, temperature, pH, dissolved oxygen, and water samples for the analyses of nutrients (N and P), chlorophyll-a, phytoplankton and zooplankton composition and cyanotoxins in seston and in net plankton were performed. Toxicity tests with native and temperate cladocerans species were also performed. The results showed that the high input of N and P favored the persistent dominance of cyanobacteria. A temporal pattern was observed mainly related to changes in water temperature, characterizing two distinct periods: a warm-wet period with cyanobacterial bloom, and a cold-dry period with general reduced biomass. Cyanobacteria included potential hepatotoxins (microcystins) producers like Microcystis spp., and potential neurotoxins (saxitoxins) producers like Anabaena circinalis and Cylindrospermopsis raciborskii. In fact, elevated concentrations of microcystins and saxitoxins were found in the phytoplankton, and high levels of microcystins in the zooplankton, suggesting that these toxins may be transferred through the food chain. The toxicity tests revealed that the cyanobacterial blooms had toxic effects on cladocerans, causing death, reduction in the rate of population increase (r), and paralysis, in agreement with the mechanism of action of the cyanotoxins present.revista vol 13 nº 2.indd El Embalse de Funil, localizado en el valle del Río Paraíba do Sul, municipio de Resende (RJ), se convirtió en un ambiente eutrófico a lo largo de las últimas dos décadas, con floraciones recurrentes de cianobacterias. Este estudio presenta una serie temporal de datos físicos, químicos y biológicos del embalse abarcando un período de cuatro años (Junio/02 a Marzo/06). Durante dicho período, se tomaron mensualmente medidas de conductividad eléctrica, transparencia de la columna de agua, temperatura, pH, oxigeno disolvido, muestras de agua para análisis de nutrientes (N y P), clorofila-a, de la composición de la comunidad fitoplanctônica y zooplanctónica y cianotoxinas en el seston y colectas en red de plancton. También fueron realizados ensayos de toxicidad con cladóceros nativos así como también con una especie de zonas templada. Los resultados encontrados evidencian que el elevado y constante aporte de N y P favorece la ocurrencia de cianobacterias durante todo el año. Sin embargo, los patrones temporales están principalmente relacionados con el cambio en la temperatura, caracterizando dos períodos diferentes: cálido-húmedo, con floraciones de cianobacterias, y frío-seco, con una biomasa reducida. Entre las cianobacterias presentes están las especies potencialmente productoras de hepatotoxinas (microcistinas), como Microcystis spp., y de neurotoxinas (saxitoxinas), como Anabaena circinalis e Cylindrospermopsis raciborskii. Fueron encontradas concentraciones elevadas de microcistinas y saxitoxinas en el fitoplancton y microcistinas en el zooplancton, sugiriendo que puede existir transferencia trófica de dichas toxinas en la cadena alimenticia. Los ensayos de toxicidad revelaron que las floraciones de cianobacterias ejercieron efectos tóxicos sobre los cladóceros, como alta mortalidad, reducción de la tasa de crecimiento poblacional (r) y parálisis de los movimientos natatorios, que parecen estar relacionados con el mecanismo de acción de las cianotoxinas presentes.O Reservatório do Funil, situado no vale do Rio Paraíba do Sul, município de Resende (RJ), tornou-se ao longo das últimas duas décadas um ambiente eutrófico, com florações recorrentes de cianobactérias. Este estudo apresenta uma série temporal de dados físicos, químicos e biológicos do reservatório, abrangendo um período amostral de quatro anos (junho/02 a março/06). Mensalmente, foram realizadas medidas de condutividade elétrica, transparência da coluna d'água, temperatura, pH, oxigênio dissolvido, e coletas de água para análise de nutrientes (N e P), clorofila-a, cianotoxinas do seston e do plâncton de rede, e da composição da comunidade fitoplanctônica e zooplanctônica. Foram também realizados testes de toxicidade com cladóceros nativos e de origem temperada. Os resultados mostraram que o elevado e constante aporte de N e P favorece a ocorrência de cianobactérias durante todo ano. Entretanto, a variabilidade temporal está principalmente relacionada às alterações de temperatura, caracterizando dois períodos distintos: quente-chuvoso, com floração de cianobactérias e frio-seco, com reduzidas biomassas. Entre as cianobactérias presentes estão espécies potencialmente produtoras de hepatotoxinas (microcistinas), como Microcystis spp., e de neurotoxinas (saxitoxinas), como Anabaena circinalis e Cylindrospermopsis raciborskii. Foram encontradas concentrações elevadas de microcistinas e saxitoxinas no fitoplâncton e microcistinas no zooplâncton, sugerindo que pode haver transferência trófica destas toxinas na cadeia alimentar. Os testes de toxicidade revelaram que as florações de cianobactérias exerceram efeitos tóxicos para os cladóceros, como alta mortalidade, redução da taxa de crescimento populacional (r) e paralisia dos movimentos natatórios, que parecem estar relacionados ao mecanismo de ação das cianotoxinas presentes

Caracterização ecofisiológica e molecular de duas cepas de Cylindrospermopsis raciborskii, produtoras de saxitoxina, isoladas da Lagoa do Peri, Florianópolis, SC.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia e Biociências, Florianópolis, 2016.Cylindrospermopsis raciborskii é uma cianobactéria planctônica de água doce, conhecida por produzir cilindrospermosina, toxinas paralisantes e alguns outros compostos ainda não identificados. Esta espécie, originalmente identificada como restrita a regiões tropicais, apresenta grande capacidade de invasão e adaptação em corpos d?água ao redor do mundo. Na lagoa do Peri, um lago polimítico subtropical, localizado na costa sul do Brasil, C. raciborskii representa cerca de 90% da densidade do fitoplâncton total, mostrando-se dominante durante a maior parte do ano. O objetivo geral deste trabalho foi caracterizar duas cepas, LP1, isolada em 2006, e LP2, isolada em 2013, ambas na Lagoa do Peri, quanto sua morfologia, ecofisiologia e seu perfil de toxinas, bem como, sua filogenia, além de relacionar o conteúdo de toxinas com os níveis relativos de transcritos dos genes sxtA, sxtB, sxtI e sxtS, presentes no agrupamento responsável pela biossíntese da saxitoxina. As duas, LP1 e LP2, cepas apresentaram 100% de identidade nas sequências parciais correspondentes aos genes 16S rRNA, ITS e rpoC1, entretanto, possuem características morfológicas, ecofisiológicas e toxicológicas distintas. As cepas apresentam morfologias distintas e diferenças significativas quanto ao comprimento e volume dos tricomas. A cepa LP2 mostrou uma tendência a maiores taxas de crescimento que a cepa LP1, nas três temperaturas (17°C, 22°C e 28°C) e nas três razões N:P (4,5:1, 10:1 e 40:1) testadas. Ambas as cepas apresentam baixo requerimento de luz, mas foram capazes de tolerar intensidades luminosas em torno de 200 µmol photons.m-2.s-1. A cepa LP2 apresentou maior concentração de clorofia-a e também maior dissipação de energia não fotoquímica (NPQ) que a cepa LP1, e quando exposta a altas intensidades luminosas, apresentou tricomas com maior volume. Com relação à produção de toxinas, a cepa LP2 apresentou um potencial tóxico maior que a cepa LP1, uma vez que apresentou uma maior variedade de análogos, sendo, portanto, considerada mais tóxica, de acordo com o nível de toxicidade de cada variante. A cepa LP1 não amplificou nenhum dos geneselecionados da via de biossíntese da saxitoxina, logo, apresentou ausência de expressão dos mesmos. De um modo geral, a expressão relativa dos genes sxtA, sxtB, sxtI e sxtS, foi menor na cepa LP2, quando comparada com os níveis relativos de transcritos da cepa C. raciborskii T3, usada como controle. Entretanto, só foi observada diferença estatística nos níveis de transcritos do gene sxtA. Também não foi observada diferença estatística entre os níveis relativos de transcritos dos quatro genes, dentro da mesma cepa. Esses resultados reforçam a hipótese que existam diferentes ecótipos desta espécie, que provavelmente se originaram em resposta às variações ambientais existentes na Lagoa do Peri. A sua dominância durante grande parte do ano pode ser explicada pela alternância desses ecótipos na contribuição de biomassa total de acordo com suas vantagens fisiológicas, contribuindo para o sucesso ecológico da espécie.<br.Abstract : Cylindrospermopsis raciborskii is a freshwater planktonic cyanobacteria recognized to produce the alkaloid cylindrospermopsin, paralytic shellfish poisoning (PSP) toxins, and some other unknown compounds. This species, previously restricted to the tropics, has great ability of invasion and adaptation, and is currently found in water bodies from a wide range of latitudes. In Peri Lagoon, a subtropical polimytic lake located at the southern coast of Brazil, the species represents about 90% of the total phytoplankton, being dominant for most part of the year. In the present work we attempted to characterize two strains of C. raciborskii, LP1, isolated in 2006, and LP2, isolated in 2013, from Peri Lagoon, for their morphology, ecophysiology, phylogeny and toxin profiles. In addition, the relationship between the toxin content and the relative transcripts level of sxtA, sxtB, sxtI and sxtS genes were evaluated. Both LP1 and LP2 strains showed 100% identity in the partial sequences corresponding to the 16S rRNA, ITS and rpoC1 genes, however, they have different morphological, ecophysiological and toxicological characteristics. The strains showed different morphologies and significant differences in the length and volume of trichomes. LP2 strain showed a tendency to higher growth rates than the LP1 strain at the three temperatures (17 °C, 22 °C and 28 °C) and N: P ratios (4.5:1, 10:1 and 40:1) tested. Both strains showed low light requirements, but were able to tolerate irradiances around 200 µmol photons.m-2.s-1. LP2 strain showed higher chlorophyll-a concentration and also a higher non-photochemical quenching (NPQ) than LP1 strain, and when exposed to high light intensities, showed higher trichomes volume. Regarding toxin content, the LP2 strain LP2 strains exhibited a higher toxic potential than the LP1 strain, and a wider range of analogs, being therefore more toxic. LP1 strain did not amplify any of the selected genes of the biosynthesis pathway of saxitoxin, as well as, showed no expression. In general, the relative transcripts' level of the sxtA, sxtB, sxtI and sxtS genes was lower in the LP2 strain when compared to the relative transcripts level of the C. raciborskii T3 strain used as control. However, only significant difference was observed in the sxtA gene transcript levels. In addition, no significant difference was observed between the relative levels of transcripts of the four genes within the same strain. These results support the hypothesis of ecotypes selection for this species, which probably were originated in response to environmental fluctuations in Peri Lagoon. Dominance duringalmost the whole year can be explained by the alternation of these ecotypes in the total biomass contribution according to their physiological advantages, contributing to the ecological success of this species

Ecologia do fitoplâncton na Lagoa do Peri: influência da variabilidade climática interanual sobre a limnologia e a dinâmica da comunidade de cianobactérias

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, Florianópolis, 2015.O foco principal deste estudo foi conhecer a influência da variabilidade climática interanual sobre a ecologia da comunidade fitoplanctônica de um lago costeiro subtropical destinado ao abastecimento público de água. Espera-se que períodos de anomalia negativa da precipitação pluviométrica promovam redução do nível hidrológico capaz de interferir na ressuspensão de sedimentos e na disponibilidade de nutrientes deste ambiente, resultando em mudanças na dominância e na abundância das populações de cianobactérias. Coletas mensais foram realizadas entre Abril/2012 e Maio/2013, com o objetivo de avaliar a dinâmica temporal das variáveis limnológicas e da comunidade fitoplanctônica. Dados prévios (Julho/2009 a Março/2012) foram obtidos de estudos anteriores. Foi observada forte relação entre a precipitação e o nível hidrológico do sistema. Apesar de apresentar condições predominantes de mistura vertical, a redução do nível hidrológico em resposta a redução da precipitação em 2012 resultou no aumento da estabilidade térmica da coluna d?água. Foi observada a dominância monoespecífica da cianobactéria Cylindrospermopsis raciborskii nos primeiros três anos do estudo, com redução da biomassa total em períodos mais frios. Esse padrão foi modificado e a monodominância dessa espécie foi interrompida durante o período de nível hidrológico reduzido. Os resultados sugerem a intensificação da ação do vento e da irradiação solar sobre os processos de ressuspensão de sedimentos e de estratificação diurna neste período, provavelmente em resposta à redução da profundidade média do sistema. Tais mudanças promoveram o aumento da disponibilidade de fósforo inorgânico dissolvido, da biomassa total e da dominância da cianobactéria bêntica Pseudanabaena catenata. Este estudo evidencia a importância da variabilidade interanual da precipitação sobre a ecologia do fitoplâncton da Lagoa do Peri. Além de contribuir para a melhor compreensão sobre o funcionamento limnológico deste ambiente complexo de elevada importância econômica e social, este estudo se justifica diante do atual cenário de mudanças climáticas, onde alterações nos regimes regionais de precipitação são esperadas.Abstract : The main goal of this study was to know the influence of interannual climate variability on the ecology of phytoplankton of a subtropical coastal lake used for human supply. It is expected that periods of negative anomaly in rainfall can promote decrease in water level able to interfere in resuspension of sediments and in the nutrient internal load of the system, resulting in changes of dominance and abundance of cyanobacterial populations. Monthly samples were taken from April 2012 to May 2013, in order to assess the temporal dynamics of limnological variables and phytoplankton community. Previous data (July 2009 to March 2012) were obtained from previous studies. The results showed strong relation between rainfall and water level in the system. Despite showing predominant conditions of vertical mixing, the decrease of water level in response to the rainfall reduction in 2012 resulted in increased thermal stability of the water column. Monospecific dominance of the cyanobacterium Cylindrospermopsis raciborskii was observed over the first three years of study, with decreasing total biomass in colder periods. This pattern was modified and the monodominance of this species was interrupted during the period of lower water level. The results suggest the intensification of wind and solar irradiation influence on the processes of sediment resuspension and daytime stratification of water column during this period, probably in response to lower average depth in the system. These changes promoted increased availability of dissolved inorganic phosphorus, increased total biomass, and increased biomass and dominance of the benthic cyanobacterium Pseudanabaena catenata. This study highlights the importance of interannual variability of rainfall on the phytoplankton ecology of Peri Lake. Besides contributing to a better understanding of the limnological functioning of this complex environment of high economic and social importance, this study is justified given the current scenario of climate change where changes are expected in regional rainfall patterns

Efeitos da temperatura, fosfóro e luz no crescimento da cianobactéria Cylindrospermopsis raciborskii (Woloszynska) Seenayya et Subba Raju do reservatório de Alagados, Paraná

Resumo: A dominância das cianobactérias na comunidade fitoplanctônica depende de um conjunto de fatores ambientais reguladores do seu crescimento, como temperatura, intensidade luminosa e concentração de nutrientes. Quando as condições ambientais são favoráveis, pode ocorrer um crescimento intensivo dessas microalgas, originando uma floração. Os gatilhos ambientais que promovem esses fenômenos podem ser determinados por meio de estudos laboratoriais, a fim de entender as estratégias ecológicas, bem como controlar as causas e os efeitos da deterioração ambiental. Cylindrospermopsis raciborskii é um cianobactéria filamentosa que possui comportamento altamente invasivo e está entre as espécies tóxicas que mais causam problemas em reservatórios destinados ao abastecimento público por todo o mundo. O objetivo central deste trabalho foi investigar os efeitos de fatores reguladores (temperatura, luz, fósforo reativo) sobre o crescimento da cianobactéria C. raciborskii isolada do reservatório de Alagados, PR, em condições de cultivo laboratorial. Para isso foram realizados experimentos de crescimento de C. raciborskii em nove intensidades luminosas, quatro temperaturas e quatro concentrações de fósforo. A taxa de crescimento da cepa de C. raciborskii foi calculada em cada um dos tratamentos e, além disso, a morfologia dos tricomas foi acompanhada. A partir dos resultados concluiu-se que (1) a cepa responde morfologicamente as condições ambientais as quais é submetida, demonstrando grande plasticidade morfofisiológica e capacidade de adaptação; (2) o crescimento da cepa pode ser acelerado em condições de temperaturas mais elevadas, podendo ser favorecida pelo aquecimento global em detrimento das outras espécies do fitoplâncton; (3) o fósforo reativo pode desempenhar um importante papel na regulação do crescimento de C. raciborskii em temperatura e luminosidade altas; (4) a cepa do reservatório de Alagados parece estar adaptada às concentrações de fósforo que ocorrem no ambiente do qual foi isolada

Variação espacial e temporal da qualidade da água e do sedimento em uma lagoa costeira dominada por cianobactérias - Lagoa do Peri - Florianópolis/SC

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, Florianópolis, 2016.Lagoas costeiras são controladas por parâmetros tróficos que influenciam a distribuição e abundância de organismos aquáticos, especialmente os produtores primários. Ambientes oligotróficos geralmente apresentam ausência ou baixa densidade de cianobactérias, sendo estes organismos normalmente encontrados em ambientes eutrofizados. Na Lagoa do Peri observa-se uma dominância de Cylindrospermopsis raciborskii, com esta cianobactéria apresentando importantes mecanismos de adaptação que determinam seu sucesso neste ecossistema oligo-mesotrófico. O presente estudo avaliou a dinâmica temporal de nutrientes, clorofila-a e variáveis abióticas na coluna d?água e sedimento de uma lagoa costeira subtropical rasa (Lagoa do Peri, ilha de Santa Catarina, sul do Brasil). Para isso, amostras de água foram coletadas mensalmente de março/2007 a fevereiro/2013 para avaliar variações em pequena e média escala em parâmetros físicos, químicos e biológicos da água. Tendências em longo prazo foram avaliadas por meio de dois testemunhos de sedimento coletados e analisados quanto a algumas características paleolimnológicas. Amostras mensais de sedimento também foram coletadas e analisadas quanto à granulometria, fauna bentônica, matéria orgânica e fósforo, de março/2007 a maio/2009. A Lagoa do Peri apresentou baixa concentração de nutrientes dissolvidos e altas concentrações de clorofila-a, com um padrão sazonal de variação para as concentrações de P e clorofila-a. Diferenças significativas foram observadas em diferentes anos para alguns parâmetros. A lagoa foi considerada potencialmente limitada por P durante a maior parte do período de estudo e uma correlação positiva foi encontrada entre as concentrações de clorofila-a e de P. A biomassa fitoplanctônica foi aparentemente controlada pela temperatura da água e pela disponibilidade de P (razões N:P e P dissolvido). Em relação aos dois testemunhos de sedimentos coletados, ambos mostraram tendências gerais similares, com quantidades crescentes de matéria orgânica (OM), carbono (TOC), nitrogênio total (TN) e fósforo total (TP) do fundo para as camadas superiores mais recentes. As razões TOC:TN indicaram uma mistura de contribuições alóctones e autóctones na OM. A razão TN:TP também indicou uma condição de potencial limitação por P, de forma geral. Tanto d13C quanto d15N mostraram um padrão de diminuição do fundo para a superfície dos testemunhos. Diferenças no padrão de variação das camadas dos dois testemunhos foram associadas à posição marginal de um deles. Para as amostragens mensais de sedimentos, os principais resultados encontrados foram: 1) as formas e concentrações de P variaram sazonalmente, com quantidades mais elevadas de P nos sedimentos em períodos mais quentes; 2) as formas e concentrações de P também variaram entre os pontos amostrados, associadas à composição dos grãos e ao conteúdo de OM; 3) quantidades e qualidades de P nos sedimentos foram correlacionadas com características da água, especialmente temperatura, clorofila-a, nitrato, oxigênio dissolvido, pH e TP; 4) alguns grupos alimentares funcionais de macroinvertebrados mostraram relações significativas com a variação temporal do P no sedimento, incluindo catadores-coletores, fragmentadores, filtradores e filtradores-coletores. Os resultados encontrados sugerem uma grande importância de fatores climáticos, especialmente a temperatura, e da condição de limitação por P, na dinâmica da qualidade da água, através de suas influências na biomassa fitoplantônica, na liberação de P do sedimento e nas alterações da produção primária e nutrientes em longo prazo na Lagoa do Peri.Abstract : Coastal lakes are controlled by trophic parameters which influence in the distribution and abundance of aquatic organisms, especially primary producers. Oligotrophic environments usually show absence or low densities of cyanobacteria, organisms usually found in eutrophic systems. In Peri Lake, there is a dominance of Cylindrospermopsis raciborskii, a cyanobacteria that shows important adaptations that determine its success in this oligo-mesotrophic ecosystem. The present study assessed the dynamics of nutrients, chlorophyll-a and abiotc variables in the water column and sediments of a shallow subtropical coastal lake (Peri Lake, Santa Catarina island, Southern Brazil). Water samples were taken monthly from March 2007 to February 2013 to assess small and medium term variation in physical, chemical and biological parameters. Longer time trends were evaluated by two sediment cores sampled and analyzed for some paleolimnological characteristics. Monthly sediment samples were also taken and analyzed for grain size, benthic fauna, organic matter and phosphorus from March 2007 to May 2009. Peri Lake showed low dissolved nutrients and high chlorophyll-a concentration, with a seasonal pattern of variation concerning P and chlorophyll-a. Significant differences were observed in different years for some parameters. The lake was considered potentially P limited during the majority of the study period and a positive correlation was found between chlorophyll-a and P concentration. Phytoplankton biomass was apparently controlled by water temperature and N:P ratios (P availability). In relation to the two sediment cores sampled, both cores showed similar general tendencies, with increasing amounts of organic matter (OM), total organic carbon (TOC), total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) from the bottom toward the top more recent layers. TOC:TN ratios indicated a mixture of allochthonous and autochthonous contribution to the OM. TN:TP also indicated a condition of potential limitation by P in general. Both d13C and d15N showed a decreasing pattern toward the top of the cores. Differences in the depth variation pattern between the two cores were associated to the marginal location of one of the cores. For the monthly sediment sampling, the main results found were: 1) P forms and concentration varied seasonally, with OP and TP increasing in the sediments in warmer periods; 2) P forms and concentration also varied among the sampling sites, associated with sediment grain size compositions and OM content; 3) quantities and qualities of P in the sediments were correlated with water characteristics, especially temperature, chlorophyll-a, nitrate, dissolved oxygen, pH and TP; 4) some benthic functional feeding groups showed significant relationships with temporal variation in sediment P, including gathering-collectors, shredders and filterers and filtering-collectors. The results suggest a strong importance of climatic factors, especially temperature, and of the P limited condition in the water quality dynamics of Peri Lake, through their influence in the phytoplankton biomass, P release from the sediments and changes in nutrients and primary production in the long term