Cyanobacteria and Cyanotoxin in the Billings Reservoir (Sâo Paulo, SP, Brazil)

The Billings Complex and the Guarapiranga System are important strategic reservoirs for the city of Sâo Paulo and surrounding areas because the water is used, among other things, for the public water supply. They produce 19,000 liters of water per second and supply water to 5.4 million people. Crude water is transferred from the Taquacetuba branch of the Billings Complex to the Guarapiranga Reservoir to regulate the water level of the reservoir. The objective of this study was to evaluate the water quality in the Taquacetuba branch, focusing on cyanobacteria and cyanotoxins. Surface water samples were collected in February (summer) and July (winter) of 2007. Analyses were conducted of physical, chemical, and biological variables of the water, cyanobacteria richness and density, and the presence of cyanotoxins. The water was classified as eutrophic-hypereutrophic. Cyanobacteria blooms were observed in both collection periods. The cyanobacteria bloom was most significant in July, reflecting lower water transparency and higher levels of total solids, suspended organic matter, chlorophyll-a, and cyanobacteria density in the surface water. Low richness and elevated dominance of the cyanobacteria were found in both periods. Cylindrospermopsis raciborskii was dominant in February, with 352 661.0 cel mL−1, and Microcystis panniformis was dominant in July, with 1 866 725.0 cel mL−1. Three variants of microcystin were found in February (MC-RR, MC-LR, MC-YR), as well as saxitoxin. The same variants of microcystin were found in July, but no saxitoxin was detected. Anatoxin-a and cylindropermopsin were not detected in either period. These findings are of great concern because the water in the Taquacetuba branch, which is transferred into the Guarapiranga Reservoir, is not treated nor managed. It is recommended that monitoring be intensified and more effective measures be taken by the responsible agencies to prevent the process of eutrophication and the consequent development of the cyanobacteria and their toxinsEl Complejo Billings y el Sistema Guarapiranga son embalses estratégicos importantes para la ciudad de Sâo Paulo (Brasil) y áreas circundantes porque, entre otras cosas, el agua es utilizada para el abastecimiento público. Este sistema produce 19 mil litros de agua por segundo, que es suministrado a 5.4 millones de personas. El agua bruta es transferida por el afluente Taquacetuba desde el Complejo Billings hacia el Embalse Guarapiranga, para regular el nivel de agua del embalse. El objetivo de este estudio fue evaluar la calidad del agua en el tramo del Taquacetuba, teniendo como foco las cianobacterias y cianotoxinas. El muestreo de agua bruta superficial fue realizado en febrero (verano) y julio (invierno 2007). Fueron analizadas variables físicas, químicas y biológicas, cianobacteria, riqueza, densidad y la presencia de cianotoxinas. El tramo fue clasificado como eutrófico-hipereutrófico. Las cianobacterias fueron observadas en ambos periodos de colecta. El crecimiento más significativo de algas fue observado en julio, reflejando baja transparencia del agua y niveles más altos en el agua superficial de sólidos totales, materia orgánica, clorofila-a y densidad de cianobacterias en el agua superficial. Una baja riqueza y un elevado dominio de cianobacteria fueron encontrados en ambos períodos. Cylindrospermopsis raciborskii fue dominante en febrero, con 352 661.0 cel mL�1, y Microcystis panniformis fue dominante en julio, con 1 866 725.0 cel mL�1. Tres variedades de microcistina fueron encontradas en febrero (MC-RR, MC-LR, MC- YR), as� como saxitoxina. Las mismas variedades de microcistina fueron encontradas en julio, pero ninguna saxitoxina fue observada. Anatoxina-a y cylindropermopsina no fueron observadas en ningún período. Estas conclusiones son preocupantes porque el agua del tramo del Taquacetuba, que es transferida al Embalse Guarapiranga, no es tratada o manejada. Se recomienda intensificar el monitoreo y medidas más eficaces deben ser tomadas por parte de las agencias responsables para prevenir el proceso de eutrofización y el desarrollo consiguiente de cianobacterias y sus toxina

Compartmentalization and water quality: Billings reservoir case

A Represa Billings, maior reservatório de água da Região Metropolitana de São Paulo, devido à sua importância estratégica e à degradação na qualidade de suas águas, foi e continua sendo alvo de muitos estudos. A fim de avaliar de maneira integral a qualidade das águas superficiais desse manancial, investigaram-se diversas variáveis limnológicas ao longo de 20 pontos. Analisaram-se as variáveis: temperatura, pH, condutividade elétrica, transparência da água, oxigênio dissolvido, sólidos totais, nitrogênio total, nitrato, nitrito, amônio, ortofosfato, ortosilicato, clorofila a e feofitina. De maneira geral, a represa apresenta sinais de degradação da qualidade da água, com elevados teores de clorofila a. Análise de Componentes Principais forneceu nítida separação dos braços formadores da Represa Billings. Observaram-se sete compartimentos: 1) região de Pedreira, sob influência das águas do rio Pinheiros, apresentou elevados teores de nutrientes e clorofila a; 2) região do Corpo Central e Bororé, sob influência das águas provenientes de Pedreira, apresentou elevados teores de sólidos totais; 3) região do Taquacetuba; 4) região do Summit Control, Riacho Grande, partes do Taquacetuba e Capivari, sob influência da variável amônio; 5) Braços Capivari e 6) Rio Pequeno apresentaram os menores teores de clorofila a e nutrientes; 7) Braço Rio Grande, constantemente submetido à aplicação de algicidas, isolado do restante da Represa Billings. A compartimentação da Represa Billings deve-se principalmente à sua conformação dendrítica, associada às atividades antrópicas, como a ocupação do seu entorno. Portanto, é crucial reduzir a carga de nutrientes que penetram nesse ecossistema, o que pode ser obtido por meio do controle dos assentamentos urbanos e medidas de saneamento básico.Billings reservoir, the biggest reservoir in the Metropolitan Region of São Paulo\ud (SP), due its strategic importance and the deterioration in its water quality over\ud time, was and remains, subject of many studies in several areas. In order to\ud assess the water quality of this source, several limnological features were\ud investigated throughout 20 surface points. Were analysed: temperature, pH,\ud electrical conductivity, water body transparency, dissolved oxygen, total solids,\ud total nitrogen, nitrate, nitrite, ammonium, orthophosphate, orthosilicate,\ud chlorophyll a and phaeophytin. In general, Billings Complex has signs of water\ud quality degration, with high levels of chlorophyll a. Principal Component Analysis\ud provided a clear separation of the Complex Billings’ arms. Were observed seven\ud compartments: 1) Pedreira region, influenced by Pinheiros river, presented high\ud levels of nutrients and chlorophyll-a; 2) Corpo Central and Bororé regions,\ud influenced by Pedreira’s waters, with high levels of total solids; 3) Taquacetuba\ud region; 4) Summit Control, Riacho Grande and parts of Taquacetuba and Capivari,\ud influenced by the variable ammonium; 5) Capivari and 6) Rio Pequeno, both\ud areas had the lowest levels of chlorophyll a and nutrients; 7) Rio Grande, with\ud constant applications of algaecides, isolated from the other Billings reservoir\ud regions. The separation was probably due to the dendritic conformation of the\ud reservoir associated with the operating system and human activities such as\ud illegal occupation in the vicinity of the dam. Therefore, actions must be taken in\ud order to reduce nutrient loading that continually enters this ecosystem, through\ud urban settlements control in the region and appropriate sanitation.À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Processos 2002/13376-4) e ao Departamento de Ecologia, Instituto de Biologia, Universidade de São Paulo

Ecology of phytoplankton community in two branches of Billings Reservoir (São Paulo, SP) with different trophic states

O objetivo deste trabalho foi comparar a composição e a diversidade da comunidade fitoplanctônica nos braços Rio Grande e Taquacetuba (Represa Billings) e determinar os fatores que regulam sua estrutura. Foram realizadas coletas em fevereiro, maio, agosto e novembro de 2005, nas quais foram coletadas amostras de água em 6 profundidades. Foram realizadas coletas em fevereiro, maio, agosto e novembro de 2005, nas quais foram coletadas amostras de água em 6 profundidades. Foram analisadas as variáveis físicas e químicas da água e a comunidade fitoplacntônica. No Rio Grande foram identificados 72 táxons distribuídos em 7 classes. Foi observada alta diversidade e uniformidade e o corpo dágua foi classificado com oligo/mesotrófico. Observou-se abundância relativa alternada entre as classes Zygnemaphyceae, Bacillariophyceae, Euglenophyceae e Chlorophyceae; entre C- e R-estrategistas e entre os grupos funcionais D, X1, W1 e T. Verticalmente, foi observada alternância entre classes abundantes devido às características morfológicas e/ou diferentes requerimentos fisiológicos. No Taquacetuba, foram identificados 66 táxons distribuídos em 7 classes. Foi observada baixa diversidade e uniformidade e o corpo dágua foi classificado com eu/supereutrófico. Observou-se dominância de cianobactérias R-estrategistas, principalmente das associações S1 e Sn. Aparentemente, a dinâmica do fitoplâncton no Taquacetuba é controlada por exclusão competitiva e distúrbios, pois a dominância das cianobactérias inibiu o crescimento de outras classes, enquanto no Rio Grande, a grande diversidade foi mantida pela presença de distúrbios. Os padrões observados podem ser explicados às diferenças nas variáveis físicas e químicas, nos funcionamentos das captações de água e aos diferentes fins para os quais estas águas são captadas. O Rio Grande tem suas águas constantemente tratadas com sulfato de cobre para o controle da biomassa algal e manutenção da qualidade da água compatível para o abastecimento público. Porém, a sulfatação como uma medida paliativa deve ser utilizada com cautela e mais estudos são necessários a fim de evitar problemas ainda desconhecidos a longo prazo. O Taquacetuba tem suas águas revertidas sem tratamento para a Represa Guarapiranga, podendo estar comprometendo a qualidade da água da Guarapiranga, que abastece grande parte da população da cidade de São Paulo.The aim of this work was to compare the phytoplankton community composition and diversity in Rio Grande and Taquacetuba branches (Billings Reservoir) and to determinate its controlling factors. Water samples were collected in six depths on February, May, August and November 2005. Physical and chemical variables and the phytoplankton community were analyzed. In Rio Grande, 72 phytoplankton taxa were found, distributed among 7 classes. High diversity and uniformity were observed and water body was classified as oligo/mesotrophic. Relative abundance alternate among Zygnemaphyceae, Bacillariophyceae, Euglenophyceae and Chlorophyceae; among C- e R-strategists e among assemblages D, X1, W1 e T. Vertically, alternation of abundant classes was observed due to morphologic characteristics and/or different physiological requirements. In Taquacetuba, 66 phytoplankton taxa were found, distributed among 7 classes. Low diversity and uniformity were observed and water body was classified as eu/supereutrophic. Cyanobacteria R-strategist dominated, especially S1 e Sn assemblages. Apparently, phytoplankton dynamics in Taquacetuba is controlled by competitive exclusion and disturbs, because cyanobacteria dominance inhibit the growth of other classes, while the high diversity in Rio Grande is kept by the presence of disturbs. These patterns observed can be explained by differences on physical and chemical variables, on water intake functioning and on water destinations. Rio Grande is constantly treated with copper sulfate to control algae biomass and to maintain good water quality to public supply. Although, sulfatation as a palliative measure need to be cautious and more studies are necessary to avoid problems still unknown in long term. Taquacetubas water is transferred without treatment to Guarapiranga Reservoir. It could be compromising the water quality of Guarapiranga, which supply a great part of São Paulo city population

The phytoplankton community in Billings and Guarapiranga reservoirs (São Paulo metropolitan area)

Reservatórios apresentam gradientes horizontal e vertical de fatores abióticos que controlam a dinâmica fitoplanctônica, resultando em uma marcada heterogeneidade espacial na produtividade fitoplanctônica. Portanto, o fitoplâncton é um importante objeto de estudo em reservatórios. Tradicionalmente, os estudos ecológicos com fitoplâncton partiam da análise da comunidade a partir de espécies ou grandes divisões taxonômicas, como classes. Com o avanço do conhecimento, surgiram novas abordagens para o estudo desta comunidade, como os grupos funcionais. Diversos autores propuseram metodologias de classificação de grupos funcionais, baseados em diferentes critérios, como fisiologia, ecologia e/ou morfologia. O objetivo geral do presente estudo foi investigar a estrutura da comunidade fitoplanctônica em relação às características ambientais em duas represas de abastecimento de água da Região Metropolitana de São Paulo, as represas Billings e Guarapiranga. Para atender aos objetivos específicos, diversos aspectos foram abordados, como os possíveis impactos da transposição de águas da represa Billings para a Guarapiranga, a utilização de grupos funcionais na detecção de padrões ambientais, a comparação de diferentes metodologias de agrupamentos funcionais do fitoplâncton, a ocorrência do dinoflagelado invasor Ceratium furcoides em reservatórios brasileiros e a heterogeneidade ambiental da represa Guarapiranga com base na qualidade da água e nas comunidades planctônicas. As represas Billings e Guarapiranga discriminaram-se quanto às variáveis físicas, químicas e biológicas, sendo classificadas como meso/eutróficas. A comunidade fitoplanctônica da represa Billings foi dominada pelo dinoflagelado invasor Ceratium furcoides (Lo), que provavelmente está sendo transferido para a represa Guarapiranga através do sistema de transposição. A baixa qualidade da água do ribeirão Parelheiros influenciou fortemente a qualidade da água da represa Guarapiranga, principalmente na região de entrada deste tributário, com domínio do grupo funcional LM. As regiões mais distantes da região de influência do ribeirão Parelheiros na represa Guarapiranga apresentaram condições distintas, devido à influência de tributários com melhor qualidade de água. Observou-se abundância de distintos grupos funcionais, como WS, H1 e A, evidenciando uma heterogeneidade da qualidade da água no eixo longitudinal da represa Guarapiranga. Três compartimentos principais foram identificados: 1) região do Embu-Guaçu, parte alta da represa, mais protegida e menos eutrófica dominada por fitoplâncton R-estrategista e rotíferos; 2) região do Parelheiros, um braço eutrófico da represa com domínio de fitoplâncton C-estrategista e elevada densidade de copépodes ciclopóidas e 3) parte baixa do reservatório, com características eutróficas e lacustrinas, co-dominância de fitoplâncton C e S-estrategistas e maior contribuição de copépodes à densidade total do zooplâncton. A adição do algicida sulfato de cobre na água da represa Guarapiranga influenciou a formação de compartimentos com base nas comunidades fitoplanctônica e zooplanctônica. Ao fim deste trabalho, evidenciou-se a importância 1) da preservação do ribeirão Parelheiros e do monitoramento da transferência de espécies fitoplanctônicas da represa Billings para a Guarapiranga visando a preservação da qualidade da água represa Guarapiranga, 2) da necessidade do monitoramento da ocorrência e dispersão de C. furcoides no Brasil, 3) da implementação de programas de manejo na represa Guarapiranga que levem em consideração a presença de heterogeneidade ambiental neste reservatório e 4) da utilização dos grupos funcionais fitoplanctônicos como ferramenta na identificação de padrões ambientaisReservoirs exhibit horizontal and vertical gradients of abiotic factors that control phytoplankton dynamics, resulting in a marked spatial heterogeneity in phytoplankton productivity. Therefore, phytoplankton is an important object of study in reservoirs. Traditionally, ecological studies on phytoplankton community were based on species or taxonomic major divisions, such as classes. As science advanced, new approaches appeared, such as functional groups. Several authors have proposed methods of functional groups\' classification based on different criteria, such as physiology, ecology and/or morphology. The general objective of this study was to investigate the structure of the phytoplankton community in relation to environmental characteristics in two water supply reservoirs in São Paulo Metropolitan Area, Billings and Guarapiranga reservoirs. To reach some specific aims, several aspects were investigated: the possible impacts of the water transfer from Billings to Guarapiranga reservoir, the use of functional groups in the detection of environmental patterns, comparison of different methodologies of phytoplankton functional groups\' classification, the occurrence the invasive dinoflagellate Ceratium furcoides in Brazilian reservoirs and the environmental heterogeneity of Guarapiranga reservoir based on water quality and planktonic communities. Billings and Guarapiranga reservoirs exhibited distinct physical, chemical and biological characteristics, being both classified as meso/eutrophic. The phytoplankton community of Billings reservoir was dominated by C. furcoides (Lo), which is probably being transferred to Guarapiranga through the water transfer system. The poor water quality of the Parelheiros stream strongly influenced the water quality of Guarapiranga reservoir, mainly at the entrance of this tributary, with dominance of functional group LM. Regions further away from Parelheiros stream in Guarapiranga reservoir exhibited different conditions, due to the influence of tributaries with better water quality. It was observed abundance of different functional groups, such as WS, H1 and A, demonstrating the presence of water quality heterogeneity in the longitudinal axis of Guarapiranga reservoir. Three main compartments were identified: 1) Embu Guaçu region, upstream, more protected and less eutrophic, dominated by phytoplankton R-strategists and rotifers; 2) Parelheiros region, a eutrophic branch of the reservoir, dominated by phytoplankton C- strategists and high density of copepods cyclopoids and 3) the lower part of the reservoir, with eutrophic and lacustrine features, co-dominance of phytoplankton C and S-strategists and higher contribution of copepods to the total density of zooplankton. The addition of the algaecide copper sulfate in the reservoir\'s water influenced the formation of compartments based on phytoplankton and zooplankton communities. Some final remarks were highlighted at the end of this study: 1) the importance of the preservation of Parelheiros stream\'s water quality in order to maintain Guarapiranga reservoir water quality, 2) the transfer of phytoplankton species from Billings to Guarapiranga reservoir must be closely monitored, 3) the occurrence and dispersion of C. furcoides in Brazililian waters must be closely monitored, 4) management programs in Guarapiranga reservoir must take into account the presence of water quality heterogeneity and 5) phytoplankton functional groups as a tool for identifying environmental patterns should be applie

Olpidium gregarium, a chytrid fungus affecting rotifers populations in Rio Grande Reservoir, São Paulo State, Brazil

O quitridiomiceto Olpidium gregarium foi encontrado no Reservatório Rio Grande parasitando diversas espécies de rotíferos. Ao longo do eixo central do reservatório, a densidade de rotíferos diminuiu em direção à barragem, enquanto que a abundância relativa de rotíferos afetados pelo quitrídio aumentou na mesma direção. Além disso, algumas espécies de rotíferos foram mais afetadas do que outras, mostrando com isso certa preferência por algumas espécies de rotíferos. Desta forma, este parasita pode estar afetando a distribuição das populações de rotíferos no reservatório. Este é o primeiro relato da espécie no Brasil.A chytrid fungus Olpidium gregarium was found in Rio Grande Reservoir as rotifers populations' parasite. Along the reservoir central axis, the rotifers density decreased in the dam direction, while the density of affected rotifers by the chytrid fungus increased in the same direction. Moreover, some rotifers species were more affected than others, thus showing certain preference for some rotifers species. Thereby, this parasite may be interfering in the distribution of rotifers population in Rio Grande Reservoir. This is the first report of this species for Brazil.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES