Produtividade primária e dinâmica do fitoplâncton em um estuário subtropical : uma abordagem em diferentes escalas temporais

Orientadora : Drª Eunice da Costa MachadoCo-orientador : Dr. Luiz Laureno Mafra JuniorDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Terra, Programa de Pós-Graduação em Sistemas Costeiros e Oceânicos. Defesa: Pontal do Paraná, 03/2014Inclui referênciasResumo: A variabilidade em diferentes escalas temporais das propriedades físico-químicas descritoras da coluna da água, da produtividade primária e do fitoplâncton foi analisada na baía da Babitonga (SC) através de um delineamento amostral hierárquico que compreendeu os períodos de primavera de 2012 e verão de 2013. Em cada estação do ano, foram selecionados dois meses (outubro/novembro e fevereiro/março), em cada mês foram selecionados duas semanas e em cada semana, dois dias. Em cada dia, foram realizadas amostragens e experimentos em quatro pontos que foram considerados como réplicas da região mediana do estuário. Através de uma análise de variância a diferença entre as estações, meses, semanas e dias foi testada estatisticamente. A salinidade, o pH e a transparência da água não apresentaram variação expressiva entre a primavera e o verão, com diferença significativa apenas na menor escala temporal, entre os dias. A salinidade refletiu, em escala mensal, os índices pluviométricos. O fosfato e o material particulado em suspensão também exibiram variabilidade significativa na escala de meses, em função das maiores concentrações observadas em outubro para ambos. Com relação aos compostos nitrogenados dissolvidos, as médias mensais e entre as estações de primavera e verão foram semelhantes, contudo diferenças significativas foram observadas em curta escala, especialmente entre as semanas. Essa variabilidade em pequena escala temporal foi similarmente verificada para a abundância e composição do fitoplâncton, e também para as taxas de produção primária. Apenas a temperatura da água, o oxigênio dissolvido, o silicato e as taxas de respiração da coluna da água exibiram uma diferença expressiva em maior escala temporal, entre as estações de primavera e verão. A menor concentração de oxigênio dissolvido no verão foi associada às maiores taxas de respiração observadas nesta época, enquanto que o aumento da concentração de silicato foi relacionado aos elevados índices de precipitação pluviométrica. Além de diferir significativamente entre os dias, a produção primária também variou em maior escala, entre os meses. A maior taxa de produção primária foi de 1793 mg C m-2 d-1 observada no dia 5 de fevereiro e a menor de 10,48 mg C m-2 d-1 no dia 5 de março. A variabilidade nas taxas de produção primária estiveram associadas principalmente com os níveis da radiação fotossintéticamente ativa, com as condições climáticas nos dias das coletas e experimentos e também com a dinâmica do fitoplâncton. A abundância total do microfitoplâncton variou entre 0,04 cel. L-1 x 106 registrado nos dias 18 e 20 de março, e 1,7 cel. L-1 x 106, observado dia 18 de fevereiro, durante uma floração de Skeletonema costatum. A composição e abundância específica do fitoplâncton variou em todas as escalas temporais. Diatomáceas como Cyclotella sp., Cylindrotheca closterium, Psamodictyon panduriformis, Diploneis spp., Thalassionema spp. e Thalassiosira spp. além de dinoflagelados como Ceratium hircus, Dinophysis acuminata, Prorocentrum spp. e Protopereidinium spp. foram comuns em quase todas as amostragens, contudo, outras como Skeletonema costatum, Guinardia sp., Eucampia cornuta, Oxyphysis oxytoxoides, Corethron criophilum, Gymnodinium spp., Prorocentrum minimun e Gyrodinium sp. ocorreram de forma pontual e/ou elevada abundância, sendo as principais responsáveis pela variabilidade temporal nas associações fitoplanctônicas observada nas diferentes escalas temporais. Os presentes resultados denotam uma acentuada variabilidade na produção primária, na composição e abundância do fitoplâncton e fatores ambientais em diferentes escalas temporais na baía da Babitonga. Estudos realizados em ecossistemas estuarinos devem considerar essa dinâmica dos parâmetros bióticos e abióticos da coluna da água, incluindo em curta escala temporal, a fim de obterem resultados que sejam realmente representativos. Palavras-chave: Produtividade, fitoplâncton, escalas temporais, variabilidade.Abstract: The variability in different time scales of physico-chemical properties of the water column, and the primary productivity of phytoplankton was analyzed at Babitonga bay (SC) through a hierarchical sampling design that encompassed the periods of spring 2012 and summer 2013. In each season, we selected two months (October/November and February/March), in each month was selected two weeks, and in each week, two days. On each day, samples and experiments were performed on four points which were considered as reply of the middle region of the estuary. Through a analysis of variance, the difference between the seasons, months, weeks and days was statistically tested. The salinity, pH and water transparency showed no significant variation between spring and summer, with a significant difference only in the smallest time scale, between days. Salinity reflected in monthly scale, the rainfall rates. Phosphate and suspended particulate material also showed significant variability on the scale of months, due to higher concentrations observed in October for both. With respect to dissolved nitrogen compounds, monthly averages and between spring and summer seasons were similar, but significant differences were observed in short scale, especially between weeks. This variability in short timescale was similarly observed for the abundance and composition of phytoplankton, and also the rates of primary production. The water temperature, dissolved oxygen, silicate and respiration rates of the water column showed a significant difference in greater timescale, between spring and summer. The lowest dissolved oxygen concentration in summer was associated with higher rates of respiration observed in this season, while the increase of silicate concentration was related to the high levels of precipitation. In addition to differ significantly between days, primary production also varied on a larger scale, between the months. The highest rate of primary production was 1793 mg C m-2 d-1 observed on 5 of february and the lowest of 10,48 mg C m-2 d-1 on 5 of march. The variability in rates of primary production were mainly associated with the levels of photosynthetic active radiation, weather conditions in the days of sampling and experiments and also with the dynamics of phytoplankton. The total abundance of microphytoplankton ranged between 0,04 cel. L-1 x 106 recorded in the 18 and 20 of march, and 1,7 cel. L-1 x 106, observed in 18 of february, during a bloom of Skeletonema costatum. The specific composition and abundance of phytoplankton varied on all time scales. Diatoms as Cyclotella sp., Cylindrotheca closterium, Psamodictyon panduriformis, Diploneis spp., Thalassionema spp. and Thalassiosira spp., as well as dinoflagellates Ceratium hircus, Dinophysis acuminata, Prorocentrum spp. and Protopereidinium spp. were common in almost all samples, however, other as Skeletonema costatum, Guinardia sp., Eucampia cornuta, Oxyphysis oxytoxoides, Corethron criophilum, Gymnodinium spp., Prorocentrum minimun and Gyrodinium sp. occurred in a punctual time and/or high abundance, being the main responsible for temporal variability in phytoplankton associations observed in different time scales. The present results denote a marked variability in primary production, composition and abundance of phytoplankton and environmental factors at different time scales in the bay of Babitonga. Studies in estuarine ecosystems should consider this dynamic of biotic and abiotic parameters of the water column, including short timescale, in order to obtain results that are truly representative

Producción primaria y dinámica del fitoplancton en un estuario subtropical: un enfoque múltiple de escalas de tiempo

Temporal variability of physicochemical parameters and phytoplankton primary productivity, abundance and composition were investigated at Babitonga Bay, southern Brazil, using a hierarchical sampling design on the scales of months, weeks and days during spring 2012 and summer 2013. Only temperature, respiration rates and concentrations of dissolved oxygen and silicate exhibited significant differences in the greatest timescale (seasons: spring; summer). In contrast, most physicochemical parameters, such as salinity and the concentration of nitrogen compounds, varied mainly among weeks and days. This short-scale variability was similarly observed for the microphytoplankton abundance, ranging from 0.04 to 1.7.106 cells L–1 during a bloom of the diatom Skeletonema costatum. Two major phytoplankton assemblages were associated with high primary production rates: > 30 μm centric diatoms such as Cyclotella spp. and Cymatodiscus sp., in spring; and a summer assemblage dominated by smaller, bloom-forming diatoms (S. costatum and Eucampia cornuta). Primary production ranged from 10.5 to 1793 mg C m–2 d–1 and varied significantly between days and months, being associated with the photosynthetic active radiation level and weather conditions on the sampling day. Abundance of specific plankton taxa appeared controlled by trophic interactions, as revealed for the mixotrophic, toxic dinoflagellate Dinophysis acuminata complex and its prey, the ciliate Mesodinium rubrum.Se investigaron la variabilidad temporal de los parámetros físico-químicos y la producción primaria (PP), abundancia y composición del fitoplancton en la Bahía de Babitonga, sur de Brasil, utilizando un diseño de muestreo jerárquico en las escalas de meses, semanas y días, durante la primavera/2012 y verano/2013. Sólo la temperatura, las tasas de respiración y las concentraciones de oxígeno disuelto y silicato mostraron diferencias significativas en las escalas de tiempo mayores (estaciones: primavera; verano). En contraste, la mayoría de los parámetros fisicoquímicos, tales como la salinidad y la concentración de compuestos de nitrógeno, varió principalmente entre semana y días. Tal variabilidad de corta escala se observó de manera similar para la abundancia de microfitoplancton, oscilando desde 0,04 a 1.7.106 céls. L–1 durante una floración de la diatomea Skeletonema costatum. Se asociaron dos importantes grupos de fitoplancton con altas tasas de PP: diatomeas céntricas > 30 μm como Cyclotella spp. y Cymatodiscus sp., en primavera; y un grupo de verano dominado por pequeñas diatomeas formadoras de floraciones (S. costatum y Eucampia cornuta). La PP varió de 10.5 a 1793 mg C m–2 d–1 y varió significativamente entre días y meses, siendo asociada con el nivel de radiación fotosintética activa y las condiciones meteorológicas en el día de muestreo. La abundancia de taxa específicos de plancton parece controlada por interacciones tróficas, como las revelada para el dinoflagelado tóxico mixotrófico, complejo Dinophysis acuminata y su presa, el ciliado Mesodinium rubrum

Variação Sazonal do Fitoplâncton e Parâmetros Ambientais no Canal do Rio Palmital, Baía da Babitonga, Sul do Brasil

Estudos de potencial produtivo, principais grupos de fitoplâncton, variações espaço-sazonais e fatores ambientais determinantes são essenciais na elaboração de estratégias de conservação de estuários. Este trabalho teve o objetivo de analisar a variação espaço-sazonal do fitoplâncton e sua interação com os parâmetros ambientais no canal do rio Palmital (baía da Babitonga - SC). Na área de canal do rio, foram realizadas 4 campanhas (maio, agosto, novembro de 2009; e fevereiro de 2010) em três pontos. Os estratos de superfície e de fundo foram analisados quanto à composição e abundância do fitoplâncton, nutrientes dissolvidos, temperatura, salinidade e transparência. O fitoplâncton teve como componentes dominantes as diatomáceas penadas e cêntricas, seguidas por dinoflagelados e cianofíceas. As espécies Skeletonema costatum e Odontella sinensis foram as mais abundantes, principalmente no verão. Outros gêneros numericamente importantes foram Coscinodiscus, Cyclotella, Thalassionema, Navicula, Pleurosigma, Actinoptychus e Diploneis. Grande quantidade de táxons bênticos registrados neste estudo deve-se à baixa profundidade associada à circulação local. No verão, ocorreu um “bloom” de S. costatum. Correlações significativas entre as variáveis ambientais e a abundância do fitoplâncton foram observadas neste trabalho pioneiro na área do rio Palmital, o que sugere mais estudos

Produtividade primária e dinâmica do fitoplâncton em um estuário subtropical : uma abordagem em diferentes escalas temporais

Orientadora : Drª Eunice da Costa MachadoCo-orientador : Dr. Luiz Laureno Mafra JuniorDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Terra, Programa de Pós-Graduação em Sistemas Costeiros e Oceânicos. Defesa: Pontal do Paraná, 03/2014Inclui referênciasResumo: A variabilidade em diferentes escalas temporais das propriedades físico-químicas descritoras da coluna da água, da produtividade primária e do fitoplâncton foi analisada na baía da Babitonga (SC) através de um delineamento amostral hierárquico que compreendeu os períodos de primavera de 2012 e verão de 2013. Em cada estação do ano, foram selecionados dois meses (outubro/novembro e fevereiro/março), em cada mês foram selecionados duas semanas e em cada semana, dois dias. Em cada dia, foram realizadas amostragens e experimentos em quatro pontos que foram considerados como réplicas da região mediana do estuário. Através de uma análise de variância a diferença entre as estações, meses, semanas e dias foi testada estatisticamente. A salinidade, o pH e a transparência da água não apresentaram variação expressiva entre a primavera e o verão, com diferença significativa apenas na menor escala temporal, entre os dias. A salinidade refletiu, em escala mensal, os índices pluviométricos. O fosfato e o material particulado em suspensão também exibiram variabilidade significativa na escala de meses, em função das maiores concentrações observadas em outubro para ambos. Com relação aos compostos nitrogenados dissolvidos, as médias mensais e entre as estações de primavera e verão foram semelhantes, contudo diferenças significativas foram observadas em curta escala, especialmente entre as semanas. Essa variabilidade em pequena escala temporal foi similarmente verificada para a abundância e composição do fitoplâncton, e também para as taxas de produção primária. Apenas a temperatura da água, o oxigênio dissolvido, o silicato e as taxas de respiração da coluna da água exibiram uma diferença expressiva em maior escala temporal, entre as estações de primavera e verão. A menor concentração de oxigênio dissolvido no verão foi associada às maiores taxas de respiração observadas nesta época, enquanto que o aumento da concentração de silicato foi relacionado aos elevados índices de precipitação pluviométrica. Além de diferir significativamente entre os dias, a produção primária também variou em maior escala, entre os meses. A maior taxa de produção primária foi de 1793 mg C m-2 d-1 observada no dia 5 de fevereiro e a menor de 10,48 mg C m-2 d-1 no dia 5 de março. A variabilidade nas taxas de produção primária estiveram associadas principalmente com os níveis da radiação fotossintéticamente ativa, com as condições climáticas nos dias das coletas e experimentos e também com a dinâmica do fitoplâncton. A abundância total do microfitoplâncton variou entre 0,04 cel. L-1 x 106 registrado nos dias 18 e 20 de março, e 1,7 cel. L-1 x 106, observado dia 18 de fevereiro, durante uma floração de Skeletonema costatum. A composição e abundância específica do fitoplâncton variou em todas as escalas temporais. Diatomáceas como Cyclotella sp., Cylindrotheca closterium, Psamodictyon panduriformis, Diploneis spp., Thalassionema spp. e Thalassiosira spp. além de dinoflagelados como Ceratium hircus, Dinophysis acuminata, Prorocentrum spp. e Protopereidinium spp. foram comuns em quase todas as amostragens, contudo, outras como Skeletonema costatum, Guinardia sp., Eucampia cornuta, Oxyphysis oxytoxoides, Corethron criophilum, Gymnodinium spp., Prorocentrum minimun e Gyrodinium sp. ocorreram de forma pontual e/ou elevada abundância, sendo as principais responsáveis pela variabilidade temporal nas associações fitoplanctônicas observada nas diferentes escalas temporais. Os presentes resultados denotam uma acentuada variabilidade na produção primária, na composição e abundância do fitoplâncton e fatores ambientais em diferentes escalas temporais na baía da Babitonga. Estudos realizados em ecossistemas estuarinos devem considerar essa dinâmica dos parâmetros bióticos e abióticos da coluna da água, incluindo em curta escala temporal, a fim de obterem resultados que sejam realmente representativos. Palavras-chave: Produtividade, fitoplâncton, escalas temporais, variabilidade.Abstract: The variability in different time scales of physico-chemical properties of the water column, and the primary productivity of phytoplankton was analyzed at Babitonga bay (SC) through a hierarchical sampling design that encompassed the periods of spring 2012 and summer 2013. In each season, we selected two months (October/November and February/March), in each month was selected two weeks, and in each week, two days. On each day, samples and experiments were performed on four points which were considered as reply of the middle region of the estuary. Through a analysis of variance, the difference between the seasons, months, weeks and days was statistically tested. The salinity, pH and water transparency showed no significant variation between spring and summer, with a significant difference only in the smallest time scale, between days. Salinity reflected in monthly scale, the rainfall rates. Phosphate and suspended particulate material also showed significant variability on the scale of months, due to higher concentrations observed in October for both. With respect to dissolved nitrogen compounds, monthly averages and between spring and summer seasons were similar, but significant differences were observed in short scale, especially between weeks. This variability in short timescale was similarly observed for the abundance and composition of phytoplankton, and also the rates of primary production. The water temperature, dissolved oxygen, silicate and respiration rates of the water column showed a significant difference in greater timescale, between spring and summer. The lowest dissolved oxygen concentration in summer was associated with higher rates of respiration observed in this season, while the increase of silicate concentration was related to the high levels of precipitation. In addition to differ significantly between days, primary production also varied on a larger scale, between the months. The highest rate of primary production was 1793 mg C m-2 d-1 observed on 5 of february and the lowest of 10,48 mg C m-2 d-1 on 5 of march. The variability in rates of primary production were mainly associated with the levels of photosynthetic active radiation, weather conditions in the days of sampling and experiments and also with the dynamics of phytoplankton. The total abundance of microphytoplankton ranged between 0,04 cel. L-1 x 106 recorded in the 18 and 20 of march, and 1,7 cel. L-1 x 106, observed in 18 of february, during a bloom of Skeletonema costatum. The specific composition and abundance of phytoplankton varied on all time scales. Diatoms as Cyclotella sp., Cylindrotheca closterium, Psamodictyon panduriformis, Diploneis spp., Thalassionema spp. and Thalassiosira spp., as well as dinoflagellates Ceratium hircus, Dinophysis acuminata, Prorocentrum spp. and Protopereidinium spp. were common in almost all samples, however, other as Skeletonema costatum, Guinardia sp., Eucampia cornuta, Oxyphysis oxytoxoides, Corethron criophilum, Gymnodinium spp., Prorocentrum minimun and Gyrodinium sp. occurred in a punctual time and/or high abundance, being the main responsible for temporal variability in phytoplankton associations observed in different time scales. The present results denote a marked variability in primary production, composition and abundance of phytoplankton and environmental factors at different time scales in the bay of Babitonga. Studies in estuarine ecosystems should consider this dynamic of biotic and abiotic parameters of the water column, including short timescale, in order to obtain results that are truly representative