The phytoplankton-zooplankton nexus and bioindicator value in reservoirs: a case study in meso-oligotrophic systems in NW Portugal

Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a variação sazonal e espacial da comunidade fitoplanctónica em quatro albufeiras da região do Minho em Portugal (Andorinhas, Caniçada, Touvedo e Venda Nova), bem como o seu valor bioindicador, associando-o à comunidade de zooplâncton residente. Ao relacionar os dois níveis tróficos, esperamos obter mais informações sobre a saúde ambiental destes sistemas, cuja produtividade é limitada por baixos níveis de fósforo (que limita a produtividade primária) e cálcio (que limita a herbivoria de grandes crustáceos zooplanctónicos). As albufeiras escolhidas para este estudo estão sujeitas a distúrbios antropogénicos muito baixos (além de sua artificialidade), estando inseridas numa zona florestal. Além disso, são sistemas caracterizados por baixa mineralização da água, sendo considerados oligo-mesotróficos de acordo com a OCDE (1982). Em cada albufeira, foram escolhidos de dois a três pontos de amostragem ao longo da sua extensão. O período de amostragem foi realizado entre novembro de 2021 e julho de 2022, usando uma embarcação sem motor para aceder as áreas centrais das albufeiras. Foram medidos vários parâmetros físicos e químicos in situ, como temperatura, pH, condutividade, oxigénio dissolvido e transparência da água. Além disso, foram colhidas amostras de água para posterior análise laboratorial da biomassa fitoplanctónica (clorofila a), fósforo total, turbidez e sólidos suspensos. Para a comunidade de zooplâncton, as amostras foram recolhidas com uma rede de plâncton, e preservadas em álcool antes da identificação e enumeração dos organismos. As comunidades de fitoplâncton foram recolhidas na subsuperfície (amostra de água) e identificadas por meio de microscopia invertida. Diversos índices foram calculados para avaliar a diversidade e a composição de ambas as comunidades, complementados com técnicas de análise multivariável como Análise de Componentes Principais (PCA), Análise de Coordenadas Principais (PCoA) e Análise de Redundância Baseada em Distância (db-RDA) para relacionar os dados ambientais com as comunidades. As análises estatísticas foram realizadas no software R, e diversos pacotes estatísticos foram utilizados para a análise dos dados. Os resultados mostram que a qualidade da água nas albufeiras escolhidas foi considerada boa ao longo do estudo. A análise dos parâmetros físico-químicos e biológicos indicou flutuações sazonais e variações espaciais na qualidade da água. A profundidade das albufeiras mostrou ter influência na composição de ambas as comunidades, com reservatórios menos profundos a apresentar maior ressuspensão de nutrientes. Quer o zooplâncton quer o fitoplâncton responderam às mudanças ambientais sazonais, e ambos revelaram diferenças claras na composição das comunidades entre as albufeiras amostradas; em contraste, as diferenças espaciais intra-albufeira foram praticamente imperceptíveis. Regra geral, as diferenças nas comunidades zooplanctónicas revelaram uma associação mais forte aos gradientes ambientais (profundidade e produtividade) do que as comunidades fitoplanctónicas. As comunidades de zooplâncton nas albufeiras variam sazonalmente, com diferentes espécies predominantes em diferentes épocas do ano. O aumento da temperatura no verão pode favorecer zooplâncton menor, como Bosmina spp. e Ceriodaphnia sp., que não conseguem controlar efetivamente a biomassa do fitoplâncton, resultando em águas mais turvas. Além disso, a presença de peixes planctívoros pode ter tido um impacto significativo nas populações de zooplâncton, eliminando filtradores de grandes dimensões, como Daphnia spp., sendo a comunidade substituída por zooplanctontes de pequenas dimensões, como, por exemplo, Bosmina, com menos capacidade de regulação do fitoplâncton. Quanto ao fitoplâncton, a comunidade foi influenciada pelo nível de nutrientes e profundidade da albufeira. Diatomáceas foram predominantes em albufeiras menos profundas, enquanto Chlorococcales coloniais dominaram albufeiras mais profundas. A presença de dinoflagelados também foi observada, principalmente no verão em todas as albufeiras. No geral de ambas as comunidades, as albufeiras Caniçada e Venda Nova foram muito próximas, quase indistinguíveis, mas claramente separadas das Andorinhas (a albufeira mais pequena e menos profunda), enquanto Touvedo ocupava uma posição intermédia entre estes dois extremos, embora tendencialmente mais próximo das Andorinhas. Em conclusão, este estudo destaca a importância de considerar tanto o zooplâncton quanto o fitoplâncton como bioindicadores complementares para avaliar a saúde geral do ecossistema aquático. A análise integrada destas comunidades pode fornecer uma compreensão mais abrangente e representativa do estado real dos corpos de água e dos fatores ambientais que influenciam o seu desenvolvimento. Além disso, a monitorização do zooplâncton pode fornecer informações valiosas sobre o controle trófico no ecossistema e no controle da transparência da água. Com base nesses resultados, é recomendável a inclusão do zooplâncton como um dos indicadores biológicos na avaliação do status ecológico da água, a fim de melhorar os esforços de conservação e monitorização da qualidade da água.Water pollution and uncontrolled use of freshwater resources threaten aquatic ecosystems worldwide. The European Water Framework Directive (WFD) was developed to protect and improve the quality of European waters, but its implementation revealed numerous problems, such as the artificiality of used metrics, the absence of pristine conditions to be used as reference, and the lack of robust biological descriptors (often limited to phytoplankton). The aim of this work was to evaluate the seasonal and spatial variation of the phytoplankton community in four reservoirs of Minho region in Portugal (Andorinhas, Caniçada, Touvedo and Venda Nova), as well as its bioindicator value, linking it to the resident zooplankton community. By relating the two trophic levels, we expected to get further insight on the environmental health of these systems, whose productivity is constrained by low levels of phosphorus (which limits primary productivity) and calcium (which limits herbivory by large crustacean zooplankters). Results showed variation between reservoirs, with a particular contrast between deep and shallow systems, along with some degree of seasonal fluctuations. All reservoirs have been classified as having good ecological potential based on the physical and chemical information collected. However, the comparison of these with the dynamics seen in zooplankton communities allowed us to conclude that this biological component is more susceptible to subtle changes in the ecosystem when compared to the phytoplankton community. As a result, our work shows that the use of more than one biological descriptor gives a better understanding of the ecological potential of these semi-artificial systems, by elucidating abiotic and biotic regulation mechanisms