O objetivo desta Tese foi avaliar o papel da macrófitas submersas em relação à qualidade da água, interações com o fitoplâncton e ciclagem biogeoquímica na Lagoa Mangueira, um grande lago raso subtropical, no sul do Brasil. Para alcançar estes objetivos, este trabalho conta com uma série de abordagens, como: levantamentos de campo, etapas experimentais e uso de modelos ecológicos para avaliar a influência de macrófitas sobre a dinâmica do ecossistema de estudo, cujas águas são intensamente exploradas para suprir a cultura de arroz em sua área de entorno. Ao longo de seus 200km de perímetro litorâneo, a Lagoa apresenta maciços estandes submersos de vegetação. A análise de qualidade da água e estrutura da comunidade fitoplanctônica ao longo de um gradiente de vegetação submersa, partindo da zona litorânea para a zona pelágica (sem vegetação), revelou menor disponilibidade de nutrientes como orto-fosfato (PO4) e menor concentração de clorofila-a (Clo-a), na área com vegetação submersa. Na zona pelágica, os maiores valores de Clo-a foram corroborados pela maior biomassa fitoplanctônica, sendo representada principalmente por espécies de cianobactérias. Tais evidências sugerem o efeito antagônico entre macrófitas e fitoplâncton, como a competição por nutrientes e alelopatia. Em laboratório, estes mecanismos puderam ser comprovados em experimentos de coexistência realizados em microcosmos com 4 espécies de macrófitas nativas e uma cepa da cianobactéria Microcystis aeruginosa. Os testes envolveram níveis distintos de intensidade luminosa e concentração de PO4 visando determinar limiares para a ocorrência de alelopatia. As espécies Cabomba caroliniana e Myriophyllum spicatum se demonstraram potencialmente alelopáticas enquanto que as espécies Ceratophyllum demersum e Egeria densa apresentaram elevada capacidade de absorção de PO4 (±0,35 mg.g-1d-1) reduzindo rapidamente a concentração deste nutriente a valores abaixo de 0,05 mg.L-1. Outra abordadem experimental foi conduzida para parametrizar a cinética da liberação de nutrientes e carbono de 5 espécies de macrófitas durante o processo de decomposição. Com o auxílio de modelos ecológicos, foi simulado o crescimento de macrófitas submersas em lagos subtropicais e temperados. Isto foi realizado visando avaliar a possibilidade de aumento da resilência do estado de dominância por macrófitas em lagos de baixa latidude devido ao crescimento contínuo da vegetação, ao contrário de lagos temperados, onde as plantas morrem sazonalmente em função do inverno rigoroso. Além disso, foram simulados cenários considerando a possibilidade de colapso da vegetação submersa na Lagoa Mangueira em função de intensa tomada da água da Lagoa para irrigação. Com base na modelagem, foi possível estimar limiares de eutrofização para a proliferação do fitoplâncton. Em suma, os resultados comprovaram os mecanismos de retroalimentação positiva de macrófitas submersas sobre a qualidade da água e importância de suas funções ecológicas para o estado trófico e gestão da Lagoa Mangueira. Além disso, este conjunto de informações constitui uma base teórico-prática para o manejo, restauração e conservação de lagos rasos subtropicais e tropicais. | The aim of this Thesis was to evaluate the role of the submerged macrophytes with respect to water quality and, interactions with phytoplankton and nutrient cycling in the large shallow subtropical Lake Mangueira, southern Brazil. To achieve these goals, this work counts with approaches in situ, in laboratory and aplication of ecological modelling to verifify the influence of the submerged vegetation over the dynamics of the ecosystem, whose water is intensively explored to irrigate rice crops around its surrounding area. Over the 200km of the lake littoral perimeter, several submerged macrophyte beds are established. The analysis of water quality and phytoplankton structure along a macrophyte-pelagic gradient revealed lower concentration of orto-phosphate (PO4) and chlorophyll-a (Chlo-a) in the vegetated area. At the pelagic zone, the higher Chlo-a values were corroborated by the higher biomass of phytoplankton, which was mostly composed by cyanobacteria species. Such evidences suggest the antagonistic relantionship between macrophytes and phytoplankton as nutrient competition and allelopathy. Experiments of coexistance, in microcosms, with 4 native submerged macrophytes and a toxic strain of the cyanobacteria Microcystis aeruginosa proved the occurrence of these mechanisms. The experiments included different levels of light intensity and orto-phosphate concentration (PO4) in the medium aiming to identify thresholds in which allelopathy is likely to occur. The macrophytes Cabomba caroliniana and Myriophyllum spicatum showed allelopathic potential while the species Ceratophyllum demersum and Egeria densa showed a high capacity for PO4 absorption (±0.35 mg.g-1d-1), being able to reduce this nutrient to lower levels than 0.05 mg.L-1. Another experimental approach was carried out to parameterize the leaching of nutrients and carbon from 5 macrophytes under decaying process. Moreover, ecological modelling was utilized to simulate the growth of submerged macrophytes in subtropical and temperate lakes. This was done aiming to evaluate the possibility of resilience enhancement of the clear water state in lakes of low latitude because the plants can grow continuously, in contrast with temperate lakes, where they die seasonally due to rigorous winter. In addition, simulation of scenarios considering the collapse of the vegetation in Lake Mangueira because of water uptake for rice crops were carried out in oder to provide elements for the ecosystem management. Through this approach, it was possible to forecast possible eutrophication thresholds for phytoplankton blomming. In conclusion, the results proved the the postive feed-back mechanisms exerted by the submerged macrophytes on the water quality and the importance of their ecological functions to the trophic state of Lake Mangueira. In addition, such information serve as theoretical and practical basis for the management, restoration and conservation of subtropical and tropical shallow lakes.

The purpose of the research was to determine the content of Cr, Cd and Pb, the main metals used in the manufacture of pesticides frequently used in potato and carrot crops; these compounds remain in the solid waste of wastewater, since they do not degrade quickly or if they make parts of the molecule adhere to soil particles or organic matter molecules; in this situation they were subjected to the composting process, mixed with organic materials (Feathers, manure, wood sawdust). The study was composed of 5 treatments with 3 repetitions, together pH and Tº measurements were made during the course of the process, after composting, samples were taken from each pile to be analyzed in the laboratory, the results showed that the behavior of Tº has meaningful differences between treatments, regarding the behavior of pH and the presence of heavy metals, the test did not report significant differences, although all reported heavy metals, their values are very low compared to INCONTEC standard 5167, therefore it is considered a harmless compost for its use as an organic amendment. | La investigación tuvo como finalidad determinar el contenido de Cr, Cd y Pb, principales metales utilizados en la fabricación de pesticidas empleados  recuentemente en los cultivos de papa y zanahoria; estos compuestos permanecen en los desechos sólidos del agua residual, dado que no se degradan rápidamente o si lo hacen partes de la molécula quedan adheridas a las partículas de suelo o moléculas de materia orgánica; ante esta situación fueron sometidas al proceso de compostaje, mezcladas con materiales orgánicos (plumas, estiércoles, aserrín de madera). El estudio estuvo compuesto de 5 tratamientos con 3 repeticiones, conjuntamente se realizaron mediciones de pH y Tº durante el transcurso del proceso. Culminado el compostaje, se tomaron muestras de cada pila para ser analizadas en laboratorio; los resultados arrojaron que el comportamiento de la Tº tiene diferencias significativas entre tratamientos, con respecto al comportamiento del pH y presencia de metales pesados. El ensayo no reportó diferencias significativas. Aunque todos reportaron metales pesados, sus valores son muy bajos respecto a la norma 5167 del ICONTEC, por consiguiente se considera un compost inocuo para su utilización como enmienda orgánica. | L’objectif de la recherche avait comme but de déterminer la présence de Cr, Cd et Pb, les principaux métaux utilisés dans la fabrication des pesticides qui sont fréquemment utilisés dans les cultures de pommes de terre et carottes ; ces composés restent dans les déchets solides des eaux usées, étant donné que leur dégradation ne s’effectue pas rapidement et que, si des particules du sol ou de la matière organique se forment, dans ce cas, ils sont alors soumis au processus du compost, en mélange avec les matières organiques (plumes, lisier et sciure de bois). L’étude était composée de 5 traitements avec 3 répétitions, des mesures de pH et de Tº ont été effectuées au cours du processus, après compostage, des échantillons ont été collectés sur chaque tas pour être analysés dans le laboratoire, les résultats montrent que le comportement du Tº est différent de façon significative en fonction du pH et la présence des métaux lourds, le test ne fait état de différences significatives, mais les métaux lourds déclarés sont très faibles en comparaison des normes INCONTEC 5167, leur contenu est donc considéré comme un compost non dangereux pour une application organique en amendement.   | O objetivo da pesquisa foi determinar o teor de Cr, Cd e Pb, os principais metais utilizados na fabricação de pesticidas frequentemente utilizados em lavouras de batata e cenoura; estes compostos permanecem nos resíduos sólidos das águas residuais, já que eles não se degradam rapidamente ou se o fazem, partes da molécula permanecem ligadas a partículas do solo ou moléculas de matéria orgânica; antes desta situação, eles foram submetidos ao processo de compostagem, misturado com materiais orgânicos (penas, esterco, serragem de madeira). O estudo consistiu de 5 tratamentos com 3 repetições, foram feitas as medições de pH e T durante o processo, a compostagem foi concluída, amostras foram retiradas de cada pilha para serem analisadas em laboratório, os resultados mostraram que o comportamento do T apresenta diferenças significativas entre os tratamentos, no que diz respeito ao comportamento do pH e presença de metais pesados, o ensaio não relatou diferenças significativas; Embora todos relatem metais pesados, seus valores são muito baixos em relação à norma 5167 do INCONTEC, portanto, é considerado um composto inofensivo para seu uso como uma emenda orgânica.