Respostas do plâncton e da qualidade da água sob ameaças frequentes em lagos tropicais: um estudo de caso na lagoa Carioca (médio Rio Doce, Minas Gerais)

The majority of freshwater ecosystems in the tropics have already faced disturbances caused by direct or indirect human actions, as eutrophication and exploitation of hydric resources to using water in agriculture or pasture, for example. Nowadays, those disturbances are becoming amplified with the increase of climate change effects, as changes in rain patterns, and the intensity of sunlight incident on the planet. Such modifications cause consequences in the metabolism and functioning of the lake. In this context, it is crucial the understanding of biogeochemical cycles alterations and plankton communities. Thus, this work aimed to: 1) investigate the response of planktonic communities through a mesocosms experiment with the addition of nutrients, allochthonous organic matter and shading, and the interaction of these additions in a tropical lake (Carioca Lake, Middle Rio Doce), surrounded by Atlantic forest; and 2) evaluate changes in different parameters of water quality of Carioca Lake after a considerable volume loss caused by recent changes in regional rain patterns. In mesocosms experiment, we observed responses in plankton composition after a few days of experiment, with alterations on structure and density of this community. The nutrients addition favored the dominance of phytoplankton opportunistic species, as Chlorella sp., and the organic matter addition provoked a substitution in dominance of Pseudanabaena catenata to Aphanocapsa elachista. In zooplankton, we observed the dominance substitution of Copepoda to Rotifera in all mesocosms, and the groups were associated with water transparency (diffuse attenuation coefficients of solar radiation) and bacterioplankton. On the other hand, the volume loss in the lake caused strong impacts in many of the observed parameters. The lake became less transparent and with higher nutrients concentrations in water column. We observed a significant increase in nitrogen concentration, essential nutrient in eutrophication process. The optical properties indicate that the lake darkening seems to occurred due to increasing on dissolved organic carbon concentration through the allochthonous organic matter input especially during summer, when the strong rains, common at this season, causes a massive water entrance, that also carries the organic material. Still, the rain events did not present a delimited frequency, and it was not enough to increase water levels that were lost by the lake during the dry season. This study presents the modifications in water quality and in structure and composition of planktonic community. The answers obtained in this work through simulation of eutrophication, land-use changes (that alters the quality and quantity of allochthonous organic matter in the system) and through observation on regional rainfall, can be extrapolated to development of aquatic environment conservation politics.

Grande parte dos ambientes de água doce tropicais já enfrentaram algum tipo de distúrbio causado por ações antrópicas, como a eutrofização e a exploração desses recursos hídricos para captação de água utilizada na agricultura e pecuária, entre outros. Atualmente estes distúrbios estão sendo amplificados a medida que os efeitos das mudanças climáticas se fazem mais presentes, como as alterações nos padrões de chuva e na intensidade da luz solar incidente sobre o planeta, especialmente em ambientes tropicais. Tais alterações provocam consequências em todo o metabolismo e funcionamento aquático, assim como na estrutura das comunidades aquáticas. Neste contexto, é essencial o entendimento das alterações nos ciclos biogeoquímicos e nas comunidades planctônicas frente a estas mudanças ambientais. Desta forma, este trabalho teve como objetivos: 1) investigar, através de um experimento de mesocosmos in situ, a resposta das comunidades planctônicas frente a adição de nutrientes, matéria orgânica alóctone e sombreamento, e a interação destas adições, em um lago tropical (Lagoa Carioca, Médio Rio Doce, MG) circundado por Mata Atlântica; e 2) avaliar as mudanças em diferentes parâmetros da qualidade de água da lagoa Carioca após uma considerável perda de volume ocasionada por recentes mudanças nos padrões regionais de chuva. Nos mesocosmos, observamos respostas na composição do plâncton em poucos dias de experimento, com alterações na estrutura e densidade desta comunidade. A adição de nutrientes favoreceu a dominância de espécies fitoplanctônicas oportunistas, como Chlorella sp. e a adição de matéria orgânica ocasionou a substituição na dominância de Pseudanabaena catenata por Aphanocapsa elachista. Para o zooplâncton, houve a substituição da dominância do grupo Copepoda para Rotifera em todos os mesocosmos, e os grupos zooplanctônicos foram associados à transparência da água (coeficientes de atenuação difusa da radiação solar) e bacterioplâncton. A perda de volume do lago, por sua vez, causou impactos severos em muitos dos parâmetros observados. O lago se tornou menos transparente e com maiores concentrações de nutrientes na coluna d’água. Observou-se um aumento significativo na concentração de nitrogênio, nutriente essencial no processo de eutrofização. As propriedades ópticas indicaram que o escurecimento da lagoa parece ter ocorrido devido ao aumento na concentração de carbono orgânico dissolvido e pela entrada de matéria orgânica alóctone principalmente durante o verão, quando ocorre a entrada de grande quantidade de água nas fortes chuvas desta estação. Ainda assim, estas chuvas aconteceram sem periodicidade demarcada, e não foram suficientes para elevar os níveis de água perdidos pela lagoa durante a estação seca. Este estudo apresenta as modificações na qualidade da água e na estrutura e composição do plâncton frente a impactos frequentemente observados em lagos tropicais, como eutrofização, alterações no uso do solo (que alteram a qualidade e quantidade da matéria orgânica alóctone que entra nos ecossistemas aquáticos), e variabilidade na pluviosidade regional, que pode ser extrapolado para outros ambientes aquáticos e servir de subsídio para estratégias de conservação.

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