The factors that determine the efficiency of energy transfer in aquatic food webs have been investigated for many decades. The plant-animal interface is the most variable and least predictable of all levels in the food web. In order to study determinants of food quality in a large lake and to test the recently proposed central importance of the long-chained eicosapentaenoic acid (EPA) at the pelagic producer-grazer interface, we tested the importance of polyunsaturated fatty acids (PUFAs) at the pelagic producerconsumer interface by correlating sestonic food parameters with somatic growth rates of a clone of Daphnia galeata. Daphnia growth rates were obtained from standardized laboratory experiments spanning one season with Daphnia feeding on natural seston from Lake Constance, a large pre-alpine lake. Somatic growth rates were fitted to sestonic parameters by using a saturation function. A moderate amount of variation was explained when the model included the elemental parameters carbon (r2 = 0.6) and nitrogen (r2 = 0.71). A tighter fit was obtained when sestonic phosphorus was incorporated (r2 = 0.86). The nonlinear regression with EPA was relatively weak (r2 = 0.77), whereas the highest degree of variance was explained by three C18-PUFAs. The best (r2 = 0.95), and only significant, correlation of Daphnia's growth was found with the C18-PUFA α-linolenic acid (α-LA; C18:3n-3). This correlation was weakest in late August when C:P values increased to 300, suggesting that mineral and PUFA-limitation of Daphnia's growth changed seasonally. Sestonic phosphorus and some PUFAs showed not only tight correlations with growth, but also with sestonic α-LA content. We computed Monte Carlo simulations to test whether the observed effects of α-LA on growth could be accounted for by EPA, phosphorus, or one of the two C18-PUFAs, stearidonic acid (C18:4n-3) and linoleic acid (C18:2n-6). With >99 % probability, the correlation of growth with α-LA could not be explained by any of these parameters. In order to test for EPA limitation of Daphnia's growth, in parallel with experiments on pure seston, growth was determined on seston supplemented with chemostat-grown, P-limited Stephanodiscus hantzschii, which is rich in EPA. Although supplementation increased the EPA content 80-800x, no significant changes in the nonlinear regression of the growth rates with α-LA were found, indicating that growth of Daphnia on pure seston was not EPA limited. This indicates that the two fatty acids, EPA and α-LA, were not mutually substitutable biochemical resources and points to different physiological functions of these two PUFAs. These results support the PUFA-limitation hypothesis for sestonic C:P < 300 but are contrary to the hypothesis of a general importance of EPA, since no evidence for EPA limitation was found. It is suggested that the resource ratios of EPA and α-LA rather than the absolute concentrations determine which of the two resources is limiting growth.

Lakes are important global ecosystems and many of them are nutrient-poor (unproductive). Especially in northern boreal latitudes, lakes may be heavily subsidized by terrestrial organic material (t-OM) from peat layers in the catchment. Thus, in addition to heterotrophic bacteria and phytoplankton, zooplankton may also use the particulate fraction of peat layer t-OM (t-POM) as a potential food source in those systems. Inputs of t-OM in northern latitudes are anticipated to increase in the future due to increasing precipitation and temperature. As t-OM is a good substrate for bacterial growth and as bacteria can often outcompete phytoplankton for inorganic nutrients, the proportions of heterotrophic bacteria and phytoplankton are expected to change in unproductive lakes. This may have pronounced impacts on zooplankton population dynamics. The aim of my thesis was to investigate how changes in food quality and quantity will affect metazoan zooplankton performance in unproductive lakes. Three laboratory studies assessed the quality of specific food components (phytoplankton, bacteria and peat layer t-POM) and their effects on Daphnia survival, growth and reproduction. Further, a mesocosm study with a full natural plankton community tested the predictions of the Light:Nutrient-Hypothesis in an unproductive clear water lake in situ by adding carbon and inorganic nutrients and changing light availability. I found that pure bacterial (Pseudomonas sp.) or t-POM diets could not sustain Daphnia populations, even though both were readily ingested. Daphnids needed at least 10-20% phytoplankton (Rhodomonas) in the diet to survive and even higher proportions (≥ 50%) were necessary for the production of viable offspring. Further, I showed that the dilution of non-limiting concentrations of Rhodomonas with increasing proportions of Pseudomonas or t-POM led to decreased Daphnia performance. Both Pseudomonas and t-POM lack essential biochemicals (fatty acids and sterols). In contrast, mineral nutrient limitation only occurred on t-POM-dominated diets as evidenced by a labeling experiment that showed Daphnia can incorporate carbon and phosphorus from Rhodomonas and Pseudomonas with similar efficiencies. Thus, peat layer t-POM was a lower quality food than Pseudomonas. This was corroborated by the finding that intermediate additions of Pseudomonas to limiting amounts of Rhodomonas supported increased Daphnia survival, growth and reproduction while t-POM additions had no beneficial effect. My results suggest that high terrestrial stable isotope signals in metazoan zooplankton are most likely derived from t-OM that is channeled tohigher trophic levels via the microbial loop (i.e. heterotrophic bacteria and/or bacterivorous protozoa) but not from direct metazoan feeding on t-POM. Furthermore, bacteria may serve as an important supplement to zooplankton diets when phytoplankton abundance is low. However, a sufficient proportion of high quality phytoplankton is always necessary to fulfil mineral and especially biochemical requirements of zooplankton in unproductive aquatic systems. The results of the mesocosm study showed that the Light:Nutrient-Hypothesis is not applicable to unproductive clear water systems in which the phytoplankton community is dominated by mixotrophs. In the face of the theoretical predictions, low light levels led to decreased zooplankton biomass. This was most likely caused by a shift in the algal community composition towards less edible taxa. Another reason may have been a weakening of the microbial loop. This is in line with the results of the laboratory studies that point out the importance of the microbial food web for zooplankton nutrition in unproductive lakes.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:27:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:57:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:26:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:00:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:45:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:05:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 07546.pdf: 6655959 bytes, checksum: d53d0f4431174f96fa71e1f77ae4a138 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:26:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:48Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP / FAPESP:04/10085-4

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:27:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:57:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Uma vez introduzidos no ambiente aquático os resíduos podem ser adsorvidos por partículas orgânicas em suspensão. Dependendo da morfologia do rio e das condições hidrológicas, essas partículas são depositadas ao longo de seu curso, tornando-se parte dos sedimentos de fundo, tornando-os, muitas vezes, fonte de contaminação para a coluna dágua e para os organismos bentônicos. Na avaliação de recursos hídricos, os sedimentos têm sido um dos mais importantes indicadores do nível de contaminação de ecossistemas aquáticos, representando a deposição de contaminantes no ambiente ocorrida durante décadas. O rio Tietê corta o estado de São Paulo, porém é na região metropolitana que este sofre piores impactos. Na região de Salesópolis as águas do rio Tietê são utilizadas para abastecimento público, porém, ao atravessar a cidade de Mogi das Cruzes, a qualidade de suas águas diminui de maneira expressiva. Dada a importância do rio Tietê e dos sedimentos à biota aquática, este trabalho teve por objetivo avaliar a toxicidade do sedimento em cinco pontos ao longo do rio Tietê, entre os municípios de Salesópolis e Suzano, São Paulo. Foram realizadas quatro coletas: duas no verão e duas no inverno. O sedimento integral foi avaliado por ensaios de toxicidade aguda e crônica com Hyalella azteca e Ceriodaphnia dubia respectivamente; o elutriato por ensaios de toxicidade crônica com C. dubia; e a água intersticial foi submetida à Vibrio fischeri. Amostras de água do rio também foram avaliadas para efeitos crônicos com C. dubia. As amostras de sedimento também foram caracterizadas quanto a presença de metais e hidrocarbonetos, buscando correlacionar os efeitos biológicos à contaminação química. Os resultados obtidos nos ensaios com sedimento integral apontam os pontos localizados nas cidades de Mogi das Cruzes (P3) e Suzano (P4) como os mais tóxicos, além de apresentarem concentrações mais elevadas de metais pesados. Os ensaios em fases aquosas do sedimento (elutriato e água intersticial) apontaram Biritiba-Mirim (P1) como um local com elevada freqüência de efeitos tóxicos e importante presença de hidrocarbonetos. O ponto P2, em Biritiba-Mirim também apresentou hidrocarbonetos. No reservatório Ponte Nova (P0) a toxicidade foi o segundo local menos freqüente. Os resultados evidenciaram um gradiente de toxicidade e contaminação que aumenta de acordo com o distanciamento do reservatório da Ponte Nova (P0) e aproximação da metrópole. / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:26:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:00:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A cidade de Jundiaí está localizada a aproximadamente 60 Km de São Paulo e tem uma população de 342.983 mil habitantes sendo que 94,37% residem na zona urbana. A cidade está inserida na bacia hidrográfica do Rio Jundiaí, rio que é formado a partir da confluência do Rio Jundiaizinho com o Ribeirão das Taipas e possui uma extensão de 123 quilômetros e sua foz está situada em Salto, na confluência do Rio Jundiaí com o Rio Tietê. Está é menor bacia hidrográfica do estado de São Paulo e também uma das mais industrializadas. A cidade de Jundiaí conta com a Estação de Tratamento de Esgotos Novo Horizonte (ETE Jundiaí), que coleta 98% dos esgotos da cidade, trata 100% de todo esgoto coletado, com eficiência de remoção de 92% de carga orgânica, esgoto que depois do tratamento é lançado no Rio Jundiaí. O objetivo deste trabalho foi utilizar ensaios de toxicidade com organismos aquáticos para avaliar a carga tóxica que chega à ETE, bem como a eficiência do tratamento biológico e a influência da estação no seu entorno. Foram coletadas amostras em 6 pontos distintos; à montante da ETE (P1), na entrada da ETE (P2), na calha de distribuição das lagoas de aeração (P3), nas 2 saídas da ETE (P4 e P5) e à jusante da ETE (P6). As amostras de afluente da ETE foram mais tóxicas que os efluentes da ETE; já os resultados das amostras do rio não apresentaram diferença. Para Vibrio fischeri os valores de CE(i)50 variaram entre 2,23% e 9,39% para a calha de entrada das lagoas de aeração, enquanto que para Daphnia similis variaram entre 15,52% e 89,95%; para a entrada da ETE os valores variaram entre 4,63% e 8,31% para Vibrio fischeri , e 17,68% e não tóxico para Daphnia similis. Nas campanhas onde foram amostradas as saídas da ETE e águas do rio, os ensaios realizados com Vibrio fischeri apresentaram resultados entre 53,55% e não tóxico para águas do rio e 29,46% e não tóxico para o efluente da ETE, já para Daphnia similis, os resultados estão entre 55,92% e não tóxico para águas do rio e 70,97% e não tóxico para o efluente da ETE. Nos ensaios realizados com Ceriodaphnia dubia, a média de nascimentos para águas do rio esteve entre 4,60 e 15,00 enquanto que para o efluente da ETE esteve entre 4,50 e 10,35 para amostra bruta. Os resultados de toxicidade comprovam a eficiência da ETE na remoção de toxicidade porém outros parâmetros devem ser observados para se comprovar o impacto de seus efluentes sobre as águas do rio. / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:45:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:05:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 07546.pdf: 6655959 bytes, checksum: d53d0f4431174f96fa71e1f77ae4a138 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:26:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:48Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Durante muito tempo, houve um descaso com os recursos hídricos, tanto por parte da sociedade quanto pelas autoridades. O aumento rápido da população, ocasionando ocupações desordenadas, foi ignorado pelos setores públicos e pela própria sociedade, resultando na degradação do ambiente. Os ensaios ecotoxicológicos são essenciais para avaliação ambiental, em conjunto com a avaliação química e biológica. Atualmente, existem mais de 7500 estações de tratamento de água (ETA) convencionais no Brasil. Estima-se que cerca de 2.000 toneladas de sólidos (lodo gerado após o tratamento) são lançadas em águas brasileiras sem nenhum tratamento. O objetivo do presente trabalho foi a aplicação da tríade de qualidade do sedimento, além da avaliação química e ecotoxicológica da água do Rio São Lourenço, como subsídio para o estudo sobre a influência do descarte de Estações de Tratamento de Água (ETA) e Esgoto (ETE) dos municípios de São Lourenço da Serra e Juquitiba (SP). O Rio São Lourenço, além de abastecer o município de São Lourenço da Serra e receber toda a carga poluidora de São Lourenço da Serra e Juquitiba, é um dos principais afluentes do Rio Juquiá, que faz parte da Bacia Hidrográfica do Vale do Ribeira. Foram realizadas sete coletas durante os anos de 2004, 2005 e 2006, em 12 pontos do Rio São Lourenço, a montante e jusante das estações, as quais incluíram amostragens de água, para análises de parâmetros abióticos e ecotoxicológicos, e sedimento, para avaliação parâmetros ecotoxicológicos. Em 2006 as coletas incluíram amostras de sedimento para avaliação dos parâmetros abióticos e biológicos, dados utilizados para a aplicação da Tríade de Qualidade de Sedimento. Foram utilizadas espécies de diferentes níveis tróficos nos ensaios de ecotoxicidade, principalmente organismos autóctones, como importante ferramenta para se avaliar os ambientes tropicais. Na avaliação da toxicidade, foram realizados ensaios de toxicidade agudos e crônicos da água com Daphnia similis e Daphnia laevis, Ceriodaphnia silvestrii e Ceriodaphnia dubia, e do sedimento com organismos aquáticos: Ceriodaphnia silvestrii, Hyalella azteca e Chironomus xanthus. Nos ensaios ecotoxicológicos agudos foram utilizados para análise estatística o teste de TUKEY (TOXTAT 3.4) e para os ensaios de v toxicidade crônica o método proposto por EPA (2002). Os resultados de setembro de 2006 foram integrados e submetidos a análise multivariada. Os resultados obtidos em São Lourenço da Serra mostraram respostas negativas quanto à comunidade bentônica residente no local. Os pontos críticos quanto a avaliação ecotoxicológica do sedimento foram a jusante da ETA e jusante da ETE, sendo que não foi possível a correlação desses resultados com a avaliação química. Nas amostras de água apresentaram ecotoxicidade os pontos a jusante da ETA e da ETE. Os resultados indicam que o local é influenciado por ações antrópicas além dos descartes das ETA e ETE. Em Juquitiba, foi observada influência da ETA na qualidade da água. Na avaliação da estrutura da comunidade bentônica, a família Tubificidae foi presente e dominante em todos os pontos, característica de ambientes impactados. Na avaliação da contaminação química da água, foram observadas altas concentrações de Al e Fe, sendo que não estão correlacionadas aos efluentes das estações e são características naturais da região de São Paulo. Esses resultados mostram que a qualidade da água e do sedimento do Rio São Lourenço neste local está comprometida pelas ações antrópicas além do ambiente sofrer influência dos descartes das ETA e ETE. Há necessidade de maior controle ambiental na área, já que se trata de uma Área de Preservação Ambiental. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP / FAPESP:04/10085-4