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Made available in DSpace on 2016-06-02T19:29:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseSPG.pdf: 896184 bytes, checksum: 0237c1553b20f09b9264cf38e782d113 (MD5) Previous issue date: 2004-06-30 / The influence of phytoplankton and their excreted materials in natural waters have been considered important issues among metal speciation studies. This work focused on the potential influence of the high molecular weight materials excreted by dominant phytoplankton species of Barra Bonita reservoir (Anabaena spiroides, Microcystis aeruginosa and Aulacoseira granulata) in the speciation and complexation of Cu and Cd. Therefore, this study comprised field and laboratory studies. Seasonal samplings were made during a period of two years in the reservoir. The total, ionic and organic concentrations of Cu and Cd were determined, as well as the complexation parameters with ligands present in the reservoir water. Also, the dissolved organic carbon and physico-chemical parameters of the water column were obtained. A speciation model was applied to metal complexation parameters and total metal concentrations obtained in field investigations. Laboratory cultures of the selected microalgae were made to obtain high molecular weight excreted materials. In a similar manner, the high molecular weight materials were isolated from the reservoir water. These materials were analysed for metal complexation with Cu and Cd, monosaccharide composition and elemental analysis (C, H, N and S). In the reservoir water, Cd speciation was dominated by ionic species, while Cu was mostly associated to the dissolved organic matter. Seasonal samplings presented Cu ligands with similar complexation parameters for the entire period studied. Cd complexation was not detected in the reservoir water. The speciation model resulted in similar Cu2+ concentration to the mean value obtained in field analyses, and indicated higher Cu association to the ligands of the reservoir water. Cu was complexed by all high molecular weight materials studied, while Cd was complexed solely by the cyanophyte materials. Higher proportions of acid monosaccharides in the high molecular weight materials corresponded to higher Cu and Cd complexation parameters, whereas no relation between C, H, N and S proportions and metal complexation properties of the high molecular weight materials was observed. The excreted materials of dominant microalgae from Barra Bonita reservoir had Cu ligands with intermediate to weak binding strength, as those present in the reservoir water. These results indicate the potential influence of such organic materials in metal speciation, bioavailability and mobility of metals with similar behaviour to that of Cu in the reservoir water. / A influência do fitoplâncton e de seus produtos excretados resultantes da fotossíntese em corpos d'água têm sido o enfoque de vários trabalhos que investigam a especiação e o destino de metais. Este estudo teve como hipótese a potencial influência dos materiais de alta massa molecular excretados por três espécies fitoplanctônicas (Anabaena spiroides, Microcystis aeruginosa e Aulacoseira granulata), dominantes no reservatório de Barra Bonita, em relação à especiação e complexação dos metais Cu e Cd na água do reservatório. Para tanto o estudo foi dividido em investigações de campo e experimentos de laboratório. Coletas sazonais por um período de dois anos no reservatório foram avaliadas quanto às espécies dissolvidas totais, orgânicas e iônicas de Cu e Cd, a determinação dos parâmetros de complexação destes metais com ligantes presentes na água, assim como o conteúdo de carbono orgânico dissolvido e os parâmetros físico-químicos da coluna d água. Uma modelagem da especiação química dos metais estudados foi feita com o uso das concentrações totais e os parâmetros de complexação adquiridos nas coletas sazonais. No laboratório foram obtidos os materiais de alta massa molecular excretados em cultivos das microalgas selecionadas, e o material de alta massa molecular dissolvido na água do reservatório, isolado seguindo-se o mesmo procedimento usado para os excretados algais. Estes materiais foram analisados quanto aos parâmetros de complexação com Cu e Cd, e composição monossacarídica e elementar (C, H, N e S). A especiação do Cd na água do reservatório foi dominada por formas iônicas, enquanto o Cu estava em grande maioria associado à matéria orgânica dissolvida. A água do reservatório apresentou, nas coletas sazonais, ligantes para Cu com parâmetros de complexação semelhantes em todo o período estudado. Nas condições experimentais empregadas, não foi detectada a complexação de Cd com ligantes oriundos da água do reservatório. A modelagem da especiação de Cu resultou em uma concentração semelhante de Cu2+ àquela medida em amostras de campo, e maior associação do Cu aos ligantes caracterizados neste estudo. O Cu foi complexado tanto pelos materiais de alta massa molecular das microalgas como também pela água do reservatório, enquanto o Cd foi complexado somente pelo material excretado pelas cianofíceas. Maiores proporções de monossacarídeos ácidos nos materiais corresponderam a parâmetros de complexação de Cu e Cd com valores mais elevados. No entanto, não foi observada uma relação entre as proporções de C, H, N e S e a complexação dos metais. Os excretados das microalgas dominantes no reservatório apresentaram ligantes para Cu com força de associação de intermediária a fraca, assim como os ligantes presentes no reservatório. Estes resultados confirmam o potencial de influência dos excretados na especiação, mobilidade e destino de metais com comportamento semelhante ao Cu, no reservatório de Barra Bonita.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / This work as main objective to evaluate the eletrogenic effect in preparations of Ãleum of rabbit fixes in chambers of Ãssing, in presence of supernatant of macrophages (S.MfS), stimulated with microcistin-LR (MCLR), of Microcystis aeruginosa. S.MfS estimulated with MCLR (3,2.10-7M; 9,6.10-7M e 3,2.10-6M), produces effect secretion, of the form dose-dependent; being that short circuit current (Isc), the secular chain variation (t) can be described for an equation of the type Isc = a . ekt for a correlation coefficient r = 0,9988 and Iscmaximo = 128,16  14,54 ÂA . cm-2. Later, was observed that the metabolic processes associatesâ geneses of the FSI, from stimulated macrophages, require the participation of a protein G, sensible pertussis active toxin. It was also verified that inhibing of protÃic synthesis, proteases, phosfolipase A2, ciclooxigenases, lipoxigenases, synthesis TNF-a, and antagonists of the PAF, they had reduced the FSI synthesis. With the application of monoclonal antibodies, it was verified that interleukin-b (IL-1b), was the main FSI; as also, that macrophages stimulated with MCLR, in the concentrations above, produced IL-1b and TNF-a, of form dose-dependent. The pay-treatment of the ileum mucosal with bumetanide, indomethacin, tetrodotoxin and HOE, disclosed that the secretory effect, by means of stimulated action of the S.MfS with MCLR is dependent of the secretion of ions chloride, with the participation of PAF, prostaglandins and mediators of the enteric nervous system. With this effect, it associates reduction of the transepitelial resistance (Rte), also mediated for prostaglandins, TNF-a, and indirectly IL-1b. The analysis of the coefficient of Hurst, disclosed that these effect had not occurred of random form, but had involved significant alterations in the kinetic parameters of the eletrogÃnic effect, to the level of the ileum mucosal. Macrophages stimulated for MCLR, produces and liberate more TNF-a of that IL-1b, to the Constant taxes, being this a linked characteristic to the type of employed stimulation. It is concluded, therefore, that MCLR stimulates macrophages to produce substances that can act as intestinal secretion factor, to the level of the ileum mucosal, involving chloride canals, reduction of the Rte, requesting for this, the participation of pro-inflammatory mediators and the enteric nervous system. / Este trabalho teve-se como principal objetivo, avaliar os efeitos eletrogÃnicos em preparaÃÃes de Ãleo de coelho fixadas em cÃmaras de Ãssing, em presenÃa de sobrenadante de macrÃfagos (S.MfS) estimulados com microcistina-LR MCLR de Microcystis aeruginosa. S.MfS estimulados com MCLR (3,2.10-7M; 9,6.10-7M e 3,2.10-6M), produz, de forma dose-dependente; sendo que a variaÃÃo temporal (t) da corrente de curto-circuito (Isc), pode ser descrita por uma equaÃÃo do tipo Isc = a . ekt; para um coeficiente de correlaÃÃo r = 0,9988 e Iscmaximo = 128,16  14,54 ÂÂcm-2. Posteriormente, observou-se que os processos metabÃlicos associados à gÃnese do fator deâ secreÃÃo intestinalâ (FSI), a partir de macrÃfagos estimulados, requer a participaÃÃo de uma proteÃna G sensÃvel à toxina pertusis ativa. Verificou-se tambÃm que inibidores de sÃntese protÃica, proteases, fosfolipase A2, cicloxigenases, lipoxigenases,; sÃntese de TNF-a e antagonista do PAF, reduziram a sÃntese de FSI. Com o emprego de anticorpos monoclonais, verificou-se que IL-1b era o principal FSI; como tambÃm, que macrÃfagos estimulados com MCLR, nas concentraÃÃes acima, reduziu IL-1b e TNF-a, de forma dose-dependente. O prÃ-tratamento da mucosa ileal com bumetanida, indometacina, tetrodotoxina e HOE, revelou que o efeito secretÃrio mediante aÃÃo do S.MfS estimulados com MCLR, à dependente da secreÃÃo de Ãons cloreto, com a participaÃÃo de PAF, prostaglandinas e mediadores do sistema nervoso entÃrico. A este efeito associa-se a diminuiÃÃo da resistÃncia transepitelial (Rte), tambÃm mediada por, prostaglandinas, PAF, TNF-a e, indiretamente, IL-1b. A anÃlise do coeficiente de Hurst (H), revelou que estes efeitos nÃo ocorreram ao acaso, mas envolveram alteraÃÃes significativas nos parÃmetros cinÃticos dos efeitos eletrogÃnicos, ao nÃvel da mucosa ileal. MacrÃfagos estimulados com MCLR produz e libera mais TNFa do que IL-1b, à taxas constantes ; sendo esta uma caracterÃstica atrelada ao tipo de estÃmulo empregado. Conclui-se, portanto, que MCLR estimula macrÃfagos a produzir substÃncias que podem atuar como fator de âsecreÃÃo intestinalâ ao nÃvel da mucosa ileal, envolvendo canais de cloreto, diminuiÃÃo de Rte; requisitando para isto, a participaÃÃo de mediadores prÃ-inflamatÃrios e do sistema nervoso entÃrico.

In our pervious study, the ethanol extracts from Eupatorium fortunei Turcz at concentrations of 200 ÷ 500 mg L-1 significantly inhibited the growth of Microcystis aeruginosa, which is the most common species, responsible for toxic cyanobacteria blooming in fresh water. o-Coumaric acid (or 2-hydroxy-cinnamic acid) isolated from E. fortunei was tested its growth-inhibitory effect on M. aeruginosa and Chlorella vulgaris at the concentrations of 1.0, 10.0 and 100.0 mg L-1 in the 96- hour experiment by the optical density and the analytical method of chlorophyll a concentration. Results indicated that the compound strongly affected towards M. aeruginosa at the concentration of 100.0 mg L-1 with the inhibition efficiency (IE) values of 76.76 % and 84.66 %, respectively while those for C. vulgaris were lower just of 60.59%, and 74.53 %, respectively. The obtained data demonstrated that two methods were highly consistent and o- coumaric acid was more toxic to M. aeruginosa than C. vulgaris at all tested concentrations (p<0.05). The images of M. aeruginosa and C. vulgaris cells under the light microscope clearly showed the damage of these cells under the attck of o-coumaric acid. Although o-coumaric compound was widely demonstrated antibacterial properties in previous reports, to the best of our knowledge, our study was the first report about effect of o- coumaric acid on the growth of M. aeruginosa and C. vulgaris. / Những nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng cao chiết etanol từ cây Mần tưới Eupatorium fortune Turcz tại dải nồng độ 200 ÷ 500 μg mL-1 ức chế mạnh sinh trưởng của Microcystis aeruginosa, - loài phổ biến nhất gây nên sự bùng nổ tảo độc trong hệ sinh thái nước ngọt. o-Coumaric axit (hay 2-hydroxy-cinnamic axit) phân lập từ E. fortune được tiến hành đánh giá ảnh hưởng lên sinh trưởng của hai loài M. aeruginosa và Chlorella vulgaris tại ba nồng độ là 1.0, 10.0 and 100.0 mg L-1 trong thời gian 96 giờ thực nghiệm theo phương pháp đo mật độ quang và phân tích hàm lượng chlorophyll a. Kết quả nghiên cứu cho thấy sau 96 giờ phơi nhiễm tại nồng độ 100 mg L-1 hoạt chất ức chế mạnh tới M. aeruginosa với giá trị ức chế sinh trưởng (IE) tương ứng là 76.76 và 84.66%. Giá trị IE đối với C.vulgaris ghi nhận thấp hơn chỉ là 60.65 và 74.53%, tương ứng. Hai phương pháp phân tích trên có tính nhất quán cao và o-coumaric ức chế sinh trưởng lên loài M.aeruginosa mạnh hơn so với loài C.vulgaris tại tất cả các nồng độ nghiên cứu (p<0.05). Ảnh chụp các tế bào M.aeruginosa và C.vulgaris dưới kính hiển vi điện tử đã chứng minh những tổn thương của tế bào dưới tác động của o-coumaric axit. Mặc dù o- coumaric cho thấy đặc tính chống khuẩn cao trong các công bố trước đây, nhưng theo hiểu biết của chúng tôi đây là nghiên cứu đầu tiên công bố về ảnh hưởng của hoạt chất o-coumaric axit lên sinh trưởng của M. aeruginosa và C. vulgaris.

This dissertation thesis focuses on the removability of algal organic matter (AOM) by coagulation during water treatment and also on the influence of AOM on the coagulation of other substances present in source water. Special emphasis is put on the description of coagulation mechanisms. The effectiveness of AOM removal by coagulation was investigated by coagulation tests performed with optimized doses of coagulants (aluminium or ferric sulphate) under different pH values. Peptides and proteins contained in cellular organic matter of cyanobacterium Microcystis aeruginosa were used in the experiments since they have been previously reported to disturb the coagulation process. Moreover, peptides and proteins underwent coagulation experiments together with kaolin particles, representing clay particles in turbid waters, in both the presence and absence of coagulants to investigate the effect of AOM on the coagulation of turbid waters. To enable the description of coagulation mechanisms, AOM were characterised in terms of charge, functional groups, molecular weight and ability to form dissolved complexes with coagulant metals. The experimental results demonstrated that the removability of peptides and proteins is greatly dependent on pH value and on the properties of the involved particles or molecules....

Microcistinas são potentes hepatotoxinas e promotoras de tumores encontradas em águas doces que causam riscos à saúde pública e, portanto, representam um sério problema para as estações de tratamento de água. O gênero de cianobactéria Microcystis é o mais conhecido produtor dessas toxinas e também o mais comumente encontrado formando florações em reservatórios de água usados para abastecimento público. Entretanto, algumas bactérias são capazes de utilizar essas toxinas como fonte de carbono o que pode contribuir para a sua remoção da água. Neste estudo foi avaliado o potencial de degradação da microcistina-XR (MCYST-XR) por bactérias heterotróficas isoladas de um sistema de abastecimento público de água da cidade de Piracicaba-SP. A cianotoxina MCYST-XR avaliada foi isolada da linhagem Microcystis aeruginosa NPLJ-4 e purificada. Culturas puras de 35 bactérias isoladas do sistema de abastecimento de água foram testadas. Para isso, cada bactéria foi inoculada em meio mínimo de sais contendo 60 g mL-1 de MCYST-XR purificada e após 144 horas a degradação da toxina foi avaliada por análise em LC-MS/MS. Os picos indicando a massa da microcistina-XR (m/z 1037) não foram detectados no meio de cultura de seis bactérias, as quais foram identificadas pelo sequenciamento quase completo do gene de RNAr 16S como pertencentes aos gêneros Pseudomonas sp., Sphingomonas sp., Microbacterium sp., Agromyces sp., Bacillus sp. e Acinetobacter sp. Este é o primeiro relato de uma linhagem de Acinetobacter capaz de degradar MCYST. A cinética de biodegradação da MCYST-XR mostrou redução de 80% em 72 horas, período em que as bactérias apresentaram o máximo crescimento. A presença do gene mlrA codificante da enzima microcistinase envolvida no metabolismo da microcistina foi avaliada nos genomas dos seis isolados bacterianos usando iniciadores de PCR específicos. Fragmentos de aproximadamente 800 pb foram amplificados em dois isolados, Bacillus sp.e Microbacterium sp. Ensaios de toxicidade utilizando o cládocero Daphnia similis foram realizados para verificar a efetiva remoção da MCYST-XR e a não formação de subprodutos tóxicos na via de biodegradacão. Os resultados negativos dos bioensaios após 48 horas indicaram a ausência de subprodutos tóxicos na via da degradação. / Microcystins are potent hepatotoxins and tumor promoters found in freshwaters that cause public health risks and thus represent a serious problem for water treatment plants. The cyanobacterium genus Microcystis is the most known toxin-producer and the most common bloom-forming in water reservoirs used for public supply. However, some bacteria are able to use these toxins as carbon source, which can contribute to its removal from water. This study assessed the potential for degradation of microcystin-XR (MCYST-XR) by heterotrophic bacteria isolated from a public water supply system of the city of Piracicaba-SP. The cyanotoxin MCYSTXR evaluated was isolated from Microcystis aeruginosa strain NPLJ-4 and purified. Pure cultures of 35 bacteria isolated from the water supply system were tested. For this, each bacterium was inoculated in minimal medium salts containing 60 g mL-1 of purified MCYST-XR and after 144 hours the toxin degradation was evaluated by LC-MS/MS analysis. The peaks indicating the mass of microcystin-XR (m/z 1037) were not detected in the culture medium of six bacteria, which were identified by almost complete sequencing of the 16S rRNA gene as belonging to the genera Pseudomonas sp., Sphingomonas sp., Microbacterium sp., Agromyces sp., Bacillus sp. and Acinetobacter sp. This is the first report of an Acinetobacter strain able to degrade MCYST. The kinetic of the MCYST-XR biodegration showed 80% reduction in 72 hours, period in which the bacteria showed the maximum growth. The presence of the mlrA gene encoding the microcystinase enzyme involved in the metabolism of microcystin was evaluated in the genomes of the six bacterial isolates using specific PCR primers. Fragments of approximately 800 bp were amplified in two isolates, Bacillus sp. and Microbacterium sp. Toxicity assays using the cladoceran Daphnia similis were conducted to verify the effective removal of MCYST-XR and the non formation of toxic by-products in the biodegradation pathway. The negative results of the bioassays after 48 hours indicated absence of toxic by-products in the biodegradation pathway.

Microcistinas são potentes hepatotoxinas e promotoras de tumores encontradas em águas doces que causam riscos à saúde pública e, portanto, representam um sério problema para as estações de tratamento de água. O gênero de cianobactéria Microcystis é o mais conhecido produtor dessas toxinas e também o mais comumente encontrado formando florações em reservatórios de água usados para abastecimento público. Entretanto, algumas bactérias são capazes de utilizar essas toxinas como fonte de carbono o que pode contribuir para a sua remoção da água. Neste estudo foi avaliado o potencial de degradação da microcistina-XR (MCYST-XR) por bactérias heterotróficas isoladas de um sistema de abastecimento público de água da cidade de Piracicaba-SP. A cianotoxina MCYST-XR avaliada foi isolada da linhagem Microcystis aeruginosa NPLJ-4 e purificada. Culturas puras de 35 bactérias isoladas do sistema de abastecimento de água foram testadas. Para isso, cada bactéria foi inoculada em meio mínimo de sais contendo 60 g mL-1 de MCYST-XR purificada e após 144 horas a degradação da toxina foi avaliada por análise em LC-MS/MS. Os picos indicando a massa da microcistina-XR (m/z 1037) não foram detectados no meio de cultura de seis bactérias, as quais foram identificadas pelo sequenciamento quase completo do gene de RNAr 16S como pertencentes aos gêneros Pseudomonas sp., Sphingomonas sp., Microbacterium sp., Agromyces sp., Bacillus sp. e Acinetobacter sp. Este é o primeiro relato de uma linhagem de Acinetobacter capaz de degradar MCYST. A cinética de biodegradação da MCYST-XR mostrou redução de 80% em 72 horas, período em que as bactérias apresentaram o máximo crescimento. A presença do gene mlrA codificante da enzima microcistinase envolvida no metabolismo da microcistina foi avaliada nos genomas dos seis isolados bacterianos usando iniciadores de PCR específicos. Fragmentos de aproximadamente 800 pb foram amplificados em dois isolados, Bacillus sp.e Microbacterium sp. Ensaios de toxicidade utilizando o cládocero Daphnia similis foram realizados para verificar a efetiva remoção da MCYST-XR e a não formação de subprodutos tóxicos na via de biodegradacão. Os resultados negativos dos bioensaios após 48 horas indicaram a ausência de subprodutos tóxicos na via da degradação. / Microcystins are potent hepatotoxins and tumor promoters found in freshwaters that cause public health risks and thus represent a serious problem for water treatment plants. The cyanobacterium genus Microcystis is the most known toxin-producer and the most common bloom-forming in water reservoirs used for public supply. However, some bacteria are able to use these toxins as carbon source, which can contribute to its removal from water. This study assessed the potential for degradation of microcystin-XR (MCYST-XR) by heterotrophic bacteria isolated from a public water supply system of the city of Piracicaba-SP. The cyanotoxin MCYSTXR evaluated was isolated from Microcystis aeruginosa strain NPLJ-4 and purified. Pure cultures of 35 bacteria isolated from the water supply system were tested. For this, each bacterium was inoculated in minimal medium salts containing 60 g mL-1 of purified MCYST-XR and after 144 hours the toxin degradation was evaluated by LC-MS/MS analysis. The peaks indicating the mass of microcystin-XR (m/z 1037) were not detected in the culture medium of six bacteria, which were identified by almost complete sequencing of the 16S rRNA gene as belonging to the genera Pseudomonas sp., Sphingomonas sp., Microbacterium sp., Agromyces sp., Bacillus sp. and Acinetobacter sp. This is the first report of an Acinetobacter strain able to degrade MCYST. The kinetic of the MCYST-XR biodegration showed 80% reduction in 72 hours, period in which the bacteria showed the maximum growth. The presence of the mlrA gene encoding the microcystinase enzyme involved in the metabolism of microcystin was evaluated in the genomes of the six bacterial isolates using specific PCR primers. Fragments of approximately 800 bp were amplified in two isolates, Bacillus sp. and Microbacterium sp. Toxicity assays using the cladoceran Daphnia similis were conducted to verify the effective removal of MCYST-XR and the non formation of toxic by-products in the biodegradation pathway. The negative results of the bioassays after 48 hours indicated absence of toxic by-products in the biodegradation pathway.

Cyanobacterial blooms in lakes impact human health, the economy, and ecosystem health. It is predicted that climate change will promote and increase the frequency and intensity of cyanobacterial blooms due to unique physiological adaptions that allow cyanobacteria to exploit warm stable water bodies. Key cyanobacteria physiological adaptions include nitrogen fixation, buoyancy regulation and higher optimum growth temperatures. The largest uncertainty of predicting the effect of climate change is in understanding how the interactions among species will change. Adding to the ambiguity, cyanobacteria physiological adaptions can vary based on lakespecific ecotypes and can have different sensitivities to temperature. It is critical to understand how cyanobacterial physiological adaptions impact species interactions in order to improve and devise adaptable, short‐term management methods for bloom control. This study investigated how weather patterns and algal buoyancy regulation influence the competition and accumulation of two bloom‐forming buoyant cyanobacteria species (Aphanizomenon flos‐aquae (APFA) and toxin‐forming Microcystis aeruginosa (MSAE)) in Upper Klamath Lake (UKL), Oregon. The focus was confirming the buoyancy rate of the APFA in Upper Klamath Lake and exploring whether short‐term weather conditions could lead to dangerous accumulations of APFA or MSAE. A sensitivity analysis was conducted on the model's buoyancy terms and growth curves to see if the outcome of competition was influenced by these parameters. UKL specific buoyancy rates were measured on APFA from samples taken directly from the lake in the summer of 2015. Tracking software was used to measure APFA movement through water, and individual colony movement was averaged to obtain a single buoyancy rate. There was a high degree of agreement between the calculated APFA buoyancy rate in UKL (0.89 ± 0.34 m hr-1) with the rate published by Walsby (1995; 0.9 ± 0.5 m hr-1). This study investigated how weather patterns and buoyancy regulation influenced the outcome of competition between APFA and MSAE. Weather and water column temperature data were collected from UKL in the summer of 2016. A onedimensional hydrodynamic model was used to calculate the lake's thermal and turbulence structure on days with contrasting weather patterns (hot/cool and windy/calm). A competition model was used to calculate the accumulation of APFA and MSAE cells in regular intervals through the water column under the various weather scenarios. MSAE accumulation was significantly influenced by the thermal and turbulence regimes, but APFA maintained high accumulations under every regime and was the better competitor under every thermal and turbulence regime. MSAE was more negatively impacted by high turbulence than low temperatures. APFA's optimum temperature growth curve was found to be important in determining the outcome of competition between APFA and MSAE. Surprisingly, competition was not sensitive to changes in buoyancy rates. Buoyancy was not found to be a function of algal accumulation under any thermal and turbulence regime. The impacts of climate change and human‐induced enrichment has the potential to change existing patterns of species interactions in lentic systems. Restoration and management efforts should consider the significance of cascading ecological responses to climate change. Understanding how key physiological adaptions operate is the first step to assessing the scope of this impact. While buoyancy might not play a large role in competition in UKL, it might be possible to use mixing to suppress MSAE because it is negatively impacted by high turbulence. If MSAE hot spots become a reoccurring problem in UKL, lakes managers might be able to use localized mixing to suppress MSAE blooms in these problem areas.

CAPES / As cianobactérias se proliferam rapidamente em ambientes eutrofizados e podem ser capazes de sintetizar toxinas que inviabilizam a utilização dos recursos hídricos. A espécie Microcystis aeruginosa apresenta ampla distribuição, além de ser potencial produtora de hepatotoxinas denominadas microcistinas. O risco à saúde humana destas substâncias faz com que os métodos para controle destes microrganismos na água adquiram fundamental importância. De forma a verificar possíveis efeitos inibitórios de compostos fitoquímicos produzidos por macrófitas aquáticas sobre o crescimento e a produção de microcistinas da cianobactéria Microcystis aeruginosa, o presente estudo utilizou extratos hidroalcoólicos de sete espécies de macrófitas aquáticas (Eichhornia azurea, Eleocharis cf. acutangula, Ludwigia cf. peruviana, Myriophyllum cf. aquaticum, Pontederia cordata, Sagittaria montevidensis e Typha domingensis). O meio de cultura ASM-1 foi otimizado em relação ao pH, nitrogênio, fósforo e ferro através de planejamento fatorial. Para o preparo dos extratos, as sete espécies de macrófitas aquáticas foram coletadas, processadas e submetidas ao processo de extração com solução hidroetanólica 80% (v/v). Os extratos obtidos foram liofilizados e aplicados em concentrações conhecidas aos cultivos de M. aeruginosa, em meio ASM-1 otimizado. O monitoramento da concentração celular foi realizado a cada 48 h por 10 dias. As diferenças estatísticas foram avaliadas através do método estatístico ANOVA repeated. A determinação da concentração de microcistina-LR foi realizada nas culturas contendo a concentração de extrato de maior efeito inibitório. Para a verificação de efeitos bacteriostáticos e bactericidas, ao final do período testado, os cultivos foram reinoculados em tubos de ensaio contendo apenas o meio de cultura estéril. Os extratos foram avaliados quanto à presença de metabólitos secundários e à toxicidade aguda sobre Daphnia magna. Os experimentos apresentaram valores de crescimento elevados no meio que continha maiores concentrações de P e Fe. Os extratos inibiram significativamente o crescimento da cepa quando foram aplicados na concentração de 500 mg.L-1, com exceção do extrato obtido a partir de S. montevidensis em que o efeito inibitório sobre as células foi o menor observado. O extrato com maior efeito inibitório foi obtido de partes aéreas de M. cf. aquaticum pois a taxa de inibição foi de 99,1% na concentração de 500 mg.L-1. As análises de microcistina evidenciaram que para o extrato de E. cf. acutangula a redução do crescimento foi acompanhada de aumento na produção de microcistina-LR de 216 para 610 ppb. Nos testes com o extrato de S. montevidensis a concentração de toxina sofreu pouca alteração, aumentando de 216 para 222 ppb. Efeitos bactericidas foram verificados para a exposição aos extratos de E. cf. acutangula, L. cf. peruviana e M. cf. aquaticum, uma vez que após reinoculadas não foram verificados crescimentos celulares. Para os extratos de E. azurea, P. cordata e T. domingensis não foram observados efeitos tóxicos, por outro lado, a maior toxicidade ocorreu para S. montevidensis, pois 100% dos organismos apresentaram imobilidade na concentração de 50 mg.L-1. Considerando os dados de inibição e de toxicidade foi possível constatar que o extrato obtido de L. cf. peruviana apresentou maiores vantagens em sua aplicação. Os resultados obtidos indicam a possibilidade futura da aplicação de extratos para a remediação de florações e mostram, também, a necessidade de investigações fitoquímicas e toxicológicas mais detalhadas no sentido de identificar as substâncias ativas no controle de florações, de forma a potencializar a ação destas e minimizar seus efeitos tóxicos. / Cyanobacteria proliferate rapidly in eutrophic environments and may be able to synthesize toxins that block water resources use. The cyanobacterium Microcystis aeruginosa is widely distributed, being a potential producer of hepatotoxins called microcystins. The risks to human health of these substances demands methods to control these microorganisms in water. In order to investigate possible inhibitory effects of phytochemical compounds produced by aquatic macrophytes on the growth and microcystin production of Microcystis aeruginosa, the present study used aquatic macrophytes hydroalcoholic extracts of seven species (Eichhornia azurea, Eleocharis cf. Acutangula, Ludwigia cf. peruviana, yriophyllum cf. aquaticum, Pontederia cordata, Sagittaria montevidensis and Typha domingensis). The culture medium ASM-1 was optimized with respect to pH, nitrogen, phosphorus and iron through a factorial design. For extracts preparation, the seven species of aquatic macrophytes were collected, processed and submitted to extraction process solution ethanol 80% (v/v). The extracts were lyophilized and applied in known concentrations to cultures of M. aeruginosa, in optimized ASM-1 medium. Cell concentration was determined every 48 h for 10 days. Statistical differences were evaluated using ANOVA repeated. The microcystinLR concentration was determined in cultures containing greater inhibitory effect extract concentration. Evaluation of bacteriostatic and bactericidal effects at the end of tested period, the cultures were reinoculated into test tubes containing only sterile culture medium. The extracts were evaluated for the presence of secondary metabolites and acute toxicity on Daphnia magna. The experiments showed high growth rates in medium containing higher concentrations of P and Fe. Hydroalcoholic extracts inhibited the growth of Microcystis aeruginosa strain, more effective when applied at a concentration of 500 mg L-1, except for tests performed with S. montevidensis in that the mean inhibitory effect on the cells was the lowest observed. The extract with the highest inhibitory effect was obtained from aerial parts of M. cf. aquaticum in which the inhibition rate was 99.1%. The analyzes showed that microcystin for the extract of E. cf. acutangula the greatest cellular inhibition was accompanied by an increase in microcystin-LR production from 216 to 610 ppb. In tests with S. montevidensis extract the concentration of toxin was few changed, increasing from 216 to 222 ppb. Bactericidal effects were observed for exposure to extracts of E. cf. acutangula, L. cf. peruviana and M. cf. aquaticum. For extracts of E. azurea, P. cordata and T. domingensis toxic effects were not observed. The major toxicity was observed for S. montevidensis, in which 100% of organisms presented immobility in concentration of 50 mg.L-1. Considering inhibition and toxicity data was found that L cf. peruviana extract showed more advantages on its application. The results indicate the possibility of future application of extracts for blooms remediation and also show the need for detailed toxicological and phytochemical investigations in order to identify the active compounds in blooms control and minimize their toxic effects.

Submitted by (edna.saturno@ufrpe.br) on 2016-06-29T14:18:35Z No. of bitstreams: 1 Micheline Kezia Cordeiro de Araujo.pdf: 597014 bytes, checksum: cbc04cbe646fd01acabd409d39e9b8a1 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-29T14:18:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Micheline Kezia Cordeiro de Araujo.pdf: 597014 bytes, checksum: cbc04cbe646fd01acabd409d39e9b8a1 (MD5) Previous issue date: 2012-02-13 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Evidence of a circadian rhythm in the biosynthesis of microcystins (MC) in Microcystis panniformis Komarek et al. posed a question on how this toxin is released into the environment, since there were no cell lysis to explain the variations of intracellular microcystins. The aims of this study were the investigation of possible variations of intracellular and extracellular microcystins during cycles of 24 hours in M. aeruginosa (Kützing) Kützing, the influence of population density in the concentrations of intracellular and extracellular microcystins and if the release of microcystins in batch-like cultivation happens in an active way. The experiments were performed in triplicate, under controlled laboratory conditions in two independent 24h cycles, light:dark and light:light (12:12h) during the exponential growing phase. It was also analyzed a light:dark cycle during the stationary growing phase under the same conditions. Samples collected in 2 hours intervals were centrifuged and the concentrations of intracellular MC per cell-quota (MCI) and extracellular MC per equivalent cell-quota (MCE), using respectively, pellet and supernatant, were obtained using the ELISA method. The MCI exhibited an endogenous rhythm controlled by time in a period of 24 hours with similar patterns between light:dark and light:light cycles in exponential and stationary growing phases. The MCI in the stationary growing phase were higher than in the exponential growing phase, reaching approximately 4.7 times and 4.9 times higher in the 10 and 14 hours, respectively. The oscillations of MCE were similar in both light:dark cycles of exponential and stationary growing phases. Based on these findings, we came to the conclusion that the release of MCI to the extracellular medium is actively controlled by an endogenous rhythm. The population density is directly related to the MCI increasing, which could be related to a communication similar to “quorum sensing”. / A comprovação de um ritmo circadiano na biossíntese de microcistinas (MC) em Microcystis panniformis Komárek et al. levantou a suspeita quanto à forma de liberação desta toxina no meio circundante, visto que não foram observadas lises celulares que explicassem as variações de microcistinas intracelulares. Os objetivos deste estudo foram investigar as possíveis variações de microcistinas intra e extracelulares durante ciclos de 24 horas em M. aeruginosa, a influência da densidade populacional nas concentrações de microcistinas intra e extracelulares e, se a liberação de microcistinas em cultivos do tipo “batch” ocorre de maneira ativa. Os experimentos foram realizados em tréplicas, sob condições controladas de laboratório, em dois ciclos de 24h independentes: claro:escuro e claro:claro (12:12h) durante a fase exponencial de crescimento. Também foi analisado um ciclo claro:escuro durante a fase estacionária nas mesmas condições. Amostras coletadas a cada 2 horas foram centrifugadas e as concentrações de MC intracelulares por quota celular (MCI) e extracelulares por quota celular equivalente (MCE), utilizando respectivamente, “pellet” e sobrenadante foram obtidas através do método ELISA. As MCI exibiram um ritmo endógeno controlado em função do tempo em um período de 24 horas com padrões similares entre os ciclos claro:escuro e claro:claro nas fases exponencial e estacionária de crescimento. As MCI na fase estacionária foram mais elevadas que na exponencial, chegando cerca de 4,7 e 4,9 vezes maiores nos horários das 10 e 14 horas, respectivamente. As oscilações das MCE foram semelhantes nos ciclos claro:escuro de ambas as fases exponencial e estacionária. Baseado nos resultados encontrados, a liberação das MCI para o meio extracelular ocorre de forma ativa controlada por um ritmo endógeno. A densidade populacional está diretamente relacionada ao aumento das MCI que pode estar relacionada a uma comunicação semelhante a “quorum sensing”.