A planície costeira do Rio Grande do Sul apresenta vários lagos subtropicais rasos com origem semelhante e uma grande amplitude de tamanho, distância e conectividade entre lagos, e desta maneira é aqui considerada como apropriada ao endereçamento de questões tais como diversidade e metabolismo do bacterioplâncton, um tópico atual de pesquisa. Em uma primeira abordagem, nós acessamos a diversidade bacteriana usando a técnica de Hibridização in situ Fluorescente (FISH) em um sub-conjunto destes lagos e inesperados padrões biogeográficos foram encontrados, a despeito da baixa resolução taxonômica empregada por esta técnica. Uma vez que os resultados do FISH têm sido relacionados também ao estado fisiológico das células, além de diversidade, nós procuramos por uma explicação alternativa para situações metabólicas bacterianas associadas aos fatores testados. Os resultados mostraram que as macrófitas exercem um efeito negativo sobre o fitoplâncton através de mecanismos antagonistas e que este último, por sua vez, afeta as bactérias, além de um possível efeito direto sobre o fitoplâncton e o bacterioplâncton pela liberação de compostos alelopáticos e substâncias húmicas. A competição entre o fitoplâncton e as bactérias sob condições de alta densidade algal pode igualmente criar condições inadequadas para o metabolismo bacteriano. Estes resultados indicam que fatores locais podem ter um efeito importante sobre a distribuição de estados metabólicos do bacterioplâncton. Em uma segunda abordagem, nós examinamos em detalhe a transição a partir da zona litoral dominada por macrófitas até a zona pelágica dominada pelo fitoplâncton, acompanhando as respostas contínuas do bacterioplâncton à mudança de dominância de produtor primário, uma vez que os resultados da primeira abordagem demonstraram que importantes respostas das bactérias estão associadas a estes dois habitats putativos. Os resultados também indicaram um padrão de inibição na presença de macrófitas aquáticas, potencializado pelas altas cargas de substâncias húmicas dos massivos banhados circundantes. O bacterioplâncton aumentou em densidade, biovolume e biomassa em direção às zonas pelágicas, mas a Eficiência de Crescimento Bacteriana indicou que as bactérias possivelmente tenham melhor performance metabólica em locais de dominância bem definida. Mudanças na estrutura da comunidade incluindo zooplâncton, fitoplâncton e bacterioplâncton foram encontradas, confirmando constatações prévias sobre o papel estruturador das macrófitas em lagos rasos, com a comprovação adicional de que este papel aplica-se também às bactérias. / The coastal plain of Rio Grande do Sul state presents several subtropical shallow lakes with similar origin and a wide range of size, distance and connectivity between lakes, and therefore is considered as suitable to address questions such as bacterial diversity and metabolism, a current research subject. In a first approach we assessed bacterial diversity using the technique of Fluorescent in situ Hybridization (FISH) in a sub-set of these lakes and unexpected biogeographic patterns arised, despite the low resolution employed by this technique. Since FISH results might be linked also to physiological status of cells, rather than diversity itself, we looked for an alternative explanation for bacterial metabolic situations associated with the drivers tested. Our results showed that macrophytes exert a negative effect on phytoplankton through antagonistic mechanisms and the latter, at its turn, affects bacteria, besides a possible direct effect on phyto- and bacterioplankton by release of allelopathic compounds and humic substances. Competiton between phytoplankton and bacteria in high algal density areas can create also inadequate conditions for bacterial metabolism. These results indicate that local factors can have an important effect on bacterioplankton metabolic status distribution. In a second approach we examined in detail the transition between a macrophyte dominated littoral zone to a phytoplankton dominated pelagic zone, following the continuous responses of bacterioplankton to the shift of primary producer dominance, since our previous results from the first approach showed that important responses of bacteria are associated to this two putative habitats. Overall data showed also a pattern of inhibition in the presence of aquatic macrophytes, potentialized by high loads of humic substances from surrounding massive wetlands. Bacterioplankton increased in density, biovolume and biomass towards pelagic zones, but Bacterial Growth Efficiency indicated that bacteria might perform better in well defined dominance sites. Changes in community structure of zooplankton, phytoplankton and bacterioplanton was found, confirming previous statements about the structuring role of macrophytes in shallow lakes, with the additional comprovation that this role applies also for bacteria.

BONFIM, Fabrícia de Melo. Avaliação de impacto ambiental e da qualidade da água na zona urbana de Crateús-CE. 2013. 145 f. : Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Ceará, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Prodema - Programa Regional de Pós-Graduação em Desenvolvimento e Meio Ambiente, Fortaleza-CE, 2013. / Submitted by demia Maia (demiamlm@gmail.com) on 2016-05-16T12:29:39Z No. of bitstreams: 1 2013_dis_fmbonfim.pdf: 3274518 bytes, checksum: e0547aff96bad775d6d0963e70c37f6a (MD5) / Approved for entry into archive by demia Maia (demiamlm@gmail.com) on 2016-05-16T12:30:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_dis_fmbonfim.pdf: 3274518 bytes, checksum: e0547aff96bad775d6d0963e70c37f6a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-16T12:30:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_dis_fmbonfim.pdf: 3274518 bytes, checksum: e0547aff96bad775d6d0963e70c37f6a (MD5) Previous issue date: 2013 / The Poti river is inserted in the west zone of Crateús city, state of Ceará, being classified as freshwater class 02 by CONAMA (Environmental National Council) resolution 357/2005. In this sense, the aim was to analyze the geoenvironmental characteristics of the area, and the land use and cover, identifying environmental and socioeconomic impacts, with focus in Poti river water quality and groundwater in the urban zone of Crateús – CE. Methodology consisted of sampling groundwater and Poti river water during the drought and rainy period of 2011 to 2012 for physicochemical and biological analyses. Results of Poti river water analyses were used for calculating Water Quality Index (WQI) and Trophic State Index (TSI). The matrix elaborated for environmental and socioeconomic impacts identified the main positive and negative impacts. Groundwater results showed only one well of good quality, while water from other wells was brackish, but they can be used as alternative water sources in years of prolonged drought. WQI Poti river was classified as good, but at some points showed regular quality. Shortage of water along the river made the water remained stagnant, presenting brackish water at some points. TSI showed a hipereutrophic state for the river, with massive presence of macrophytes at some points and also cyanobacteria, which might produce toxins harmful to human health. Environmental impact matrix presented planning and management failure. Among negative environmental impacts, it stood out animal presence on river banks, while as positive impact, selective garbage collection appeared as mitigating measure. Therefore, water resource management should consider local peculiarities, giving priority to majors for sustainable development, such as sanitary sewage system expansion, which is fundamental for public health and city urbanization, searching better quality of life for local population. / O rio Poti está inserido na porção oeste do município de Crateús – CE, sendo classificado como sendo água doce enquadrado na classe 02, da resolução CONAMA 357/2005. Neste sentido, buscou-se analisar as características geoambientais da área e as formas de uso e ocupação do solo, identificando os impactos ambientais e socioeconômicos, com enfoque na qualidade da água do rio Poti e das águas subterrâneas na zona urbana do município de Crateús - CE. A metodologia adotada consistiu em coletas de amostras de água subterrânea e de água do rio Poti para análises físico-químicas e biológicas, no período de estiagem e chuvoso de 2011 e 2012. Os resultados das análises no rio Poti servem para determinar o cálculo do Índice de Qualidade da Água (IQA) e Índice de Estado Trófico (IET) do rio. A construção da matriz de impactos ambientais e socioeconômicos identificou os principais impactos positivos e negativos na área. Os resultados mostraram que na água subterrânea apenas um poço apresenta água de boa qualidade, nos demais a água é salobra, mas surgem como alternativa nos anos de intensa estiagem. O rio Poti apresenta IQA na categoria boa, mas em alguns pontos apresentou qualidade regular. A escassez de água ao longo do rio fez com que as águas ficassem estagnadas, apresentando uma água salobra em alguns pontos. O IET mostra um estado hipereutrófico do rio, com a presença intensa de macrófitas aquáticas em alguns pontos e cianobactérias que podem produzir toxinas prejudiciais à saúde humana. A matriz de impacto ambiental aponta falhas de gestão e planejamento. Dentre os impactos ambientais negativos se destaca a presença de animais nas margens do rio e como impacto positivo a coleta seletiva de lixo, que surge como uma medida mitigadora. Portanto, a gestão dos recursos hídricos deve considerar as peculiaridades locais, priorizando medidas que visem o desenvolvimento sustentável, como a ampliação do sistema de esgotamento sanitário, que é de fundamental importância para a saúde pública e para a urbanização das cidades, na busca por uma melhor qualidade de vida para a população local.

Os gestores de recursos hídricos estão encarregados da gestão de longo prazo, a regulação e a proteção dos recursos hídricos. No entanto, reconhece-se que a estes gestores devem levar em conta a multiplicidade de usos dos recursos hídricos que são apresentadas pelas partes interessadas, tais como agricultores, fornecedores de água e grupos de ambientalistas. Dada a complexidade do sistema hidrológico, o desenvolvimento e a utilização de modelos matemáticos são muitas das vezes necessários. Neste contexto a modelagem ambiental é frequentemente realizada para avaliar os impactos da degradação do ecossistema devido à ação humana. Essa aplicação orientada a investigações proporciona um importante meio pelo qual os cientistas podem interagir e influenciar nas políticas a nível local, regional, nacional e internacional. No Mato Grosso, durante a implantação da hidroelétrica de Aproveitamento Múltiplo de Manso foram adotadas medidas de mitigação dos impactos socioeconômicos causados. Essas medidas geram uma tendência de aumento populacional associado a uma mudança das características sócio-econômicas, para toda a região do entorno do Reservatório, o que agrava o problema de poluição por nutrientes e denota que existe uma necessidade proeminente de estudos do impacto que estas cargas causariam no ecossistema do reservatório. Utilizando o modelo hidrodinâmico e termodinâmico tridimensional ELCOM, associado ao modelo biogeoquímico Caedym, este trabalho tem a finalidade de criar uma modelagem representativa das cargas dos principais nutrientes causadores da eutrofização cultural, sendo eles: a amônia (NH4), o nitrato (NO3) e o Ortofosfato (PO4), com a finalidade de estudar os efeitos das dinâmicas espaciais e temporais destas cargas no estado trófico deste reservatório no em torno dos pontos de lançamento de esgoto e na sua totalidade. / The water managers are responsible for long-term management, regulation and protection of water resources. However, it is recognized that these managers should take into account the multiple uses of water resources that are made by interested parties such as farmers, water suppliers and environmental groups. Given the complexity of the hydrological system, the development and use of mathematical models are often necessary. In this context, environmental modeling is often performed to assess the impacts of ecosystem degradation due to human action. This type of application-oriented research provides an important means by which scientists can interact and influence policies at local, regional, national and international. In the Mato Grosso State during the implementation of the hydropower plant to multiple use, called APM-Manso, measures were taken to mitigate the socioeconomic impacts caused. These measures create a trend of increasing population coupled with a changing socioeconomic characteristics for the entire area surrounding the reservoir, which aggravates the problem of nutrient pollution and indicates that there is a need prominent studies of the impact that the excess nutrients causes in the ecosystem of the reservoir. Using the hydrodynamic and thermodynamic threedimensional model, ELCOM, associated with the biogeochemical model, Caedym, this work aims to create a model representative of the loads of the main nutrients that cause the cultural eutrophication, which are: ammonia (NH4), nitrate (NO3) and orthophosphate (PO4), in order to study the effects of spatial and temporal dynamics of these nutrients in the trophic state of the reservoir around the points of discharge of sewage and in its entirety.

Submitted by Fernanda Sayuri Yoshino Watanabe null (fernandasyw@yahoo.com.br) on 2016-04-28T12:54:41Z No. of bitstreams: 1 Watanabe_tese.pdf: 3879331 bytes, checksum: f393ffe1bbc36d214f1bed6945d9dedd (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-05-02T12:36:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 watanabe_fsy_dr_prud.pdf: 3879331 bytes, checksum: f393ffe1bbc36d214f1bed6945d9dedd (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-02T12:36:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 watanabe_fsy_dr_prud.pdf: 3879331 bytes, checksum: f393ffe1bbc36d214f1bed6945d9dedd (MD5) Previous issue date: 2016-03-15 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / The aim of this research was to parameterize and calibrate models based on remote sensing data in order to estimate accurately the chlorophyll-a concentration, [Chl-a], in a tropical eutrophic reservoir. Firstly, a bio-optical characterization was conducted to identify particularities in the study area. Thus, existing empirical models and quasi-analytical algorithms (QAA) were tested and, after, parameterized and calibrated for the investigated environment. Such models derive [Chl-a] and inherent optical properties (IOPs), respectively, from remote sensing reflectance (Rrs). This research was developed in the Barra Bonita hydroelectric reservoir (BBHR), lies in Tietê River (Brazil). Reservoirs are artificial environments which change severely the hydrodynamic of rivers and the biogeochemical balance of aquatic systems. Such alterations can lead to unique bio-optical status and, consequently, models developed for rivers and lakes are not suitable to explain the processes which happen in reservoirs. The trophic state is an important water quality parameter and can be determined based on Chl-a concentration, photosynthetically active pigment present in all the phytoplankton species and detected by remote sensors. Therefore, the use of orbital and aerial images is a viable alternative to monitoring of trophic state in these environments. Results showed that bio-optical status in BBHR is remarkable different compared to other aquatic systems found in literature, corroborated by inaccurate performance of models proposed to other areas. The parameterization and calibration proposed in this research estimated accurately Chl-a concentration, mainly, adopting absorption coefficients derived by QAA. The fitted models can be used in mapping trophic state and frequent monitoring of water quality in BBHR by environmental agency and hydroelectric plant managers. In addition, it is likely that the parameters proposed in this research are suitable for other inland waters. / O objetivo do presente trabalho foi parametrizar e calibrar modelos baseado em dados de sensoriamento remoto para estimar acuradamente a concentração da clorofila-a, [Chl-a], em um reservatório tropical e eutrofizado. Primeiramente, uma caracterização bio-óptica da área estudo foi realizada para identificar particularidades do ambiente. Então, modelos empíricos e algoritmos quase-analíticos (QAA) existentes foram testados e, posteriormente parametrizados e calibrados para o ambiente investigado. Tais modelos derivam a [Chl-a] e propriedades ópticas inerentes (POIs), respectivamente, a partir da reflectância de sensoriamento remoto (Rrs). Esta pesquisa foi desenvolvida no reservatório da hidroelétrica de Barra Bonita (RHBB), localizado no Rio Tietê (Brasil). Reservatórios são ambientes artificiais que modificam severamente a hidrodinâmica de rios e o equilíbrio biogeoquímico do ecossistema aquático. Tais alterações podem proporcionar características bio-ópticas únicas ao ambiente e modelos para rios e lagos podem não ser adequados para explicar os processos que ocorrem em reservatórios. O grau de eutrofização é um importante parâmetro de qualidade da água e pode ser determinado com base na [Chl-a], pigmento fotossiteticamente ativo presente em todas as espécies de fitoplâncton, detectado por sensores remotos. Portanto, o uso de imagens orbitais e aerotransportadas é uma alternativa viável para o monitoramento do estado trófico desses ambientes. Resultados mostram que as características bio-ópticas em RHBB são consideravelmente diferentes de outros ambientes pesquisados na literatura, corroborado com desempenho não acurado de modelos propostos para outros ambientes. A parametrização e calibração propostas nesta pesquisa estimaram acuradamente a [Chl-a], principalmente, adotando os coeficientes de absorção derivados do QAA. Os modelos ajustados podem ser utilizados no mapeamento do estado trófico e monitoramento periódico da qualidade da água em RHBB por agências ambientes e gestores de usinas hidroelétricas. Além disso, é provável que os parâmetros propostos nesta pesquisa sejam adequados para outras águas continentais. / CNPq: 200157/2015-9

Algal blooms plague freshwaters across the globe, as increased nutrient loads lead to eutrophication of inland waters and the presence of potentially harmful cyanobacteria. In this context, remote sensing is a valuable approach to monitor water quality over broad temporal and spatial scales. However, there remain several challenges to the accurate retrieval of water quality parameters, and the research in this thesis investigates these in an optically complex lake (Lake Balaton, Hungary). This study found that bulk and specific inherent optical properties [(S)IOPs] showed significant spatial variability over the trophic gradient in Lake Balaton. The relationships between (S)IOPs and biogeochemical parameters differed from those reported in ocean and coastal waters due to the high proportion of particulate inorganic matter (PIM). Furthermore, wind-driven resuspension of mineral sediments attributed a high proportion of total attenuation to particulate scattering and increased the mean refractive index (n̅p) of the particle assemblage. Phytoplankton pigment concentrations [chlorophyll-a (Chl-a) and phycocyanin (PC)] were also accurately retrieved from a times series of satellite data over Lake Balaton using semi-analytical algorithms. Conincident (S)IOP data allowed for investigation of the errors within these algorithms, indicating overestimation of phytoplankton absorption [aph(665)] and underestimation of the Chl-a specific absorption coefficient [a*ph(665)]. Finally, Chl-a concentrations were accurately retrieved in a multiscale remote sensing study using the Normalized Difference Chlorophyll Index (NDCI), indicating hyperspectral data is not necessary to retrieve accurate pigment concentrations but does capture the subtle heterogeneity of phytoplankton spatial distribution. The results of this thesis provide a positive outlook for the future of inland water remote sensing, particularly in light of contemporary satellite instruments with continued or improved radiometric, spectral, spatial and temporal coverage. Furthermore, the value of coincident (S)IOP data is highlighted and contributes towards the improvement of remote sensing pigment retrieval in optically complex waters.

A partir d'un ensemble de données d'observation ainsi qu'un modèle couplé physiquebiogéochimique à haute résolution (CROCO-PISCES), cette thèse explore les processus biophysiques associés à l’une des plus grandes floraisons phytoplanctoniques de l’océan global, au Sud-Est de Madagascar, et le possible rôle des tourbillons sur ces blooms. L’étude montre que ce phénomène se produit dans une région caractérisée par une couche de mélange peu profonde, avec des eaux de surface moins salées probablement associées au courant Sud-Est de Madagascar (SEMC), et avec une structure dipolaire dans la circulation moyenne. Les observations ont révélé une diminution des remontées d’eaux froides (upwelling) le long des côtes sud-est de Madagascar pendant les mois de bloom. Dans le modèle, les nitrates provenant des niveaux de subsurface (advection verticale ; upwelling) ainsi que de la côte malgache (advection horizontale) favorisent la production phytoplanctonique simulée. Une expérience lagrangienne de particules montre une plus forte advection de ces dernières dans la zone de floraison pendant les périodes de bloom alors qu’elles sont déviées vers le sud de Madagascar vers le continent Africain pendant les années sans floraison. Une étude est réalisée à partir d’un jeu de données de suivi des tourbillons co-localisés avec des flotteurs de profilage Argo, pour mieux comprendre des tourbillons intensifiés en surface et subsurface. Une méthode d’identification des structures tourbillonnaires de subsurface a été mise en place en se basant sur l’anomalie de la hauteur dynamique stérique. Ces tourbillons, appelés ‘SIDDIES’ (South Indian ocean eDDIES), se produisent en tant que tourbillon intensifié en surface (surfSIDDIES) et en subsurface (subSIDDIES). Ils se déplacent le long d’une bande de latitude située entre 15°S et 35°S appelée « couloir SIDDIES ». Au cours de leurs déplacements, les subSIDDIES cycloniques (anticycloniques) transportent via les processus d’advection, des masses d’eaux chaudes et peu salées de l’Est vers l’Ouest de l’Océan Indien, contribuant ainsi à environ 58% (32%) du flux total de chaleur par tourbillons dans le sud de l'océan Indien. / Using observational datasets and a high resolution coupled biophysical model (CROCOPISCES), the main aims of this thesis is to study the biophysical processes associated with one of the largest phytoplankton blooms in global ocean, southeast of Madagascar, and the possible role of mesoscale eddies.The study has shown that the bloom occurs in a region of shallow-stratified mixed layer water, with low-salinity waters at the surface possibly associated with the South-East Madagasacar Current (SEMC), and dipole structure in the mean circulation. Observations show that curren-driven upwelling south of Madagascar is reduced during bloom months. It is shown in the model that nitrate from subsurface levels (upwelling) as well as from the Madagascan coast (advection) fertilize the simulated bloom. A Lagrangian analysis shows dispersion of higher percentages of particles in the bloom region during bloom years and south of Madagascar during non-bloom years.Using co-located Argo profiles and an eddy detected algorithm dataset, surface and subsurface-intensified eddies are studied. Subsurface eddies are identified using a detection method based on their steric dynamic height anomaly. Referred to as `SIDDIES’ (South Indian ocean eDDIES), they occur as surface (surfSIDDIES) or subsurface (subSIDDIES) and propagate along a latitudinal band (15°S-35°S) termed as `SIDDIES Corridor’. Advecting warm and fresh water during their propagation, cyclonic (anticyclonic) subSIDDIES contribute about 58% (32%) of the total eddy-heat flux in the South Indian Ocean.

A planície costeira do Rio Grande do Sul apresenta vários lagos subtropicais rasos com origem semelhante e uma grande amplitude de tamanho, distância e conectividade entre lagos, e desta maneira é aqui considerada como apropriada ao endereçamento de questões tais como diversidade e metabolismo do bacterioplâncton, um tópico atual de pesquisa. Em uma primeira abordagem, nós acessamos a diversidade bacteriana usando a técnica de Hibridização in situ Fluorescente (FISH) em um sub-conjunto destes lagos e inesperados padrões biogeográficos foram encontrados, a despeito da baixa resolução taxonômica empregada por esta técnica. Uma vez que os resultados do FISH têm sido relacionados também ao estado fisiológico das células, além de diversidade, nós procuramos por uma explicação alternativa para situações metabólicas bacterianas associadas aos fatores testados. Os resultados mostraram que as macrófitas exercem um efeito negativo sobre o fitoplâncton através de mecanismos antagonistas e que este último, por sua vez, afeta as bactérias, além de um possível efeito direto sobre o fitoplâncton e o bacterioplâncton pela liberação de compostos alelopáticos e substâncias húmicas. A competição entre o fitoplâncton e as bactérias sob condições de alta densidade algal pode igualmente criar condições inadequadas para o metabolismo bacteriano. Estes resultados indicam que fatores locais podem ter um efeito importante sobre a distribuição de estados metabólicos do bacterioplâncton. Em uma segunda abordagem, nós examinamos em detalhe a transição a partir da zona litoral dominada por macrófitas até a zona pelágica dominada pelo fitoplâncton, acompanhando as respostas contínuas do bacterioplâncton à mudança de dominância de produtor primário, uma vez que os resultados da primeira abordagem demonstraram que importantes respostas das bactérias estão associadas a estes dois habitats putativos. Os resultados também indicaram um padrão de inibição na presença de macrófitas aquáticas, potencializado pelas altas cargas de substâncias húmicas dos massivos banhados circundantes. O bacterioplâncton aumentou em densidade, biovolume e biomassa em direção às zonas pelágicas, mas a Eficiência de Crescimento Bacteriana indicou que as bactérias possivelmente tenham melhor performance metabólica em locais de dominância bem definida. Mudanças na estrutura da comunidade incluindo zooplâncton, fitoplâncton e bacterioplâncton foram encontradas, confirmando constatações prévias sobre o papel estruturador das macrófitas em lagos rasos, com a comprovação adicional de que este papel aplica-se também às bactérias. / The coastal plain of Rio Grande do Sul state presents several subtropical shallow lakes with similar origin and a wide range of size, distance and connectivity between lakes, and therefore is considered as suitable to address questions such as bacterial diversity and metabolism, a current research subject. In a first approach we assessed bacterial diversity using the technique of Fluorescent in situ Hybridization (FISH) in a sub-set of these lakes and unexpected biogeographic patterns arised, despite the low resolution employed by this technique. Since FISH results might be linked also to physiological status of cells, rather than diversity itself, we looked for an alternative explanation for bacterial metabolic situations associated with the drivers tested. Our results showed that macrophytes exert a negative effect on phytoplankton through antagonistic mechanisms and the latter, at its turn, affects bacteria, besides a possible direct effect on phyto- and bacterioplankton by release of allelopathic compounds and humic substances. Competiton between phytoplankton and bacteria in high algal density areas can create also inadequate conditions for bacterial metabolism. These results indicate that local factors can have an important effect on bacterioplankton metabolic status distribution. In a second approach we examined in detail the transition between a macrophyte dominated littoral zone to a phytoplankton dominated pelagic zone, following the continuous responses of bacterioplankton to the shift of primary producer dominance, since our previous results from the first approach showed that important responses of bacteria are associated to this two putative habitats. Overall data showed also a pattern of inhibition in the presence of aquatic macrophytes, potentialized by high loads of humic substances from surrounding massive wetlands. Bacterioplankton increased in density, biovolume and biomass towards pelagic zones, but Bacterial Growth Efficiency indicated that bacteria might perform better in well defined dominance sites. Changes in community structure of zooplankton, phytoplankton and bacterioplanton was found, confirming previous statements about the structuring role of macrophytes in shallow lakes, with the additional comprovation that this role applies also for bacteria.

Os efeitos de cianobactérias sobre organismos aquáticos planctônicos foram avaliados, visando caracterizar e quantificar as cianotoxinas e determinar a toxicidade de uma linhagem em cultura monoespecífica e de florações naturais de reservatórios do rio Tietê, SP. Assim, cultivou-se uma linhagem (NPLJ-4) de Microcystis aeruginosa, reconhecidamente tóxica, em meio ASM-1 a 25°C e fotoperíodo de 12h luz/12h escuro em câmara incubadora, avaliando-se sua toxicidade em diferentes estágios do crescimento populacional (meio e final da fase exponencial, fase estacionária e fase senescente), por meio de testes ecotoxicológicos com os organismos-teste Ceriodaphnia dubia e C. silvestrii. Esses testes foram realizados de acordo com normas padronizadas pela ABNT, sendo utilizados também para avaliar a toxicidade das florações naturais e a eficiência de diferentes processos de tratamento de água na remoção de células, microcistinas e subprodutos de cianobactérias. Os resultados indicaram aumento na concentração de microcistinas com o crescimento populacional da cianobactéria. Os extratos na fase estacionária tiveram menor toxicidade, enquanto nas demais fases causaram efeito tóxico agudo, resultando em valores de CE50; 48h de: 1,4 - 4,7 × \'10 POT.6\' cel/mL (meio fase exponencial), 1,6 - 8,7 × \'10 POT.6\' cel/mL (final fase exponencial), 7,5 - 14,1 × \'10 POT.6\' cel/mL (fase estacionária) e 1,9 - 4,6 × \'10 POT.6\' cel/mL (fase senescente) para C. dubia; e 1,9 - 5,4 × \'10 POT.6\' cel/mL (meio fase exponencial), 1,6 - 10,9 × \'10 POT.6\' cel/mL (final fase exponencial), 10,2 - 15,4 × \'10 POT.6\' cel/mL (fase estacionária) e 2,0 - 4,2 × \'10 POT.6\' cel/mL (fase senescente) para C. silvestrii. Células livres de Microcystis (M. aeruginosa, M. panniformis e M. protocystis) e Pseudanabaena mucicola foram as cianobactérias dominantes nas florações dos reservatórios de Barra Bonita e células livres de Microcystis (M. aeruginosa e M. panniformis), no de Promissão. A dominância das cianobactérias em ambos os reservatórios pode estar relacionada a períodos de estabilidade da coluna de água, razões N/P de 8 - 13 (Barra Bonita) e 19 - 20 (Promissão) na superfície, temperatura da água de 19 - 30°C (Barra Bonita) e 26 - 28°C (Promissão) e disponibilidade de nutrientes (0,05 - 0,26 mg/L de fósforo total para Barra Bonita e 0,01 - 0,05 mg/L P-total para Promissão), devido ao grau de trofia dos reservatórios. A água de ambos os reservatórios, coletada durante as florações, apresentou toxicidade aos dafinídeos, sendo que a água de Barra Bonita foi mais tóxica do que a de Promissão. Todos os extratos brutos de material oriundo das florações naturais apresentaram microcistinas (239 - 1647 µg/L para Barra Bonita e 192 - 1295 µg/L para Promissão) e causaram toxicidade aguda aos dafinídeos, com valores de CE50; 48h de: 87 - 282 mg/L (Barra Bonita) e 146 - 428 mg/L (Promissão) para C. dubia, e 98 - 546 mg/L (Barra Bonita) e 110 - 391 mg/L (Promissão) para C. silvestrii. Concentrações dos extratos a partir de 80 mg/L (Barra Bonita) e 100 mg/L (Promissão) afetaram adversamente a sobrevivência e a reprodução dos dafinídeos. Os resultados mostram riscos à biota natural e à saúde humana, bem como comprometimento dos usos múltiplos dos reservatórios, exigindo ações remediadoras e, sobretudo, preventivas para conter o processo de eutrofização. / The effects of cyanobacteria upon aquatic organisms were evaluated, aiming to characterize and quantify the toxins of both, a monospecific cyanobacterial culture and material from natural blooms occurring in the reservoirs of Tietê river, SP. The already known toxic strain NPLJ-4 of Microcystis aeruginosa was cultured in ASM-1 medium at 25 Celsius degrees and 12h light/12h dark in the incubator, in order to evaluate its toxicity at different stages of the culture growth by ecotoxicological tests using the cladocerans Ceriodaphnia dubia and C. silvestrii as test-organisms. These tests were carried out according to the procedures standardized by ABNT, in order to evaluate also the toxicity of natural blooms and the efficiency of different water treatment processes in removing cells, microcystins and by-products of cyanobacteria. The results obtained indicated an increase in the concentration of microcystins along the cyanobacterial culture growth. Extracts from the stationary phase of the culture were less toxic compared with those from the other phases which had acute toxicity and adversely affected cladoceran survival, resulting in EC50; 48h values of 1,4 - 4,7 × \'10 POT.6\' cells/mL (middle exponential phase), 1,6 - 8,7 × \'10 POT.6\' cells/mL (final exponential phase), 7,5 - 14,1 × \'10 POT.6\' cells/mL (stationary phase) and 1,9 - 4,6 × \'10 POT.6\' cells/mL (senescent phase) for C. dubia; and 1,9 - 5,4 × \'10 POT.6\' cells/mL (middle exponential phase), 1,6 - 10,9 × \'10 POT.6\' cells/mL (final exponential phase), 10,2 - 15,4 × \'10 POT.6\' cells/mL (stationary phase) and 2,0 - 4,2 × \'10 POT.6\' cells/mL (senescent phase) for C. silvestrii. Cells of Microcystis (Microcystis aeruginosa, M. panniformis and M. protocystis) and Pseudanabaena mucicola were cyanobacteria species dominant in the Barra Bonita reservoir and cells of Microcystis (M. aeruginosa and M. panniformis), in the Promissão reservoir. The dominance of cyanobacteria in both studied reservoirs was related to the stability of the water column, N/P ratios of 8 to 13 (Barra Bonita) and 19 to 20 (Promissão), high water temperatures (19 - 30°C for Barra Bonita and 26 - 28°C for Promissão) and high nutrient availability (0,05 - 0,26 mg/L total phosphorus for Barra Bonita, and 0,01 - 0,05 mg/L total P for Promissão) as a consequence of the trophic state of the reservoirs. The water from Barra Bonita reservoir during the cyanobacterial blooms was more toxic to daphnids than that from Promissão reservoir. Crude extracts from all cyanobacteria blooms tested presented microcystins (239 - 1647 µg/L for Barra Bonita and 192 - 1295 µg/L for Promissão) and caused acute toxicity to daphnids, resulting in EC50; 48h values of 87 - 282 mg/L (Barra Bonita) and 146 - 428 mg/L (Promissão) for C. dubia, and 98 - 546 mg/L (Barra Bonita) and 110 - 391 mg/L (Promissão) for C. silvestrii. Crude extracts concentrations above 80 mg/L to Barra Bonita and 100 mg/L to Promissão adversely affected the survival and reproduction of daphnids. The results obtained evidenced the risks to the natural biota and possibly to the human health, and can therefore jeopardize the multiple uses of the reservoirs. They reveal the urgent necessity for remedial action, particularly to slow down and to prevent eutrophication.

Submitted by Aelson Maciera (aelsoncm@terra.com.br) on 2017-10-06T19:48:50Z No. of bitstreams: 1 TeseRFP.pdf: 32637155 bytes, checksum: d3cc624aead32f85bad14acdb9612054 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (producaointelectual.bco@ufscar.br) on 2017-10-10T19:37:58Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseRFP.pdf: 32637155 bytes, checksum: d3cc624aead32f85bad14acdb9612054 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (producaointelectual.bco@ufscar.br) on 2017-10-10T19:38:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseRFP.pdf: 32637155 bytes, checksum: d3cc624aead32f85bad14acdb9612054 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-10T19:42:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseRFP.pdf: 32637155 bytes, checksum: d3cc624aead32f85bad14acdb9612054 (MD5) Previous issue date: 2017-06-06 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Ecological studies were carried out in twenty-five natural temporary aquatic environments, located in the cities of Urucuia, Lagoa Grande and Pirapora, in the north and northwest of the state of Minas Gerais, Brazil. In each environment, collections were carried out in April 2015, May 2016 and January 2017, during which limnological variables were measured and samples from the phytoplankton (qualitative) and zooplankton (qualitative and quantitative) communities, as well as from sediment, were collected. Experiments were also carried out in the laboratory to evaluate the effects of different temperatures and luminosity on the hatching of diapause eggs of zooplankton species present in these environments. In general, the values obtained for the physical and chemical variables of the studied environments were in a favorable range to the development of the phytoplankton community. However the low concentration of chlorophyll a and the low richness of phytoplankton species may be reflections of the low water transparency, and the turbidity may limit the growth of the phytoplankton. Qualitative and quantitative analyzes of the zooplankton community indicated low species richness in these ponds. Although Rotifera presented a greater richness of taxa, Copepoda Cyclopoida was the most abundant and numerically representative group. The presence or absence of the Anostraca Dendrocephalus brasiliensis does not seem to interfere in the composition and density of the zoplanktonic community. Species richness and local diversity should be related to disturbances and environmental dynamics. The results obtained in the experiment of hatching of zooplankton diapause eggs showed that the different ponds have similar hatching values, and low temperatures (20°C) and absence of light have a negative influence on hatching these eggs. In addition, it was observed that higher temperatures (35°C) accelerated the hatching of the diapause eggs during the first days of incubation. Thus we can infer that, in general, zooplankton community present in all the studied temporary aquatic environments behave in a similar way. / Foram realizados estudos ecológicos em vinte e cinco ambientes aquáticos temporários naturais, localizados nos municípios de Urucuia, Lagoa Grande e Pirapora, a norte e noroeste do estado de Minas Gerais, Brasil. Em cada ambiente, foram realizadas coletas em abril de 2015, maio de 2016 e janeiro de 2017, durante as quais foram medidas variáveis limnológicas e tomadas amostras das comunidades fitoplanctônica (qualitativas) e zooplanctônicas (qualitativas e quantitativas), além de amostras do sedimento. Também foram realizados experimentos em laboratório para avaliar os efeitos de diferentes temperaturas e da luminosidade sobre a eclosão de ovos de diapausa de espécies zooplanctônicas presentes nesses ambientes. De modo geral, os valores obtidos para as variáveis físicas e químicas dos ambientes estudados encontraram-se numa faixa favorável ao desenvolvimento da comunidade fitoplanctônica. No entanto, a baixa concentração de clorofila a e a baixa riqueza de espécies fitoplanctônicas podem ser reflexos da baixa transparência da água, sendo que a turbidez pode limitar o crescimento do fitoplâncton. Análises qualitativa e quantitativa da comunidade zooplanctônica indicaram baixa riqueza de espécies nessas lagoas. Embora o grupo Rotifera tenha apresentado maior riqueza de táxons, o grupo Copepoda Cyclopoida foi o mais abundante e representativo numericamente. A presença ou ausência do Anostraca Dendrocephalus brasiliensis parece não interferir na composição e na densidade da comunidade zooplanctônica, sendo que a riqueza de espécie e a diversidade local devem estar relacionadas a perturbações e dinâmica do ambiente. Os resultados obtidos no experimento de eclosão de ovos de diapausa do zooplâncton evidenciaram que as diferentes lagoas têm valores semelhantes de eclosão, sendo que baixas temperaturas (20°C) e ausência de luz têm influência negativa sobre a eclosão desses ovos. Além disso, foi observado que temperaturas mais elevadas (35°C) aceleraram a eclosão dos ovos de diapausa durante os primeiros dias de incubação. Assim, podemos inferir que, no geral, a comunidade zooplanctônica presente em todos os ambientes aquáticos temporários estudados se comporta de maneira semelhante. / CNPq: 141023/2013-9

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:28:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseAS.pdf: 2981431 bytes, checksum: 5aa43d392871f5fb8a0ab8af1836259a (MD5) Previous issue date: 2006-06-02 / Universidade Federal de Sao Carlos / Studies related to the quality of the water in coastal environments as bays, estuaries and tidal creeks are important due to the high productivity and intense influence of anthropic activities in these areas. This study aims the physical, chemical and microbiological characterization of diverse tidal creeks along Paraná coast. We analized seasonal variations in four tidal creeks and differences among rainy and dry periods in two tidal creeks. The cellular density of the pico, nano and microplanktonic fractions in different trophic conditions, differentiating the auto and heterotrofic compartments were performed. The temperature, salinity, pH, alkalinity, CO2, dissolved oxygen, nitrite, nitrate, ammonium, phosphate, silicate, suspended matter, particulate organic and humic matter, total chlorophyll, total coliforms and Escherichia coli were analyzed. The pico- and the nanoplankton were analyzed by direct counting under epifluorescence microscopy, while the microphytoplankton and the protozooplankton were through the Utermöhl method. In relation to the physico-chemical and biological characteristics the Perequê tidal creek exhibited larger saline intrusion, and in the Olho d´Água tidal creek was detected great amount of discharged domestic effluents. Among the pico- and nanoplanktonic fractions prevailed the heterotrophic compartment, in both phases. On the other hand, the abundance of the phytoplankton prevailed under the protozooplankton in the microplanktonic fraction along the whole study. Differences between dry and rainy periods were confirmed. In the rainy period was observed in the two tidal creeks an increase in nitrite, suspended matter, organic particulate matter and picoplankton and a reduction of nitrate, chlorophyll, nanoplankton (auto- and heterotrophic) and of the autotrophic microplankton. Increase of phosphate, ammonium and humic substances were only observed in Barranco tidal creek and of dissolved oxygen and E. coli in Olho d´Água. These results show that in periods of high pluviosity elevated amounts of nutrients are exported by the tidal creeks to the adjacent internal continental shelf. It was not possible to define a pattern for none of the variables in relation to the tide and to the day and night periods. / xi Estudos relacionados com a qualidade da água em ambientes costeiros como baías, estuários e gamboas são importantes por serem regiões de alta produtividade e influenciadas por atividades antrópicas. Neste estudo foram avaliadas variáveis físicoquímicas e biológicas em diversas gamboas ao longo da costa do Estado do Paraná. Foram analisadas variações sazonais em quatro gamboas e diferenças entre períodos secos e de alta pluviosidade em duas das gamboas. A densidade celular das frações pico, nano e microplanctônicas, em diferentes condições tróficas e diferenciando os compartimentos auto e heterotróficos, foi avaliada. Foi realizada a análise de temperatura, salinidade, pH, alcalinidade, dióxido de carbono, oxigênio dissolvido, nitrito, nitrato, amônio, fosfato, silicato, material particulado em suspensão, matéria orgânica particulada, substâncias húmicas, clorofila total, coliformes totais e de Escherichia coli. O pico e o nanoplâncton foram analisados por contagem direta em epifluorescência, enquanto que o microfitoplâncton e o protozooplâncton foram determinados pelo método de Utermöhl. Em relação às características fisico-químicas e biológicas, foi detectada uma maior intrusão salina na Gamboa Perequê e a Gamboa Olho d´Água se diferenciou por causa da grande quantidade de efluentes domésticos que recebe. Entre as frações pico e nanoplanctônicas predominou o compartimento heterotrófico, em ambas as fases. Prevaleceu à abundância do fitoplâncton sob o protozooplâncton na fração microplânctonica ao longo de todo o estudo. No estudo sazonal confirmaram-se as diferenças entre os períodos seco e chuvoso. No período chuvoso foi observado aumento de nitrito, material particulado em suspensão, matéria orgânica particulada e picoplâncton e redução de nitrato, clorofila, nanoplâncton (auto e heterotrófico) e do microplâncton autotrófico nas duas gamboas. Foram observados aumento de fosfato, amônio e substâncias húmicas na Gamboa Barranco e de oxigênio dissolvido e E. coli na Gamboa Olho d´Água. Estes resultados mostram que em períodos de alta pluviosidade são exportadas pelas gamboas quantidades mais elevadas de nutrientes para a plataforma continental interna adjacente. Em relação à maré e aos períodos diurno e noturno, não foi possível definir um padrão para as diferentes variáveis analisadas. Palavas-chave: gamboa, picoplâncton, nanoplâncton, fitoplâncton, protozooplâncton, maré, estado trófico.