Thesis (Ph. D.)--University of Texas at Austin, 2005. / Supervisor: Edward J. Buskey. Vita. Includes bibliographical references.

Este projeto de pesquisa foi desenvolvido nos reservatórios e tributários do Médio e Baixo rio Tietê, São Paulo, com o objetivo de avaliar a composição, distribuição e densidade das espécies de Copepoda Calanoida e Cyclopoida e sua relação com a disposição dos reservatórios construídos em série (cascata), os quais apresentam diferenças na morfometria, período e área de inundação, grau de trofia (relacionando aos usos e ocupação da bacia hidrográfica), vazão e tempo de residência da água. Para tanto, foram realizadas coletas nos reservatórios e tributários nos meses de fevereiro, maio, julho e outubro/2000, quantificando as principais variáveis físicas, químicas e biológicas, além da análise qualitativa e quantitativa do zooplâncton, com ênfase em Copepoda Calanoida e Cyclopoida. Os resultados demonstram que apesar de ser verificada a melhoria da qualidade da água nos reservatórios a jusante, ainda ocorrem contribuições pontuais via tributários e difusas pelas atividades desenvolvidas na bacia hidrográfica, aumentando a concentração das formas nitrogenadas e fosfatadas, influenciando diretamente nas condições tróficas dos reservatórios e, conseqüentemente, na composição, densidade e distribuição das populações planctônicas. Os reservatórios classificam-se como eutróficos ou mesotróficos (dependendo da sua localização no rio Tietê e da sazonalidade) e os rios como eutróficos, principalmente em decorrência das elevadas concentrações de fósforo e clorofila.Em relação à comunidade zooplanctônica, os Copepoda e Rotifera foram mais abundantes, com uma variação espacial e sazonal relacionada às condições tróficas e temperatura, bem como aos mecanismos diferenciados do controle operacional das barragens (vazão e tempo de residência da água). As espécies de Copepoda encontradas no sistema foram Notodiaptomus iheringi, Notodiaptomus evaldus, Notodiaptomus deitersi, Argyrodiaptomus azevedoi Thermocyclops decipiens, ) Thermocyclops minutus, Thermocyclops inversus, Mesocyclops longisetus, Mesocyclops brasilianus, Mesocyclops meridianus, Mesocyclops ogunus, Acanthocyclops ogunus e Paracyclops chiltoni, sendo N. iheringi, N. evaldus, T. decipiens e T. minutus as espécies dominantes, com diferenças na distribuição e abundância em função dos locais de amostragem (tributários ou reservatórios) e período de coleta (sazonalidade). / This research project was developed in Tietê River reservoirs and tributaries, São Paulo, Brazil, aiming to evaluate the composition, distribution and density of Copepoda Calanoida and Cyclopoida species and its relationship with reservoirs disposition in Tietê River, built in series (cascade), which present differences in morphometry, flood period and area, trophic level (related to the hydrographic basin uses and occupation), discharge and water residence time. For that, collections were accomplished in reservoirs and tributaries on February, May, July and October/2000, quantifying the main physical, chemical and biological variables, besides qualitative and quantitative zooplankton analysis, with emphasis in Copepoda Calanoida and Cyclopoida. Results demonstrate that, in spite of the improvement of water quality verified downstream reservoirs, it still happen punctual tributary contributions, diffused due to activities developed in the hydrographic basin, increasing nitrogenous and phosphate forms concentration, influencing directly the reservoir trophic conditions and, consequently, composition of species, density and distribution. Reservoirs are classified as eutrophic or mesotrophic (depending on its location in Tietê River and sazonality) and the rivers as eutrophic, due mainly to the high phosphorus and chlorophyll concentrations. In relation to the zooplankton community, Copepoda and Rotifera were the most abundant, with spacial and seasonal variationrelated to trophic conditions and temperature, as well as to the barrier differentiated operational control mechanisms (discharge and water residence time). The Copepoda species found in the system were Notodiaptomus iheringi, Notodiaptomus evaldus, Notodiaptomus deitersi, Argyrodiaptomus azevedoi, Thermocyclops decipiens, Thermocyclops minutus, Thermocyclops inversus, Mesocyclops longisetus, Mesocyclops brasilianus, Mesocyclops meridianus, Mesocyclops ogunus, Acanthocyclops ogunus and Paracyclops chiltoni; being N. iheringi, N. evaldus, T. decipiens and T. minutus the dominant species, with differences in the distribution and abundance in function of the sampling places (tributaries or reservoirs) and collection period (sazonality).

Este projeto de pesquisa foi desenvolvido nos reservatórios e tributários do Médio e Baixo rio Tietê, São Paulo, com o objetivo de avaliar a composição, distribuição e densidade das espécies de Copepoda Calanoida e Cyclopoida e sua relação com a disposição dos reservatórios construídos em série (cascata), os quais apresentam diferenças na morfometria, período e área de inundação, grau de trofia (relacionando aos usos e ocupação da bacia hidrográfica), vazão e tempo de residência da água. Para tanto, foram realizadas coletas nos reservatórios e tributários nos meses de fevereiro, maio, julho e outubro/2000, quantificando as principais variáveis físicas, químicas e biológicas, além da análise qualitativa e quantitativa do zooplâncton, com ênfase em Copepoda Calanoida e Cyclopoida. Os resultados demonstram que apesar de ser verificada a melhoria da qualidade da água nos reservatórios a jusante, ainda ocorrem contribuições pontuais via tributários e difusas pelas atividades desenvolvidas na bacia hidrográfica, aumentando a concentração das formas nitrogenadas e fosfatadas, influenciando diretamente nas condições tróficas dos reservatórios e, conseqüentemente, na composição, densidade e distribuição das populações planctônicas. Os reservatórios classificam-se como eutróficos ou mesotróficos (dependendo da sua localização no rio Tietê e da sazonalidade) e os rios como eutróficos, principalmente em decorrência das elevadas concentrações de fósforo e clorofila.Em relação à comunidade zooplanctônica, os Copepoda e Rotifera foram mais abundantes, com uma variação espacial e sazonal relacionada às condições tróficas e temperatura, bem como aos mecanismos diferenciados do controle operacional das barragens (vazão e tempo de residência da água). As espécies de Copepoda encontradas no sistema foram Notodiaptomus iheringi, Notodiaptomus evaldus, Notodiaptomus deitersi, Argyrodiaptomus azevedoi Thermocyclops decipiens, ) Thermocyclops minutus, Thermocyclops inversus, Mesocyclops longisetus, Mesocyclops brasilianus, Mesocyclops meridianus, Mesocyclops ogunus, Acanthocyclops ogunus e Paracyclops chiltoni, sendo N. iheringi, N. evaldus, T. decipiens e T. minutus as espécies dominantes, com diferenças na distribuição e abundância em função dos locais de amostragem (tributários ou reservatórios) e período de coleta (sazonalidade). / This research project was developed in Tietê River reservoirs and tributaries, São Paulo, Brazil, aiming to evaluate the composition, distribution and density of Copepoda Calanoida and Cyclopoida species and its relationship with reservoirs disposition in Tietê River, built in series (cascade), which present differences in morphometry, flood period and area, trophic level (related to the hydrographic basin uses and occupation), discharge and water residence time. For that, collections were accomplished in reservoirs and tributaries on February, May, July and October/2000, quantifying the main physical, chemical and biological variables, besides qualitative and quantitative zooplankton analysis, with emphasis in Copepoda Calanoida and Cyclopoida. Results demonstrate that, in spite of the improvement of water quality verified downstream reservoirs, it still happen punctual tributary contributions, diffused due to activities developed in the hydrographic basin, increasing nitrogenous and phosphate forms concentration, influencing directly the reservoir trophic conditions and, consequently, composition of species, density and distribution. Reservoirs are classified as eutrophic or mesotrophic (depending on its location in Tietê River and sazonality) and the rivers as eutrophic, due mainly to the high phosphorus and chlorophyll concentrations. In relation to the zooplankton community, Copepoda and Rotifera were the most abundant, with spacial and seasonal variationrelated to trophic conditions and temperature, as well as to the barrier differentiated operational control mechanisms (discharge and water residence time). The Copepoda species found in the system were Notodiaptomus iheringi, Notodiaptomus evaldus, Notodiaptomus deitersi, Argyrodiaptomus azevedoi, Thermocyclops decipiens, Thermocyclops minutus, Thermocyclops inversus, Mesocyclops longisetus, Mesocyclops brasilianus, Mesocyclops meridianus, Mesocyclops ogunus, Acanthocyclops ogunus and Paracyclops chiltoni; being N. iheringi, N. evaldus, T. decipiens and T. minutus the dominant species, with differences in the distribution and abundance in function of the sampling places (tributaries or reservoirs) and collection period (sazonality).

Os Copepoda constituem a maior classe de pequenos crustáceos, com mais de 8.500 espécies descritas. Dentre as cinco ordens de Copepoda de vida livre, as espécies pertencentes à ordem Calanoida apresentam um forte endemismo, com uma restrita distribuição geográfica. Além disso, os Copepoda Calanoida são particularmente sensíveis a contaminantes contidos na coluna de água devido ao seu hábito planctônico. No presente trabalho foram realizados estudos ecotoxicológicos com duas espécies de Copepoda Calanoida, particularmente com as espécies Argyrodiaptomus furcatus Sars, 1901 e Notodiaptomus iheringi Wright, 1935. Estas espécies foram comparadas com relação à sensibilidade e desempenho como organismos-teste na avaliação da qualidade da água em ecossistemas de água doce. Foram testadas e adaptadas metodologias de cultivo em laboratório, e foram estudados os principais aspectos da biologia destes em condições ambientais controladas. Além disso, foram analisados aspectos referentes à dinâmica populacional. A sensibilidade das duas espécies de Calanoida às substâncias de referência sódio, potássio e zinco na forma de cloreto (\'NA\'CL\', \'K\'CL\' e \'ZN\'CL IND.2\', respectivamente), ao dicromato de potássio (\'K IND.2\'CR IND.2\'O IND.7\') e ao sulfato de alumínio (\'AL IND.2\'(\'SO IND.4\')IND.3\'), aos surfactantes dodecilsulfato de sódio (\'C IND.12\'H IND.25\'NA\'O IND.4\'S\') e ácido dodecil benzenosulfonato de sódio (\'CH IND.3\'(\'CH IND.2\')IND.11\'C IND.6\'H IND.4\'S\'O IND.3\'NA\'), foram avaliadas. Além disso, avaliou-se a toxicidade aguda de diferentes amostras ambientais e das toxinas da cianobactéria Microcystis aeruginosa após tratamento por irradiação. Os resultados dos testes ecotoxicológicos foram expressos em concentração efetiva (CE(I)50). Para o cálculo estatístico da CE50 foi utilizado o programa Trimmed Spearman-Karber. Os resultados relativos ao ciclo de vida mostraram que N. iheringi tem um menor tempo de desenvolvimento do que A. furcatus, com tempos de duração do desenvolvimento do ovo determinados pelos métodos indireto e direto. Verificou-se que a espécie de N. iheringi, de menor tamanho, apresentou tempo de desenvolvimento pós-embrionário menor do que a espécie de maior tamanho, A. furcatus. As taxas intrínsecas de crescimento populacional foram mais elevadas para a espécie A. furcatus do que para N. iheringi. Pelos resultados obtidos observou-se que N. iheringi além de atingir tamanhos menores, possui um desenvolvimento mais rápido e ciclo de vida mais curto. Em relação à sensibilidade destes Copepoda Calanoida às substâncias tóxicas observou-se que em relação aos sais, estas duas espécies foram mais sensíveis ao cloreto de potássio (\'K\'CL\'). Em relação aos metais, o grau de toxicidade aos Copepoda decresceu na sequência zinco > cromo > alumínio. Já com em relação aos surfactantes, a espécie N. iheringi foi mais sensível do que A. furcatus, e a toxicidade diminui à medida que o estágio de desenvolvimento dos indivíduos se torna mais avançado. Os náuplios são mais sensíveis à maioria das substâncias de referência testadas (sais, surfactantes, cromo e zinco) do que os estágios de desenvolvimento mais avançados. A espécie N. iheringi é mais sensível aos diversos agentes tóxicos do que a espécie A. furcatus, no entanto, N. iheringi foi mais resistente às cianotoxinas do que A. furcatus. Os resultados apresentados corroboram a idéia de que os calanoides A. furcatus e N. iheringi apresentam elevada sensibilidade a uma variedade de substâncias tóxicas de referência, o que torna viável sua utilização como organismos-teste em ensaios ecotoxicológicos. Estes estudos podem proporcionar maior entendimento sobre a estrutura das comunidades aquáticas e das alterações na dinâmica das populações, no sentido de se poder verificar como as espécies respondem às alterações na qualidade da água e o porquê das modificações na estrutura das comunidades, permitindo, dessa forma, ações de manejo e de conservação visando a preservação da biodiversidade das águas doces. / Copepods constitute the largest class of small crustaceans, with more than 8,500 described species. Among the five orders of free-living copepods, the species belonging to the order Calanoida show strong endemism, with a restricted geographic distribution. Additionally, they are particularly sensitive to contaminants in the water column due to their planktonic habit. In the present study ecotoxicological studies with two species of Calanoida copepods were performed, particularly with the species Argyrodiaptomus furcatus Sars, 1901 and Notodiaptomus iheringi Wright, 1935. These species were compared for sensitivity and performance as test organisms in assessing water quality in freshwater ecosystems. Methods of cultivation in the laboratory were tested and adapted, and the main aspects of these species biology were studied under controlled temperature and photoperiod. In addition, aspects related to population dynamics were also analyzed. The sensitivity of the calanoids to a number of reference substances as: sodium, potassium and zinc in the form of chlorides (\'NA\'CL\', \'K\'CL\' and \'ZN\'CL IND.2\', respectively), potassium dichromate (\'K IND.2\'CR IND.2\'O IND.7\') and aluminum sulfate (\'AL IND.2\'(\'SO IND.4\')IND.3\'), and to the surfactant sodium dodecyl sulfate (\'C IND.12\'H IND.25\'NA\'O IND.4\'S\') and sodium dodecyl benzenesulphonate (\'CH IND.3\'(\'CH IND.2\')IND.11\'C IND.6\'H IND.4\'SO IND.3\'NA\') were evaluated. Also the toxicity of environmental samples and of the cyanobacteria Microcystis aeruginosa toxin after irradiation treatment was tested. The results of ecotoxicity tests were expressed as effective concentrations (EC(I)50). The statistical calculation of the EC50 was carried out by the Trimmed Spearman-Karber program. The results regarding the copepods life cycle showed that N. iheringi has a shorter development time and duration of egg development, by both indirect and direct methods, than A. furcatus. It was found that small sized N. iheringi, had a post-embryonic development faster than the larger species, A. furcatus. The intrinsic rates of population increase were higher for the species A. furcatus than for N. iheringi. The results indicated that N. iheringi besides reaching smaller sizes, has a faster development and shorter life cycle. Regarding the sensitivity of these two species to toxic substances it was observed that in relation to the salts the calanoids were more sensitive to the potassium chloride (\'K\'CL\'). Compared to metals, toxicity to copepods followed the sequence zinc> chromium> aluminum. However, regarding surfactants the species N. iheringi was more sensitive than A. furcatus, and toxicity decreased with the advance in developmental stages. The nauplii were more sensitive to most of the reference substances tested (salts, surfactants, chromium and zinc) than the more advanced developmental stages. The species N. iheringi was more sensitive to various toxic agents than A. furcatus, but N. iheringi was more resistant to the cyanotoxins than A. furcatus. The results support the hypothesis that the calanoid copepods A. furcatus and N. iheringi have high sensitivity to a variety of toxic reference substances, what makes them feasible to be used as test organisms in ecotoxicological tests. The study performed may provide further understanding about the structure of aquatic communities and changes in population dynamics, contributing for the understanding of how species respond to changes in water quality by changes in community structure, subsidizing management actions aiming the conservation of freshwater biodiversity.

Os Copepoda constituem a maior classe de pequenos crustáceos, com mais de 8.500 espécies descritas. Dentre as cinco ordens de Copepoda de vida livre, as espécies pertencentes à ordem Calanoida apresentam um forte endemismo, com uma restrita distribuição geográfica. Além disso, os Copepoda Calanoida são particularmente sensíveis a contaminantes contidos na coluna de água devido ao seu hábito planctônico. No presente trabalho foram realizados estudos ecotoxicológicos com duas espécies de Copepoda Calanoida, particularmente com as espécies Argyrodiaptomus furcatus Sars, 1901 e Notodiaptomus iheringi Wright, 1935. Estas espécies foram comparadas com relação à sensibilidade e desempenho como organismos-teste na avaliação da qualidade da água em ecossistemas de água doce. Foram testadas e adaptadas metodologias de cultivo em laboratório, e foram estudados os principais aspectos da biologia destes em condições ambientais controladas. Além disso, foram analisados aspectos referentes à dinâmica populacional. A sensibilidade das duas espécies de Calanoida às substâncias de referência sódio, potássio e zinco na forma de cloreto (\'NA\'CL\', \'K\'CL\' e \'ZN\'CL IND.2\', respectivamente), ao dicromato de potássio (\'K IND.2\'CR IND.2\'O IND.7\') e ao sulfato de alumínio (\'AL IND.2\'(\'SO IND.4\')IND.3\'), aos surfactantes dodecilsulfato de sódio (\'C IND.12\'H IND.25\'NA\'O IND.4\'S\') e ácido dodecil benzenosulfonato de sódio (\'CH IND.3\'(\'CH IND.2\')IND.11\'C IND.6\'H IND.4\'S\'O IND.3\'NA\'), foram avaliadas. Além disso, avaliou-se a toxicidade aguda de diferentes amostras ambientais e das toxinas da cianobactéria Microcystis aeruginosa após tratamento por irradiação. Os resultados dos testes ecotoxicológicos foram expressos em concentração efetiva (CE(I)50). Para o cálculo estatístico da CE50 foi utilizado o programa Trimmed Spearman-Karber. Os resultados relativos ao ciclo de vida mostraram que N. iheringi tem um menor tempo de desenvolvimento do que A. furcatus, com tempos de duração do desenvolvimento do ovo determinados pelos métodos indireto e direto. Verificou-se que a espécie de N. iheringi, de menor tamanho, apresentou tempo de desenvolvimento pós-embrionário menor do que a espécie de maior tamanho, A. furcatus. As taxas intrínsecas de crescimento populacional foram mais elevadas para a espécie A. furcatus do que para N. iheringi. Pelos resultados obtidos observou-se que N. iheringi além de atingir tamanhos menores, possui um desenvolvimento mais rápido e ciclo de vida mais curto. Em relação à sensibilidade destes Copepoda Calanoida às substâncias tóxicas observou-se que em relação aos sais, estas duas espécies foram mais sensíveis ao cloreto de potássio (\'K\'CL\'). Em relação aos metais, o grau de toxicidade aos Copepoda decresceu na sequência zinco > cromo > alumínio. Já com em relação aos surfactantes, a espécie N. iheringi foi mais sensível do que A. furcatus, e a toxicidade diminui à medida que o estágio de desenvolvimento dos indivíduos se torna mais avançado. Os náuplios são mais sensíveis à maioria das substâncias de referência testadas (sais, surfactantes, cromo e zinco) do que os estágios de desenvolvimento mais avançados. A espécie N. iheringi é mais sensível aos diversos agentes tóxicos do que a espécie A. furcatus, no entanto, N. iheringi foi mais resistente às cianotoxinas do que A. furcatus. Os resultados apresentados corroboram a idéia de que os calanoides A. furcatus e N. iheringi apresentam elevada sensibilidade a uma variedade de substâncias tóxicas de referência, o que torna viável sua utilização como organismos-teste em ensaios ecotoxicológicos. Estes estudos podem proporcionar maior entendimento sobre a estrutura das comunidades aquáticas e das alterações na dinâmica das populações, no sentido de se poder verificar como as espécies respondem às alterações na qualidade da água e o porquê das modificações na estrutura das comunidades, permitindo, dessa forma, ações de manejo e de conservação visando a preservação da biodiversidade das águas doces. / Copepods constitute the largest class of small crustaceans, with more than 8,500 described species. Among the five orders of free-living copepods, the species belonging to the order Calanoida show strong endemism, with a restricted geographic distribution. Additionally, they are particularly sensitive to contaminants in the water column due to their planktonic habit. In the present study ecotoxicological studies with two species of Calanoida copepods were performed, particularly with the species Argyrodiaptomus furcatus Sars, 1901 and Notodiaptomus iheringi Wright, 1935. These species were compared for sensitivity and performance as test organisms in assessing water quality in freshwater ecosystems. Methods of cultivation in the laboratory were tested and adapted, and the main aspects of these species biology were studied under controlled temperature and photoperiod. In addition, aspects related to population dynamics were also analyzed. The sensitivity of the calanoids to a number of reference substances as: sodium, potassium and zinc in the form of chlorides (\'NA\'CL\', \'K\'CL\' and \'ZN\'CL IND.2\', respectively), potassium dichromate (\'K IND.2\'CR IND.2\'O IND.7\') and aluminum sulfate (\'AL IND.2\'(\'SO IND.4\')IND.3\'), and to the surfactant sodium dodecyl sulfate (\'C IND.12\'H IND.25\'NA\'O IND.4\'S\') and sodium dodecyl benzenesulphonate (\'CH IND.3\'(\'CH IND.2\')IND.11\'C IND.6\'H IND.4\'SO IND.3\'NA\') were evaluated. Also the toxicity of environmental samples and of the cyanobacteria Microcystis aeruginosa toxin after irradiation treatment was tested. The results of ecotoxicity tests were expressed as effective concentrations (EC(I)50). The statistical calculation of the EC50 was carried out by the Trimmed Spearman-Karber program. The results regarding the copepods life cycle showed that N. iheringi has a shorter development time and duration of egg development, by both indirect and direct methods, than A. furcatus. It was found that small sized N. iheringi, had a post-embryonic development faster than the larger species, A. furcatus. The intrinsic rates of population increase were higher for the species A. furcatus than for N. iheringi. The results indicated that N. iheringi besides reaching smaller sizes, has a faster development and shorter life cycle. Regarding the sensitivity of these two species to toxic substances it was observed that in relation to the salts the calanoids were more sensitive to the potassium chloride (\'K\'CL\'). Compared to metals, toxicity to copepods followed the sequence zinc> chromium> aluminum. However, regarding surfactants the species N. iheringi was more sensitive than A. furcatus, and toxicity decreased with the advance in developmental stages. The nauplii were more sensitive to most of the reference substances tested (salts, surfactants, chromium and zinc) than the more advanced developmental stages. The species N. iheringi was more sensitive to various toxic agents than A. furcatus, but N. iheringi was more resistant to the cyanotoxins than A. furcatus. The results support the hypothesis that the calanoid copepods A. furcatus and N. iheringi have high sensitivity to a variety of toxic reference substances, what makes them feasible to be used as test organisms in ecotoxicological tests. The study performed may provide further understanding about the structure of aquatic communities and changes in population dynamics, contributing for the understanding of how species respond to changes in water quality by changes in community structure, subsidizing management actions aiming the conservation of freshwater biodiversity.