Fatores ambientais que direcionam as respostas ecológicas da comunidade fitoplanctônica em reservatórios de uma região semiárida tropical brasileira
dc.contributor.advisor | Costa, Ivaneide Alves Soares da | |
dc.contributor.advisor-co1 | Lacerda, Sírleis Rodrigues | |
dc.contributor.advisorID | https://orcid.org/0000-0002-1606-5015 | pt_BR |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/2971840301895348 | pt_BR |
dc.contributor.author | Rangel Júnior, Adjuto | |
dc.contributor.authorID | https://orcid.org/0000-0002-4958-433X | pt_BR |
dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/3619824881502698 | pt_BR |
dc.contributor.referees1 | Cavalcante, Kaoli Pereira | |
dc.contributor.referees2 | Silva, Gustavo Henrique Gonzaga da | |
dc.contributor.referees3 | Navoni, Júlio Alejandro | |
dc.contributor.referees3ID | https://orcid.org/0000-0001-8715-0527 | pt_BR |
dc.contributor.referees3Lattes | http://lattes.cnpq.br/4452348339839616 | pt_BR |
dc.contributor.referees4 | Silva, Maria Cristina Basílio Crispim da | |
dc.date.accessioned | 2023-09-27T00:00:30Z | |
dc.date.available | 2023-09-27T00:00:30Z | |
dc.date.issued | 2022-10-27 | |
dc.description.abstract | The intrinsic climatic characteristics of the Brazilian Semiarid Region (BSR) promote a scenario of vulnerability to water scarcity, which throughout the century encouraged the creation of artificial reservoirs to guarantee water security, especially in periods of drought. The multiple uses of water are one of the factors that can lead to an increase in the load of nutrients in the reservoirs, which, associated with the high evaporation rates in the region and the high residence time, makes these systems more susceptible to eutrophication, contributing to the deterioration of water quality. Such conditions favor the excessive growth of the phytoplankton community, with the dominance of toxic cyanobacteria, resulting in significant risks to biodiversity and ecosystem functioning. Thus, the functional approach of the phytoplankton community can be useful to establish relationships between species characteristics and ecological processes that occur in the aquatic system. Thus, the present thesis aims to evaluate the environmental factors that influence water quality and the phytoplankton community in seven reservoirs with different trophic levels, in the semi-arid region of Ceará, Northeastern Brazil. Surface water samples (n = 56) were collected quarterly over two years (February 2018 to November 2019) in the lacustrine zone, where the catchment for human supply is located. In each sampling, hydroclimatic variables, physical-chemical variables of the water, and biological components were investigated. The limnological variables were strongly influenced by the seasonal effect (between the rainy and dry seasons) and the results were variable among the reservoirs, indicating that intrinsic responses must be considered. In addition to precipitation, the morphometric characteristics (size and depth) and the land use of the reservoirs were important factors in determining the limnological characteristics. With the reduction in the volume of water, there was an increase in the concentrations of nutrients (phosphorus and nitrogen) and algae biomass (chlorophyll-a) in the reservoirs, regardless of the period of drought or rain. Eutrophication intensified during the rainy season, probably due to the loading of allochthonous material from the basin. The relatively low concentrations of nutrients associated with good water quality conditions in the Tatajuba and Cachoeira reservoirs and moderate concentrations in Prazeres, Olho D'Água, and Rosário seem to be limiting phytoplankton growth and, consequently, primary production in these systems. On the other hand, the Lima Campos and Ubaldinho reservoirs showed the highest concentrations of nutrients, chlorophyll-a, and turbidity regardless of weather conditions, showing that the sources are continuous and the water quality of these reservoirs is more threatened. A total of 159 phytoplanktonic taxa were identified in the investigated reservoirs, distributed mainly in Green algae (77 spp.), Cyanobacteria (52 spp.), and Diatoms (15 spp.), but also Euglenophyceae (eight spp.), Cryptophyceae (three spp.), Xanthophyceae (three spp.) and Dinophyceae (one spp.). The identified taxa were included in 23 functional groups, of which 13 (F, H1, J, K, Lm, Lo, M, MP, N, P, S1, Sn, and W1) were considered reservoir descriptors and contributed > 70% of the total biovolume. In turn, a decrease in richness and diversity was observed towards the higher trophic gradient (eg Lima Campos and Ubaldinho), while the opposite occurred for phytoplankton biovolume. The functional groups were representative of the trophic state of the investigated reservoirs and showed signs of eutrophication in oligo to mesotrophic conditions. Light availability and nutrient concentration were the main factors that determined the environmental threshold for dominance and abundance of functional groups. This approach proved to be a robust tool to distinguish the water quality of reservoirs according to their trophic state. The higher biomass and dominance of cyanobacteria in Lima Campos and Ubaldinho were probably driven by conditions of high turbidity, stable water column, and eutrophication. In these reservoirs, specific taxa of cyanobacteria represented > 98% of the phytoplanktonic biomass and were influenced by different abiotic factors. For example, total nitrogen and phosphorus were positively associated with Microcystis aeruginosa and nitrate with Dolichospermum solitarium, while pH and nitrite were positively associated with Raphidiopsis raciborskii and Planktolyngbya limnetica. Microcystins were detected throughout the study in both reservoirs, with 100% of the samples from Lima Campos above the limit established by Brazilian legislation (> 1 µg L-1) and 50% of the samples from Ubaldinho. Thus, our findings show the need for mitigation measures and better water management in the studied reservoirs, avoiding the deterioration of water quality and compromising its uses since potential cyanotoxin producers are becoming more frequent due to adaptive capacities within the current scenario of global climate changes. | pt_BR |
dc.description.resumo | As características climáticas intrínsecas do Semiárido Brasileiro (SAB) promovem um cenário de vulnerabilidade à escassez d’água, que ao longo do século incentivou a criação de reservatórios artificiais para garantir a segurança hídrica, principalmente nos períodos de estiagem. Os usos múltiplos da água são um dos fatores que podem acarretar o aumento da carga de nutrientes nos reservatórios, que associado às altas taxas de evaporação na região e ao alto tempo de residência, torna esses sistemas mais suscetíveis à eutrofização, contribuindo para a deterioração da qualidade da água. Tais condições favorece o crescimento excessivo da comunidade fitoplanctônica, com dominância de cianobactérias tóxicas, decorrendo em riscos significativos à biodiversidade e ao funcionamento do ecossistema. Assim, a abordagem funcional da comunidade fitoplanctônica pode ser útil para estabelecer relações entre as características das espécies e os processos ecológicos que ocorrem no sistema aquático. Dessa forma, a presente tese visa avaliar os fatores ambientais que influenciam a qualidade da água e a comunidade fitoplanctônica em sete reservatórios com diferentes níveis de trofia, no semiárido cearense, Nordeste do Brasil. As amostras de água superficial (n = 56) foram coletadas trimestralmente ao longo de dois anos (fevereiro de 2018 a novembro de 2019) na zona lacustre, onde está localizada a captação para abastecimento humano. Em cada amostragem, foram investigadas variáveis hidroclimáticas, variáveis físico-químicas da água e componentes biológicos. As variáveis limnológicas foram fortemente influenciadas pelo efeito sazonal (entre as estações chuvosa e seca) e os resultados foram variáveis entre os reservatórios, indicando que respostas intrínsecas devem ser consideradas. Além da precipitação, as características morfométricas (tamanho e profundidade) e o uso do solo dos reservatórios foram fatores importantes na determinação das características limnológicas. Com a redução do volume de água houve aumento das concentrações de nutrientes (fósforo e nitrogênio) e a biomassa de algas (clorofila-a) nos reservatórios, independentemente do período de seca ou chuva. A eutrofização foi intensificada durante a estação chuvosa, provavelmente devido ao carregamento de material alóctone da bacia. As concentrações relativamente baixas de nutrientes associadas às condições de boa qualidade da água nos reservatórios de Tatajuba e Cachoeira e moderada em Prazeres, Olho D'Água e Rosário parecem estar limitando o crescimento do fitoplâncton e, consequentemente, a produção primária nesses sistemas. Por outro lado, os reservatórios de Lima Campos e Ubaldinho apresentaram as maiores concentrações de nutrientes, clorofila-a e turbidez independente das condições climáticas, mostrando que as fontes são contínuas e a qualidade da água desses reservatórios é mais ameaçada. Um total de 159 táxons fitoplanctônicos foram identificados nos reservatórios investigados, distribuídos principalmente em algas verdes (77 spp.), cianobactérias (52 spp.) e diatomáceas (15 spp.), mas também Euglenophyceae (oito spp.), Cryptophyceae (três spp.), Xantophyceae (três spp.) e Dinophyceae (uma spp.). Os táxons identificados foram incluídos em 23 grupos funcionais), dos quais 13 (F, H1, J, K, Lm, Lo, M, MP, N, P, S1, Sn e W1) foram considerados descritores dos reservatórios e contribuíram > 70% do biovolume total. Por sua vez, uma diminuição na riqueza e diversidade foi observada em direção ao gradiente trófico mais alto (por exemplo, Lima Campos e Ubaldinho), enquanto o oposto ocorreu para o biovolume do fitoplâncton. Os grupos funcionais foram representativos do estado trófico dos reservatórios investigados e apresentaram sinais de eutrofização em condições oligo a mesotróficas. A disponibilidade de luz e a concentração de nutrientes foram os principais fatores que determinaram o limiar ambiental para a dominância e abundância de grupos funcionais. Essa abordagem provou ser uma ferramenta robusta para distinguir a qualidade da água de reservatórios de acordo com seu estado trófico. A maior biomassa e dominância de cianobactérias em Lima Campos e Ubaldinho provavelmente foram impulsionadas pelas condições de alta turbidez, coluna de água estável e eutrofização. Nesses reservatórios, táxons específicos de cianobactérias representaram > 98% da biomassa fitoplanctônica e foram influenciados por diferentes fatores abióticos. Por exemplo, nitrogênio total e fósforo foram positivamente relacionados a Microcystis aeruginosa e nitrato a Dolichospermum solitarium, enquanto pH e nitrito foram positivamente associados a Raphidiopsis raciborskii e Planktolyngbya limnetica. Microcistinas foram detectadas ao longo do estudo em ambos os reservatórios, com 100% das amostras de Lima Campos acima do limite estabelecido pela legislação brasileira (> 1 µg L-1 ) e 50% das amostras de Ubaldinho. Assim, nossos achados mostram a necessidade de medidas de mitigação e melhor gestão hídrica nos reservatórios estudados, evitando a deterioração da qualidade da água e comprometimento de seus usos, uma vez que, os potenciais produtores de cianotoxinas estão se tornando mais frequentes devido às capacidades adaptativas delas dentro do atual cenário de mudanças climáticas globais. | pt_BR |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | pt_BR |
dc.identifier.citation | RANGEL JÚNIOR, Adjuto. Fatores ambientais que direcionam as respostas ecológicas da comunidade fitoplanctônica em reservatórios de uma região semiárida tropical brasileira. Orientador: Ivaneide Alves Soares da Costa. 2022. 198f. Tese (Doutorado em Desenvolvimento e Meio Ambiente) - Centro de Biociências, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2022. | pt_BR |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/54912 | |
dc.language | pt_BR | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal do Rio Grande do Norte | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFRN | pt_BR |
dc.publisher.program | PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM DESENVOLVIMENTO E MEIO AMBIENTE - PRODEMA | pt_BR |
dc.rights | Acesso Aberto | pt_BR |
dc.subject | Eutrofização | pt_BR |
dc.subject | Cianobactérias | pt_BR |
dc.subject | Abordagem funcional | pt_BR |
dc.subject | Microcistina | pt_BR |
dc.subject | Variação sazonal | pt_BR |
dc.subject.cnpq | CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS | pt_BR |
dc.title | Fatores ambientais que direcionam as respostas ecológicas da comunidade fitoplanctônica em reservatórios de uma região semiárida tropical brasileira | pt_BR |
dc.title.alternative | Environmental factors that direct the ecological responses of the phytoplankton community in reservoirs in a semi-arid tropical Brazilian region | pt_BR |
dc.type | doctoralThesis | pt_BR |
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