Temporal and spatial dynamics of phytoplankton near farm fish in eutrophic reservoir in
Pernambuco, Brazil
Ariadne do Nascimento Moura, Emanuel Cardoso do Nascimento & Ênio Wocyli Dantas
ABSTRACT
Spatial and temporal variations in phytoplankton communities in continental waters have received attention from limnologists, since they are differently influenced by many physico-chemical and biological factors. This study was undertaken with the aim to identify the environmental variables that influence the temporal and spatial dynamics of the phytoplankton near a fish farm in the Jucazinho reservoir, in a semi-arid region of Northeastern Brazil. Samples were taken from three sampling sites, at two depths during the rainy (Aug 2008, Feb and Mar 2009) and dry (Oct, Nov and Dec 2008) seasons. Phytoplankton was identified, density determined, and biomass values obtained. Concomitantly, abiotic analyses were performed for the characterization of the system. The reservoir was homogeneous with regard to the spatial-temporal variation in hydrological variables: water well oxygenated at the surface and anoxic at the bottom; pH ranging from neutral to alkaline; temperatures always above 25ºC; high turbidity; and high electrical conductivity at all sampling sites and both depths. For both seasons, there was limited nitrogen and high concentrations of phosphorus. Cyanophyta species were predominant, generally representing 80% of the phytoplankton biomass throughout practically the entire study, at all sampling sites and both depths. Co-dominance of cyanobacteria belonging to H1, MP, S1 and Sn associations was recorded in most of the months studied, except August 2008, when there was a substitution of the S1 association (Planktothrix agardhii) by the P association (Aulacoseira granulata). Water temperature, precipitation and pH were the parameters with the greatest influence over the temporal variation in phytoplankton, whereas the vertical distribution of the phytoplankton biomass was directly related to the availability of light in the water column. There were no spatial or temporal differences in water quality, likely due to the fact that the sampling sites were near to one another and received the same nutrients stemming from the rations given to the fish as well as their excrement. The predominance of cyanobacteria through the study was certainly due to the influence of the feeding products offered to and excreted from the fish, which eutrophicated the system. In temporal terms, the change in the algal structure is explained by the change in the physical conditions of the water between the surface and bottom, as well as the climatologic conditions, especially the change in wind direction, with the consequent fetch of the water.
RESUMEN
Las variaciones espaciales y temporales en las comunidades de fitoplancton en las aguas continentales han recibido la atención de limnólogos, ya que están influenciados de manera diferente por muchos factores físico-químicos y biológicos. El objetivo del presente trabajo fue identificar las variables ambientales que ejercieron influencia sobre la dinámica temporal y espacial de la comunidad fitoplanctónica cerca a una granja pisícola en la represa de Jucazinho, la cual se encuentra en la región semiárida brasilera. Las recolecciones fueron realizadas en tres estaciones de monitoreo a dos profundidades, durante los periodos lluviosos (agosto 2008 y febrero, marzo 2009) y de sequía (octubre, noviembre y diciembre 2008). El fitoplancton fue identificado y su densidad determinada, y posteriormente convertida a biomasa. También se realizaron análisis abióticos para caracterizar el sistema. La represa resultó homogénea en cuanto a la variación espacio-temporal de las variables hidrológicas, agua oxigenada en la superficie y anóxica en el fondo, pH varía neutro-alcalino, temperaturas superiores a 25°C y conductividad y turbidez elevadas. En los dos periodos estacionales fueron observadas limitaciones de nitrógeno y elevadas concentraciones de fósforo. Las Cyanophytas fueron predominantes en el ambiente y representaron en general más del 80% de la biomasa fitoplanctónica durante prácticamente todo el periodo de estudio en todas las estaciones y profundidades de recolecta. La co-dominancia de cianobacterias pertenecientes a las asociaciones H1, MP, S1 y Sn, fue registrada durante la mayor parte del periodo de estudio, excepto en ago/2008, cuando ocurrió una sustitución de la asociación S1 (Planktothrix agardhii) por P (Aulacoseira granulata) en la represa. Los factores que tuvieron más influencia sobre la variación temporal del fitoplancton fueron temperatura del agua, precipitación pluvial y pH. La distribución vertical de la biomasa fitoplanctónica estuvo directamente relacionada con la disponibilidad de luz en la columna de agua. No se encontraron diferencias espaciales ni temporales en la calidad del agua, seguramente porque los putos de muestreo eran cercanos y recibieron la misma carga de nutrientes provenientes del concentrado de los peces y de la excreción de estos mismos. La predominancia de cianobacterias a lo largo de todo el estudio seguramente fue debida a la influencia de los productos del alimento suministrado a los peces y sus excrementos que eutrifican el sistema. Temporalmente, el cambio en la estructura de las algas es explicado por la modificación de las condiciones físicas del agua entre superficie y fondo, provocado por el cambio en la dirección del viento con la consecuente alteración del fetch del agua.