Abstract: Aim Long-term ecological research often integrates many research groups and subjects in one or few sites sampled systematically along the time. In the Amazon, there is a tradition of long-term research in terrestrial habitats, but this has been less common in floodplain lakes. This study systematically reviews 35 years of research (1988-2022) in Batata Lake, a clear water flood plain lake impacted by bauxite mining tailings for ten years (1979-1989) and discuss some research opportunities and challenges for the future. Methods The review covered 99 scientific reports (78 papers and 21 book chapters) comprising a large spectrum of data from snapshot observations and experiments to enduring quarterly observational and hypothesis-testing studies. Soil, sediments, and the water column were consistently sampled in natural and impacted areas. Results Research topics were quite diverse and covered biological communities from aquatic virus to igapó flooded forests and provided an overview of ecological processes such as primary and secondary production. Ecological variables monitored along the project were constrained by a strong seasonality of the flood pulse and the effect of sampling areas (natural and impacted), which was performed by very connected research groups. Conclusions Despite the extensive information, long-term ecosystem function trends are still incomplete.

Resumo: Objetivo Pesquisas ecológicas de longa duração geralmente integram muitos grupos de pesquisa e assuntos variados. Essas pesquisas concentram-se em amostrar sistematicamente ao longo do tempo um ou poucos locais. Na Amazônia, muitas iniciativas foram realizadas para melhor entender as dinâmicas da floresta, mas poucos estudos de longa duração se dedicaram a compreender os lagos de inundação em escala de longo prazo. Neste estudo trazemos informações de pesquisas realizadas durante 35 anos (1988-2022) no Lago Batata, um lago amazônico de águas claras impactado por rejeitos de mineração de bauxita durante dez anos (1979-1989). Métodos Usando a abordagem de uma revisão sistemática da literatura 99 trabalhos (78 artigos e 21 capítulos de livros), nós encontramos que durante os anos de monitoramento, os esforços de amostragem variaram de algumas observações e experimentos pontuais a estudos trimestrais de observação e teste de hipóteses duradouros. Solo, sedimentos e coluna d'água foram amostrados consistentemente no lago como um todo e comparadas às áreas natural e impactada por rejeito de mineração. Resultados Os tópicos de pesquisa foram bastante diversos e abrangeram comunidades biológicas desde vírus aquáticos à floresta de igapó, os quais forneceram uma visão geral dos processos ecológicos locais como produção primária e produção secundária planctônica. A maioria das variáveis ecológicas monitoradas ao longo do projeto foram reguladas por uma forte sazonalidade exercida pelo pulso de inundação e pelos efeitos das áreas de amostragem (natural e impactada), e foram amostradas por grupos de pesquisa muito conectados. Conclusões Apesar da extensa informação sobre a estrutura e função do Lago Batata, tendências gerais sobre suas funções ecossistêmicas permanecem ainda incompletas.

Abstract Isoëtes is a cosmopolitan genus of aquatic lycophytes, containing more than 200 species. In Brazil, the genus comprises 29 species, with three occurring in Pará state, Amazon. Isoëtes cangae and I. serracarajensis are endemic to the ferruginous outcrops of Serra dos Carajás, and I. amazonica occurs on the inundated shores of the Tapajós River. Despite the great diversity of quillworts in South America, their anatomy remains unknown. This study discusses Brazilian Amazon species’ leaf and root anatomical traits in relation to habitat and genetic diversity. The amphibious I. amazonica and I. serracarajensis were observed to have similar stomata and cuticular ornamentations. Isoëtes cangae, a fully aquatic species, had smaller epidermal cells and a smooth cuticle and showed slight differences regarding the lacuna diaphragm. The genetically closer species from Carajás both lacked peripheral fiber strands on the leaves. Our study complements current knowledge regarding the morphoanatomy of Amazonian species and provides a better understanding of their biology, contributing to the development of conservation strategies for these species.

Resumo Isoëtes é um gênero cosmopolita de licófitas aquáticas, contendo mais de 200 espécies. No Brasil, o gênero compreende 29 espécies, e três delas ocorrem no estado do Pará, Amazônia. Isoëtes cangae e I. serracarajensis são endêmicas dos campos rupestres ferruginosos da Serra dos Carajás, e I. amazonica ocorre nas planícies de inundação do rio Tapajós. Apesar de sua grande diversidade na América do Sul, a anatomia dessas espécies ainda é desconhecida. Este estudo discute sobre os caracteres anatômicos das folhas e raízes das espécies de Isoëtes da Amazônia Brasileira, relacionando-os ao habitat e à sua diversidade genética. As espécies anfíbias I. amazonica e I. serracarajensis apresentaram estômatos e ornamentações cuticulares semelhantes. Isoëtes cangae, uma espécie aquática, apresentou células epidérmicas menores, cutícula lisa e demonstrou diferenças relacionadas aos diafragmas das lacunas. As espécies de Carajás, geneticamente mais próximas, não apresentaram feixes de fibras periféricas nas folhas. Nosso estudo complementa o conhecimento atual da morfoanatomia das espécies Amazônicas, e contribui com a melhor compreensão de sua biologia, subsidiando o desenvolvimento de estratégias de conservação para essas espécies.

Resumo: O objetivo deste trabalho foi analisar a distribuição da comunidade de oligoquetos em relação às variáveis físico-químicas da coluna da água, variação estrutural do ambiente, e substratos predominantes em riachos amazônicos conservados na FLONA Saracá-Taquera, noroeste do Pará, Brasil. Oligochaetes são amplamente utilizados como bioindicadores para monitoramento de ambientes aquáticos, pois são muito sensíveis à poluição e às mudanças ambientais. Variáveis físico-químicas e estruturais de 100 trechos de riachos foram mensuradas para entender a distribuição de oligoquetos em riachos amazônicos. Amostras bióticas foram coletadas com amostrador Surber em três dos tipos de substratos mais predominantes em cada trecho. A PERMANOVA mostrou que há uma diferença significativa da comunidade de oligoquetos entre alguns substratos, possivelmente baseada nas diferenças no número do táxon mais comum. A Análise de Correspondência Canônica mostrou que as variáveis físicas controlam a distribuição da comunidade de oligoquetos em riachos amazônicos preservados, porque estas variáveis determinam a formação dos diferentes substratos ao longo do riacho, desde a nascente até a foz, favorecendo a presença de oligoquetos com necessidades ecológicas mais específicas em riachos de baixa ordem, e oligoquetos capazes de colonizar diferentes tipos de substrato e zonas mais profundas em riachos de ordem maior. Os resultados deste trabalho sugerem que a profundidade da água e a largura do canal são as variáveis que controlam a distribuição da comunidade de oligoquetos em riachos amazônicos, determinando a formação de substratos instáveis e de baixa qualidade, e consequentemente baixa colonização de oligoquetos, em riachos de ordem maior; e formação de substratos mais diversificados, mais estáveis e de qualidade em riachos de baixa ordem, favorecendo a colonização de diversos taxa de oligoquetos aquáticos em riachos amazônicos de baixa ordem.

Abstract: The aim of this study was to analyze aquatic oligochaete distribution in relation to water column physicochemical variables, structural environmental variation, and predominant substrates in the preserved Amazonian streams of the Saracá-Taquera National Forest (FLONA Saracá-Taquera), northwest Pará, Brazil. Oligochaetes are widely used as bioindicators for monitoring aquatic environments as they are very sensitive to pollution and environmental changes. Physicochemical and structural variables were measured from 100 stream segments in order to understand the distribution of oligochaetes in Amazonian streams. Biotic samples were collected using Surber samplers in three of the most predominant substrate types in each segment. PERMANOVA testing showed that there was a significant difference in the oligochaete community among some substrates, potentially caused by a difference in the abundance of the most common taxa. Canonical Correspondence Analysis showed that physical variables drive the distribution of oligochaetes in preserved Amazonian streams, as they determine the formation of different substrates along the stream, from the source to the mouth; favoring the presence of oligochaetes with more specific ecological needs in low-order streams, and the presence of oligochaetes capable of colonizing various types of substrates and deeper zones in high-order streams. These results suggest that water depth and channel width are the main drivers of aquatic oligochaete distribution along Amazonian streams, determining the formation of unstable and low-quality substrates and, consequently, the low colonization by oligochaetes in high-order streams; and more diverse and stable substrate formation in low-order streams, favoring the colonization by diverse taxa of aquatic oligochaetes in low-order Amazonian streams.

Resumen Introducción. El uso de antibióticos en seres humanos, en la industria pecuaria y en las actividades veterinarias induce una presión selectiva que resulta en la colonización e infección con cepas resistentes. Objetivo. Determinar la presencia de genes de resistencia a aminoglucósidos, betalactámicos y fluoroquinolonas en cepas de Klebsiella pneumoniae subsp. pneumoniae, K. pneumoniae subsp. ozaenae y Escherichia coli, obtenidas de muestras de agua de los ríos que desembocan en la bahía de Guanabara y de muestras clínicas de hospitales de Río de Janeiro. Materiales y métodos. En la selección de las cepas resistentes obtenidas de las muestras de agua de los ríos, se emplearon medios de cultivo que contenían 32 μg/ml de cefalotina y 8 μg/ ml de gentamicina. En el caso de las muestras de especímenes clínicos, se usaron medios de cultivo que contenían 8 μg/ml de gentamicina. Las cepas se identificaron y se sometieron a pruebas de sensibilidad antimicrobiana, extracción de ADN plasmídico y pruebas de reacción en cadena de la polimerasa (PCR) para detectar los genes que codifican aquellas enzimas que modifican los aminoglucósidos, las betalactamasas de espectro extendido (BLEE) y los mecanismos de resistencia a las quinolonas mediados por plásmidos. Resultados. Se encontraron perfiles de resistencia a los antimicrobianos similares en los dos grupos. En todas las bacterias obtenidas de las muestras de agua y en 90 % de las muestras clínicas, se evidenciaron bandas de plásmidos asociados con la transferencia de genes de resistencia. En las pruebas de PCR, se obtuvieron productos de amplificación de los genes de resistencia para las tres clases de antimicrobianos analizados, en el 7,4 % de las bacterias recuperadas de las muestras de agua y en el 20 % de aquellas recuperadas de las muestras clínicas. Conclusión. La detección de microorganismos con elementos genéticos que confieren resistencia a los antibióticos en ambientes como el agua, es una estrategia necesaria para prevenir y controlar la diseminación de estos agentes patógenos con potencial para infectar a humanos y a otros animales en dichos ambientes.

Abstract Introduction: The use of antibiotics in humans, animal husbandry and veterinary activities induces selective pressure leading to the colonization and infection by resistant strains. Objective: We evaluated water samples collected from rivers of the Guanabara Bay, which have suffered minor and major environmental degradation, and clinical samples of hospital origin to detect evidence of the presence of resistance genes to aminoglycosides, beta-lactam antibiotics and fluoroquinolones in strains of Klebsiella pneumoniae subsp. pneumoniae, K. pneumoniae subsp. ozaenae and Escherichia coli. Materials and methods: For isolation of the water strains we employed culture media containing 32 μg/ml cephalotin and 8 μg/ml gentamicin. The strains from clinical materials were selected using culture media containing 8 μg/ml gentamicin. The strains were identified and subjected to antimicrobial susceptibility testing (AST), plasmid DNA extraction and polymerase chain reaction (PCR) to detect genes encoding enzymes modifying aminoglycosides (EMA), extended-spectrum beta-lactamases (ESBL) and plasmid mechanisms of quinolone resistance (PMQR). Results: The AST of the isolates recovered from water samples showed multidrug-resistance profiles similar to those found in isolates recovered from clinical materials. All isolates from water samples and 90% of the isolates from clinical samples showed at least one plasmid band. In the PCR assays, 7.4% of the isolates recovered from water samples and 20% of those from clinical materials showed amplification products for the three antimicrobial classes. Conclusion: We believe that the detection of microorganisms presenting genetic elements in environments such as water is necessary for the prevention and control of their dissemination with potential to infect humans and other animals in eventual contact with these environments.

OBJETIVO: Áreas alagadas costeiras são zonas potenciais para produção de metano (CH4). O presente estudo tem como objetivo avaliar a variação espacial da produção e concentração de CH4 em dez lagoas costeiras tropicais, a influência de macrófitas aquáticas na concentração de CH4 no sedimento e como a magnitude dessas taxas de produção potencial de CH4 é em comparação com outros ecossistemas. MÉTODOS: Os sedimentos foram amostrados em dez lagoas costeiras, com um ponto na região limnética e outro ponto nos bancos de macrófita aquática, quando estas estavam presentes na região litorânea. Nós medimos a produção de CH4 como uma taxa potencial e a concentração de CH4 foi diretamente medida das amostras de sedimento. RESULTADOS: As maiores taxas de produção potencial de CH4 (PPM) foram encontradas em lagoas alcalinas e hipersalinas. Contudo, Cabiúnas, que é uma lagoa de água doce densamente colonizada por macrófitas aquáticas também exibiu alta taxa de PPM. Nós também observamos que a concentração de CH4 do sedimento na região litorânea foi mais alta que na região limnética em todas as lagoas investigadas, exceto Paulista, que apresentou o padrão oposto. As taxas de produção de CH4 observadas nessas lagoas estudadas foram baixas comparadas com outros ecossistemas aquáticos. CONCLUSÃO: Nossos resultados sugerem que os sedimentos de lagoas salinas são importantes sítios produtores de CH4, e em geral, macrófitas aquáticas tem uma influência positiva na metanogênese, o que foi evidente baseado nas concentrações de CH4 presentes nos sedimentos dessas lagoas. Estudos adicionais deveriam focar nos processos subjacentes aos padrões do CH4 observados nas lagoas costeiras tropicais, especialmente preocupando-se com o acoplamento entre produção e concentração de CH4.

AIM: Coastal wetlands are potential zones for methane (CH4) production. The present study aims to evaluate the spatial variation of CH4 production and concentration in ten tropical coastal lagoons, the influence of aquatic macrophytes on the sediment CH4 concentration and how the magnitude of these potential CH4 production rates compare to those in other ecosystems. METHODS: Sediments were sampled in ten coastal lagoons, with one site in the limnetic region and another site in aquatic macrophyte stands when they were present in the littoral region. We measured the CH4 production as a potential rate, and CH4 concentration was directly measured from sediment samples. RESULTS: The highest potential CH4 production (PMP) rates were found in alkaline and hypersaline lagoons. However, Cabiúnas, which is a freshwater lagoon densely colonized by aquatic macrophytes, also exhibited a high PMP rate. We also observed that the sediment CH4 concentration in the littoral region was higher than in the limnetic region in all of the investigated lagoons except Paulista, which presented the opposite pattern. The PMP rates observed in the studied lagoons were low compared to other aquatic ecosystems. CONCLUSION: Our results suggest that the sediments of saline lagoons are important CH4 production sites, and in general, aquatic macrophytes have a positive influence on methanogenesis, which was evident based on the CH4 concentrations present in the sediments of these lagoons. Further studies should focus on the processes underlying the CH4 patterns observed in the tropical coastal lagoons, especially concerning the coupling between CH4 production and concentration.

OBJETIVOS: Estudos sobre os padrões e mecanismos de coerência temporal de variáveis ecológicas entre lagos têm se tornado um tema importante na limnologia. Até o momento, nenhum estudo testou se e como a oferta de recursos e a configuração da teia trófica afetam os padrões e mecanismos da coerência temporal de variáveis limnológicas. Nós conduzimos um experimento de mesocosmos em campo durante 11 semanas para testar as seguintes hipóteses: (i) a adição de nutrientes reduz a coerência temporal de variáveis ecossistêmicas; (ii) a predação por peixes potencializa a coerência temporal de variáveis ecossistêmicas e (iii) a coerência temporal é mais forte para variáveis físicas (transparência da água), intermediária para variáveis químicas (concentração de oxigênio dissolvido [OD]) e fraca para variáveis biológicas (biomassa zooplanctônica total). MÉTODOS: Nós manipulamos a presença de peixe e a adição de nutrientes inorgânicos (N e P) em um desenho fatorial 2 × 2 em dezesseis mesocosmos instalados em uma lagoa costeira tropical. A coerência foi estimada por correlações de Pearson par-a-par das trajetórias temporais de cada variável resposta entre os mesocosmos de um mesmo tratamento. RESULTADOS: A presença de peixes aumentou significativamente apenas a coerência temporal da biomassa zooplanctônica, e, contrário às nossas expectativas, a adição de nutrientes aumentou a coerência temporal da [OD]. A intensidade dos efeitos da presença de peixe e da adição de nutrientes sobre a coerência temporal foi afetada pela identidade da variável monitorada, mas não em um padrão consistente. No entanto, a interação da presença de peixe e adição de nutrientes não afetaram a coerência temporal de nenhuma variável monitorada. CONCLUSÕES: Nossos resultados indicam que a predação de peixes e a disponibilidade de recursos podem afetar significativamente padrões de coerência temporal, mas tais efeitos dependerão mais de efeitos diretos do fator local sobre a variável do que da identidade da própria variável. Concluímos que a eutrofização e a sobrepesca podem interferir no acoplamento da dinâmica espaço-temporal de algumas variáveis limnológicas.

AIM: The study of the patterns and mechanisms of temporal coherence of ecological variables among lakes has become an important area of limnology. However, no study to date has experimentally tested whether and how resource subsidies and food web configuration affect the patterns and mechanisms of temporal coherence of limnological variables. We conducted a field mesocosm experiment to test the following hypotheses: (i) nutrient enrichment would reduce the temporal coherence of system variables; (ii) fish predation would enhance the temporal coherence of system variables; and (iii) the strength of temporal coherence decreases from physical (water transparency), to chemical (dissolved oxygen concentration [DO]) to biological variables (total zooplankton biomass). METHODS: For 11 weeks, we manipulated fish presence and nutrient (N and P) concentration in a 2 × 2 factorial design in sixteen within-lake enclosures installed in a tropical coastal lagoon. Coherence was estimated by pair-to-pair Pearson's moment correlations of the temporal trajectories of each response variable among enclosures of the same treatment. RESULTS: Fish presence only enhanced the temporal coherence of zooplankton biomass, whereas contrary to our expectations, nutrient addition enhanced the temporal coherence of [DO]. The strength of the individual effects of fish and nutrients on temporal coherence was affected by variable identity, but this variation did not occur in a consistent pattern across variables. However, the interactive effects of fish and nutrients on the temporal coherence of the three variables monitored were not statistically significant. CONCLUSIONS: Our results indicate that local factors, such as fish presence and nutrient availability, may affect the temporal coherence of several system variables, but these effects are better predicted by the strength of direct interactions between the local factor and the variable than by the identity of the variable itself. We conclude that eutrophication and overfishing may alter the coupling of spatial and temporal dynamics of some ecosystem variables.

OBJETIVO: Estimar a densidade e a biomassa do bacterioplâncton e seus fatores reguladores é importante para avaliar a capacidade suporte dos ecossistemas aquáticos em relação ao crescimento bacteriano e o estoque de matéria na comunidade bacteriana, que, por sua vez, pode ser consumida por níveis tróficos superiores. Nós objetivamos avaliar os fatores limnológicos que regulam - no espaço e tempo - a dinâmica do bacterioplâncton (abundância e biomassa) em cinco lagoas costeiras tropicais do Estado do Rio de Janeiro, Brasil. MÉTODO: O presente estudo foi realizado nas lagoas Imboassica, Cabiúnas, Comprida, Carapebus e Garças, que diferem em relação à morfologia e às principais condições limnológicas. As variáveis limnológicas, bem como a abundância e biomassa bacterioplanctônica, foram amostradas mensalmente por 14 meses. Análises de seleção de modelos foram realizadas para avaliar quais são as principais variáveis limnológicas que regulam a dinâmica do bacterioplâncton nestas lagoas. RESULTADOS: A concentração de sais e o fator "espaço" (i.e. diferentes lagoas) explicaram grande parte da variação da densidade e biomassa bacterianas lagoas costeiras estudadas. Quando as lagoas foram analisadas separadamente, a salinidade ainda explicou grande parte da variação da densidade e biomassa bacterianas nas lagoas Imboassica e Garças. Por outro lado, a concentração de fósforo foi o principal fator regulador da densidade e biomassa bacterianas nas lagoas Cabiúnas, Comprida e Carapebus. Houve uma forte correlação entre a densidade a biomassa bacterianas (r² = 0,70, p < 0,05), indicando que variações na biomassa bacteriana são altamente dependentes das variações na densidade bacteriana. CONCLUSÃO: (i) Diferentes variáveis limnológicas regulam a densidade e biomassa bacterianas nas lagoas costeiras estudadas, (ii) as concentrações de sais e fósforo explicaram a maior parte da variação da densidade e biomassa e bacterianas nas lagoas salinas e distróficas, respectivamente, (iii) As concentrações de N-nitrato e clorofila-a, a coloração da água e a profundidade média da lagoa são importantes fatores que explicam a variação na densidade e abundância bacterianas em alguns casos específicos.

AIM: Estimating bacterioplankton density and biomass and their regulating factors is important in order to evaluate aquatic systems' carrying capacity, regarding bacterial growth and the stock of matter in the bacterial community, which can be consumed by higher trophic levels. We aim to evaluate the limnological factors which regulate - in space and time - the bacterioplankton dynamics (abundance and biomass) in five tropical coastal lagoons in the state of Rio de Janeiro, Brazil. METHOD: The current study was carried out at the following lagoons: Imboassica, Cabiúnas, Comprida, Carapebus and Garças. They differ in morphology and in their main limnological factors. The limnological variables as well as bacterioplankton abundance and biomass were monthly sampled for 14 months. Model selection analyses were performed in order to evaluate the main variables regulating the bacterioplankton's dynamics in these lagoons. RESULT: The salt concentration and the "space" factor (i.e. different lagoons) explained great part of the bacterial density and biomass variance in the studied tropical coastal lagoons. When the lagoons were analyzed separately, salinity still explained great part of the variation of bacterial density and biomass in the Imboassica and Garças lagoons. On the other hand, phosphorus concentration was the main factor explaining the variance of bacterial density and biomass in the distrophic Cabiúnas, Comprida and Carapebus lagoons. There was a strong correlation between bacterial density and biomass (r² = 0.70, p < 0.05), indicating that bacterial biomass variations are highly dependent on bacterial density variations. CONCLUSION: (i) Different limnological variables regulate the bacterial density and biomass in the studied coastal lagoons, (ii) salt and phosphorus concentrations greatly explained the variation of bacterial density and biomass in the saline and distrophic lagoons, respectively, and (iii) N-nitrate and chlorophyll-a concentrations, water color and mean depth are important factors to explain bacterial density and biomass variance in some specific lagoons.

OBJETIVO: O dióxido de carbono (CO2) é um importante gás atmosférico envolvido tanto no ciclo biológico do carbono como no aquecimento global. Corpos d'água continentais - principalmente lagos - contribuem para o ciclo do carbono e têm sido considerados uma grande fonte de CO2 para atmosfera. No entanto, estudos científicos geralmente negligenciam a morfometria dos lagos e a presença de macrófitas aquáticas na região litorânea destes ecossistemas, que possuem um grande potencial tanto para a absorção de CO2 como para o estoque de carbono. Este estudo teve como objetivo avaliar a importância das regiões litorânea - considerando a contribuição das espécies dominantes Typha domingensis e Eichhornia azurea - no balanço de CO2 na Lagoa Cabiúnas, contrastando com a região limnética. MÉTODOS: O fluxo de CO2 foi estimado por meio de regressões lineares das concentrações de CO2 na atmosfera interna de câmaras estáticas, em cada um dos locais estudados. Foi verificada a distribuição de macrófitas ao longo do espelho d'água para avaliar os efeitos desta comunidade sobre a saturação de CO2. Outras variáveis também foram medidas ao longo do processo de amostragem para avaliar a sua relação com os dados de fluxo de CO2 por meio de critérios de seleção de modelos de Akaike. A área coberta por macrófitas aquáticas na lagoa Cabiúnas foi estimada por perfis e transectos. RESULTADOS E DISCUSSÃO: O fluxo de CO2 na superfície da água variou entre - 7,39 a 17,56 mgCO2m- 2h- 1. Foi observado predominantemente um padrão de emissão de CO2 pela superfície d'água sem macrófitas, sugerindo que a coluna d'água encontra-se supersaturada de CO2como um todo. Os valores foram semelhantes entre todos os pontos de amostragem, sugerindo que as macrófitas aquáticas não influenciam na saturação de CO2 na coluna d'água da lagoa Cabiúnas. Por outro lado, os fluxos de CO2 a partir do tecido das macrófitas mostrou um padrão claro de absorção. Influxos foram maiores em T. domingensis ( - 229,1 ± 320,9 mg CO2.m- 2.h- 1) do que em E. azurea ( - 43,8 ± 39,5 mg CO2.m- 2.h- 1). Uma vez que estas macrófitas ocupam uma área considerável da lagoa (75% da lagoa Cabiúnas) e o balanço de CO2 aponta para predominância de processos de absorção do gás, isso resulta num aporte líquido de 46,6 mg CO2.m- 2.h- 1 a lagoa Cabiúnas. A elevada contribuição de Typha domingensis para absorção de CO2 e em outros processos apontam esta espécie como uma das mais importantes para a ciclagem do C neste ecossistema. Assim, a contribuição da região litorânea não pode ser negligenciada nas estimativas do balanço de C nos ecossistemas aquáticos rasos.

AIM: Carbon dioxide (CO2) is an important atmospheric trace gas that is involved in both the biological carbon cycle and global warming. Inland waters - mainly lakes - contribute to C cycling and have been considered a large source of atmospheric CO2. However, scientific studies usually neglect lake morphometry and the presence of aquatic macrophytes in littoral zones, which have a great potential for CO2 absorption and for C storage. This study aimed to evaluate the importance of the littoral region on the CO2 balance in the Cabiúnas Lagoon, while also considering the contribution of the limnetic region and of Typha domingensis and Eichhornia azurea, prominent species in the area. METHODS: CO2 flux was estimated by a linear integration of CO2 concentrations measured in the internal atmospheric of a single-component static closed chambers at the studied sites. The distribution of macrophyte stands throughout lagoon surface was taken into account to evaluate the effects of macrophytes on CO2 supersaturation. Other factors were also measured throughout the sampling process to evaluate their relationship with CO2 flux data by means of Akaike model selection criterion. The area covered by aquatic macrophytes at the Cabiúnas lagoon was estimated by profiles and transects. RESULTS AND DISCUSSION: CO2 flux through the water surface ranged from - 7.39 to 17.56 mgCO2m- 2h- 1. An emission pattern predominated, suggesting that water columns are CO2 supersaturated at all sampling sites. Rates were similar among all the sampling sites, suggesting that aquatic macrophytes do not influence CO2 saturation in the water column at Cabiúnas lagoon. On the other hand, CO2 fluxes from macrophyte tissues showed a clear assimilation pattern. Influxes were higher in T. domingensis ( - 229.1 ± 320.9 mg CO2.m- 2.h- 1) than in E. azurea stands ( - 43.8 ± 39.5 mg CO2.m- 2.h- 1). Once these macrophytes covered a considerable area of the lagoon and CO2 absorption strongly overwhelmed the emission processes, then we were able to extrapolate data from the total estimated area of the evaluated sites (75% of the Cabiúnas lagoon), which resulted in a net influx of 46.6 mg CO2.m- 2.h- 1. The strong Typha domingensis contribution to CO2 absorption and other C cycling processes indicate that it is one of the most important species to Carbon cycling in the studied ecosystem. Thus, it is worth considering C cycling in lake littoral zones as a key process when estimating C balance in shallow aquatic ecosystems.

OBJETIVO: O presente estudo tem o objetivo de discutir o potencial de uso dos ambientes aquáticos para fins de ensino, utilizando a lagoa Imboassica e seus problemas ambientais como caso. MÉTODOS: Foi realizada uma revisão de literatura a partir das áreas de limnologia e de Educação em Ciências (EC). Para explorar o caso, atividades de ensino na lagoa Imboassica foram descritas e avaliadas, considerando abordagens contemporâneas da EC. PRINCIPAIS RESULTADOS: Caracterizamos os problemas ambientais da lagoa Imboassica e discutimos questões relacionadas ao seu enfrentamento e à construção de processos educativos que gerem conhecimentos capazes de modificar a realidade social. As atividades realizadas na lagoa Imboassica oportunizaram a discussão com professores e alunos sobre diferentes temas relacionados às lagoas costeiras baseados em uma visão política da alfabetização científica. Dentre os potenciais das práticas realizadas pudemos identificar: relação entre universidade e escola; contribuição para a formação de indivíduos enquanto cidadãos e integração dos aspectos de ciência, tecnologia e sociedade em atividades de campo. Os seguintes limites foram identificados: a necessidade de desenvolvimento de uma ação integrada com o currículo escolar e a necessidade de desenvolver um planejamento de ações com a participação ativa dos professores da escola básica. CONCLUSÕES: O presente estudo apresentou desafios aos limnólogos, no sentido de refletir sobre as implicações sociais das suas práticas de pesquisa e de buscar interação com outros setores da sociedade e com outras áreas do conhecimento, ampliando os horizontes da educação científica.

AIM: The present work aims to discuss the potential use of aquatic environments for teaching purposes, taking the Imboassica Lagoon and its environmental problems as an example. METHODS: A case study method including a literature review focused on Limnology and Science Education fields (SE). The case study was developed by describing and evaluating activities performed in the Imboassica Lagoon, considering contemporary SE approaches. MAJOR RESULTS: We featured environmental problems in the Imboassica Lagoon and discussed questions related to facing the problems and the construction of educational processes that generate concepts able to change reality. The activities performed in the Imboassica Lagoon provided the opportunity to set a discussion among teachers and students about different themes related to coastal lagoons' ecology based on a politicized SE viewpoint. Among some of the key aspects related to the practices performed, we could identify: the partnership between universities and schools; the contribution to develop individuals aware of citizen senses, integrating aspects of science, technology and society in field activities. The following limits were identified: the need to develop an integrated action with the school curriculum and the need to develop a plan of action with the active participation of elementary school teachers. CONCLUSIONS: The current study presented challenges for the limnologists, in order to reflect upon the social implications of their research practice seeking interaction with other sectors of society and other knowledge fields, to enhance the horizons of scientific education.

OBJETIVO: O objetivo deste estudo foi avaliar o estágio inicial de decomposição de duas macrófitas aquáticas (Typha domingensis e Eleocharis interstincta) em condições aeróbias e anaeróbias; MÉTODOS: As amostras de macrófitas aquáticas e água foram coletadas na lagoa Cabiúnas, Rio de Janeiro, Brasil. No experimento 1 câmaras de mineralização foram preparadas com fragmentos vegetais frescos e água da lagoa para cada condição (aeróbia e anaeróbia). A formação de DOC e de CO2 e o consumo de O2 foram medidos durante 30 dias. No experimento 2 câmaras de mineralização foram preparadas com lixiviados de macrófitas aquáticas e glicose em cada condição experimental (aeróbia e anaeróbia). A formação de CO2 e o consumo de O2 foram medidos durante 1 dia; RESULTADOS: No experimento 1 as concentrações de COD na decomposição de T. domingensis foram maiores. Apesar disso, a formação de CO2 foi mais eficiente na decomposição de E. interstincta. O consumo de oxigênio aumentou no começo da decomposição dos detritos e tenderam a estabilizar no final. Os valores de O/C aumentaram no início da decomposição e diminuíram em seguida. No experimento 2, a decomposição aeróbia apresentou maior formação de CO2 em todos os recursos. O lixiviado de E. interstincta apresentou maior concentração de CO2 do que o de T. domingensis em ambas as condições; CONCLUSÃO: Os resultados mostraram que a decomposição aeróbia inicial é maior em T. domingensis. O consumo de oxigênio varia de acordo com as alterações químicas dos detritos. A formação de CO2 na decomposição de T. domingensis e E. interstincta é irrelevante na Lagoa Cabiúnas. A baixa liberação de DOC dos detritos indicam que a mineralização da matéria orgânica particulada é a principal via de decomposição de T. domingensis e E. interstincta.

AIM: The aim of this study was to evaluate the initial stage of decomposition of two aquatic macrophytes (Typha domingensis and Eleocharis interstincta) under aerobic and anaerobic conditions; METHODS: The samples of aquatic macrophytes and water were collected in Cabiúnas lagoon, Rio de Janeiro, Brazil. In the experiment 1 mineralization chambers were prepared with fresh plant fragments and water from the lagoon in aerobic and anaerobic conditions. DOC and CO2 formation and O2 consumption were measured during 30 days. In the experiment 2 mineralization chambers were prepared with aquatic macrophytes leachate and glucose for each experimental condition. CO2 formation and O2 consumption were measured during 1 day; RESULTS: In experiment 1 DOC concentrations in T. domingensis decomposition were higher. Despite this, CO2 formation was more efficient in E. interstincta decomposition. The oxygen consumption increased in the beginning of decomposition and tended to stabilize towards the end. The O/C values increased in the beginning of decomposition and decreased thereafter. In experiment 2, aerobic decomposition presented higher CO2 formation. E. interstincta leachate presented higher CO2 concentration than T. domingensis; CONCLUSION: Our results showed that aerobic decomposition in the initial stages is higher only in T. domingensis mineralization. Oxygen consumption varies according to the alterations in the chemical composition of the detritus. The formation of CO2 from T. domingensis and E. interstincta decomposition in the water column is irrelevant in Cabiúnas Lagoon. The low DOC release from fresh aquatic macrophytes detritus indicates that particulate organic matter mineralization is the main route of T. domingensis and E. interstincta decomposition.

OBJETIVO: O objetivo deste estudo foi avaliar o papel do risco de predação na ocorrência de cascatas tróficas em cadeias bentônicas e detectar se as consequências ecológicas do risco de predação podem reverberar em padrões observados em diferentes escalas hierárquicas, como o tamanho de presas, a eficiência de crescimento de presas e padrões de reciclagem de nutrientes. MÉTODOS: O sistema modelo utilizado no presente experimento consistiu em uma cadeia linear simples contendo um predador, um consumidor e perifíton como o recurso basal. Durante 2 semanas nós manipulamos o risco de predação utilizando predadores enjaulados, incapazes de matar suas presas, em doze mesocosmos independentes, simulando as condições naturais lagunares. RESULTADOS: Nossos resultados mostraram que o risco de predação pode ser responsável pela ocorrência de cascatas tróficas e que a força da cascata é proporcional a intensidade do risco. O risco de predação também pode ser influenciar negativamente a biomassa e a taxa de crescimento de presas, bem como afetar as taxas de reciclagem de nutrientes por alterar as taxas de excreção de nutrientes. Através de uma formulação matemática simples, nós procuramos mostrar que resultados experimentais no nível de indivíduos podem ser generalizados para populações naturais se restrições evolutivas ao fitness de presas podem ser reproduzidos em condições experimentais. CONCLUSÕES: Nossos resultado corroboram para integrar dinâmicas ecossistêmicas ao comportamento animal, ressaltando que não apenas mecanismos ascendentes mas também mecanismos descendentes são responsáveis pela determinação de propriedades ecossistêmicas. Nós sugerimos, em última análise, que o forrageamento adaptativo de presas pode servir para integrar a Ecologia Evolutiva e a Ecologia de Ecossistemas, resultando no desenvolvimento de uma teoria mais preditiva e robusta a respeito do funcionamento de ecossistemas aquáticos.

AIM: The aim of this study was to evaluate the role of predation risk on the occurrence of trophic cascades in a benthic food chain, and detect if the ecological consequences of predation risk can reverberate in patterns observed across different hierarchical scales, such as prey size, prey growth efficiency and nutrient recycling patterns. METHODS: The model system used in the present experiment consisted of a simple linear food chain comprising a predator, a consumer and periphyton as basal resources. For 2 weeks, we manipulated predation risk using caged predators, incapable of killing their prey, across twelve outdoor mesocosms, simulating natural lagoon conditions. RESULTS: Our results showed that predation risk can be responsible for the occurrence of a trophic cascade and the strength of the cascade is proportional to the intensity of risk. Predation risk can also negatively influence prey biomass and growth efficiency as well as affect nutrient recycling patterns by altering prey nutrient excretion rates. Through a simple mathematical formulation, we attempted to show that individual-level experimental results can be generalized to natural populations if evolutionary constraints to prey fitness can be reproduced in experimental conditions. CONCLUSIONS: Our results corroborate to integrate ecosystem dynamics with animal behavior, highlighting that not only bottom-up but also top-down mechanisms are responsible for determining ecosystem properties. We ultimately claim that prey adaptive foraging may serve to integrate ecosystem and evolutionary ecology, resulting in the development of a more robust and predictive theory of the functioning of aquatic ecosystems.

OBJETIVOS: A biodiversidade de invertebrados bioturbadores de sedimentos aquáticos pode ser importante para afetar a magnitude e estabilidade de processos bentônico-pelágicos. Entretanto, nenhum estudo até o momento testou a importância da biodiversidade de invertebrados bioturbadores sobre padrões espaciais da concentração de CH4 ([CH4]) no sedimento. MÉTODOS: Neste estudo, nós conduzimos um experimento de laboratório para testar as seguintes predições: (1) A riqueza de espécies de bioturbadores irá reduzir a [CH4] no sedimento; (2) as espécies de invertebrados bioturbadores (i.e. composição de espécies) terão efeitos distintos sobre a [CH4] no sedimento (3) e os efeitos da riqueza e composição de espécies de bioturbadores sobre a [CH4] no sedimento serão dependentes da profundidade do sedimento. RESULTADOS: A riqueza de espécies de bioturbadores não afetou significativamente a [CH4] no sedimento quando as comparações foram feitas entre os diferentes níveis da riqueza de espécies. Entretanto, a riqueza de espécies de bioturbadores reduziu significativamente a [CH4] no sedimento quando diferentes níveis de riqueza foram comparados ao controle (tratamentos sem fauna), mas estes efeitos só foram significativos na fração mais profunda do sedimento. Além disso, a composição de espécies de bioturbadores teve efeitos significativos, embora distintos, nos padrões de redução da [CH4] no sedimento, dependendo da profundidade do sedimento e da espécie do bioturbador. CONCLUSÕES: Nós concluímos que tanto o número quanto a composição de espécies de bioturbadores são fatores importantes para determinar padrões espaciais da [CH4] no sedimento, mas a força destes efeitos depende de características funcionais das espécies que determinam a força das interações interespecíficas que ocorrem ao longo da dimensão espacial de nicho no sedimento.

AIM: Biodiversity of sediment bioturbators has been shown to be important for to the magnitude and stability of benthic-pelagic processes. However, no study to date has evaluated the importance of the biodiversity of benthic invertebrate bioturbators to the spatial patterns of sediment CH4 concentration ([CH4]). Here we conducted a laboratorial experiment to test the following predictions: (1) Bioturbator species richness will reduce the sediment [CH4]; (2) individual bioturbator species (i.e. species composition) will have different effects on sediment [CH4]; (3) and both the effects of bioturbator species richness and composition on sediment [CH4] will be dependent on sediment depth. METHODS: We manipulated the number and composition of three functional divergent benthic invertebrate bioturbators species that are widespread in South Atlantic coastal lagoons, in laboratorial sediment chambers containing the sediment and water of an urban impacted coastal lagoon RESULTS: Bioturbator species richness had no overall significant effect on sediment [CH4] when comparisons of sediment [CH4] were made among species richness levels. However, bioturbator species richness significantly reduced sediment [CH4] when species richness levels were compared to the control (defaunated treatments), but this effect was significant only at the deepest sediment layer. Furthermore, bioturbator species composition had significant, but distinct effects on the patterns of reduction in sediment [CH4], depending on the sediment depth and the bioturbator species. CONCLUSIONS: We conclude that both the number and composition of bioturbator species are important to determine the effects of benthic bioturbators on spatial patterns of sediment [CH4], but the strength of these effects depend on species traits that determine interspecific interactions strength across the sediment vertical niche space.

OBJETIVO: Nesse estudo foram testados os efeitos da secagem ou resfriamento (4 °C) dos ovos de resistência de cladóceros de um sistema aquático tropical sobre as taxas de eclosão e o tempo para eclosão, com o objetivo de determinar quais procedimentos devem ou não ser aplicados para quebrar a dormência de cladóceros oriundos de regiões tropicais; MÉTODOS: Os ovos de resistência de duas espécies de cladóceros foram isolados do sedimento de uma lagoa costeira e secados sob temperatura ambiente ou expostos à baixas temperaturas por quatro meses antes da incubação nas condições de controle; RESULTADOS: Para Moina micrura, tanto a secagem quanto o resfriamento reduziram a proporção de ovos eclodidos, mas a pré-exposição à baixa temperatura também reduziu o tempo para a eclosão. Para Diaphanosoma birgei, o resfriamento não teve efeitos na taxa e no tempo para eclosão. Nenhum dos ovos de D. birgei secos eclodiu após a reidratação; CONCLUSÕES: Os resultados indicam que a pré-exposição de ovos de resistência de cladóceros tropicais a baixas temperaturas não deve ser necessária para quebrar a dormência. Além disso, o resfriamento pode até mesmo reduzir a taxa de eclosão de algumas espécies. Sugere-se que os ovos de resistência de cladóceros tropicais podem ser incubados logo após a amostragem do sedimento ou, se um período para quebrar a dormência for necessário, os ovos devem ser mantidos preferencialmente no escuro e em temperatura ambiente.

AIM: In this study we tested the effects of drying or refrigerating (4 °C) cladoceran resting eggs from a tropical aquatic system on the hatching rates and time to hatching, in order to determine what conditions should or should not be applied to break dormancy in tropical cladocerans; METHODS: Resting eggs from two cladoceran species were isolated from the sediment of a coastal lagoon and exposed to drying conditions or low temperatures for four months before incubation under control conditions; RESULTS: For Moina micrura, drying as well as refrigerating eggs reduced the proportion of eggs hatched, but refrigeration also reduced the time to hatching. For Diaphanosoma birgei, refrigeration had no effects either in the proportion of eggs hatched or in time to hatching. Drying resting eggs of D. birgei resulted in no hatchlings after re-hydration; CONCLUSIONS: Our results indicate that the pre-exposure of tropical cladoceran resting eggs to low temperatures might not be necessary to break dormancy. Additionally, cooling might even reduce the hatching rates of some species. We suggest that tropical cladoceran resting eggs might be incubated soon after sampling the sediment or, if a period for breaking dormancy is required, they should be better kept under dark and at room temperature conditions.

This work describes the waste management system developed at the Laboratory of Limnology of Federal University of Rio de Janeiro. The initial challenge was to identify and treat a great variety of wastes generated in the analytical procedures performed in the laboratory. Since many of the students and researchers are not chemists, an intensive training was performed during the establishment of the management system. After three years, there was a deep change of attitude of the professionals involved. The present experience may be useful for other laboratories with a profile similar to the one under study.

OBJETIVO: O objetivo desta pesquisa foi avaliar: (1) a influência das macrófitas aquáticas Typha domingensis Pers., Eleocharis interstincta (Vahl) Roem. & Schult. (emergentes) e Potamogeton stenostachys K. Schum. (submersa), sobre a estequiometria do sedimento e (2) a contribuição desta comunidade para a composição do carbono orgânico de diferentes compartimentos de uma lagoa costeira tropical, Lagoa de Cabiúnas (Macaé, RJ); MÉTODOS: Perfis de sedimento de 10 cm, fracionados de 2 em 2 cm foram coletados nas regiões litorânea e limnética para análises de nutrientes (C, N e P). Na região litorânea, o sedimento foi coletado em três estações: bancos de T. domingensis, E. interstincta e P. stenostachys. Para avaliação da ciclagem do C na lagoa Cabiúnas foi determinada a assinatura δ13C de diversos compartimentos da lagoa (zoo e fitoplancton, macrófitas aquáticas e material dissolvido e suspenso na água) e da restinga (vegetação terrestre); RESULTADOS: As concentrações de C e N na região colonizada por E. interstincta e T. domingensis foram significativamente maiores que na região limnética. Em relação à concentração de fósforo, o sedimento colonizado pela macrófita T. domingensis apresentou valor significativamente maior que a região limnética e a região colonizada por P. stenostachys. Quanto às razões molares, a região litorânea apresentou elevadas razões C:P, principalmente nos bancos colonizados por E. interstincta e P. stenostachys. As razões N:P também foram maiores na região litorânea. As análises isotópicas (δ13C) mostraram que o carbono orgânico particulado na coluna d'água tem origem principalmente nos tecidos das macrófitas aquáticas; CONCLUSÕES: As macrófitas aquáticas emersas contribuem de maneira significativa para o enriquecimento de nutrientes do sedimento da lagoa Cabiúnas. O detrito das plantas acumulado no sedimento da região litorânea, em geral, altera sua estequiometria e qualidade para os decompositores, possuindo proporcionalmente mais C do que N e P se comparado à região limnética. Sua importância, no entanto, não se restringe ao sedimento, pois apresentou forte influência na constituição do carbono particulado suspenso na coluna d'água dessa lagoa, consistindo em importante conexão entre compartimentos desse ecossistema.

AIM: This research aimed to evaluate (1) the influence of the aquatic macrophytes Typha domingensis Pers., Eleocharis interstincta (Vahl) Roem. & Schult. (emergent) and Potamogeton stenostachys K. Schum. (submersed) on sediment stoichiometry and (2) the contribution of these aquatic macrophytes to organic carbon composition in different compartments of a tropical coastal lagoon (Cabiúnas Lagoon, Macaé-RJ); METHODS: The concentration of carbon (C), nitrogen (N) and phosphorus (P) was determined in 2-cm intervals in the first 10 cm of sediment in both littoral and limnetic regions. In the littoral region, the sediment was collected in three different sites: T. domingensis, E. interstincta and P. stenostachys stands. In order to know the pathways of C in Cabiunas lagoon, the isotopic signature (δ13C) of restinga terrestrial vegetation, zooplankton, phytoplankton, macrophytes, dissolved and suspended material on water were evaluated; RESULTS: The concentrations of C and N in the sediment of the E. interstincta and T. domingensis stands were significantly higher than in the sediment of the limnetic region. The concentration of phosphorus in the sediment colonized by T. domingensis was higher than in the limnetic region and in P. stenostachys stand. The highest molar C:P ratios were found in E. interstincta and P. stenostachys stands. The highest N:P ratios were also found in the littoral region. Carbon stable isotopic analysis (δ13C signatures) showed that a majority of the particulate organic carbon (POC) in the water column had aquatic macrophyte tissues origin; CONCLUSIONS: Emergent macrophytes strongly contribute to nutrient enrichment of the sediment of Cabiúnas lagoon. In general, macrophyte detritus alters the littoral region sediment stoichiometry and quality for decomposers, by accumulating much more C in relation to N and P when compared to limnetic region. However, macrophytes importance isn't restricted to the sediment once they have a central role in the composition of suspended POC, thus representing an important coupling between compartments in this lagoon.