Resumo: Os vírus causam doenças em humanos por meio de vetores (e.g., Zika e dengue), pelo ar (e.g., sarampo), pela água (e.g., hepatite) e por contato físico direto (e.g., AIDS e herpes). Recentemente, a pandemia do novo coronavírus (SARS-CoV-2) ocasionou a maior crise sanitária do século. No entanto, nem todos os vírus na natureza são inimigos humanos. Diversos estudos têm mostrado que a infecção viral é fundamental para o funcionamento de ecossistemas, afetando o ciclo de nutrientes, controlando o crescimento de algumas espécies e aumentando a biodiversidade. Esta mini-revisão apresenta uma perspectiva do papel ecológico dos vírus na natureza, com foco em ambientes aquáticos Brasileiros.

Abstract: Viruses cause various diseases in humans through vector-borne (e.g., Zika and dengue fever), airborne (e.g., measles) and water-borne (e.g., hepatitis) transmission, as well as direct physical contact (e.g., AIDS and herpes). Recently, the new coronavirus (SARS-CoV-2) pandemic has triggered the greatest global health crisis in a century. However, not all viruses in nature are human enemies. A vast body of literature indicates that viral infection is vital for ecosystem functioning by affecting nutrient cycling, controlling species growth and enhancing biodiversity. Here we provide a perspective on the ecological role of viruses in nature, with special focus on Brazilian aquatic ecosystems.

ResumoOs cladóceros são microcrustáceos integrantes do zooplâncton em um vasto espectro de ambientes aquáticos. Estes organismos, em especial o gênero Daphnia, têm sido organismos modelo muito utilizados em estudos abrangendo das ciências biomédicas à Ecologia. No presente trabalho, fazemos uma revisão da contribuição de estudos com cladóceros para o conhecimento sobre as consequências, em diferentes níveis de organização biológica, do estresse induzido por fatores ambientais. Discutimos de que forma características peculiares dos cladóceros (e.g., pequeno tamanho corporal, ciclo de vida curto, partenogênese cíclica) fazem deles modelos bastante convenientes para tais estudos, com uma comparação particular com outros grandes grupos zooplanctônicos. Em seguida, ilustramos a contribuição dos cladóceros para as pesquisas sobre estresse com exemplos englobando respostas ao estresse do nível molecular ao populacional. São ressaltados de forma especial estudos recentes que apresentam evidências de consequências benéficas do estresse brando causado por estressores naturais (tolerância cruzada), as quais podem ser transmitidas entre gerações, favorecendo a sobrevivência e a persistência de espécies em ambientes muito variáveis. Isto seria particularmente relevante para ambientes sujeitos a frequentes variações naturais intensas, tais como lagoas costeiras e outros ecossistemas aquáticos rasos. Com base nos estudos revisados, construímos um modelo conceitual resumindo os potenciais efeitos de um primeiro estressor na resistência dos organismos a um estressor subsequente. Concluímos chamando a atenção para algumas lacunas nas pesquisas sobre o estresse em contexto ambiental, as quais poderiam ser preenchidas por estudos futuros utilizando cladóceros como modelos.

Cladocerans are microcrustaceans component of the zooplankton in a wide array of aquatic ecosystems. These organisms, in particular the genus Daphnia, have been widely used model organisms in studies ranging from biomedical sciences to ecology. Here, we present an overview of the contribution of studies with cladocerans to understanding the consequences at different levels of biological organization of stress induced by environmental factors. We discuss how some characteristics of cladocerans (e.g., small body size, short life cycles, cyclic parthenogenesis) make them convenient models for such studies, with a particular comparison with other major zooplanktonic taxa. Then we illustrate the contribution of cladocerans to stress research with examples encompassing stress responses spanning from the molecular to the populational level. Most worth of note are recent studies that presented evidence of beneficial consequences of mild stress caused by natural stressors (cross-tolerance), which may be passed along across generations, favoring individual survival and species persistence in fluctuating environments. This would be particularly relevant for environments prone to frequent natural environmental fluctuations, such as coastal lagoons and other shallow aquatic ecosystems. Based on reviewed studies, a conceptual model is presented summarizing the potential effects of a first stressor on the organism's resistance to a second one. We finish by highlighting some gaps on environmental stress research that could benefit from further studies using cladocerans as model organisms.

As lagoas costeiras do norte do Estado do Rio de Janeiro apresentam um amplo gradiente de carbono orgânico dissolvido (COD) e coloração da água, com as maiores concentrações registradas na literatura. Portanto, representam um conjunto peculiar de ecossistemas para estudos sobre a origem, processamento e destino do COD em águas continentais. Neste trabalho, revisamos 2 décadas de estudos sobre o ciclo do carbono nas lagoas costeiras desta região e discutimos as flutuações na concentração e qualidade do COD, fatores afetando sua degradação microbiana e fotoquímica, a emissão de CO2, assim como a contribuição do COD húmico e não húmico para o fluxo de energia através das cadeias tróficas. Nós mostramos que a qualidade, e não a quantidade do COD, determina as taxas de degradação fotoquímica e microbiana tanto sazonalmente (dentro dos sistemas) como espacialmente (entre sistemas), com exceção da foto-oxidação entre lagoas, a qual foi parcialmente explicada pela concentração de COD em escala regional. Em lagoas húmicas, há uma variação sazonal razoavelmente previsível da concentração de COD associada a entradas de C orgânico induzidas pelas chuvas. Porém, pouco se sabe sobre a temporização exata destas entradas alóctones e os efeitos destas sobre a variação sazonal das propriedades químicas do COD (i.e. sua qualidade). As taxas de foto-oxidação integradas para a coluna d'água foram menos representativas nas lagoas altamente húmicas, devido à forte atenuação da luz. No entanto, as contribuições potenciais da foto-oxidação e da respiração bacteriana para o efluxo total de CO2 (~11%) não diferiram significativamente quando todas as lagoas foram consideradas juntas. Contrariamente a paradigmas prevalecentes para ambientes húmicos, as microalgas mostram-se como a fonte predominante de C em lagoas húmicas, sustentando a teias tróficas pelágicas através do zooplâncton a despeito de alguma contribuição do C alóctone. Portanto, o papel predominante da alça microbiana na recuperação do COD para as teias tróficas nestes sistemas deve ser questionado.

The coastal lagoons in the northern Rio de Janeiro State (Brazil) present a wide gradient of dissolved organic carbon (DOC) and water color, with the highest DOC concentrations reported in the literature for aquatic ecosystems. Thus, they represent a peculiar set of ecosystems for the study of the origin, processing and fate of DOC in inland waters. We reviewed data from 2 decades of studies on the carbon cycle in these coastal lagoons and discussed the fluctuations in the concentration and quality of DOC, factors affecting DOC microbial and photochemical degradation, CO2 emission, as well as the role of humic and non-humic carbon to the energy flow through the trophic chains. We show that DOC quality, not its quantity, determines the rates of photochemical and microbial degradation both seasonally (within system) and spatially (among systems), with the exception of DOC photo-oxidation among lagoons, which is partially explained by DOC concentration at regional scale. In humic lagoons, there is a fairly predictable pattern of seasonal variation in DOC concentration associated to rainfall-induced inputs of allochthonous C. However, little is known about the exact timing of these allochthonous inputs and how they relate to the seasonal variation of DOC chemical properties (i.e. its quality). Depth-integrated photo-oxidation rates were less representative in highly humic lagoons, due to strong light attenuation in the water column. Nevertheless, the potential contribution of photo-oxidation and bacterial respiration to total CO2 efflux (~11%) did not differ significantly when all lagoons were pooled together. Contrary to prevailing paradigms for humic waters, microalgae seem to be the main C source in humic lagoons, sustaining pelagic food webs through zooplankton, in spite of some contribution of allochthonous C. Thus, the predominant role of the microbial loop in the DOC recovery to food webs in such systems is to be questioned.

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.

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.