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.

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.

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: 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.

Tendo em vista a íntima relação entre os seres humanos e as lagoas costeiras (usadas para recreação, turismo, fornecimento de água, etc.), o lançamento de efluentes domésticos e hospitalares podem contribuir para o estabelecimento de rotas de disseminação de microorganismos patogênicos, incluindo aqueles carreadores de genes de resistência a antimicrobianos. O objetivo da presente investigação foi o de relacionar a presença de bactérias resistentes a antimicrobianos com características ambientais de três lagoas costeiras, comparando os resultados com os obtidos em esgoto hospitalar. Das lagoas estudadas, duas (Geribá e Imboassica) recebem efluentes domésticos e outra (Cabiúnas), se encontra em estado natural. Utilizando cultura contendo 32 µg/ml de Cefalotina, isolamos coliformes fecais (E. coli), coliformes não-fecais (Klebsiella, Enterobacter, Serratia e Citrobacter), bacilos gram-negativos não fermentadores de glicose e Aeromonas sp. Nas culturas de esgoto hospitalar foram isoladas cepas contendo marcadores de resistência para a maioria dos 11 antibióticos testados. No outro extremo, foram isoladas apenas cepas apresentando resistências a antibióticos freqüentemente observadas em situações não-seletivas (considerados aqui como marcadores "comuns") nas lagoas Cabiúnas e Imboassica. A capacidade de diluição do corpo aquático e a salinidade mostraram-se relacionados com a ocorrência de cepas multirresistentes, enquanto a intensidade de contaminação fecal recente não se mostrou associada ao número e tipos de marcadores detectados.

In view of the intimate relationship of humans with coastal lagoons (used for recreation, tourism, water supply, etc.), the discharge of domestic effluents may lead to the establishment of routes of dissemination of pathogenic microorganisms, including microorganisms carrying genes for resistance to antimicrobials, through the surrounding human communities. The objective of the present investigation was to relate the presence of antimicrobial-resistant bacteria to the environmental characteristics of three coastal lagoons, comparing the results with those from hospital sewage. Of the lagoons evaluated, two (Geribá and Imboassica) receive domestic sewage discharge, and the other (Cabiúnas) is still in a natural state. We isolated in a culture medium containing 32 ¼ µg/ml of Cephalothin, fecal coliforms (E. coli), non-fecal coliforms (Klebsiella, Enterobacter, Serratia, and Citrobacter), non-glucose-fermenting Gram-negative bacilli, and Aeromonas sp. In cultures from the hospital drain we found strains showing numerous markers for resistance to most of the 11 antimicrobials tested. On the other hand, in cultures from Cabiúnas and Imboassica lagoons, we found strains showing resistance only to antibiotics frequently observed in non-selective situations (considered as "common" markers). The capacity for dilution in the ecosystem, and salinity appeared related with the occurrence of multi-resistant bacterial strains. The intensity of recent fecal contamination was not shown to be associated with the numbers and types of markers found.