Resumo Objetivo Nós objetivamos investigar mudanças nos principais grupos do plâncton (bacterioplâncton, fitoplâncton e zooplâncton) e no metabolismo do bacterioplâncton ao longo de um transecto cobrindo uma zona litorânea dominada por macrófitas para uma zona pelágica dominada por fitoplâncton na lagoa Mangueira, uma lagoa extensa, rasa e subtropical no estado do Rio Grande do Sul, Brasil. Métodos Um transecto litoral-pelágico de 3,2 Km (7 pontos) foi amostrado em Outubro de 2007 na seção sul da lagoa. Os principais grupos taxonômicos do fitoplâncton e zooplâncton foram contados e identificados por microscopia óptica. O bacterioplâncton foi identificado por FISH (Hibridização in situ Fluorescente) e a abundância, o biovolume e a biomassa bacterianas foram quantificadas através de microscopia de epifluorescência. As produções primária e bacteriana foram medidas pela incorporação de bicarbonato e leucina radioativos, respectivamente. A respiração bacteriana foi medida através de experimentos de consumo de oxigênio e um conjunto extensivo de variáveis limnológicas através de métodos padrão. Resultados Mudanças abruptas nas variáveis físicas e químicas, bem como na densidade bacteriana, biovolume, biomassa e eficiência de crescimento bacteriano ocorreram a aproximadamente 30% de cobertura de macrófitas, com a maior parte delas aumentando em direção à zona pelágica. A composição dos principais grupos do fitoplâncton, zooplâncton, morfotipos e filotipos bacterianos indicou que diferentes comunidades vivem separadas nestas duas zonas. Conclusões Nossos resultados demonstram que as macrófitas são o agente estruturador da comunidade planctônica e do metabolismo bacteriano nesta lagoa extensa e subtropical.

Abstract Aim We aimed at investigating changes in major groups of plankton (bacterioplankton, phytoplankton and zooplankton) and bacterioplankton metabolism along a transect covering a littoral, macrophyte dominated zone to a pelagic, phytoplankton dominated zone in the large subtropical shallow lake Mangueira, Rio Grande do Sul State, Brazil. Methods The 3.2 km littoral-pelagic transect (7 points) was sampled in October 2007 in the southern section of the lake. Major taxonomic groups of phytoplankton and zooplankton were counted and identified by optic microscopy. The bacterioplankton was identified by FISH (Fluorescent in situ Hybridization), and bacterial abundance, biovolume and biomass were quantified by epifluorescence microscopy. Primary and bacterial productions were measured by incorporation of radioactive bicarbonate and leucine, respectively. Bacterial respiration was measured by experiments of oxygen consumption, and an extensive data set of limnological variables were measured through standard methods. Results Sharp changes in chemical/physical variables, as well as in bacterial density, biovolume, biomass and bacterial growth efficiency occurred on average at 30% of macrophyte coverage, with most of them increasing towards pelagic zones. The composition of major groups of zooplankton, phytoplankton, bacterial morphotypes and phylotypes indicated that different planktonic assemblies live apart in these two zones. Conclusions Our results demonstrate that macrophytes are a structuring driver of the plankton community and bacterial metabolism in this large subtropical shallow lake.

RESUMO A morfologia e o aporte da bacia hidrográfica fazem dos reservatórios um sistema de transição entre rios e lagos com características particulares em termos hidrodinâmicos e de metabolismo. Estudos sobre o metabolismo em ecossistemas aquáticos subtropicais, particularmente em reservatórios, têm se baseado mais em medições diretas e pontuais e em relações estatísticas que em modelos analíticos capazes de representar os processos envolvidos em diferentes escalas espaço-temporais. O objetivo deste trabalho foi avaliar a variabilidade temporal do metabolismo de um reservatório subtropical na cidade de Caxias do Sul/RS através do modelo ecológico IPH-ECO, o qual foi acoplado ao modelo hidrológico IPH-II para estimar as contribuições da bacia hidrográfica. Após a calibração dos modelos, foram calculadas as taxas metabólicas de produção primária (GPP) e respiração (R) para o período de nov/2011 a dez/2012 através dos processos que compõem o balanço de oxigênio no modelo IPH-ECO. O reservatório apresentou um metabolismo autotrófico em 97% do período de simulação. As variações temporais de GPP e R acompanharam o padrão de variação da comunidade fitoplanctônica, sendo esta variação mais associada a fatores autóctones, tais como tempo de residência, disponibilidade de luz na água, concentração de nutrientes e predação por herbívoros. No período de chuva, foi observado um maior aporte de fósforo da bacia hidrográfica que provocou um aumento da concentração de clorofila-a e, consequentemente, das taxas de GPP e R. Considerando o período simulado, o metabolismo do reservatório respondeu mais em função da dinâmica interna do sistema do que ao aporte da bacia hidrográfica.

ABSTRACT Reservoirs are considered transition systems between rivers and lakes with particular features due to its morphology and watershed inflows. Studies about aquatic metabolism in subtropical aquatic ecosystems, particularly in reservoirs, have been based on direct measurements and statistical relationships in specific gauge stations of the system rather than on analytical models, which are capable of representing the metabolic processes at different temporal and spatial scales. This paper aimed to evaluate the temporal variability of metabolism in a subtropical reservoir, named Faxinal reservoir, located in Caxias do Sul, Rio Grande do Sul state, Brazil, by using an ecological model (IPH-ECO) which was coupled with a hydrological model (IPH-II) to estimate inflows and nutrient loadings from the watershed. After model calibration, metabolic daily rates of gross primary production (GPP) and respiration (R) were estimated over a 1-year period (from November 2011 to December 2012), considering a process-based algorithm based on dissolved-oxygen budget implemented in the IPH-ECO model. Faxinal reservoir were net heterotrophic 97% of the simulation period. The temporal variability of GPP and R followed the general pattern of phytoplankton biomass in reservoir, which was more related to autochthonous factors such as water residence time, light availability, nutrient concentration and zooplankton grazing. Only during heavy rainfall period, increasing the terrestrial exports, the concentration of phosphorus was higher leading to an increase of chlorophyll-a concentration and hence metabolic rates of GPP and R. Therefore, considering the long dry period during the simulation, the aquatic metabolism of Faxinal reservoir is more influenced by the internal dynamic of the aquatic ecosystem than the watershed inputs.

The aim of this study was to test the effects of natural free-floating plants on zooplankton distribution in a shallow subtropical lake. First, the hypothesis that free-floating plants have an effect on physico-chemicals, leading to a decrease on nutrient availability and influencing the phytoplankton biomass and zooplankton community was tested. Second, the hypothesis that free-floating plants act as a refuge for zooplankton was tested. Three microhabitats were selected: free-floating plants, littoral area and open water. Results demonstrated that the effects of different microhabitats on phytoplankton biomass and physico-chemicals were not significant, indicating a weak influence of the plants. Zooplankton densities were higher in free-floating plants and littoral area, although the effect of microhabitats was weak for most of the predominant genera. The absence of free-floating plant effects on phytoplankton and physico-chemicals showed that it was not a factor influencing the microcrustacean distribution in the microhabitats. Low differences in densities of zooplankton among microhabitats and low abundance of large-bodied cladocerans led to reject the hypothesis that free-floating plants act as a refuge for zooplankton.

Este estudo avalia a distribuição espaço-temporal dos pigmentos fitoplanctônicos na Lagoa Itapeva e sua relação com aspectos hidrodinâmicos. Com relação à distribuição espacial, geralmente um gradiente decrescente no sentido N®S foi observado para os pigmentos, com exceção do verão. Esta inversão observada durante o verão foi influenciada pelo fetch predominante (N-E). Excetuando a primavera, ficou comprovada a existência de heterogeneidade horizontal (ANOVA) nas demais estações do ano. Espacialmente, na primavera a variância vertical foi muito mais significativa (p<0,05) que a horizontal. Os turnos de amostragem sempre exibiram um grau de variabilidade entre as estações do ano, mostrando a existência de um ciclo diurno com relação à concentração de clorofila a. Este comportamento esteve relacionado com o fetch principalmente dos quadrantes NE-SW, perturbando o sistema por ser uma lagoa rasa. Com isso, ficou constatada a influência do regime hidrodinâmico da Lagoa Itapeva na distribuição espaço-temporal dos pigmentos fitoplanctônicos.

This study evaluated the spatial and temporal distribution of phytoplankton pigments in Itapeva Lake and its relationship with hydrodynamic aspects. Regarding spatial distribution, a decreasing N®S gradient was generally observed for the pigments, except in summer. This inversion observed during the summer was influenced by the predominant fetch (N-E). The horizontal heterogeneity was proved (ANOVA) for all seasons of the year, except spring. Spatially in spring, the vertical variance was much more significant (p<0.05) than the horizontal one. The sampling shifts presented a permanent degree of variability among the seasons of the year, showing the existence of a diurnal cycle in the concentration of chlorophyll a. This behavior was related to the fetch, mainly from the NE and SW quadrants, disturbing the system because it is a shallow lake. This confirmed the influence of the Itapeva Lake's hydrodynamic regime on the spatial-temporal distribution of the phytoplankton pigments.