ABSTRACT Prolonged drought extreme events can intensify eutrophication symptoms. This study aimed to analyze the trophic state of two semiarid reservoirs (Cruzeta and Dourado) that experience regular periods of drying and reflooding, verifying limnological changes. Two distinct periods were defined: Period I - before water depletion and Period II – after water renewal. To assess the changes in the limnological variables and the trophic state following the reflooding was conducted Wilcoxon test, Pearson's Correlation, and cluster analysis. Despite similar hydro-meteorological conditions, the reservoirs exhibited different outcomes in limnological variables. Due to the prolonged drought, Cruzeta maintained the eutrophic state in both periods, with the reservoir retaining only 2% of its water volume. In the Dourado reservoir, the trophic state change was observed, shifting from mesotrophic to eutrophic. The acceleration of eutrophication may have occurred due to the existence of organic matter in the sediment, coming from plantations inside the reservoir in addition to phosphorus carried from the drainage basin and by internal loading. Thus, reflooding did not improve water quality conditions and may intensify eutrophication. Therefore, it is recommended that effective reservoir and drainage basin management practices be implemented to mitigate eutrophication and aim for improvements in water quality.

RESUMO Eventos extremos de seca prolongada podem intensificar os sintomas de eutrofização. O objetivo deste estudo foi analisar o estado trófico de dois reservatórios semiáridos (Cruzeta e Dourado) que sofrem constantes períodos de seca e reinundação, verificando as mudanças limnológicas. Dois períodos foram definidos: Período I - antes do esgotamento da água e Período II - após a renovação da água. Para verificar as alterações das variáveis limnológicas e do estado trófico após a reinundação foi realizado teste de Wilcoxon, Correlação de Pearson e análise de cluster. Os reservatórios apresentaram resultados diferentes nas variáveis limnológicas, apesar de cenários hidrometeorológicos semelhantes. Cruzeta manteve o estado eutrófico em ambos os períodos, devido ao efeito da seca prolongada, o reservatório se encontrava com apenas 2% do seu volume. Dourado passou de mesotrófico para eutrófico. A aceleração da eutrofização pode ter ocorrido devido à existência de matéria orgânica no sedimento, proveniente de plantios no interior do reservatório, além de fósforo carreado da bacia de drenagem e por carregamento interno. A reinundação não melhorou as condições de qualidade da água e pode intensificar a eutrofização. Portanto, recomendamos práticas eficazes de gestão de reservatórios e bacias de drenagem para mitigar a eutrofização, visando melhorias na qualidade da água.

Resumo Objetivo Os padrões globais de temperatura e precipitação mudaram significativamente ao longo do último século e quase todas as previsões apontam para mudanças ainda maiores até o final de 2100. Longos períodos de seca em regiões semiáridas geralmente reduzem o nível de água dos reservatórios e dos lagos, aumentando as concentrações de nutrientes na água. Nossa principal hipótese é que a redução do volume de água, impulsionada por secas prolongadas, aumentará a susceptibilidade dos reservatórios à eutrofização e, portanto, um aumento no estado trófico. Para testar esta hipótese, utilizamos uma abordagem comparativa utilizando o espaço em substituição ao tempo para prever as consequências da redução do volume de água dos reservatórios de uma região do semiárido brasileiro sobre variáveis limnológicas chave. Métodos Foram estudados 16 reservatórios em duas sub-bacias, com regimes de precipitação contrastantes, inseridos na bacia Piranhas-Açu. A bacia do Piancó (PB) e a bacia do Seridó (SB) são consideradas seca e úmida, respectivamente. Análises de regressões lineares foram realizadas para avaliar se a porcentagem de volume máximo armazenado (%MVS) é um bom preditor para estimar as concentrações de fósforo total (TP), nitrogênio total (TN) e clorofila-a (CHLA). Além disso, foi realizada uma ANOVA bifatorial para comparar os efeitos da diferença dos períodos (seco, muito seco e extremamente seco), das regiões geográficas (SB e PB) e das interações entre esses fatores sobre TP, TN, CHLA, condutividade, turbidez e profundidade do Secchi. Resultados Os resultados mostraram uma redução de %MVS nos reservatórios tanto em SB quanto em PB. No período definido como extremamente seco, todos os reservatórios foram classificados como eutróficos, mas as concentrações de TP atingiram valores muito mais altos em SB do que em PB. As análises de regressões lineares mostraram que o TP e TN estavam relacionados negativamente com % MVS durante todos os períodos amostrados. Os resultados da ANOVA bifatorial mostraram que houve efeitos significativos da bacia e do período sobre TN, TP, profundidade Secchi e turbidez, enquanto que para a CHLA e condutividade, apenas os efeitos da bacia foram observados. Além disso, efeitos de interação foram observados entre período e região sobre TP, TN e turbidez. Conclusões Conclui-se que as diferenças contrastantes de precipitação pluviométrica entre duas sub-bacias afetam a qualidade da água e o estado trófico dos reservatórios e esses efeitos são potencializados com a redução do volume de água. Portanto, nossas descobertas podem ajudar a prever as consequências das mudanças climáticas nos ecossistemas de água doce do semiárido brasileiro.

Abstract Aim Global patterns of temperature and precipitation have significantly changed over the last century and nearly all predictions point to even greater changes by the end of 2100. Long periods of drought in semi-arid regions generally reduce reservoirs and lakes water level, increasing the nutrients concentrations in the water. Our principal hypothesis is that water volume reduction, driven by prolonged droughts, will increase reservoirs susceptibility to eutrophication and accordingly an increase in trophic state. To test this hypothesis, we used a comparative analysis of ecosystems in a space-for-time substitution approach, in a Brazilian semi-arid region, to predict the consequences of reservoirs water volume reduction on key limnological variables. Methods We sampled 16 reservoirs located in two sub-basins with contrasting rainfall regimes, inserted on Piranhas-Açu watershed. The Seridó River basin (SB) is dry and the Piancó River basin (SB) is humid, with annual mean precipitation of 500 and 700 mm, respectively. Linear regressions analyzes were performed to assess whether the percentage of maximum volume stored (%MVS) is a good predictor for total phosphorus (TP), total nitrogen (TN) and chlorophyll-a (CHLA). In addition, a two factorial analysis of variance (two-way ANOVA) was performed to test for period (dry, very dry and extremely dry), basin (SB and PB) and their interactions effects on TP, TN, CHLA, conductivity, turbidity, and Secchi depth. Results The results showed a reduction in the reservoirs %MVS both for PB and SB regions. At the extremely dry period, all reservoirs were classified as eutrophic, but TP concentrations reached much higher values in SB than in PB. The linear regressions analyses showed that the TP and TN were negatively related to %MVS during all periods sampled. The two-way ANOVA showed that there were significant basin and period effects on TP, TN, Secchi depth and turbidity, whereas for CHLA and conductivity only basin effects were observed. In addition, we found significant interaction effects between period and basin on TP, TN and turbidity. Conclusions We conclude that the contrasting levels of rainfall observed between the two basins affect the water quality and trophic state of the reservoirs and these effects are magnified by water volume reduction. Therefore, our findings might help to predict the consequences of rainfall reductions on freshwater ecosystems of Brazilian drylands.