Resumo: Objetivo A mineralização fotoquímica é uma via significativa para a mineralização de carbono orgânico dissolvido (COD) em ecossistemas aquáticos. A concentração de COD, cor da água, intensidade da radiação solar, estado diagenético do COD e disponibilidade de oxigênio são fatores reguladores conhecidos que influenciam o processo de mineralização fotoquímica do COD. Porém, esses estudos ainda não avaliaram a importância desses fatores reguladores sob condições extremas de concentração de COD e coloração da água. Os objetivos deste estudo foram: (1) otimizar parâmetros metodológicos para investigação do processo de fotodegradação em ecossistemas aquáticos húmicos/super-húmicos tropicais; (2) avaliar a importância relativa dos fatores reguladores que influenciam a mineralização fotoquímica em ecossistemas húmicos/super-húmicos tropicais e (3) medir as taxas de mineralização fotoquímica em 20 ecossistemas húmicos/super-húmicos tropicais costeiros e compará-los com dados disponíveis em todo o mundo. Métodos Foram realizados três tipos de experimentos de exposição ao COD: (i) exposição de amostras de água a diferentes intensidades de radiação solar, (ii) exposição de amostras de água da mesma origem, mas com diferentes concentrações (diluições) de COD e, (iii) exposição de amostras de água de um gradiente de 20 ambientes com características distintas à luz solar. Resultados Nossos resultados revelaram que a concentração de oxigênio foi limitante para o processo de mineralização fotoquímica em experimentos que investigam ecossistemas super-húmicos. A coloração da água exibiu efeitos ambíguos na mineralização fotoquímica; em ambientes com COD colorido, o aumento da coloração da água favoreceu maiores taxas de mineralização fotoquímica potencial, enquanto em ambientes superhúmicos, o aumento da coloração da água reduziu o potencial de mineralização fotoquímica devido ao auto-sombreamento do DOC. Conclusões Enfatizamos que os resultados medidos neste estudo representam os maiores valores de mineralização fotoquímica já registrados na literatura. Resumo (COD solar Porém foram 1 (1 húmicos/superhúmicos húmicossuperhúmicos húmicos/super húmicos super 2 (2 3 (3 comparálos compará los mundo i (i ii (ii origem diluições (diluições iii (iii superhúmicos. superhúmicos húmicos. super-húmicos colorido autosombreamento auto sombreamento DOC literatura ( húmicossuper

Abstract: Aim Photochemical mineralization is a significant pathway for the total oxidation of Dissolved Organic Carbon (DOC) in aquatic ecosystems. The concentration of DOC, watercolor, solar radiation intensity, diagenetic state of DOC, and oxygen availability are known regulating factors influencing the DOC photochemical mineralization process. However, these studies have not yet assessed the importance of these regulatory factors under extreme conditions of DOC concentration and watercolor. The aims of this study were: (1) to optimize methodological parameters for investigating the photo-degradation process in tropical humic/super-humic aquatic ecosystems; (2) to evaluate the relative importance of regulatory factors influencing photochemical mineralization in tropical humic/super-humic ecosystems; and (3) to measure photochemical mineralization rates in 20 coastal tropical humic/super-humic ecosystems and comparing them with available data worldwide. Methods Three types of DOC exposure experiments were conducted: (i) exposing water samples to different solar radiation intensities, (ii) exposing water samples of the same origin but with different DOC concentrations (dilutions) to sunlight and (iii) exposing water samples from a gradient of 20 environments with distinct characteristics to sunlight. Results Our results revealed that oxygen concentration became limiting for the photochemical mineralization process in experiments investigating super-humic ecosystems. Watercolor exhibited ambiguous effects on photochemical mineralization; in environments with colored-DOC, increased DOC watercolor favored higher potential photochemical mineralization rates, whereas in super-humic environments, increased DOC watercolor reduced the photochemical mineralization potential due to DOC self-shading. Conclusions We emphasize that the measured results in this study represent the highest values of photochemical mineralization ever recorded in the literature. Abstract (DOC intensity However 1 (1 photodegradation photo degradation humic/superhumic humicsuperhumic humic/super humic super 2 (2 3 (3 worldwide conducted i (i intensities ii (ii dilutions (dilutions iii (iii superhumic coloredDOC, coloredDOC colored colored-DOC selfshading. selfshading self shading. shading self-shading literature ( humicsuper

Resumo: A humanidade está definindo um novo período geológico. A era do Antropoceno é marcada por mudanças nos processos geológicos, nos regimes hidrológicos, na estrutura da biosfera, dentre outros processos devido às expansões humanas sobre a paisagem ao redor do mundo. A aceleração dos ciclos biogeoquímicos, a grande carga de poluentes nos recursos hídricos, o desflorestamento desenfreado, o aumento das emissões de gases de efeito estufa para a atmosfera, a eutrofização e a perda da biodiversidade são algumas evidências que refletem as pressões humanas sobre diversos tipos de ecossistemas, especialmente os ecossistemas aquáticos. Desta maneira, neste estudo nós revisamos alguns aspectos da grande influência antrópica sobre os ecossistemas: a poluição hídrica. Durante décadas, a humanidade tem colocado cada vez mais demandas sobre os ambientes aquáticos sem qualquer preocupação. Como efeito, lagos, rios e reservatórios estão sendo degradados globalmente. Embora os efeitos interativos dos processos antrópicos futuros sejam complexos, muito do conhecimento atual sugere que essas pressões provavelmente aumentarão sua magnitude e frequência nos próximos anos. Consequentemente, os resultados científicos precisam ser articulados em uma perspectiva integradora buscando expandir o nosso entendimento sobre o manejo dos recursos hídricos. O conhecimento ecológico gerado pelos cientistas deve ser aplicado para solucionar os problemas ambientais permitindo o progresso humano de uma forma sustentável. É urgente a melhora da comunicação entre diferentes setores da sociedade em prol do manejo dos ecossistemas aquáticos. Assim, será possível garantir a preservação dos recursos naturais para futuras gerações aplicando ferramentas transdisciplinares para entender, mitigar e recuperar os recursos hídricos destas pressões antropogênicas.

Abstract: Humankind is defining a new geological time. The Anthropocene epoch is marked by changes in the geological processes, hydrological regimes, biosphere structure, among other processes, due to human expansion over the landscape worldwide. Biogeochemical cycle’s acceleration, the high load of pollutants in water resources, rampant deforestation, increase in the greenhouse gas emissions to the atmosphere, eutrophication and biodiversity losses are some indications that reflect human’s pressure over several ecosystems, especially aquatic ones. Therefore, here we reviewed some aspects from a huge anthropogenic influence on ecosystems: water pollution. For decades, humankind has increasingly placed demands on aquatic environments without any concern. As an effect, lakes, rivers, and reservoirs are being globally degraded. Although the interactive effects of future anthropic processes are complex, much of current knowledge suggests that these pressures are likely to increase in magnitude and frequency over the next years. Hence, scientific results need to be articulated in an integrative perspective to expand our understanding of the aquatic resources management. The ecological knowledge generated by scientists must be applied to solve environmental problems enabling human progress sustainably. It is urgent to improve communication and understanding among different sectors of society in favor of water management. Therefore, it will be possible to ensure the preservation of natural resources for future generations by using transdisciplinary tools to understand, mitigate and recover the water resources from these anthropogenic pressures.

Resumo Objetivo: Avaliar a dinâmica do dióxido de carbono (CO 2) em reservatórios tropicais semiáridos durante um período prolongado de seca e testar se o estado trófico afeta a saturação de CO2. Métodos Este estudo foi realizado em quatro reservatórios localizados no semiárido tropical do Nordeste do Brasil. Todas as amostragens foram realizadas entre as 9 e as 12 horas com a garrafa Van Dorn. Amostras para pressão parcial de dióxido de carbono (pCO2) foram tomadas na sub-superfície, assim como para fósforo total e clorofila-a. As análises de correlação e regressão linear foram usadas para buscar relações entre a pCO2 calculada, o volume de água e a clorofila- a. Resultados A redução do nível de água devido aos eventos de seca fez com que as concentrações de clorofila-a aumentassem, o que, por sua vez, provocou a redução do CO2 na água. No entanto, as concentrações de CO2 foram muito variáveis e observou-se uma alternância entre as condições de subsaturação de CO2 e supersaturação. Neste trabalho mostramos que o volume de água e a clorofila-a foram importantes reguladores do CO 2 na água e, portanto, são importantes preditores do balanço de carbono nos reservatórios da região semiárida tropical. Conclusões Os resultados deste trabalho indicam que a eutrofização aliada a reduções drásticas do nível de água levam a uma tendência de metabolismo autotrófico desses sistemas.

Abstract Aim: This study aimed to evaluate the carbon dioxide (CO2) dynamics in tropical semi-arid reservoirs during a prolonged drought period as well as to test if the trophic state affects the CO2 saturation. Methods This study was performed in four reservoirs located in the tropical semi-arid region in the northeast of Brazil. All samplings were performed between 9 and 12 am using a Van Dorn Bottle. Samples for partial pressure of carbon dioxide (pCO2 ) measurements were taken in the sub-surface as well as samples for total phosphorus and chlorophyll-a. Correlation analysis and linear regression were used to detect relations among the calculated pCO2, water volume and chlorophyll-a. Results The water level reduction due to atypical droughts caused chlorophyll-a concentrations to increase, which in turn, led to CO2 reduction in the water. However, CO2 concentrations were very variable and an alternation between CO2 sub-saturation and super-saturation conditions was observed. This paper showed that water volume and chlorophyll-a were important regulators of CO2 in the water, as well as important carbon balance predictors in the tropical semiarid reservoirs. Conclusions The results of this paper indicate that the eutrophication allied to drastic water level reductions lead to a tendency of autotrophic metabolism of these systems.

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.