Resumo Objetivo Neste estudo, investigamos o impacto de uma intrusão marinha nas características da coluna d'água da lagoa de Jurubatiba, um ecossistema costeiro tropical, por 12 meses após um evento de abertura da barra de areia, a fim de elucidar a duração de seus efeitos na lagoa. Métodos Amostramos mensalmente as características físicas, químicas e biológicas ao longo do perfil vertical da coluna d'água após a abertura da barra de areia e entrada de água do mar. Avaliamos a associação temporal (mensalmente) e espacial (ao longo do perfil de profundidade) entre essas variáveis e a correlação temporal na heterogeneidade vertical dessas variáveis e condições ambientais que promovem a estratificação. Resultados A intrusão marinha resultou na formação de cunhas salinas em curto prazo, levando à estratificação na concentração de oxigênio dissolvido, pH, salinidade e clorofila-a ao longo da coluna de água por, pelo menos, quatro meses. No entanto, a temperatura atmosférica e a incidência solar também emergiram como fatores cruciais associados à heterogeneidade vertical nas variáveis limnológicas, influenciando a densidade da água e o pH ao longo do período de estudo. A precipitação e a velocidade do vento tiveram apenas efeitos marginais nas variações térmicas e ectogênicas, provavelmente mediadas pela cor da água, entrada de nutrientes, profundidade da coluna d'água e orientação da lagoa na paisagem. Conclusões Apesar de rasas e expostas a ação dos ventos, as lagoas costeiras podem apresentar uma considerável heterogeneidade vertical nas condições limnológicas devido a vários fatores climáticos e hidrodinâmicos. Notavelmente, os efeitos de intrusões marinhas na salinidade e na estratificação da coluna d'água podem persistir por vários meses, afetando a qualidade da água e, provavelmente, as comunidades bióticas e o funcionamento do ecossistema. Uma vez que as atividades humanas e as mudanças climáticas podem intensificar as intrusões marinhas em lagoas costeiras, compreender seus efeitos na dinâmica limnológica é fundamental para nossa capacidade de prevê-los e conservar ecossistemas tão vulneráveis. estudo dágua d Jurubatiba tropical 1 físicas mar (mensalmente prazo dissolvido clorofilaa clorofila menos entanto ectogênicas nutrientes paisagem ventos hidrodinâmicos Notavelmente prevêlos prevê los vulneráveis

Abstract Aim In this study, we investigated the impact of an episodic marine intrusion on the water column characteristics of Jurubatiba lagoon, a tropical coastal ecosystem, for 12 months following a sandbar breaching event to elucidate the duration of its effects. Methods Monthly, we sampled the physical, chemical, and biological characteristics along the water column for one year after a sandbar breaching event and seawater inflow. We assessed the temporal (monthly) and spatial (along depth profiles) associations among these variables and the temporal correlation among vertical heterogeneities in these variables and environmental drivers of stratification. Results Marine intrusion resulted in salt wedges formation in the short-term, leading to stratification in dissolved oxygen, pH, salinity, and chlorophyll-a concentration along the water column for at least four months. However, temperature and solar incidence also emerged as crucial factors associated with vertical heterogeneity in limnological variables, influencing water density and pH throughout the study period. Precipitation and wind speed had only marginal effects on thermal and ectogenic stratifications, probably mediated by water colour, nutrient inputs, water column depth and lagoon’s orientation in the landscape. Conclusions Our data unveiled that, despite their shallowness and wind exposure, coastal lagoons can exhibit considerable vertical heterogeneities in limnological variables due to various climatic and hydrodynamic aspects. Notably, the effects of marine intrusions on salinity and ectogenic column stratification can persist for several months, affecting water quality and, probably, biotic communities and ecosystem functioning. Once human activities and climate change may intensify marine intrusions on coastal lagoons, understanding spatiotemporal dynamics and their drivers is fundamental to anticipating their effects and conserving such vulnerable ecosystems. lagoon 1 Monthly physical chemical inflow monthly (monthly profiles shortterm, shortterm short term, term short-term oxygen chlorophylla chlorophyll However period stratifications colour inputs s landscape that exposure aspects Notably functioning ecosystems

OBJETIVO: O dióxido de carbono (CO2) é um importante gás atmosférico envolvido tanto no ciclo biológico do carbono como no aquecimento global. Corpos d'água continentais - principalmente lagos - contribuem para o ciclo do carbono e têm sido considerados uma grande fonte de CO2 para atmosfera. No entanto, estudos científicos geralmente negligenciam a morfometria dos lagos e a presença de macrófitas aquáticas na região litorânea destes ecossistemas, que possuem um grande potencial tanto para a absorção de CO2 como para o estoque de carbono. Este estudo teve como objetivo avaliar a importância das regiões litorânea - considerando a contribuição das espécies dominantes Typha domingensis e Eichhornia azurea - no balanço de CO2 na Lagoa Cabiúnas, contrastando com a região limnética. MÉTODOS: O fluxo de CO2 foi estimado por meio de regressões lineares das concentrações de CO2 na atmosfera interna de câmaras estáticas, em cada um dos locais estudados. Foi verificada a distribuição de macrófitas ao longo do espelho d'água para avaliar os efeitos desta comunidade sobre a saturação de CO2. Outras variáveis também foram medidas ao longo do processo de amostragem para avaliar a sua relação com os dados de fluxo de CO2 por meio de critérios de seleção de modelos de Akaike. A área coberta por macrófitas aquáticas na lagoa Cabiúnas foi estimada por perfis e transectos. RESULTADOS E DISCUSSÃO: O fluxo de CO2 na superfície da água variou entre - 7,39 a 17,56 mgCO2m- 2h- 1. Foi observado predominantemente um padrão de emissão de CO2 pela superfície d'água sem macrófitas, sugerindo que a coluna d'água encontra-se supersaturada de CO2como um todo. Os valores foram semelhantes entre todos os pontos de amostragem, sugerindo que as macrófitas aquáticas não influenciam na saturação de CO2 na coluna d'água da lagoa Cabiúnas. Por outro lado, os fluxos de CO2 a partir do tecido das macrófitas mostrou um padrão claro de absorção. Influxos foram maiores em T. domingensis ( - 229,1 ± 320,9 mg CO2.m- 2.h- 1) do que em E. azurea ( - 43,8 ± 39,5 mg CO2.m- 2.h- 1). Uma vez que estas macrófitas ocupam uma área considerável da lagoa (75% da lagoa Cabiúnas) e o balanço de CO2 aponta para predominância de processos de absorção do gás, isso resulta num aporte líquido de 46,6 mg CO2.m- 2.h- 1 a lagoa Cabiúnas. A elevada contribuição de Typha domingensis para absorção de CO2 e em outros processos apontam esta espécie como uma das mais importantes para a ciclagem do C neste ecossistema. Assim, a contribuição da região litorânea não pode ser negligenciada nas estimativas do balanço de C nos ecossistemas aquáticos rasos.

AIM: Carbon dioxide (CO2) is an important atmospheric trace gas that is involved in both the biological carbon cycle and global warming. Inland waters - mainly lakes - contribute to C cycling and have been considered a large source of atmospheric CO2. However, scientific studies usually neglect lake morphometry and the presence of aquatic macrophytes in littoral zones, which have a great potential for CO2 absorption and for C storage. This study aimed to evaluate the importance of the littoral region on the CO2 balance in the Cabiúnas Lagoon, while also considering the contribution of the limnetic region and of Typha domingensis and Eichhornia azurea, prominent species in the area. METHODS: CO2 flux was estimated by a linear integration of CO2 concentrations measured in the internal atmospheric of a single-component static closed chambers at the studied sites. The distribution of macrophyte stands throughout lagoon surface was taken into account to evaluate the effects of macrophytes on CO2 supersaturation. Other factors were also measured throughout the sampling process to evaluate their relationship with CO2 flux data by means of Akaike model selection criterion. The area covered by aquatic macrophytes at the Cabiúnas lagoon was estimated by profiles and transects. RESULTS AND DISCUSSION: CO2 flux through the water surface ranged from - 7.39 to 17.56 mgCO2m- 2h- 1. An emission pattern predominated, suggesting that water columns are CO2 supersaturated at all sampling sites. Rates were similar among all the sampling sites, suggesting that aquatic macrophytes do not influence CO2 saturation in the water column at Cabiúnas lagoon. On the other hand, CO2 fluxes from macrophyte tissues showed a clear assimilation pattern. Influxes were higher in T. domingensis ( - 229.1 ± 320.9 mg CO2.m- 2.h- 1) than in E. azurea stands ( - 43.8 ± 39.5 mg CO2.m- 2.h- 1). Once these macrophytes covered a considerable area of the lagoon and CO2 absorption strongly overwhelmed the emission processes, then we were able to extrapolate data from the total estimated area of the evaluated sites (75% of the Cabiúnas lagoon), which resulted in a net influx of 46.6 mg CO2.m- 2.h- 1. The strong Typha domingensis contribution to CO2 absorption and other C cycling processes indicate that it is one of the most important species to Carbon cycling in the studied ecosystem. Thus, it is worth considering C cycling in lake littoral zones as a key process when estimating C balance in shallow aquatic ecosystems.

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.