Abstract Introduction: A major design issue in implementing a subsurface drip irrigation (SDI) system is determining the appropriate drip tape placement depth to allow basic farming operations while still providing adequate water to the crop. Objective: To determine the appropriate placement depth of the SDI tapes using modeling techniques and classical soil mechanics theory. Methodology: The HYDRUS-2D program was used to determine the wetting pattern, after 12 h of irrigation, of a SDI emitter installed at 50 cm depth in three soil types: sandy clay loam (SCL), clay loam (CL) and loam (L), and classical soil mechanics theory was used to calculate the increase in soil stress at different depths. Results: The vertical capillary rise above the dripline was 27, 30 and 22 cm for SCL, CL and LF soils, respectively. The minimum dripline placement depth to avoid failure is 40 cm in SCL and L soils, and 35 cm for CL soil. Study limitations: The physical properties and hydraulic parameters of the soil were obtained from the literature, and the soil mechanics theory results were not calibrated with field measurements. Originality: This is the first study in which soil mechanics is used to determine the spacing and installation depth of SDI system tapes. Conclusions: This type of study is helpful in determining the SDI dripline placement depth to ensure adequate trafficability under these irrigation systems.

Resumen Introducción: Un problema importante de diseño en la implementación de un sistema de riego por goteo subterráneo (RGS) es determinar la profundidad de instalación de la cinta de goteo que permita realizar las operaciones agrícolas y proporcione la cantidad adecuada de agua al cultivo. Objetivo: Determinar la profundidad adecuada de instalación de las cintas de RGS mediante técnicas de modelación y la teoría clásica de mecánica de suelos. Metodología: Se utilizó el programa HYDRUS-2D para determinar el patrón de mojado, después de 12 h de riego, de un emisor de RGS instalado a 50 cm de profundidad en tres tipos de suelo: franco arcillo arenoso (FAA), franco arcilloso (FA) y franco (F), y con la teoría clásica de mecánica de suelos se calculó el aumento de la tensión en el suelo a diferentes profundidades. Resultados: La elevación capilar vertical, por encima de la cinta de goteo, fue de 27, 30 y 22 cm para los suelos FAA, FA y F, respectivamente. La profundidad mínima de instalación de la cinta para evitar fallas es de 40 cm en suelos FAA y F, y de 35 cm para los FA. Limitación del estudio: Las propiedades físicas y los parámetros hidráulicos del suelo se obtuvieron de la literatura, y los resultados de la teoría de mecánica de suelos no se calibraron con mediciones en campo. Originalidad: Este es el primer estudio en el que se utiliza mecánica de suelos para determinar el espaciamiento y la profundidad de instalación de las cintas del sistema de RGS. Conclusiones: Este tipo de estudio es útil para determinar la profundidad de colocación de las cintas de RGS a fin de garantizar una transitabilidad adecuada bajo estos sistemas de riego.

O objetivo desta pesquisa foi avaliar a dinâmica do metano (CH4) no sedimento em diferentes áreas na região de transição entre a borda do manguezal e o mar, em função da composição do sedimento. A pesquisa foi realizada no Manguezal de Coroa Grande, no litoral sul do Estado do Rio de janeiro. Foram coletadas amostras em três estações: (1) região colonizada por Rhizophora mangle L. na borda do mangue, (2) região colonizada por macrófitas, e (3) região sem vegetação, permanentemente inundada pelo mar. Foram coletadas amostras da fração superficial do sedimento para determinação da concentração de nutrientes (C, N e P), e da concentração e da produção de CH4. Foi observado que as concentrações de CH4 e carbono (C) foram significativamente maiores (p < 0,05) na estação 1, em relação à estação 3. Com relação às razões molares (C:N, C:P e N:P), estas indicam que a origem da composição do substrato é principalmente autóctone. Quanto à metanogênese, foram observados, inicialmente, baixos valores de CH4 produzido, indicando provável competição entre metanogênicos e sulfatorredutores. Seguiu-se, então, um significativo aumento (p < 0,05) da metanogênese no 26º dia, no sedimento da estação 1, provavelmente em função da maior disponibilidade de matéria orgânica (MO) nessa região. Os resultados mostram que a atividade metanogênica observada pela presente pesquisa não é regulada pela quantidade e a qualidade da MO e sim por outros fatores. A concentração de CH4 no ecótono mar-terra no manguezal de Coroa Grande, ocorre em função da MO disponível, sugerindo possível inibição da metanotrofia, em razão de intenso consumo de oxigênio na superfície do solo coberto pelo detrito da vegetação de Rhizophora mangle.

The aim of this research was to evaluate the effect of sediment composition on methane (CH4) dynamics in sediments of different areas in the transition zone between a mangrove and the sea. This research was conducted in a mangrove at Coroa Grande, on the southern coast of Rio de Janeiro. Samples were collected at three stations: (1) region colonised by Rhizophora mangle L. on the edge of the mangrove, (2) region colonised by seagrasses and (3) infra-littoral region without vegetation. Samples were collected from the surface layer of the sediment to determine the concentrations of nutrients (C, N and P) and CH4 concentration and production. We observed that concentrations of CH4 and carbon (C) were significantly higher (p < 0.05) in station 1 than station 3. The molar ratios (C:N, C:P and N:P) suggest that the origin of the substrate is mainly autochthonous. Methanogenesis was initially low, possibly due to competition between methanogens and sulfate reducers, and increased significantly (p < 0.05) on the twenty-sixth day in the sediment of station 1, probably due to higher organic matter (OM) availability in this region. Results indicate that methanogenic activity observed herein is not regulated by the amount or quality of OM, but by other factors. The concentration of CH4 in the sea-land ecotone at Mangrove Coroa Grande is a function of available OM suggesting a possible inhibition of methanotrophy by intense oxygen consumption in the soil surface covered by detritus of Rhizophora mangle vegetation.

A coerência temporal (i.e., o nível de sincronismo de uma dada variável ecológica entre unidades ecológicas) tem sido demonstrada para uma vasta gama de variáveis limnológicas em lagos de clima temperado, permitindo que predições sobre a estrutura e o funcionamento destes ecossistemas sejam realizadas. Entretanto, há pouca evidência da coerência temporal de variáveis limnológicas entre ecossistemas aquáticos tropicais, onde a variação climática é menos pronunciada entre as estações do ano. Neste estudo, utilizamos dados de longa duração do monitoramento de variáveis físicas, químicas e biológicas para testar a ocorrência de coerência temporal entre 18 lagoas costeiras tropicais. A temperatura da água e a concentração de clorofila-a apresentaram, respectivamente, a maior e a menor coerência temporal entre as lagoas, enquanto que a salinidade e a coloração da água apresentaram padrões intermediários. Fatores climáticos regionais foram os principais fatores responsáveis pelos padrões de coerência da temperatura e coloração da água, enquanto que a orientação em relação ao mar e as características morfométricas das lagoas explicaram boa parte da variação da salinidade e da coloração da água entre as lagoas. Estes resultados indicam que tanto fatores locais (morfometria) quanto regionais (precipitação, temperatura do ar) regulam as condições físicas e químicas das lagoas costeiras pela contribuição dos ecossistemas terrestre e marinho em uma escala da paisagem. Por outro lado, a concentração de clorofila-a é aparentemente limitada por condições locais específicas, resultando em um fraco padrão de coerência temporal entre as lagoas. Concluímos que a coerência temporal em ecossistemas tropicais é possível, pelo menos para algumas variáveis ambientais, e deve ser avaliada para outros ecossistemas. Nossos resultados também reforçam a ideia que ecossistemas aquáticos devem ser estudados em uma perspectiva mais ampla (e.g. de bacia de drenagem) para o completo entendimento da sua estrutura e funcionamento.

Temporal coherence (i.e., the degree of synchronicity of a given variable among ecological units within a predefined space) has been shown for several limnological features among temperate lakes, allowing predictions about the structure and function of ecosystems. However, there is little evidence of temporal coherence among tropical aquatic systems, where the climatic variability among seasons is less pronounced. Here, we used data from long-term monitoring of physical, chemical and biological variables to test the degree of temporal coherence among 18 tropical coastal lagoons. The water temperature and chlorophyll-a concentration had the highest and lowest temporal coherence among the lagoons, respectively, whereas the salinity and water colour had intermediate temporal coherence. The regional climactic factors were the main factors responsible for the coherence patterns in the water temperature and water colour, whereas the landscape position and morphometric characteristics explained much of the variation of the salinity and water colour among the lagoons. These results indicate that both local (lagoon morphometry) and regional (precipitation, air temperature) factors regulate the physical and chemical conditions of coastal lagoons by adjusting the terrestrial and marine subsidies at a landscape-scale. On the other hand, the chlorophyll-a concentration appears to be primarily regulated by specific local conditions resulting in a weak temporal coherence among the ecosystems. We concluded that temporal coherence in tropical ecosystems is possible, at least for some environmental features, and should be evaluated for other tropical ecosystems. Our results also reinforce that aquatic ecosystems should be studied more broadly to accomplish a full understanding of their structure and function.

As alterações na concentração de metano na coluna d'água nos ecossistemas aquáticos estão intimamente ligadas aos processos de produção e consumo deste gás, ou seja, à metanogênese e metanotrofia, respectivamente. Esta pesquisa tem como objetivo determinar a dinâmica do metano através da variação diurna da concentração deste gás na coluna d'água em dois lagos de diferentes estados tróficos do Campus da Fundação da Universidade do Rio Grande (FURG). Nos dois períodos de coleta (novembro de 2001 e julho de 2002), as concentrações de metano foram significativamente maiores no lago dos Biguás (3,66 e 0,41 μmoles.L-1, respectivamente) de caráter mesoeutrófico em relação ao lago Polegar (1,43 e 0,19 μmoles.L-1, respectivamente), de característica oligotrófica. Os maiores valores da concentração de metano na coluna d'água nos dois lagos foram observados no período de novembro de 2001, quando foram registrados também os maiores valores de temperatura. Estes resultados evidenciam tanto a importância do caráter trófico dos lagos quanto a sazonalidade em relação à dinâmica do metano nestes ecossistemas.

Alterations in methane concentration in the water column of aquatic systems is closely linked to the processes of production and consumption of this gas, i.e., methanogenesis and methanotrophy respectively. The aim of this research is to evaluate methane dynamics through diurnal variation in the concentration of this gas in the water column of two lakes differing in trophic status at the campus of Fundação Universidade do Rio Grande (FURG). In two sampling periods (November 2001 and July 2002) methane concentrations in the water column were significantly higher (3.66 and 0.41 μmoles.L-1, respectively) at Lago dos Biguás, with mesoeutrophic features when related to Lago Polegar (1.43 and 0.19 μmoles.L-1, respectively) which has oligotrophic features. The higher methane concentrations were detected in November 2001 when higher temperature was also detected. The results highlighted the importance of trophic status as well as seasonality for the methane dynamics in these ecosystems.

As lagoas costeiras neotropicais (LCN) estão inseridas em um ambiente antropogênico. Sua localização em regiões costeiras densamente povoadas de países em desenvolvimento coloca estes ecossistemas entre os mais impactados do mundo. Neste trabalho, resumimos vários aspectos relacionados às causas e conseqüências da sua biodiversidade, seu funcionamento e os bens proporcionados à população do seu entorno. Sua fragilidade e as respostas a impactos humanos locais e globais, assim como os desafios para a sua conservação por países neotropicais, também são abordados. Apesar de escassos e geograficamente concentrados, um número crescente de estudos tem mostrado que as LCN são sistemas fisiograficamente diversificados, abrigando uma proporção considerável da biodiversidade dos ambientes aquáticos continentais neotropicais. Apesar de as lagoas costeiras representarem ecótonos bastante conectados ao ambiente adjacente, elas desenvolveram mecanismos próprios de regulação funcional e estrutural, conferindo uma maior produtividade e capacidade de suporte em relação aos ambientes circundantes. Tais características estimulam o desenvolvimento humano ao seu redor e subsidiam populações tradicionais locais com benefícios econômicos e estéticos como pesca e beleza cênica. No entanto, a ocupação desordenada de regiões próximas às LCN vem causando profundos distúrbios como eutrofização, salinização, introdução de espécies exóticas e outros, os quais acarretam a degradação do hábitat e a perda de biodiversidade. Acreditamos que estratégias de conservação multidisciplinares, que integrem conhecimento científico, órgãos governamentais, companhias privadas e opinião pública, são as mais indicadas para sobrepor os obstáculos geográficos e econômicos impostos à conservação das LCN.

Neotropical coastal lagoons (NCL) are human-dominated ecosystems. Their distribution along densely populated coastal areas of developing countries makes these systems among the most threatened in the world. Here, we summarize some aspects of the causes and consequences of NCL biodiversity, their functioning, their importance to the surrounding populations, their fragility, and their responses to local and global anthropogenic impacts and the challenges that Neotropical countries face in conserving these systems. Although still scarce and geographically concentrated, a growing body of studies has shown that NCLs are physiographically diversified systems, which harbor a considerable and particular proportion of the Neotropical inland aquatic biodiversity. Despite the fact that coastal lagoons are ecotones that are intricately connected to surrounding environments, they develop mechanisms for structural and functional regulation, which confer to these systems higher productivity and carrying capacities than surrounding ecosystems. Such traits attract residential developments and subsidize local traditional populations with important economic and aesthetic ecosystem revenues such as fisheries and scenic beauty. However, the disorganized human occupation around NCLs are causing profound impacts such as eutrophication, salinization, exotic species introduction, as well as other effects, which are ultimately imposing major habitat degradations and biodiversity extirpations in NCLs. We argue that interdisciplinary conservation strategies, which integrate scientific expertise, government officials, private companies and the general public, are the most likely to overcome the geographic and economic obstacles to NCL conservation.

Variações espaciais e temporais da comunidade fitoplanctônica da lagoa Imboassica, um ambiente naturalmente isolado do oceano por uma estreita barra de areia, foram analisadas com base em coletas quinzenais, realizadas em três estações, durante 19 meses. Durante este estudo, a barra de areia foi rompida três vezes, resultando em acentuadas variações temporais e espaciais na salinidade, na concentração de nutrientes e na biomassa fitoplanctônica. Esta apresentou valores relativamente baixos, variando de 0,54 mg.L-1 na estação mais próxima ao mar (estação 1) a 1,34 mg.L-1 na estação próxima a um banco de macrófitas (estação 3). Diatomáceas e criptofíceas dominaram nas estações 1 e 2 (esta última localizada, relativamente próxima à estação 1, porém recebendo aporte de esgotos domésticos), e euglenofíceas, criptofíceas e dinofíceas na estação 3. As estações 1 e 2 apresentaram, de modo geral, as mesmas espécies dominantes, diferindo neste aspecto da estação 3, no entanto, esta diferiu significantemente apenas da estação 1, em termos de biomassa fitoplanctônica. As elevadas flutuações na salinidade e a reduzida disponibilidade de nutrientes são apontadas como os principais fatores estruturadores da dinâmica da comunidade fitoplanctônica na lagoa Imboassica.

Spatial and temporal variability of the phytoplankton community in the tropical coastal Imboassica lagoon, an environment naturally isolated from the ocean by a narrow sandbar, was analysed every two weeks for 19 months by sampling three sites. During this study, the lagoon received direct input of marine water three times, resulting in remarkable salinity, nutrient concentrations and phytoplankton biomass variations in both temporal and spatial aspects. The phytoplankton biomass presented relatively low values ranging, on average, from 0.54 mg.L-1 in the station closest to the sea (station 1) to 1.34 mg.L-1 in the station close to a macrophyte bank (station 3). Diatoms and cryptomonads dominated in stations 1 and 2 (located relatively close to station 1, yet receiving the runoff of domestic sewage), and euglenoids, cryptomonads and dinoflagellates at station 3. Stations 1 and 2 usually presented the same dominant species but station 2 presented a higher phytoplankton biomass. On the other hand, station 3 showed more similar results concerning phytoplankton biomass with station 2, however the dominant species were usually different. The high fluctuations of salinity and the reduced nutrient availability are pointed out as the main factors structuring the dynamics of the phytoplankton community at the Imboassica lagoon.

A Lagoa Imboassica, localizada no Município de Macaé (RJ), é separada do mar por uma barra de areia e se encontra cercada parcialmente por áreas residenciais. Esta lagoa costeira tem sofrido intensa degradação ambiental devido à afluência de esgotos domésticos e a aberturas artificiais da barra de areia. Neste estudo foram acompanhadas, mensalmente ao longo de quatro anos, as variações temporais e espaciais de variáveis ambientais e do zooplâncton. Durante o período estudado foram realizadas cinco aberturas artificiais da barra de areia, sendo a maioria efetuada na época chuvosa. Além das alterações osmóticas, estas aberturas causaram a drenagem da água da lagoa para o mar, diminuição dos valores de nitrogênio total e aumento da concentração de fósforo total. A comunidade zooplanctônica da lagoa incluiu táxons de água doce e marinhos e formas holoplanctônicas, meroplanctônicas e nectobentônicas. Foram considerados constantes na comunidade larvas de Polychaeta, Bivalvia e Gastropoda, os táxons de Rotifera Hexarthra spp., Lecane bulla, Synchaeta bicornis e naúplios de copépodos Cyclopoida e Calanoida. Durante as amostragens espaciais ao longo de todo o corpo da lagoa em condições oligohalinas e mesohalinas foram encontradas distintas assembléias zooplanctônicas. As populações zooplanctônicas que apresentaram maior ocorrência foram aquelas aparentemente favorecidas pelo distúrbio causado pelas aberturas de barra, tais como véligers do gastrópode Heleobia australis, ou capazes de recuperação rápida após o fechamento da barra de areia, durante a transição de um ambiente marinho para um oligohalino, como Hexarthra spp.. Tais populações se mostraram bem adaptadas às condições de "stress" usualmente encontradas na lagoa devido a mudanças osmóticas, mistura da coluna d'água, aporte contínuo de nutrientes e alta pressão de predação por peixes. As espécies consideradas como raras na comunidade zooplanctônica, como Moina minuta apresentaram maiores densidades ao longo de toda a lagoa em condições oligohalinas.

The Imboassica lagoon, located in the Municipality of Macaé (RJ), is separated from the sea by a sand bar, and its surroundings are partially occupied by residential areas. This coastal lagoon has undergone environmental degradation due to sewage input and artificial sand bar openings. The temporal and spatial variation of environmental variables and zooplankton were studied monthly for four years. There were five artificial openings of the sand bar during the period of study, mostly in the rainy season. Besides osmotic changes, these events caused the drainage of the water of the lagoon into the sea, loss of total organic nitrogen, and an increase of total phosphorus. The zooplankton community of Imboassica lagoon included freshwater and marine taxa, holoplanktonic, meroplanktonic and nectobenthonic forms. Polychaeta, Bivalvia and Gastropoda larvae, and the taxa of Rotifera Hexarthra spp., Lecane bulla, Synchaeta bicornis, nauplii of Cyclopoida and Calanoida copepods were considered constant taxa. Distinct zooplankton assemblages were found during zooplankton spatial surveys in oligohaline and mesohaline conditions. The successful zooplankton populations were either favored by the disturbance of the sand bar opening, such as the veligers of the gastropod Heleobia australis, or capable of fast recovery after the closing of the sand bar, during the succession from a marine into an oligohaline environment, such as Hexarthra spp.. Such populations seemed well adapted to the stress conditions usually found in the lagoon due to osmotic changes, column mixing, nutrient input, and high fish predation pressure. Rare species in the community, such as Moina minuta, presented population increases all over the lagoon under oligohaline conditions.