Abstract Aim Amazonian rivers outgas high amounts of carbon dioxide (CO2). However, the outgassing estimate remains uncertain due to the limited spatial distribution of data on water-atmosphere CO2 fluxes. So far, the vast extent of the basin and the difficult access to some regions have hampered complete mapping. We hypothesize that 1) CO2 supersaturation prevails in most Amazonian rivers and 2) undersaturation occurs only at a few locations, particularly during the low-water period. Methods To obtain insight on the spatial distribution of partial pressure of CO2 (pCO2), an essential determinant of CO2 fluxes, we analysed water sampled by a specially equipped hydroplane at an unprecedented sizeable spatial scale in the Amazon basin at 419 locations. Results Confirming our hypothesis, most rivers were supersaturated with CO2 concerning the atmosphere. In contrast to our expectations, however, we also found below equilibrium CO2 concentrations in several tributaries, particularly during low-water periods, when light availability in the water column is highest likely coinciding with the highest aquatic primary production rates. Correlation analyses further indicated that pCO2 values are positively related to the organic carbon density in the soils, net primary production, and the proportion of flood-able land in the sub-basins. Conclusions We conclude that supersaturation with CO2 occurs in most rivers, but several tributaries are undersaturated. Our findings highlight the different roles that Amazonian rivers can play in the regional carbon cycle. We argue that up-scaling should explicitly incorporate areas with riverine CO2 uptake, particularly at the sub-basin scale.

Resumo: Objetivo Rios amazônicos liberam quantidades expressivas de dióxido de carbono (CO2). Entretanto, essas estimativas permanecem incertas devido à limitada distribuição espacial de dados sobre fluxos água-atmosfera. A vasta extensão da bacia hidrográfica e a dificuldade de acesso a algumas regiões têm impedido um mapeamento completo até o momento. As hipóteses deste estudo são que: 1) a supersaturação de CO2 prevalece na maioria dos rios amazônicos; e 2) a subsaturação ocorre somente em poucos locais, particularmente durante períodos de águas baixas. Métodos Para melhor compreender a distribuição da pressão parcial de CO2 (pCO2), um determinante essencial de fluxos de CO2, nós analisamos amostras de água coletadas por um hidroavião especialmente equipado em uma escala espacial sem precedente em 419 locais na bacia Amazônica. Resultados Confirmando nossa primeira hipótese, a maioria dos rios esteve supersaturada em relação ao CO2 da atmosfera. No entanto, ao contrário de nossas expectativas, nós também encontramos concentrações de CO2 abaixo do equilíbrio em vários tributários, particularmente durante períodos de águas baixas, quando a disponibilidade de luz na coluna de água é maior provavelmente coincidindo com maiores taxas de produção primária. Análises de correlação indicaram que valores de pCO2 estão positivamente relacionados com a densidade de carbono nos solos, com a produção primária líquida e com a proporção de área alagável nas sub-bacias. Conclusões Nós concluímos que a supersaturação em CO2 ocorre na maioria dos rios, mas vários tributários são subsaturados. Nossos achados trazem luz aos diferentes papéis que os rios amazônicos podem desempenhar no ciclo do carbono regional. Também argumentamos que extrapolações espaciais deveriam explicitamente incorporar áreas com absorção de CO2 fluvial, particularmente na escala de sub-bacias.

Uma série temporal de clorofila a e produção primária obtida em um período de 33 dias durante o verão na região de Ubatuba, sudeste do Brasil, foi submetida à análise multivariada e harmônica. A Análise de Componentes Principais revelou quatro fatores interpretados como (i) Água Central do Atlântico Sul; (ii) Sistemas ftontais transientes e chuvas; (iii) Ventos normais à costa; (iv) Ventos paralelos à costa. Estes fatores atuam como forçantes ambientais na determinação da variabilidade observada na biomassa fitoplanctônica e produtividade primária. A divisão da séríe temporal de acordo com quatro eventos modificadores das características fisicoquímicas da região mostrou a seguinte variabilidade na produção primária integrada (g C m,2 dia,l) na camada eufótica: coluna de água homogênea em processo de estratificação térmica- 0,4O±0, 11; coluna de água estratificada e chuvas intensas- 1,24±0,28; coluna de água misturada em fase de estratificação térmica após intensas chuvas- 0,74:f:0,10; coluna de água estratificada em fase de processo de mistura- 0,90±0,27; coluna de água homogênea em fase de estratifição térmica após intensa mistura- 0,63±0,28. A Análise Harmônica revelou dois picos de biomassa significativos- um com período de 8,25 dias e outro com período de 6,6 dias, contribuindo, respectivamente, com 17 e 32% da variância total da série. A forçante atmosférica apresentou um período característico de 200-264 horas enquanto que a escala de resposta da biomassa fitoplanctônica variou de 144-192 horas e a de produtividade primária um período de 360 horas. Em relação à biomassa e nitrogênio total, a produtividade primária apresentou uma defasagem de 96-144 horas.

A time series of chlorophyll a and in situ primary production sampled over a period of 33 days during summer in Ubatuba region, southeastem Brazil, was subjected to multivariate and harmonic analysis. Principal Component Analysis has revealed four factors interpreted as (i) South Atlantic Central Water forcing; (ii) Transient ftontal systems and rain fali forcings; (iii) Wind forcing normal to the coast; (iv) Wind forcing parallel to the coast, as main factors in the variability of the phytoplankton biomass and primary productivity. Splitting of the time series according to four main events which had profound effects on the physicochemical characteristics of the region showed the following variations in the primary productivity integrated over the photic layer (g C m-2 day-1): mixing→stratification period, 0.40 ± 0.11; heavy rainfall, 1.24± 0.28; stratification after rainfall, 0.74± 0.10; stratification→mixing period, 0.90± 0.27; stratification after deep mixing, 0.63 ± 0.28. Harmonic analysis revealed two indistinguishable significant peaks of the phytoplankton biomass - one at a period of 8.25 days and one at a period of 6.6 days, contributing, respectively, about 17 and 32% ofthe total variance. Atmospheric forcing showed a characteristic period,of 200-264 hours while phytoplankton biomass response ranged over the 144-192 hours time scales and primary productivity was best related to the environment 360 hours before. Relative to total nitrogen' and ' biomass primary productivity oscillations were lagged about 96-144 hours. The interruption of steady-state conditions by transient atmospheric ev~nts and wind field intensification are the determining factors driving phytoplankton changes in this coastal environment.

A diatomácea Cyclotella caspia Grunow, isolada de águas superficiais da região de Ubatuba (Estado de São Paulo, Brasil), foi submetida a diferentes intervalos espectrais de luz com a finalidade de se examinar sua resposta adaptativa. Foram medidos a taxa de crescimento e os pigmentos fotossintéticos clorofila a, clorofila c, carotenóides e feopigmentos, sob luz branca, azul e vermelha de mesmas intensidades (8 e 20 µE.cm-2.s-1). A taxa de crescimento aumentou sob luz azul, sendo que a concentração de clorofila a aumentar sob luz vermelha. A proporção relativa de clα e carotenóides não variou, demonstrando a ausência de adapatação cromática complementar.

The diatom Cyclotella caspia Grunow, isolated from surface waters of the Ubatuba region (São Paulo State, Brazil) was submitted to different light spectral distributions for examination of its adaptative response. Growth rate and the photosynthetic pigments chlorophyll a, chlorophyll c, carotenoids and phaeopigments were measured under white, blue and red light of the same intensity (8 and 20 µE.cm-2.s-1). Growth rate increased under blue light while red light increased chl a concentration. The relative proportion of chl a and carotenoids did not change, demonstrating the absence of complementary chromatic adaptation.