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.

Abstract: Aim Long-term ecological research often integrates many research groups and subjects in one or few sites sampled systematically along the time. In the Amazon, there is a tradition of long-term research in terrestrial habitats, but this has been less common in floodplain lakes. This study systematically reviews 35 years of research (1988-2022) in Batata Lake, a clear water flood plain lake impacted by bauxite mining tailings for ten years (1979-1989) and discuss some research opportunities and challenges for the future. Methods The review covered 99 scientific reports (78 papers and 21 book chapters) comprising a large spectrum of data from snapshot observations and experiments to enduring quarterly observational and hypothesis-testing studies. Soil, sediments, and the water column were consistently sampled in natural and impacted areas. Results Research topics were quite diverse and covered biological communities from aquatic virus to igapó flooded forests and provided an overview of ecological processes such as primary and secondary production. Ecological variables monitored along the project were constrained by a strong seasonality of the flood pulse and the effect of sampling areas (natural and impacted), which was performed by very connected research groups. Conclusions Despite the extensive information, long-term ecosystem function trends are still incomplete.

Resumo: Objetivo Pesquisas ecológicas de longa duração geralmente integram muitos grupos de pesquisa e assuntos variados. Essas pesquisas concentram-se em amostrar sistematicamente ao longo do tempo um ou poucos locais. Na Amazônia, muitas iniciativas foram realizadas para melhor entender as dinâmicas da floresta, mas poucos estudos de longa duração se dedicaram a compreender os lagos de inundação em escala de longo prazo. Neste estudo trazemos informações de pesquisas realizadas durante 35 anos (1988-2022) no Lago Batata, um lago amazônico de águas claras impactado por rejeitos de mineração de bauxita durante dez anos (1979-1989). Métodos Usando a abordagem de uma revisão sistemática da literatura 99 trabalhos (78 artigos e 21 capítulos de livros), nós encontramos que durante os anos de monitoramento, os esforços de amostragem variaram de algumas observações e experimentos pontuais a estudos trimestrais de observação e teste de hipóteses duradouros. Solo, sedimentos e coluna d'água foram amostrados consistentemente no lago como um todo e comparadas às áreas natural e impactada por rejeito de mineração. Resultados Os tópicos de pesquisa foram bastante diversos e abrangeram comunidades biológicas desde vírus aquáticos à floresta de igapó, os quais forneceram uma visão geral dos processos ecológicos locais como produção primária e produção secundária planctônica. A maioria das variáveis ecológicas monitoradas ao longo do projeto foram reguladas por uma forte sazonalidade exercida pelo pulso de inundação e pelos efeitos das áreas de amostragem (natural e impactada), e foram amostradas por grupos de pesquisa muito conectados. Conclusões Apesar da extensa informação sobre a estrutura e função do Lago Batata, tendências gerais sobre suas funções ecossistêmicas permanecem ainda incompletas.

OBJETIVOS: Este estudo visou testar experimentalmente a influência de um peixe planctófago filtrador (Tilapia rendalli) sobre a dinâmica fitoplanctônica de um reservatório tropical pequeno e raso (Lago Monte Alegre, Brasil). Adultos de T. rendalli deste lago alimentam-se preferencialmente de fitoplâncton e nossas hipóteses são: I) adultos de T. rendalli reduziriam a biomassa e composição do fitoplâncton através da herbivoria direta, e II) como este é um sistema eutrófico, o peixe poderia não ter grande influência sobre o fitoplâncton através da ciclagem de nutrientes. MÉTODOS: para avaliar esses diferentes efeitos sobre as algas, um experimento de campo foi feito no período de verão durante 15 dias em mesocosmos isolados do sedimento, usando um grupo controle (sem peixe) e um grupo tratamento (com um peixe em cada mesocosmo). As variáveis físicas e químicas e o fito- e zooplâncton foram avaliados no início, meio e fim do experimento. RESULTADOS: No final do experimento, foi observado um incremento significativo nas concentrações de íon amônio, biomassa fitoplanctônica total, de cianobactérias e zignemafíceas e de todas as classes de tamanho, exceto a classe II (20-30 µm) no grupo tratamento (com peixe). Foi observado o incremento da biomassa de uma cianobactéria potencialmente tóxica (Cylindrospermopsis raciborskii) no tratamento com peixe, no final do período experimental. CONCLUSÃO: Este estudo não deu suporte às duas hipóteses iniciais. Ele suporta a afirmação de que em corpos de água tropicais, com características semelhantes ao ambiente estudado, peixes planctófagos filtradores, como T. rendalli, não são efetivos na redução da biomassa fitoplanctônica através da herbivoria direta, mesmo sendo o fitoplâncton um dos seus principais itens alimentares. T. rendalli pode contribuir para o incremento da biomassa fitoplanctônica e pode promover ou incrementar a eutrofização de sistemas aquáticos.

AIM: This study aimed to experimentally test the influence of a planktivorous filter-feeding fish (Tilapia rendalli) on the phytoplankton dynamics of a small and shallow tropical reservoir (Lake Monte Alegre, Brazil). Adults of T. rendalli of this lake feed preferentially on phytoplankton, and we hypothesize that: I) adults of T. rendalli will decrease the phytoplankton biomass and composition through direct herbivory, and II) as it is a eutrophic system, fish would not have strong influence on phytoplankton through nutrient cycling. METHODS: To evaluate these different effects on algae, a field experiment was performed in the summer period for 15 days, in mesocosms isolated from the sediment, using a control group (no fish) and a treatment group (with one fish in each mesocosm). Physical and chemical variables and phyto- and zooplankton were evaluated at the start, middle, and end of the experiment. RESULTS: At the end of the experiment, it was observed a significant increase in ammonium concentrations and total phytoplankton biomass, Cyanobacteria and Zygnemaphyceae and all size classes except class II (20-30 µm) in the treatment group (with fish). The biomass increase of the potentially toxic cyanobacterium Cylindrospermospsis raciborskii was also observed in the fish treatment at the end of the experimental period. CONCLUSION: This study did not support both initial hypotheses. It supports the assertion that in tropical water bodies, with similar characteristics to the environment studied, planktivorous filter-feeding fish, such as T. rendalli, are not effective in reducing phytoplankton biomass through direct grazing, even when phytoplankton is one of their main food items. T. rendalli can contribute to the increase of phytoplankton biomass and can promote or increase the eutrophication of aquatic systems.

A expansão da aquicultura no mundo tem causado fortes impactos ambientais. Um dos principais impactos é a eutrofização, por causa do necessário uso de fertilizantes para o crescimento de peixes, o que resulta em baixa qualidade da água e promove florações de algas, sobretudo de cianobactérias. Para avaliar se a qualidade da água em 30 sistemas de pisciculturas no sudeste do Brasil atinge os requerimentos da legislação brasileira, foram analisadas as condições bióticas e abióticas da água. Espera-se que os altos níveis de nutrientes ocasionados pela fertilização promovam uma redução na qualidade da água. Nós também analisamos cianotoxinas no seston e no músculo dos peixes em alguns sistemas onde cianobactérias foram dominantes. Os sistemas de pisciculturas variaram de eutróficos a hipereutróficos com altas biomassas de cianobactérias. Apesar das cianobactérias serem dominantes na maioria dos sistemas, cianotoxinas ocorreram em baixas concentrações provavelmente porque somente duas das 12 espécies dominantes foram potencialmente produtoras de microcistinas. As altas concentrações de fósforo promoveram baixa qualidade da água, com aumento de cianobactérias, clorofila-a, turbidez e de coliformes termotolerantes e com depleção do oxigênio dissolvido. De acordo com a legislação brasileira, todos os 30 sistemas foram considerados inapropriados para o cultivo de peixes, em pelo menos um dos parâmetros medidos. Além disso, nenhum dos sistemas apresentou todas as variáveis de qualidade da água analisadas dentro dos limites aceitos para sistemas destinados ao cultivo de peixes, de acordo com a legislação brasileira. Nossos resultados indicam a necessidade de um melhor manejo e um rigoroso controle dos sistemas de aquicultura para minimizar os impactos da eutrofização e garantir uma boa qualidade do alimento produzido.

Expansion of aquaculture around the world has heavily impacted the environment. Because fertilizers are needed to raise fish, one of the main impacts is eutrophication, which lowers water quality and increases the frequency of algal blooms, mostly cyanobacteria. To evaluate whether the water quality in 30 fishponds in southeastern Brazilian met the requirements of Brazilian legislation, we analyzed biotic and abiotic water conditions. We expected that the high nutrient levels due to fertilization would cause low water quality. We also analyzed cyanotoxins in seston and fish muscle in some systems where cyanobacteria were dominant. The fishponds ranged from eutrophic and hypereutrophic with high phytoplankton biomass. Although cyanobacteria were dominant in most of the systems, cyanotoxins occurred in low concentrations, possibly because only two of the 12 dominant species were potential producers of microcystins. The high phosphorus concentrations caused the low water quality by increasing cyanobacteria, chlorophyll-a, turbidity, and thermotolerant coliforms, and by depleting dissolved oxygen. We found that all the 30 systems were inappropriate for fish culture, according to Brazilian legislation, based on at least one of the parameters measured. Furthermore, there was not any single system in the water-quality thresholds, according to the Brazilian legislation, to grow fish. Our findings indicate the need for better management to minimize the impacts of eutrophication in fishponds, in addition to a rigorous control to guarantee good food.

OBJETIVO: A diversidade e distribuição da comunidade de microalgas em uma área alagada nos Andes (3.000 a 4.500 m de altitude), regionalmente conhecido como bofedal, foram examinadas para avaliar seus padrões sazonais e espaciais. MÉTODOS: As amostras foram coletadas, mensalmente, de junho a dezembro de 2008, em 13 estações no bofedal Huaytire (16° 54’ S e 70° 20’ W), abrangendo três áreas (impactada por ação urbana, impactada por pastagem de gado camelídeo e área não impactada) e três períodos climatológicos (com cobertura de gelo, em processo de degelo e livre de gelo. RESULTADOS: Um total de 52 gêneros de algas foi registrado. Diatomáceas foi o grupo predominante em abundância e riqueza. Abundância significativamente maior ocorreu durante o período de degelo, quando a exposição à luz e o escoamento foram de intensidades intermediárias, em comparação com o período de cobertura com gelo (pouca exposição à luz e escasso escoamento) e com o período livre de gelo (alta exposição à luz alta e escasso escoamento). A abundância de microalgas foi significativamente menor na área não impactada, em comparação com as áreas, impactada por ação urbana e por pastagem de gado camelídeo. A alfa diversidade oscilou entre 8-29 gêneros por amostra. O intercâmbio de gêneros foi elevado em toda a área alagada, mostrando uma composição florística semelhante (beta diversidade = 4%). CONCLUSÃO: Diatomáceas foi o grupo dominante e adaptado às condições extremas nessa área alagada andina, mostrando maior abundância durante o período de degelo e na área de pastagens de gado camelídeo. Além disso, a riqueza de táxons foi maior no período de degelo e, ao contrário do esperado, nas áreas mais impactadas.

AIM: The diversity and distribution of microalgae communities in a high-altitude (3,000 to 4,500 m a.s.l) Andean wetland, regionally known as bofedal, were examined to assess seasonal and spatial patterns. METHODS: Samples were taken monthly from June to December, 2008 at 13 stations in the Huaytire wetland (16° 54’ S and 70° 20’ W), covering three areas (impacted by urban land use, impacted by camelid pasture, and non-impacted) and three climatologically induced periods (ice-covered, ice-melt and ice-free). RESULTS: A total of 52 genera of algae were recorded. Diatoms were the predominant group in abundance and richness. We found a significantly higher abundance during the ice-melting period, when light exposure and runoff were intermediate, in comparison to the ice-covered (low light and flushing) and ice-free (high light and low runoff) periods. Microalgae abundance was significantly lower in the non-impacted area compared to the sites close to the urban area and to the camelid pastures. Alpha diversity ranged from 8 to 29 genera per sample. High genera exchange was observed throughout the wetland, showing a similar floristic composition (beta diversity = 4%). CONCLUSIONS: We found that diatoms were dominant and adapted to the extreme conditions of the Andean wetland, showing higher abundance during the ice-melt period and in the livestock area. Also, taxa richness was higher in the ice-melt period and in the most-impacted areas.

É apresentada a composição fitoplanctônica dos Rios Paraibuna e Pomba, contribuindo para o escasso conhecimento do fitoplâncton de ambientes lóticos e também do Estado de Minas Gerais. Os resultados são baseados em 32 amostras coletadas nos Rios Paraibuna e Pomba, em Minas Gerais, durante a estação seca (agosto, julho/2001) e chuvosa (fevereiro/2002). Foram identificados 48 táxons, sendo 20 no Rio Paraibuna e 28 no Rio Pomba. Destes, 38 são primeira citação para o Estado de Minas Gerais. O fitoplâncton do Rio Paraibuna foi influenciado pela presença de um reservatório, favorecendo a ocorrência de cianobactérias de ambientes lênticos juntamente com desmídias. A composição do Rio Pomba foi tipicamente de ambientes lóticos, com maior número de diatomáceas e desmídias.

This work is a survey of the phytoplankton communities of the Paraibuna and Pomba Rivers. It aims is to contribute to the existing albeit scarce knowledge of the phytoplankton of Minas Gerais and of lotic phytoplankton in general. The results are based on 32 samples collected from Paraibuna and Pomba Rivers, in Minas Gerais State, during the dry (July and August, 2001) and rainy seasons (February 2002). Forty-eight taxa were identified, 20 from Paraibuna River and 28 from Pomba River, thirty-eight of which are new records for Minas Gerais State. The phytoplankton community of Paraibuna River was strongly influenced by a reservoir close to its source, thus the occurrence of lentic species of cyanobacteria and desmids. However, the phytoplankton community of Pomba River was typical of lotic environments, with great number of diatoms and desmids.

Este trabalho apresenta a composição e os grupos funcionais do fitoplâncton da lagoa Comprida, uma lagoa costeira tropical húmica localizada no sudeste brasileiro. Foi registrado um total de 28 táxons distribuídos em oito divisões taxonômicas: 26% Heterokontophyta, 21% Chlorophyta, 21% Cyanophyta, 14% Bacillariophyta, 14% Cryptophyta e 4% Prymnesiophyta. Vinte e três táxons foram identificados em nível específico e intraespecíficos, dos quais quatro constituem novos registros para o Brasil e dois para o estado do Rio de Janeiro. O fitoplâncton da lagoa Comprida esteve constituído por alguns flagelados, mas também por organismos picoplanctônicos eucariontes e procariontes, cianobactérias filamentosas e algumas diatomáceas. A biomassa foi menor que a comumente encontrada em outros sistemas lacustres e mostrou uma notável variabilidade temporal. Em relação aos grupos funcionais, as populações foram agrupadas em oito grupos: Q, Z, E, N, X3, X2, S1 e Y, muitos dos quais típicos de sistemas oligo ou mesotróficos, tolerantes a baixas concentrações de nutrientes e sensíveis a baixos valores de pH.

This paper presents the composition and functional groups of the phytoplankton from Comprida lagoon, a tropical humic coastal Lagoon located in Southeast Brazil. A total of 28 taxa was found, distributed in eight taxonomic divisions as follows: 26% Heterokontophyta, 21% Chlorophyta, 21% Cyanophyta, 14% Bacillariophyta, 14% Cryptophyta, and 4% Prymnesiophyta. Twenty-three taxa were identified at the specific and infraspecific levels, from which four are new records for Brazil and two for Rio de Janeiro State. Phytoplankton of the Comprida lagoon was comprised of several flagellates, but also eukaryote and prokaryote picoplankton, filamentous cyanobacteria and several diatoms. The biomass was lower than that found in other lacustrine systems, and showed remarkable temporal variability. According to the functional-group approach, the populations formed eight groups: Q, Z, E, N, X3, X2, S1 and Y, most typical of oligo- or mesotrophic systems, tolerant to nutrient deficiency and sensitive to increased pH.

Este estudo visa contribuir ao conhecimento taxonômico do fitoplâncton de rede da Lagoa do Campelo, Município de Campos, Rio de Janeiro. Analisaram-se amostras referentes aos períodos de chuva e estiagem, tendo sido identificados 42 táxons a níveis específicos e infra-específicos, destes, 8 constituem primeira ocorrência para o Estado. O período de chuvas é caracterizado por maior riqueza de espécies.

This paper aims at the taxonomic knowledge of net phytoplankton of "Lagoa do Campelo" in Campos, State of Rio de Janeiro, Brazil. Surface samples were collected in January 1983 (rain period) and in September 1983 (dry period). Forty two taxa were identified to specific and infraspecific levels; 8 of these are recorded for the first time for the State.