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.