Abstract In this paper the authors present and discuss the systems ecology of the watersheds and the reservoir (Lobo/Broa), located in Itirapina, SP, Brazil. This is a new approach to an ecosystem studied since 1971. An hierarquical organizing model is shown as well as the response of the biological communities to climate and inputs such as nutrient pulses. The biogeochemical cycles are discussed and the relationships of the hydrodynamicas of the reservoiir with spatial and temporal distribution of phosphorus, carbono and nitrogen are presented. The reservoir resilience to inputs and the “tipping point” theory are presented. Ecosystems services of watersheds and reservoir are described and their values are discussed. A new proposal relating economy/ecology is discussed.

Resumo Neste trabalho os autores apresentam a ecologia de sistemas aplicada às bacias hidrográficas dos rios Itaqueri e Lobo e Represa da UHE Carlos Botelho (Lobo/Broa), Itirapina, SP Brasil. Esta é uma nova abordagem a um ecossistema em estudo desde 1971. O modelo de organização hierárquica, é demonstrado bem como são discutidas as respostas das comunidades biologicas e dos ciclos biogeoquímicos ao clima e impactos diversos. A relação entre a hidrodinâmica do ecossistema represa, e os ciclos biogeoquímicos é discutida. A resposta resiliente do reservatório e da comunidade biológica aos eventos climáticos e outros impactos – usos do solo, por exemplo- é discutida e a teoria do “tipping point” é apresentada. Os serviços ecossistêmicos e seus valores para a bacia hidrográfica e a represas são descritos. A relação ecologia/economia é destacada com uma nova proposta.

Resumo Neste trabalho os autores descrevem as abordagens limnológicas e a metodologia e estratégia de amostragem adotadas no estudo do Rio Xingu, na área de influência da futura Usina da Belo Monte (UHE Belo Monte). O ecossistema de rios é caracterizado por velocidade unidirecional de correntes, muitas flutuações de fluxos dependendo do clima do padrão de drenagem e do ciclo hidrológico. Mistura vertical permanente e turbulências ocorrem constantemente devido a correntes predominantes. Todos estes mecanismos gerais e específicos característicos do Rio Xingu, foram levados em consideração no plano de estudos limnológicos e amostragens desenvolvidas na área de influência de UHE Belo Monte a montante e a jusante do futuro empreendimento.

Abstract In this paper the authors describe the limnological approaches, the sampling methodology, and strategy adopted in the study of the Xingu River in the area of influence of future Belo Monte Power Plant. The river ecosystems are characterized by unidirectional current, highly variable in time depending on the climatic situation the drainage pattern an hydrological cycle. Continuous vertical mixing with currents and turbulence, are characteristic of these ecosystems. All these basic mechanisms were taken into consideration in the sampling strategy and field work carried out in the Xingu River Basin, upstream and downstream the future Belo Monte Power Plant Units.

Resumo A comunidade zooplanctônica do Baixo Rio Xingú apresenta grandes flutuações em riqueza de espécies e na densidade (no org./m3) durante os diferentes períodos de flutuação do nível da água. Pulsos de densidade e de riqueza de espécies, são adaptados e ajustados aos pulsos em nível da água e fluxo. Isto está conectado com as estratégias reprodutivas de certos grupos de zooplancton. A heterogeneidade espacial do baixo Rio Xingú consistindo de canais anastomosados, pedrais, macrófitas aquáticas é provavelmente um fator relevante que impulsiona a riqueza de espécies das comunidades zooplanctõnicas e pode ser um fator fundamental para a alta biodiversidade aquática do Rio Xingú.

Abstract The zooplankton community of the lower Xingu River shows strong fluctuations in species richness and number of organisms during periods of water level fluctuation. Pulses of density and species richness are adapted to the pulses in water flows and water level. This is conected with reproductive strategies of some zooplankton groups. The spatial heterogeneity of the lower Xingu River consisting of braided channels, bedrocks, macrophyte stands, is probably a relevant factor for the species richness of the zooplankton communities, and may be a fundamental factor for the overall aquatic biodiversity of the lower Xingu River.

As alterações no novo Código Florestal propostas pelo governo brasileiro (Lei número 4.771/65, de 15 de Setembro de 1965), o qual permite a substituição parcial de áreas de florestas para atividades agrícolas, levantou profunda preocupação com a integridade dos ecossistemas aquáticos. Para avaliar tais alterações no uso da terra propostas pelo novo código, as cargas difusas de nitrogênio total (Nt) e fósforo total (Pt) foram estimadas na bacia hidrográfica do Ribeirão do Lobo, sudeste do Brasil, com base em coeficientes de exportação do Modelo de Correlação entre Uso do Solo e Qualidade da Água (MQUAL). Três cenários foram simulados com o modelo: cenário 1 (cenário atual), com 30 metros de áreas de proteção permanente ao longo da margem dos corpos d'água e 50 metros de raio a partir do curso de água; cenário 2, conservador, com áreas de preservação permanente de 100 metros de largura ao longo a margem de corpos d’água; e cenário 3, a substituição de 20% da floresta natural por terras agrícolas. Os resultados indicam que a supressão de 20% da cobertura vegetal na bacia hidrográfica aumentaria as cargas de nutrientes e consequentemente a trofia dos ambientes aquáticos da bacia, podendo resultar em perdas de serviços ambientais e comprometer a qualidade e o abastecimento de água na bacia hidrográfica. O presente estudo evidencia a importância da vegetação para a manutenção da qualidade da água na bacia hidrográfica do ribeirão do Lobo.

The amendments to the Forest Law proposed by the Brazilian government that allow partial substitution of forested areas by agricultural activities raised deep concern about the integrity of aquatic ecosystems. To assess the impacts of this alteration in land uses on the watershed, diffuse loads of total nitrogen (Nt) and total phosphorus (Pt) were estimated in Lobo Stream watershed, southeastern Brazil, based on export coefficients of the Model of Correlation between Land Use and Water Quality (MQUAL). Three scenarios were generated: scenario 1 (present scenario), with 30-meter-wide permanent preservation areas along the shore of water bodies and 50-meter-radius in springs; scenario 2, conservative, with 100-meter-wide permanent preservation areas along water bodies; and scenario 3, with the substitution of 20% of natural forest by agricultural activities. Results indicate that a suppression of 20% of forest cover would cause an increase in nutrient loads as well as in the trophic state of aquatic ecosystems of the watershed. This could result in losses of ecosystem services and compromise the quality of water and its supply for the basin. This study underlines the importance of forest cover for the maintenance of water quality in Lobo Stream watershed.

Neste trabalho, os autores discutem o impacto das frentes frias na dinâmica dos ecossistemas de água doce da região sudeste da América do Sul e com repercussões no Centro Oeste e Amazônia. Frentes frias com origem no continente Antártico mostram uma frequência mensal que tem como consequência o aumento da turbulência e a mistura vertical em represas, homogeneizando a distribuição de nutrientes, de oxigênio dissolvido e a temperatura da água. Termoclinas fracamente estabilizadas e o processo de atelomixia imediatamente antes, durante e após a passagem das frentes frias intervêm na sucessão fitoplanctônica em represas. Frentes frias na Amazônia e Pantanal podem ser a causa da mortalidade em massa de peixes devido à remoção das camadas anóxicas do fundo dos lagos de várzea (friagem). Florescimentos de cianobactérias em reservatórios eutróficos são frequentemente relacionados com períodos de estratificação e estabilidade vertical da coluna de água. Futuros estudos deverão implementar um modelo preditivo que poderá ser fundamental no gerenciamento de reservatórios de abastecimento de água. Estes modelos terão a capacidade de prever frequência de florescimentos de cianobactérias e gerenciar melhor a qualidade da água desses reservatórios.

In this paper the authors discuss the effects of cold fronts on the dynamics of freshwater ecosystems of southeast South America. Cold fronts originating from the Antarctic show a monthly frequency that promotes turbulence and vertical mixing in reservoirs with a consequence to homogenize nutrient distribution, dissolved oxygen and temperature. Weak thermoclines and the athelomixis process immediately before, during and after the passage of cold fronts interfere with phytoplankton succession in reservoirs. Cyanobacteria blooms in eutrophic reservoirs are frequently connected with periods of stratification and stability of the water column. Cold fronts in the Amazon and Pantanal lakes may produce fish killings during the process of "friagem" associated mixing events. Further studies will try to implement a model to predict the impact of cold fronts and prepare management procedures in order to cope with cyanobacteria blooms during warm and stable water column periods. Changes in water quality of reservoirs are expected during circulation periods caused by cold fronts.

Regiões neotropicais são impactadas pela construção de reservatórios em várias bacias hidrográficas. Estes sistemas artificiais produzem consideráveis alterações nos sistemas naturais terrestres e aquáticos e na biodiversidade. Os múltiplos usos dos reservatórios proporcionam muitos benefícios para as comunidades humanas, como desenvolvimento econômico, emprego, e renda. Os serviços proporcionados pelos reservatórios são inúmeros e diversificados e são importantes bases sociais e econômicas para o ecossistema regional. A avaliação destes serviços produzidos pelos reservatórios artificiais apresenta novos desafios para a compreensão da complexa relação custo/beneficio da construção de reservatórios nos neotrópicos. Serviços de regulação, e outros serviços produzidos pelos reservatórios, podem ser uma rota fundamental para o desenvolvimento de tecnologias sustentáveis e a implementação de conceitos de ecohidrologia e ecotecnologias. Esta abordagem pode ser utilizada com sucesso na substituição da abordagem usual de balanços benefícios/impactos da construção de reservatórios e proporciona novas oportunidades para avaliação adequada dos reservatórios construídos e das novas construções.

As in many other continents, neotropical ecosystems are impacted by the construction of reservoirs. These artificial ecosystems change considerably the natural terrestrial and aquatic ecosystems and their biodiversity. The multiple uses of reservoirs promote benefits for the human beings in terms of economic development, income, jobs and employment. Services of reservoirs are important assets for the regional ecosystem. Evaluation of ecosystem services produced by artificial reservoirs, are new challenges to the understanding of the cost/benefit relationships of reservoir construction in the neotropics. Regulating and other services promoted by reservoirs lead to new trends for "green technology" and the implementation of ecohydrological and ecotechnological developments. This approach can be utilized with better success as a substitute for the usual impact/benefit evaluation of the reservoirs. Better and diversified services can be achieved with "green technology" applied to the construction.

Este artigo descreve a recente expansão da distribuição geográfica de Limnoperna fortunei (Dunker, 1857) na bacia hidrográfica do rio Tietê, estado de São Paulo, Brasil. Foram apresentadas estimativas da velocidade de invasão destes organismos e sua via de entrada no rio Tietê. Foram discutidas as possíveis modificações na cadeia alimentar e as implicações ecológicas da invasão do mexilhão-dourado.

This paper describes the recent expansion of the geographical distribution of Limnoperna fortunei (Dunker, 1857) in the Tietê River watershed, São Paulo State, Brazil. Estimations related to the velocity of invasion and its causes are presented. Ecological implications related to biodiversity and possible changes in the food chain are discussed.

Biodiversidade na região tropical tem uma enorme importância especialmente relacionada com a exploração racional desse recurso natural para produção de alimentos, fibra e produtos farmacêuticos. O conhecimento desta biodiversidade e a sua importância e mecanismos de funcionamento tem uma relevância fundamental para a conservação. A biodiversidade neotropical está sendo ameaçada por inúmeras intervenções humanas. Florestas, rios, lagos, áreas alagadas da região neotropical são "centros ativos de evolução". A perda da biodiversidade e a perda desses processos naturais causarão alterações irreversíveis nos mecanismos de funcionamento destes sistemas agravada pelo impacto das mudanças climáticas. Quanto vale a biodiversidade da região neotropical? Estas questões e o futuro da conservação poderão ser encaminhados com aportes de conhecimentos da ciência e aplicação de tecnologias para reverter tendências e promover inovações.

Biodiversity in the neotropical region is of enormous importance, specially related to the future exploitation of this natural resource for food production, medical applications and restoration ecology and technology. Knowledge of this biodiversity and its conservation represents an important step from the scientific and applied point of view. Neotropical biodiversity is endangered by human interventions. Loss of this large genetic and phenotypic base will affect the functioning of freshwater and terrestrial ecosystems. Neotropical forests and floodplains, great internal deltas of rivers are active centers of evolution. Loss of neotropical biodiversity will represent the loss of processes, economic values and ecosystem services.

A represa de Barra Bonita localizada na bacia do médio Tietê, Estado de São Paulo (22° 29" a 22° 44" S e 48° 10" W) é o primeiro de uma série de seis reservatórios de grande porte localizados nesse rio. Construída em 1963, com a finalidade de produção de energia elétrica, esta represa é utilizada atualmente também para produção de peixes, recreação, turismo, navegação e irrigação. O ciclo estacional de eventos nesse reservatório é dirigido, em grande proporção, pelas características hidrológicas da bacia hidrográfica com conseqüências nas funções limnológicas desse ecossistema. O reservatório é polimítico com curtos períodos de estabilidade vertical. A hidrologia da bacia hidrográfica, o tempo de retenção do reservatório e as frentes frias têm um papel fundamental na estrutura horizontal e vertical do sistema, produzindo rápidas alterações na comunidade planctônica e na sucessão de espécies do fitoplâncton, zooplâncton e bacterioplâncton. Florescimentos de Microcystis aeruginosa são freqüentes durante períodos de estabilidade térmica vertical. Atelomixia é também um fenômeno recorrente na represa de Barra Bonita. Os 114 tributários são elementos de heterogeneidade espacial na represa. Superpostas às funções de forças climatológicas e hidrológicas, as atividades humanas na bacia hidrográfica produzem considerável impacto, tais como a descarga de nitrogênio e fósforo de esgotos não tratados, materiais particulados e dissolvidos em suspensão, e fertilizantes provenientes das extensas plantações de cana-de-açúcar na bacia hidrográfica. A fauna iíctica apresentou inúmeras alterações, principalmente, devido à introdução de espécies exóticas de peixes que exploram a zona pelágica do reservatório. Alterações na produção primária do fitoplancton, na comunidade zooplanctônica e no bacterioplâncton, e na estrutura trófica, são uma das conseqüências da eutrofização e do seu aumento nos últimos 20 anos. Além disto, a toxicidade e a predação intrazooplanctônica podem causar alterações substanciais na biodiversidade e na sucessão de espécies do fitoplâncton, zooplâncton, bacterioplâncton e bentos. Controle da eutrofização, reflorestamento da bacia hidrográfica, proteção das áreas alagadas nos tributários e controle da carga interna do reservatório são algumas das possíveis medidas para recuperação da represa, da qualidade da água e dos serviços neste ecossistema, inclusive recuperação da biodiversidade. Alterações nos sistemas de controle desta represa estão relacionadas com interações fisicas-fisicas; físicas-biológicas; biológicas-biológicas em várias intensidades durante o ciclo estacional.

Barra Bonita reservoir is located in the Tietê River Basin - São Paulo state - 22° 29" to 22° 44" S and 48° 10° W and it is the first of a series of six large reservoirs in this river. Built up in 1963 with the aim to produce hydroelectricity this reservoir is utilized for several activities such as fish production, irrigation, navigation, tourism and recreation, besides hydroelectricity production. The seasonal cycle of events in this reservoir is driven by the hydrological features of the basin with consequences on the retention time and on the limnological functions of this artificial ecosystem. The reservoir is polymitic with short periods of stability. Hydrology of the basin, retention time of the reservoir and cold fronts have an impact in the vertical and horizontal structure of the system promoting rapid changes in the planktonic community and in the succession of species. Blooms of Microcystis sp. are common during periods of stability. Superimposed to the climatological and hydrological forcing functions the human activities in the watershed produce considerable impact such as the discharge of untreated wastewater, the high suspended material contributions and fertilizers from the sugar cane plantations. The fish fauna of the reservoir has been changed extent due to the introduction of exotic fish species that exploit the pelagic zone of the reservoir. Changes in the primary productivity of phytoplankton in this reservoir, in the zooplankton community in the diversity and organization of trophic structure are a consequence of eutrophication and its increase during the last 20 years. Control of eutrophication by treating wastewater from urban sources, adequate agricultural practices in order to diminish the suspended particulate matter contribution, revegetation of the watershed and riparian forests along the tributaries are some possible restoration measures. Another action that can be effective is the protection of wetlands in the main tributaries as an effort to control eutrophication and particulate material load. Hydrology, climatic forcing and retention time are major forcing functions that promote the circulation (vertical and horizontal) in the reservoir and probably have a strong effect on dissolved and particulate material distribution. The 114 tributaries are systems that enhance spatial heterogeneity promoting diversity throughout ecological niches. Switches of control systems of this artificial ecosystem seems to be related with physical - physical forces; physical - biological forces during short periods of time, and biological - biological interactions at varying degrees during the seasonal cycle.