SPATIO-TEMPORAL DYNAMICS OF TOXIC CYANOBACTERIA IN AN ARTIFICIAL LAKE IN THE BRAZILIAN SEMI-ARID REGION
DOI:
https://doi.org/10.1590/1983-21252022v35n218rcKeywords:
Phytoplankton. Water quality. Seasonality. Multivariate analysis.Abstract
Intensification of the eutrophication process in surface water leads to an increase in the intensity and frequency of cyanobacterial blooms, compromising the availability of drinking water. Therefore, the aim of this study was to investigate the spatio-temporal dynamics of cyanobacteria and identify the most important nutrients for such dynamics in a semiarid artificial lake, the Orós reservoir, in north-eastern Brazil. Seventy-seven water samples were collected in 11 campaigns (six during the dry season and five during the rainy season) from seven points. The attributes under investigation were the Secchi transparency, turbidity, pH, apparent colour, electrical conductivity, total solids, total phosphorus, soluble orthophosphate content, total Kjeldahl nitrogen, ammonia content, nitrate content, and cyanobacteria dynamics, resulting in a total of 924 samples (number of campaigns × number of points × number of attributes). Principal component analysis and cluster analysis were used to investigate the significance and determinant attributes of the spatio-temporal dynamics of cyanobacteria. Of the 17 species of cyanobacteria identified, 10 accounted for 72.47% of the total accumulated variance. During the rainy season, four homogeneous groups of cyanobacteria formed, whereas during the dry season, only three groups formed. The greatest concentrations occurred during the dry season, notably for Aphanocapsa spp., Cylindrospermopsis sp., and Geitlerinema sp., which are potentially toxic and show a greater affinity to the physical attributes of water. Climate seasonality was decisive in the spatio-temporal dynamics of cyanobacteria, and high transparency values limited excessive proliferation of the dominant species.
Downloads
References
AFFE, H. M. J.; BARBONI, S. A. V. Cianobactérias potencialmente tóxicas de importância em saúde pública. RevInter Revista Intertox de Toxicologia, Risco Ambiental e Sociedade, 5: 42-59, 2012.
ANA – Agência Nacional de Águas. A questão da água no Nordeste. Brasília, DF. Disponível em: <https://livroaberto.ibict.br/bitstream/1/669/4/A%20quest%C3%A3o%20da%20%C3%A1gua%20no%20Nordeste.pdf >. Acesso em: 15 Feb. 2016.
ANDRADE, E. M. et al. Ecohydrology in a Brazilian tropical dry forest: thinned vegetation impact on hydrological functions and ecosystem services. Journal of Hydrology: Regional Studies, 27: 1-13, 2020.
APHA - American Public Health Association, AWWA - American Water Works Association and WEF - Water Environment Federation. Standard methods for the examination of water and wastewater. 21. ed. Washington: American Public Health Association. 2005. 874p.
BICUDO, C. E.; MENEZES, M. Gêneros de algas de águas continentais do Brasil: chave Para identificação e descrições. 2. ed. São Carlos, SP: Rima, 2006. 498 p.
BRASIL. Ministério da Saúde. Cianobactérias/cianotoxinas: procedimentos de coleta, preservação e análise. Brasília, DF. 2015. Disponível em <https://portalarquivos.saude.gov.br/images/pdf/2015/janeiro/16/cianobacterias-cianotoxinas--1-.pdf >. Acesso em: 10 jan. 2020.
BRASIL. Ministério do Meio Ambiente. Resolução CONAMA Nº 357 de 17 de março de 2005. 2005. Disponível em: < http://www2.mma.gov.br/port/conama/legiabre.cfm?codlegi=459 >. Acceso em: 10 Jan. 2016.
CARNEIRO, R. L. et al. Growth and Saxitoxin Production by Cylindrospermopsis raciborskii (Cyanobacteria) Correlate with Water Hardness. Marine Drugs, 11: 2949-2963, 2013.
CHA, Y. et al. Probabilistic prediction of cyanobacteria abundance in a Korean reservoir using a Bayesian Poisson model. Water Resources Research, 50: 2518-2532, 2014.
CHAVES, L. C. G. et al. Water quality and anthropogenic impact in the watersheds of service reservoirs in the Brazilian semi-arid region1. Revista Ciência Agronômica, 50: 223-233, 2019.
COGERH - Companhia de Gestão dos Recursos Hídricos. Portal Hidrológico do Ceará. Disponível em: <http://www.hidro.ce.gov.br>. Acesso em: 3 ago. 2021.
FERREIRA, K. C. D. et al. Adapting the National Sanitation Foundation water quality index to the Brazilian semiarid. Revista Ciência Agronômica, 46: 277-286, 2015.
IPECE – Instituto de Pesquisa e Estratégia Econômica do Ceára. Anuário Estatístico do Ceará 2014. Disponível em: <http://www2.ipece.ce.gov.br/publicacoes/anuario/anuario2014/index.htm>. Acesso em: 12 out. 2015.
LOPES, F. B. et al. Assessment of the water quality in a large reservoir in semiarid region of Brazil. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 18: 437-445, 2014.
MEDEIROS, L. C. et al. Is the future blue-green or brown? The effects of extreme events on phytoplankton dynamics in a semi-arid man-made lake. Aquatic Ecology, 49: 293-307, 2015.
MOLISANI, M. M. et al. The influence of Castanhão reservoir on nutrient and suspended matter transport during rainy season in the ephemeral Jaguaribe river (CE, Brazil). Brazilian Journal of Biology, 73:115-123, 2013.
OLIVEIRA, F. H. P. C. et al. Cyanobacteria community in two tropical eutrophic reservoirs in northeastern Brazil. ActaScientiarum, 37: 169-176, 2015.
PADISÁK, J.; CROSSETTI, L. O.; NASELLI-FLORES, L. Use and misuse in the application of the phytoplankton functional classification: a critical review with updates. Hydrobiologia, 621: 1-19, 2009.
RANGEL, L. M. et al. Morphology-based functional groups as effective indicators of phytoplankton dynamics in a tropical cyanobacteria-dominated transitional river–reservoir system. Ecological Indicators, 64: 217-227, 2016.
REYNOLDS, C. S. et al. Towards a functional classification of the freshwater phytoplankton. Journal of Plankton Research, 24: 417-428, 2002.
ROCHA JUNIOR, C. A. N. et al. Water volume reduction increases eutrophication risk in tropical semi-arid reservoirs. Acta Limnologica Brasiliensia, 30: 1-10 2018.
ROCHA, F. C.; ANDRADE, E. M.; LOPES, F. B. Water quality index calculated from biological, physical and chemical attributes. Environmental monitoring and assessment, 187: 1-15, 2015.
SALES, M. M. et al. Variação espacial e modelagem da salinidade das águas superficiais de reservatórios da bacia metropolitana do Ceará. Revista Brasileira de Agricultura Irrigada, 8: 354-365, 2014.
SILVA, M. D. Diagnóstico da comunidade fitoplanctônica de um reservatório no semiárido nordestino. 2013. 113 f. Dissertação (Mestrado em Ecologia e Recursos Naturais: Área de Concentração em Manejo e Conservação dos Recursos Naturais) – Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013.
SILVA, T. F. G. et al. Modelagem da Lagoa da Pampulha: uma ferramenta para avaliar o impacto da bacia hidrográfica na dinâmica do fitoplâncton. Engenharia Sanitária e Ambiental, 21: 95-108, 2016.
VENANCIO, D. F. V. et al. A crise hídrica e sua contextualização mundial. Enciclopédia Biosfera, 11: 1-13, 2015.
WIEGAND, M. C. et al. Trophic state changes of semi-arid reservoirs as a function of the hydro-climatic variability. Journal of Arid Environments, 184: 1-9, 2021.
ZHANG, Z. et al. Alteration of dominant cyanobacteria in different bloom periods caused by abiotic factors and species interactions. Journal of Environmental Sciences, 99: 1-9, 2021.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Os Autores que publicam na Revista Caatinga concordam com os seguintes termos:
a) Os Autores mantêm os direitos autorais e concedem à revista o direito de primeira publicação, com o trabalho simultaneamente licenciado sob a Licença Creative Commons do tipo atribuição CC-BY, para todo o conteúdo do periódico, exceto onde estiver identificado, que permite o compartilhamento do trabalho com reconhecimento da autoria e publicação inicial nesta revista, sem fins comerciais.
b) Os Autores têm autorização para distribuição não-exclusiva da versão do trabalho publicada nesta revista (ex.: publicar em repositório institucional ou como capítulo de livro), com reconhecimento de autoria e publicação inicial nesta revista.
c) Os Autores têm permissão e são estimulados a publicar e distribuir seu trabalho online (ex.: em repositórios institucionais ou na sua página pessoal) a qualquer ponto antes ou durante o processo editorial, já que isso pode gerar alterações produtivas, bem como aumentar o impacto e a citação do trabalho publicado (Veja O Efeito do Acesso Livre).