Variação espacial e temporal da qualidade da água e do sedimento em uma lagoa costeira dominada por cianobactérias - Lagoa do Peri - Florianópolis/SC

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, Florianópolis, 2016.Lagoas costeiras são controladas por parâmetros tróficos que influenciam a distribuição e abundância de organismos aquáticos, especialmente os produtores primários. Ambientes oligotróficos geralmente apresentam ausência ou baixa densidade de cianobactérias, sendo estes organismos normalmente encontrados em ambientes eutrofizados. Na Lagoa do Peri observa-se uma dominância de Cylindrospermopsis raciborskii, com esta cianobactéria apresentando importantes mecanismos de adaptação que determinam seu sucesso neste ecossistema oligo-mesotrófico. O presente estudo avaliou a dinâmica temporal de nutrientes, clorofila-a e variáveis abióticas na coluna d?água e sedimento de uma lagoa costeira subtropical rasa (Lagoa do Peri, ilha de Santa Catarina, sul do Brasil). Para isso, amostras de água foram coletadas mensalmente de março/2007 a fevereiro/2013 para avaliar variações em pequena e média escala em parâmetros físicos, químicos e biológicos da água. Tendências em longo prazo foram avaliadas por meio de dois testemunhos de sedimento coletados e analisados quanto a algumas características paleolimnológicas. Amostras mensais de sedimento também foram coletadas e analisadas quanto à granulometria, fauna bentônica, matéria orgânica e fósforo, de março/2007 a maio/2009. A Lagoa do Peri apresentou baixa concentração de nutrientes dissolvidos e altas concentrações de clorofila-a, com um padrão sazonal de variação para as concentrações de P e clorofila-a. Diferenças significativas foram observadas em diferentes anos para alguns parâmetros. A lagoa foi considerada potencialmente limitada por P durante a maior parte do período de estudo e uma correlação positiva foi encontrada entre as concentrações de clorofila-a e de P. A biomassa fitoplanctônica foi aparentemente controlada pela temperatura da água e pela disponibilidade de P (razões N:P e P dissolvido). Em relação aos dois testemunhos de sedimentos coletados, ambos mostraram tendências gerais similares, com quantidades crescentes de matéria orgânica (OM), carbono (TOC), nitrogênio total (TN) e fósforo total (TP) do fundo para as camadas superiores mais recentes. As razões TOC:TN indicaram uma mistura de contribuições alóctones e autóctones na OM. A razão TN:TP também indicou uma condição de potencial limitação por P, de forma geral. Tanto d13C quanto d15N mostraram um padrão de diminuição do fundo para a superfície dos testemunhos. Diferenças no padrão de variação das camadas dos dois testemunhos foram associadas à posição marginal de um deles. Para as amostragens mensais de sedimentos, os principais resultados encontrados foram: 1) as formas e concentrações de P variaram sazonalmente, com quantidades mais elevadas de P nos sedimentos em períodos mais quentes; 2) as formas e concentrações de P também variaram entre os pontos amostrados, associadas à composição dos grãos e ao conteúdo de OM; 3) quantidades e qualidades de P nos sedimentos foram correlacionadas com características da água, especialmente temperatura, clorofila-a, nitrato, oxigênio dissolvido, pH e TP; 4) alguns grupos alimentares funcionais de macroinvertebrados mostraram relações significativas com a variação temporal do P no sedimento, incluindo catadores-coletores, fragmentadores, filtradores e filtradores-coletores. Os resultados encontrados sugerem uma grande importância de fatores climáticos, especialmente a temperatura, e da condição de limitação por P, na dinâmica da qualidade da água, através de suas influências na biomassa fitoplantônica, na liberação de P do sedimento e nas alterações da produção primária e nutrientes em longo prazo na Lagoa do Peri.Abstract : Coastal lakes are controlled by trophic parameters which influence in the distribution and abundance of aquatic organisms, especially primary producers. Oligotrophic environments usually show absence or low densities of cyanobacteria, organisms usually found in eutrophic systems. In Peri Lake, there is a dominance of Cylindrospermopsis raciborskii, a cyanobacteria that shows important adaptations that determine its success in this oligo-mesotrophic ecosystem. The present study assessed the dynamics of nutrients, chlorophyll-a and abiotc variables in the water column and sediments of a shallow subtropical coastal lake (Peri Lake, Santa Catarina island, Southern Brazil). Water samples were taken monthly from March 2007 to February 2013 to assess small and medium term variation in physical, chemical and biological parameters. Longer time trends were evaluated by two sediment cores sampled and analyzed for some paleolimnological characteristics. Monthly sediment samples were also taken and analyzed for grain size, benthic fauna, organic matter and phosphorus from March 2007 to May 2009. Peri Lake showed low dissolved nutrients and high chlorophyll-a concentration, with a seasonal pattern of variation concerning P and chlorophyll-a. Significant differences were observed in different years for some parameters. The lake was considered potentially P limited during the majority of the study period and a positive correlation was found between chlorophyll-a and P concentration. Phytoplankton biomass was apparently controlled by water temperature and N:P ratios (P availability). In relation to the two sediment cores sampled, both cores showed similar general tendencies, with increasing amounts of organic matter (OM), total organic carbon (TOC), total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) from the bottom toward the top more recent layers. TOC:TN ratios indicated a mixture of allochthonous and autochthonous contribution to the OM. TN:TP also indicated a condition of potential limitation by P in general. Both d13C and d15N showed a decreasing pattern toward the top of the cores. Differences in the depth variation pattern between the two cores were associated to the marginal location of one of the cores. For the monthly sediment sampling, the main results found were: 1) P forms and concentration varied seasonally, with OP and TP increasing in the sediments in warmer periods; 2) P forms and concentration also varied among the sampling sites, associated with sediment grain size compositions and OM content; 3) quantities and qualities of P in the sediments were correlated with water characteristics, especially temperature, chlorophyll-a, nitrate, dissolved oxygen, pH and TP; 4) some benthic functional feeding groups showed significant relationships with temporal variation in sediment P, including gathering-collectors, shredders and filterers and filtering-collectors. The results suggest a strong importance of climatic factors, especially temperature, and of the P limited condition in the water quality dynamics of Peri Lake, through their influence in the phytoplankton biomass, P release from the sediments and changes in nutrients and primary production in the long term