RESUMO
Although Planktothrix agardhii often produces toxic blooms in eutrophic water bodies around the world, little is known about the fate of the organic matter released by these abundant Cyanobacteria. Thus, this study focused in estimating the bacterial consumption of the DOC and DON (dissolved organic carbon and dissolved organic nitrogen, respectively) produced by axenic P. agardhii cultures and identifying some of the bacterial OTUs (operational taxonomic units) involved in the process. Both P. agardhii and bacterial inocula were sampled from the eutrophic Barra Bonita Reservoir (SP, Brazil). Two distinct carbon degradation phases were observed: during the first three days, higher degradation coefficients were calculated, which were followed by a slower degradation phase. The maximum value observed for particulate bacterial carbon (POC) was 11.9 mg L-1, which consisted of 62.5% of the total available DOC, and its mineralization coefficient was 0.477 day-1 (t½ = 1.45 days). A similar pattern of degradation was observed for DON, although the coefficients were slightly different. Changes in the OTUs patterns were observed during the different steps of the degradation. The main OTUs were related to the classes Alphaproteobacteria (8 OTUs), Betaproteobacteria (2 OTUs) and Gammaproteobacteria (3 OTUs). The genus Acinetobacter was the only identified organism that occurred during the whole process. Bacterial richness was higher at the slower degradation phase, which could be related to the small amounts of DOM (dissolved organic matter) available, particularly carbon. The kinetics of the bacterial degradation of P. agardhii-originated DOM suggests minimal loss of DOM from the Barra Bonita reservoir.(AU)
Embora Planktothrix agardhii frequentemente forme florações tóxicas em corpos dágua pelo mundo, pouco ainda se sabe sobre o destino da matéria orgânica liberada por essa abundante Cyanobacteria. Assim, este estudo foi focado na estimativa do consumo bacteriano do carbono orgânico dissolvido (DOC) e nitrogênio orgânico dissolvido (DON) produzido por culturas axênicas de P. agardhii e identificação de algumas das unidades taxonômicas operacionais (OTUs) bacterianas envolvidas no processo. Ambos a linhagem de P. agardhii e o inóculo bacteriano foram amostrados do reservatório eutrófico de Barra Bonita (SP, Brasil). Foram observadas duas fases distintas da degradação do DOC: durante os três primeiros dias, coeficientes mais altos de degradação foram calculados, que foram então seguidos por uma fase mais lenta da degradação do carbono. O valor máximo calculado para o carbono bacteriano particulado (POC) foi de 11,9 mgL-1, o que equivale a aproximadamente 62,5% do DOC disponível para consumo, e o seu coeficiente de mineralização foi de 0,477 dia-1 (t1/2 = 1,45 dias). Um padrão similar de degradação foi observado para DON, embora os coeficientes sejam ligeiramente diferentes. Foram observadas mudanças nos padrões de OTUs durante os diferentes passos da degradação. As principais OTUs foram relacionadas às classes Alphaproteobacteria (8 OTUs), Betaproteobacteria (2 OTUs) e Gammaproteobacteria (3 OTUs). O gênero Acinetobacter foi o único organismo identificado que ocorreu durante todo o processo. A maior riqueza bacteriana foi observada durante a fase lenta de degradação, o que pode estar relacionado às pequenas quantidades de matéria orgânica dissovida (DOM) disponíveis, particularmente o carbono. A cinética da degradação bacteriana da MOD de P. agardhii, quando comparada ao tempo de retenção do reservatório, sugere que existe uma perda mínima após sua liberação em Barra Bonita.(AU)
Assuntos
Cianobactérias , Matéria Orgânica/análise , Biodegradação Ambiental , Eletroforese em Gel de Gradiente DesnaturanteRESUMO
Abstract Although Planktothrix agardhii often produces toxic blooms in eutrophic water bodies around the world, little is known about the fate of the organic matter released by these abundant Cyanobacteria. Thus, this study focused in estimating the bacterial consumption of the DOC and DON (dissolved organic carbon and dissolved organic nitrogen, respectively) produced by axenic P. agardhii cultures and identifying some of the bacterial OTUs (operational taxonomic units) involved in the process. Both P. agardhii and bacterial inocula were sampled from the eutrophic Barra Bonita Reservoir (SP, Brazil). Two distinct carbon degradation phases were observed: during the first three days, higher degradation coefficients were calculated, which were followed by a slower degradation phase. The maximum value observed for particulate bacterial carbon (POC) was 11.9 mg L-1, which consisted of 62.5% of the total available DOC, and its mineralization coefficient was 0.477 day-1 (t½ = 1.45 days). A similar pattern of degradation was observed for DON, although the coefficients were slightly different. Changes in the OTUs patterns were observed during the different steps of the degradation. The main OTUs were related to the classes Alphaproteobacteria (8 OTUs), Betaproteobacteria (2 OTUs) and Gammaproteobacteria (3 OTUs). The genus Acinetobacter was the only identified organism that occurred during the whole process. Bacterial richness was higher at the slower degradation phase, which could be related to the small amounts of DOM (dissolved organic matter) available, particularly carbon. The kinetics of the bacterial degradation of P. agardhii-originated DOM suggests minimal loss of DOM from the Barra Bonita reservoir.
Resumo Embora Planktothrix agardhii frequentemente forme florações tóxicas em corpos dágua pelo mundo, pouco ainda se sabe sobre o destino da matéria orgânica liberada por essa abundante Cyanobacteria. Assim, este estudo foi focado na estimativa do consumo bacteriano do carbono orgânico dissolvido (DOC) e nitrogênio orgânico dissolvido (DON) produzido por culturas axênicas de P. agardhii e identificação de algumas das unidades taxonômicas operacionais (OTUs) bacterianas envolvidas no processo. Ambos a linhagem de P. agardhii e o inóculo bacteriano foram amostrados do reservatório eutrófico de Barra Bonita (SP, Brasil). Foram observadas duas fases distintas da degradação do DOC: durante os três primeiros dias, coeficientes mais altos de degradação foram calculados, que foram então seguidos por uma fase mais lenta da degradação do carbono. O valor máximo calculado para o carbono bacteriano particulado (POC) foi de 11,9 mgL-1, o que equivale a aproximadamente 62,5% do DOC disponível para consumo, e o seu coeficiente de mineralização foi de 0,477 dia-1 (t1/2 = 1,45 dias). Um padrão similar de degradação foi observado para DON, embora os coeficientes sejam ligeiramente diferentes. Foram observadas mudanças nos padrões de OTUs durante os diferentes passos da degradação. As principais OTUs foram relacionadas às classes Alphaproteobacteria (8 OTUs), Betaproteobacteria (2 OTUs) e Gammaproteobacteria (3 OTUs). O gênero Acinetobacter foi o único organismo identificado que ocorreu durante todo o processo. A maior riqueza bacteriana foi observada durante a fase lenta de degradação, o que pode estar relacionado às pequenas quantidades de matéria orgânica dissovida (DOM) disponíveis, particularmente o carbono. A cinética da degradação bacteriana da MOD de P. agardhii, quando comparada ao tempo de retenção do reservatório, sugere que existe uma perda mínima após sua liberação em Barra Bonita.
RESUMO
Abstract Although Planktothrix agardhii often produces toxic blooms in eutrophic water bodies around the world, little is known about the fate of the organic matter released by these abundant Cyanobacteria. Thus, this study focused in estimating the bacterial consumption of the DOC and DON (dissolved organic carbon and dissolved organic nitrogen, respectively) produced by axenic P. agardhii cultures and identifying some of the bacterial OTUs (operational taxonomic units) involved in the process. Both P. agardhii and bacterial inocula were sampled from the eutrophic Barra Bonita Reservoir (SP, Brazil). Two distinct carbon degradation phases were observed: during the first three days, higher degradation coefficients were calculated, which were followed by a slower degradation phase. The maximum value observed for particulate bacterial carbon (POC) was 11.9 mg L-1, which consisted of 62.5% of the total available DOC, and its mineralization coefficient was 0.477 day-1 (t½ = 1.45 days). A similar pattern of degradation was observed for DON, although the coefficients were slightly different. Changes in the OTUs patterns were observed during the different steps of the degradation. The main OTUs were related to the classes Alphaproteobacteria (8 OTUs), Betaproteobacteria (2 OTUs) and Gammaproteobacteria (3 OTUs). The genus Acinetobacter was the only identified organism that occurred during the whole process. Bacterial richness was higher at the slower degradation phase, which could be related to the small amounts of DOM (dissolved organic matter) available, particularly carbon. The kinetics of the bacterial degradation of P. agardhii-originated DOM suggests minimal loss of DOM from the Barra Bonita reservoir.
Resumo Embora Planktothrix agardhii frequentemente forme florações tóxicas em corpos dágua pelo mundo, pouco ainda se sabe sobre o destino da matéria orgânica liberada por essa abundante Cyanobacteria. Assim, este estudo foi focado na estimativa do consumo bacteriano do carbono orgânico dissolvido (DOC) e nitrogênio orgânico dissolvido (DON) produzido por culturas axênicas de P. agardhii e identificação de algumas das unidades taxonômicas operacionais (OTUs) bacterianas envolvidas no processo. Ambos a linhagem de P. agardhii e o inóculo bacteriano foram amostrados do reservatório eutrófico de Barra Bonita (SP, Brasil). Foram observadas duas fases distintas da degradação do DOC: durante os três primeiros dias, coeficientes mais altos de degradação foram calculados, que foram então seguidos por uma fase mais lenta da degradação do carbono. O valor máximo calculado para o carbono bacteriano particulado (POC) foi de 11,9 mgL-1, o que equivale a aproximadamente 62,5% do DOC disponível para consumo, e o seu coeficiente de mineralização foi de 0,477 dia-1 (t1/2 = 1,45 dias). Um padrão similar de degradação foi observado para DON, embora os coeficientes sejam ligeiramente diferentes. Foram observadas mudanças nos padrões de OTUs durante os diferentes passos da degradação. As principais OTUs foram relacionadas às classes Alphaproteobacteria (8 OTUs), Betaproteobacteria (2 OTUs) e Gammaproteobacteria (3 OTUs). O gênero Acinetobacter foi o único organismo identificado que ocorreu durante todo o processo. A maior riqueza bacteriana foi observada durante a fase lenta de degradação, o que pode estar relacionado às pequenas quantidades de matéria orgânica dissovida (DOM) disponíveis, particularmente o carbono. A cinética da degradação bacteriana da MOD de P. agardhii, quando comparada ao tempo de retenção do reservatório, sugere que existe uma perda mínima após sua liberação em Barra Bonita.
RESUMO
Abstract Although Planktothrix agardhii often produces toxic blooms in eutrophic water bodies around the world, little is known about the fate of the organic matter released by these abundant Cyanobacteria. Thus, this study focused in estimating the bacterial consumption of the DOC and DON (dissolved organic carbon and dissolved organic nitrogen, respectively) produced by axenic P. agardhii cultures and identifying some of the bacterial OTUs (operational taxonomic units) involved in the process. Both P. agardhii and bacterial inocula were sampled from the eutrophic Barra Bonita Reservoir (SP, Brazil). Two distinct carbon degradation phases were observed: during the first three days, higher degradation coefficients were calculated, which were followed by a slower degradation phase. The maximum value observed for particulate bacterial carbon (POC) was 11.9 mg L-1, which consisted of 62.5% of the total available DOC, and its mineralization coefficient was 0.477 day-1 (t½ = 1.45 days). A similar pattern of degradation was observed for DON, although the coefficients were slightly different. Changes in the OTUs patterns were observed during the different steps of the degradation. The main OTUs were related to the classes Alphaproteobacteria (8 OTUs), Betaproteobacteria (2 OTUs) and Gammaproteobacteria (3 OTUs). The genus Acinetobacter was the only identified organism that occurred during the whole process. Bacterial richness was higher at the slower degradation phase, which could be related to the small amounts of DOM (dissolved organic matter) available, particularly carbon. The kinetics of the bacterial degradation of P. agardhii-originated DOM suggests minimal loss of DOM from the Barra Bonita reservoir.
Resumo Embora Planktothrix agardhii frequentemente forme florações tóxicas em corpos dágua pelo mundo, pouco ainda se sabe sobre o destino da matéria orgânica liberada por essa abundante Cyanobacteria. Assim, este estudo foi focado na estimativa do consumo bacteriano do carbono orgânico dissolvido (DOC) e nitrogênio orgânico dissolvido (DON) produzido por culturas axênicas de P. agardhii e identificação de algumas das unidades taxonômicas operacionais (OTUs) bacterianas envolvidas no processo. Ambos a linhagem de P. agardhii e o inóculo bacteriano foram amostrados do reservatório eutrófico de Barra Bonita (SP, Brasil). Foram observadas duas fases distintas da degradação do DOC: durante os três primeiros dias, coeficientes mais altos de degradação foram calculados, que foram então seguidos por uma fase mais lenta da degradação do carbono. O valor máximo calculado para o carbono bacteriano particulado (POC) foi de 11,9 mgL-1, o que equivale a aproximadamente 62,5% do DOC disponível para consumo, e o seu coeficiente de mineralização foi de 0,477 dia-1 (t1/2 = 1,45 dias). Um padrão similar de degradação foi observado para DON, embora os coeficientes sejam ligeiramente diferentes. Foram observadas mudanças nos padrões de OTUs durante os diferentes passos da degradação. As principais OTUs foram relacionadas às classes Alphaproteobacteria (8 OTUs), Betaproteobacteria (2 OTUs) e Gammaproteobacteria (3 OTUs). O gênero Acinetobacter foi o único organismo identificado que ocorreu durante todo o processo. A maior riqueza bacteriana foi observada durante a fase lenta de degradação, o que pode estar relacionado às pequenas quantidades de matéria orgânica dissovida (DOM) disponíveis, particularmente o carbono. A cinética da degradação bacteriana da MOD de P. agardhii, quando comparada ao tempo de retenção do reservatório, sugere que existe uma perda mínima após sua liberação em Barra Bonita.
RESUMO
Abstract Although Planktothrix agardhii often produces toxic blooms in eutrophic water bodies around the world, little is known about the fate of the organic matter released by these abundant Cyanobacteria. Thus, this study focused in estimating the bacterial consumption of the DOC and DON (dissolved organic carbon and dissolved organic nitrogen, respectively) produced by axenic P. agardhii cultures and identifying some of the bacterial OTUs (operational taxonomic units) involved in the process. Both P. agardhii and bacterial inocula were sampled from the eutrophic Barra Bonita Reservoir (SP, Brazil). Two distinct carbon degradation phases were observed: during the first three days, higher degradation coefficients were calculated, which were followed by a slower degradation phase. The maximum value observed for particulate bacterial carbon (POC) was 11.9 mg L-1, which consisted of 62.5% of the total available DOC, and its mineralization coefficient was 0.477 day-1 (t½ = 1.45 days). A similar pattern of degradation was observed for DON, although the coefficients were slightly different. Changes in the OTUs patterns were observed during the different steps of the degradation. The main OTUs were related to the classes Alphaproteobacteria (8 OTUs), Betaproteobacteria (2 OTUs) and Gammaproteobacteria (3 OTUs). The genus Acinetobacter was the only identified organism that occurred during the whole process. Bacterial richness was higher at the slower degradation phase, which could be related to the small amounts of DOM (dissolved organic matter) available, particularly carbon. The kinetics of the bacterial degradation of P. agardhii-originated DOM suggests minimal loss of DOM from the Barra Bonita reservoir.
Resumo Embora Planktothrix agardhii frequentemente forme florações tóxicas em corpos dágua pelo mundo, pouco ainda se sabe sobre o destino da matéria orgânica liberada por essa abundante Cyanobacteria. Assim, este estudo foi focado na estimativa do consumo bacteriano do carbono orgânico dissolvido (DOC) e nitrogênio orgânico dissolvido (DON) produzido por culturas axênicas de P. agardhii e identificação de algumas das unidades taxonômicas operacionais (OTUs) bacterianas envolvidas no processo. Ambos a linhagem de P. agardhii e o inóculo bacteriano foram amostrados do reservatório eutrófico de Barra Bonita (SP, Brasil). Foram observadas duas fases distintas da degradação do DOC: durante os três primeiros dias, coeficientes mais altos de degradação foram calculados, que foram então seguidos por uma fase mais lenta da degradação do carbono. O valor máximo calculado para o carbono bacteriano particulado (POC) foi de 11,9 mgL-1, o que equivale a aproximadamente 62,5% do DOC disponível para consumo, e o seu coeficiente de mineralização foi de 0,477 dia-1 (t1/2 = 1,45 dias). Um padrão similar de degradação foi observado para DON, embora os coeficientes sejam ligeiramente diferentes. Foram observadas mudanças nos padrões de OTUs durante os diferentes passos da degradação. As principais OTUs foram relacionadas às classes Alphaproteobacteria (8 OTUs), Betaproteobacteria (2 OTUs) e Gammaproteobacteria (3 OTUs). O gênero Acinetobacter foi o único organismo identificado que ocorreu durante todo o processo. A maior riqueza bacteriana foi observada durante a fase lenta de degradação, o que pode estar relacionado às pequenas quantidades de matéria orgânica dissovida (DOM) disponíveis, particularmente o carbono. A cinética da degradação bacteriana da MOD de P. agardhii, quando comparada ao tempo de retenção do reservatório, sugere que existe uma perda mínima após sua liberação em Barra Bonita.
RESUMO
This study concerns the kinetics of bacterial degradation of two fractions (molecular mass) of dissolved organic matter (DOM) released by Microcystis aeruginosa. Barra Bonita Reservoir (SP, Brazil) conditions were simulated in the laboratory using the associated local bacterial community. The extent of degradation was quantified as the amount of organic carbon transferred from each DOM fraction ( 3 kDa and 3-30 kDa) to bacteria. The variation of bacteria morphotypes associated with the decomposition of each fraction was observed. To find the degradation rate constants (kT), the time profiles of the total, dissolved and particulate organic carbon concentrations were fitted to a first-order kinetic model. These rate constants were higher for the 3-30 kDa fraction than for the lighter fraction. Only in the latter fraction the formation of refractory dissolved organic carbon (DOC R) compounds could be detected and its rate of mass loss was low. The higher bacterial density was reached at 24 and 48 hours for small and higher fractions, respectively. In the first 48 hours of decomposition of both fractions, there was an early predominance of bacillus, succeeded by coccobacillus, vibrios and coccus, and from day 5 to 27, the bacterial density declined and there was greater evenness among the morphotypes. Both fractions of DOM were consumed rapidly, corroborating the hypothesis that DOM is readily available in the environment. This also suggests that the bacterial community in the inocula readily uses the labile part of the DOM, until this community is able to metabolise efficiently the remaining of DOM not degraded in the first moment. Given that M. aeruginosa blooms recur throughout the year in some eutrophic reservoirs, there is a constant supply of the same DOM which could maintain a consortium of bacterial morphotypes adapted to consuming this substrate.
Este estudo trata da cinética de degradação bacteriana de diferentes frações de matéria orgânica dissolvida liberada por Microcystis aeruginosa. As condições do reservatório de Barra Bonita (SP, Brasil) foram simuladas em laboratório empregando a comunidade bacteriana local associada. A dinâmica da degradação foi quantificada pela quantidade de carbono orgânico transferido de cada fração de MOD ( 3 kDa e 3-30 kDa) às bactérias. A variação de morfotipos bacterianos associados à decomposição de cada fração foi observada. Para encontrar as constantes de degradação (kT), os perfis temporais das concentrações de carbono orgânico total, dissolvido e particulado foram ajustados a um modelo cinético de primeira ordem. Estas constantes de velocidade foram superiores para a fração 3-30 kDa do que para a fração de menor massa molecular. Apenas na segunda fração pôde ser detectada a formação de compostos de carbono orgânico dissolvido refratário (COD R) e sua taxa de perda de massa foi baixa. A maior densidade bacteriana foi alcançada em 24 e 48 horas para as frações de alta e baixa massa, respectivamente. Nas primeiras 48 horas de decomposição de ambas as frações, houve um predomínio de bacilos, seguido por cocobacilos, víbrios e cocos, e, do dia 5 ao 27, a densidade bacteriana diminuiu e houve uma uniformidade entre os morfotipos. Ambas as frações foram consumidas rapidamente, confirmando a hipótese de a MOD estar prontamente disponível no ambiente. Isto sugere ainda que a comunidade bacteriana do inóculo utiliza a parte lábil da MOD, até que esta se torne capaz de metabolizar o restante da MOD não degradada no primeiro momento. Já que blooms de M. aeruginosa se repetem ao longo do ano em alguns reservatórios eutróficos, existe um constante suprimento da mesma MOD que pode manter um consórcio de bactérias adaptadas ao consumo deste substrato.
RESUMO
The kinetics of oxygen consumption related to mineralisation of 18 taxa of aquatic macrophytes (Cyperus sp, Azolla caroliniana, Echinodorus macrophyllus, Eichhornia azurea, Eichhornia crassipes, Eleocharis sp1, Eleocharis sp2, Hetereanthera multiflora, Hydrocotyle raniculoides, Ludwigia sp, Myriophyllum aquaticum, Nymphaea elegans, Oxycaryum cubense, Ricciocarpus natans, Rynchospora corymbosa, Salvinia auriculata, Typha domingensis and Utricularia foliosa) from the reservoir of Piraju Hydroelectric Power Plant (São Paulo state, Brazil) were described. For each species, two incubations were prepared with ca. 300.0 mg of plant (DW) and 1.0 L of reservoir water sample. The incubations were maintained in the dark and at 20 ºC. Periodically the dissolved oxygen (DO) concentrations were measured; the accumulated DO values were fitted to 1st order kinetic model and the results showed that: i) high oxygen consumption was observed for Ludwigia sp (533 mg g-1 DW), while the lowest was registered for Eleocharis sp1 (205 mg g-1 DW) mineralisation; ii) the higher deoxygenation rate constants were verified in the mineralisation of A. caroliniana (0.052 day-1), H. raniculoides (0.050 day-1) and U. foliosa (0.049 day-1). The oxygen consumption rate constants of Ludwigia sp and Eleocharis sp2 mineralisation (0.027 day-1) were the lowest. The half-time of oxygen consumption varied from 9 to 26 days. In the short term, the detritus of E. macrophyllus, H. raniculoides, Ludwigia sp, N. elegans and U. foliosa were the critical resources to the reservoir oxygen demand; while in the long term, A. caroliniana, H. multiflora and T. domingensis were the resources that can potentially contribute to the benthic oxygen demand of this reservoir.
Neste estudo foram descritas as cinéticas dos consumos de oxigênio dissolvido (OD) das mineralizações de 18 espécies de macrófitas aquáticas (Cyperus sp, Azolla caroliniana, Echinodorus macrophyllus, Eichhornia azurea, Eichhornia crassipes, Eleocharis sp1, Eleocharis sp2, Hetereanthera multiflora, Hydrocotyle raniculoides, Ludwigia sp., Myriophyllum aquaticum, Nymphaea elegans, Oxycaryum cubense, Ricciocarpus natans, Rynchospora corymbosa, Salvinia auriculata, Typha domingensis e Utricularia foliosa) do reservatório da Usina Hidrelétrica Piraju (São Paulo, Brasil). Para cada planta, duas incubações foram preparadas, com ca. 300,0 mg de planta (PS) em 1,0 L de água do reservatório. As incubações foram mantidas no escuro a 20 ºC. Periodicamente, as concentrações de oxigênio dissolvido (OD) foram determinadas; os consumos acumulados de OD foram ajustados a um modelo cinético de 1ª ordem e os resultados indicaram que: i) o consumo mais elevado foi observado na mineralização de Ludwigia sp (533 mg g-1 PS), enquanto que o menor foi registrado para os detritos de Eleocharis sp1 (205 mg g-1 PS); ii) os maiores coeficientes de desoxigenação foram verificados nas mineralizações de A. caroliniana (0,052 dia-1), H. raniculoides (0,050 dia-1) e U. foliosa (0,049 dia-1). Os coeficientes de desoxigenação das mineralizações de Ludwigia sp e Eleocharis sp2 foram os mais baixos (0,027 dia-1). Os tempos de meia-vida dos consumos de oxigênio variaram entre 9 e 26 dias. A curto prazo, os detritos de E. macrophyllus, H. raniculoides, Ludwigia sp, N. elegans e U. foliosa representam os recursos mais críticos para a demanda de oxigênio, enquanto que a longo prazo, A. caroliniana, H. multiflora e T. domingensis são os recursos que potencialmente mais podem contribuir para as demandas bentônicas do reservatório.
RESUMO
Due to the connection between enzymatic activity and degradation of different fractions of organic matter, enzyme assays can be used to estimate degradation rates of particulate and dissolved organic carbon in freshwater systems. The aim of this study was to quantify and model the enzymatic degradation involving the decomposition of macrophytes, describing temporal activity of cellulases (EC 3.2.1.4 and EC 3.2.1.91) and xylanase (EC 3.2.1.8) during in situ decomposition of three aquatic macrophytes (Salvinia sp., Eichhornia azurea and Cyperus giganteus) on the surface and water-sediment interface (w-s interface) of an oxbow lagoon (Óleo lagoon) within a natural Brazilian Savanna Reserve. Overall, the enzymatic degradation of aquatic macrophytes in Óleo lagoon occurred during the whole year and was initiated together with leaching. Xylanase production was ca. 5 times higher than cellulase values due to easy access to this compound by cellulolytic microorganisms. Enzymatic production and detritus mass decay were similar on the surface and w-s interface. Salvinia sp. was the most recalcitrant detritus, with low mass decay and enzymatic activity. E. azurea and C. giganteus decomposition rates and enzymatic production were high and similar. Due to the physicochemical homogeneity observed in the Óleo lagoon, the differences between the decay rates of each species are mostly related with detritus chemical quality.
RESUMO
This study aimed to discuss and describe the oxygen consumption during aerobic mineralization of organic products (cells and excretion products) from five unialgal cultures: Cryptomonas sp., Microcystis aeruginosa, Anabaena spiroides, Thalassiosira sp. and Aulacoseira granulata. These species were isolated from Barra Bonita reservoir (22º 29 S and 48º 34 W) and cultivated in the laboratory. From each culture, two decomposition chambers were prepared; each chamber contained about 130 mg.L-1 of carbon from water samples of the reservoir. The chambers were aerated and incubated in the dark at 20.0 ºC. The concentration of dissolved oxygen, pH values and electrical conductivity of the solutions were determined during a period of 10 days. The results indicated increases in oxygen consumption for all the solutions studied and also for electrical conductivity. The pH values presented a decreasing tendency throughout the experiment. Oxygen consumption varied from 43 (Aulacoseira granulata chamber) to 345 mg O2 g-1 C (Anabaena spiroides chamber). Decrease in pH values was probably due to increase in CO2 concentration from microbial respiration. Increase in electrical conductivity might be due to the liberation of ions during decomposition. The results demonstrate the potentiality of the studied genera in influencing oxygen availability followed by a die-off event. It also indicates the possibility of changing of the electrical conductivity and pH values in the water column due the aerobic algae mineralization.
Este estudo teve por objetivo descrever e discutir aspectos do consumo de oxigênio decorrente da mineralização aeróbia de células e produtos de excreção provenientes de cinco culturas de algas: Cryptomonas sp., Microcystis aeruginosa, Anabaena spiroides, Thalassiosira sp. e Aulacoseira granulata. As algas foram isoladas do reservatório de Barra Bonita (22º 29 S e 48º 34 W) e cultivadas em laboratório. Para cada cultura, foram preparadas duas câmaras de mineralização; cada garrafa conteve, em base de carbono, cerca de 130 mg.L-1 em amostras de água do reservatório. As câmaras foram aeradas e incubadas no escuro a 20 ºC. Durante um período de 10 dias, foram determinadas as concentrações de oxigênio dissolvido, pH e condutividade elétrica das misturas. Os resultados indicaram incrementos nos consumos de oxigênio e de condutividade elétrica e decréscimos nos valores de pH. O consumo de oxigênio variou de 43 (experimento com Aulacoseira granulata) a 345 mg O2 g-1 C (experimento com Anabaena spiroides). Os aumentos dos valores de condutividade elétrica provavelmente decorreram da liberação de íons durante a decomposição. Para o pH, a diminuição dos valores foi provavelmente resultante do incremento das concentrações de CO2 provenientes da respiração dos microrganismos. Os resultados sugeriram para a represa de Barra Bonita, a possibilidade de incremento das demandas de oxigênio em função da degradação dos gêneros selecionados. Visto que esse reservatório é eutrófico, os resultados indicam também a possibilidade de alterações da condutividade elétrica da água e do pH devido à mineralização aeróbia de algas.
RESUMO
This study presents a kinetic model of oxygen consumption during aerobic decomposition of detritus from seven species of aquatic macrophytes: Cabomba furcata, Cyperus giganteus, Egeria najas, Eichhornia azurea, Salvinia auriculata, Oxycaryum cubense and Utricularia breviscapa. The aquatic macrophytes were collected from Óleo Lagoon situated in the Mogi-Guaçu river floodplain (SP, Brazil). Mineralization experiments were performed using the closed bottles method. Incubations made with lake water and macrophytes detritus (500 mL and 200 mg.L-1 (DM), respectively) were maintained during 45 to 80 days at 20 °C under aerobic conditions and darkness. Carbon content of leachates from aquatic macrophytes detritus and dissolved oxygen concentrations were analyzed. From the results we concluded that: i) the decomposition constants differ among macrophytes; these differences being dependent primarily on molecular and elemental composition of detritus and ii) in the short term, most of the oxygen demand seems to depend upon the demineralization of the dissolved carbon fraction.
Nesse estudo foi utilizado um modelo cinético para a descrição dos consumos de oxigênio durante a mineralização aeróbia de detritos de sete espécies de macrófitas aquáticas: Cabomba furcata, Cyperus giganteus, Egeria najas, Eichhornia azurea, Salvinia auriculata, Oxycaryum cubense e Utricularia breviscapa. As macrófitas aquáticas foram coletadas na Lagoa do Óleo, situada na planície de inundação do rio Mogi-Guaçu (SP, Brasil). Os experimentos foram realizados empregando-se incubações similares as de DBO. As incubações foram preparadas com água da lagoa e detritos das macrófitas aquáticas (500 mL e 200 mg.L-1 (PS), respectivamente) e foram mantidas durante 45 a 80 dias a 20 °C, sob condições aeróbias e no escuro. Foram determinados os conteúdos de carbono dos lixiviados dos detritos e os consumos de oxigênio dissolvido durante a mineralização. A partir dos resultados obtidos pôde-se concluir que: i) os coeficientes de mineralização das macrófitas aquáticas diferiram entre si, essas diferenças dependeram principalmente das composições moleculares e elementares dos detritos; e ii) a curto prazo, grande parte da demanda de oxigênio parece depender da mineralização das de carbono dissolvido provenientes da lixiviação.