Acta Limnologica Brasiliensia
https://actalb.org/article/doi/10.1590/S2179-975X8322
Acta Limnologica Brasiliensia
Original Article

Shallow reservoirs in urban perimeter: evaluation of trophic status and relations with the zooplanktonic community

Reservatórios rasos em perímetro urbano: avaliação do estado trófico e relações com a comunidade zooplanctônica

Heytor Lemos Martins; Eliana Aparecida Panarelli; Jaqueline Souza Borges; Vanesca Korasaki; Rodrigo Ney Millan

Downloads: 0
Views: 652

Abstract

Aim: The zooplankton community is used as a bioindicator of environmental changes and can be an indicator of trophic status in aquatic environments through changes in the composition of the community. The objective of this work was to study the variation of shallow reservoir systems in an urban park, evaluating the relationships between physical, chemical, and biological variables.

Methods: The collections were conducted monthly for a year in the surface of reservoirs. The physical and chemical variables of the water were measured using a multiparametric probe on the surface. Nutrient analysis was performed using spectrophotometry in the laboratory. Zooplankton was collected using a plankton net (60 µm mesh size). Principal Coordinate Analysis (PCoA) was used to verify whether the three reservoirs present differences in zooplankton community composition.

Results: Altogether, 43 taxa belonging to 16 families were collected. Rotifera was the most representative group, with 27 taxa, Cladocera had 13 taxa, and Copepoda had only three taxa. The environmental variables indicated different trophic status between the reservoirs, demonstrating greater eutrophication in reservoirs 1 and 3. An association between the composition of the zooplankton community and the trophic state of the reservoirs was verified.

Conclusions: The composition of the zooplankton community shows differences among three of the shallow urban reservoirs studied. Reservoir 1 exhibited Filinia terminalis and Asplanchna herrick as indicator species. As for reservoir 2, with a lower trophic status, the indicative species were Bosmina freyi and Diaphanosoma polyspina, correlated with lower concentrations of nitrate, nitrite, total phosphorus, pH, and lower values of electrical conductivity. Reservoir 3 exhibited Brachionus angularis and Brachionus calyciflorus as indicator species, demonstrating a similar nutrient profile to R1, but with higher nitrate concentrations.

Keywords

bioindicator, Cladocera, Copepoda, Rotifera

Resumo

Objetivo: A comunidade zooplâncton é utilizada como bioindicador de mudanças ambientais e pode ser um indicador do estado trófico em ambientes aquáticos através de mudanças na composição da comunidade. O objetivo deste trabalho foi estudar a variação de sistemas de reservatórios rasos em um parque urbano, avaliando as relações entre variáveis físicas, químicas e biológicas.

Métodos: As coletas foram realizadas mensalmente durante um ano na superfície dos reservatórios. As variáveis físicas e químicas da água foram medidas por meio de sonda multiparamétrica na superfície. A análise dos nutrientes foi realizada por espectrofotometria em laboratório. O zooplâncton foi coletado com rede de plâncton (malha de 60 µm). A Análise de Coordenadas Principais (PCoA) foi utilizada para verificar se os três reservatórios apresentam diferenças na composição da comunidade zooplanctônica.

Resultados: Ao todo foram coletados 43 táxons pertencentes a 16 famílias. Rotifera foi o grupo mais representativo, com 27 táxons, Cladocera teve 13 táxons e Copepoda teve apenas três táxons. As variáveis ambientais indicaram diferentes estados tróficos entre os reservatórios, demonstrando maior eutrofização nos reservatórios 1 e 3. Foi verificada associação entre a composição da comunidade zooplanctônica e o estado trófico dos reservatórios.

Conclusões: A composição da comunidade zooplanctônica apresenta diferenças entre três dos reservatórios urbanos rasos estudados. O reservatório 1 exibiu Filinia terminalis e Asplanchna herrick como espécies indicadoras. Já no reservatório 2, com menor status trófico, as espécies indicativas foram Bosmina freyi e Diaphanosoma polyspina, correlacionadas com menores concentrações de nitrato, nitrito, fósforo total, pH e menores valores de condutividade elétrica. O reservatório 3 exibiu Brachionus angularis e Brachionus calyciflorus como espécies indicadoras, demonstrando perfil nutricional semelhante ao R1, mas com maiores concentrações de nitrato.

Palavras-chave

bioindicador, Cladocera, Copepoda, Rotifera

References

Accuweather, 2020. Condições meteorológicas de São Paulo. Retrieved in 2020, May 21, from https://www.accuweather.com/pt/br/autode/39298/weather-forecast/39298

Adhurya, S., Das, S., & Ray, S., 2021. Simulating the effects of aquatic avifauna on the Phosphorus dynamics of aquatic sysms. Ecol. Modell. 445, 109495. http://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2021.109495.

Alvares, C.A., Stape, J.L., Sentelhas, P.C., Gonçalves, J.D.M., & Sparovek, G., 2013. Köppen’s climate classification map for Brazil. Meteorol. Z. 22(6), 711-728. http://doi.org/10.1127/0941-2948/2013/0507.

Anderson, M.J., 2001. A new method for non-parametric multivariate analysis of variance. Austral Ecol. 26(1), 32-46. http://doi.org/10.1111/j.1442-9993.2001.01070.pp.x.

Anderson, M.J., Gorley, R.N., & Clarke, K.R., 2008. PERMANOVA+ for PRIMER: guide to software and statistical methods. Plymouth, UK: PRIMER-E Ltd.

Antenucci, J.P., Tan, K.M., Eikaas, H.S., & Imberger, J., 2013. The importance of transport processes and spatial gradients on in situ estimates of lake metabolism. Hydrobiologia 700(1), 9-21. http://doi.org/10.1007/s10750-012-1212-z.

Arruda, G.D.A., Diniz, L.P., Almeida, V.L.D.S., Neumann‐Leitão, S., & Melo Junior, M., 2017. Rotifer community structure in fish‐farming systems associated with a Neotropical semiarid reservoir in north‐eastern Brazil. Aquacult. Res. 48(9), 4910-4922. http://doi.org/10.1111/are.13310.

Bicudo, C.E.M., & Bicudo, D.C., 2004. Amostragem em limnologia. São Carlos: Rima.

Brito, M.T.D.S., Heino, J., Pozzobom, U.M., & Landeiro, V.L., 2020. Ecological uniqueness and species richness of zooplankton in subtropical floodplain lakes. Aquat. Sci. 82(2), 43. http://doi.org/10.1007/s00027-020-0715-3.

Bucci, M.M.H.S., Delgado, F.E.D.F., & Oliveira, L.F.C., 2015. Water quality and trophic state of a tropical urban reservoir for drinking water supply (Juiz de Fora, Brazil). Lake Reserv. Manage. 31(2), 134-144. http://doi.org/10.1080/10402381.2015.1029151.

Chawla, A., Yadav, P.K., Uniyal, S.K., Kumar, A., Vats, S.K., Kumar, S., & Ahuja, P.S., 2012. Long-term ecological and biodiversity monitoring in the western Himalaya using satellite remote sensing. Curr. Sci. (Online), 102(8), 1143-1156. Retrieved in 2020, May 21, from https://www.jstor.org/stable/24107757

Chen, S.S., Tsang, D.C.W., He, M., Sun, Y., Lau, L.S.Y., Leung, R.W.M., Lau, E.S.C., Hou, D., Liu, A., & Mohanty, S., 2021. Designing sustainable drainage systems in subtropical cities: challenges and opportunities. J. Clean. Prod. 280, 124418. http://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.124418.

Clarke, K.R., & Gorley, R.N., 2006. PRIMER v6: user manual/tutorial. Plymouth, UK: PRIMER-E.

Clarke, K.R., & Warwick, R.M., 2001. Change in marine communities: an approach to statistical analysis and interpretation. Plymouth, UK: PRIMER-E, 2 ed.

Cottenie, K., & De-Meester, L., 2003. Connectivity and cladoceran species richness in a metacommunity of shallow lakes. Freshw. Biol. 48(5), 823-832. http://doi.org/10.1046/j.1365-2427.2003.01050.x.

Das, B.K., & Kar, D., 2016. Diversity of zooplankton in river Siang of Arunachal Pradesh, India. Fish, &. Ocean. Opj. 1(2), 555558. http://doi.org/10.19080/OFOAJ.2016.01.555558.

De-Carli, B.P., Doval, J.C.L., Rodrigues, E.H.C., & Pompêo, M.L.M., 2017. Variação espacial e sazonal do zooplâncton nos reservatórios do Sistema Cantareira, Brasil. Rev. Ambient. Água 12(4), 666-679. http://doi.org/10.4136/ambi-agua.1935.

Ding, L., Chen, K.L., Cheng, S.G., & Wang, X., 2015. Water ecological carrying capacity of urban lakes in the context of rapid urbanization: a case study of East Lake in Wuhan. Phys. Chem. Earth Parts ABC 89-90, 104-113. http://doi.org/10.1016/j.pce.2015.08.004.

Dufrene, M., & Legendre, P., 1997. Species assemblages and indicator species: the need for a flexible asymmetrical approach. Ecol. Monogr. 67(3), 345-366. http://doi.org/10.2307/2963459.

Elmoor-Loureiro, L.M.A., & Mendonça-Galvão, L., 2008. Fauna associada a macrófitas. In: Fonseca, F.O., ed. Águas emendadas. Brasília: Seduma, 280-281.

Elmoor-Loureiro, L.M.A., & Sousa, F.D.R., 2021. Cladocera do Brasil. Retrieved in 2021, October 18, from http://www.cladoceradobrasil.com

García-Chicote, J., Armengol, X., & Rojo, C., 2019. Zooplankton species as indicators of trophic state in reservoirs from Mediterranean river basins. Inland Waters 9(1), 113-123. http://doi.org/10.1080/20442041.2018.1519352.

Gayosso-Morales, M.A., Nandini, S., Martínez-Jeronimo, F.F., & Sarma, S.S.S., 2017. Effect of organic and inorganic turbidity on the zooplankton community structure of a shallow waterbody in Central Mexico (Lake Xochimilco, Mexico). J. Environ. Biol. 38(6(SI)), 1183-1196. http://doi.org/10.22438/jeb/38/6(SI)/03.

Golterman, H.L., Clymo, R.S., & Ohstad, M.A.M., 1978. Methods for physical and chemical analisys of freshwater. Oxford: Blackwell Scientific Publications.

Gotelli, N.J., & Ellison, A.M., 2016. Princípios de estatística em ecologia. Porto Alegre: Artmed.

Gu, L., Wu, J., Hua, Z., Zhao, X., Liu, X., Dai, B., 2017, Mar 7. Bio-retention Pond capable of continuously processing initial rainwater in drought period. CN 106930397.

Hammer, O., Harper, D.A.T., & Ryan, P.D., 2001. Past: paleontological statistics software Packaged for education and data analysis. Version 1.94b. Palaeontol. Electronica 4, 1-9.

Hunt, B.P.V., & Hosie, G.W., 2006. The seasonal succession of zooplankton in the Southern Ocean south of Australia, part I: the seasonal ice zone. Deep Sea Res. Part I Oceanogr. Res. Pap. 53(7), 1182-1202. http://doi.org/10.1016/j.dsr.2006.05.001.

Ji, Z.G., 2008. Hydrodynamics and water quality: modeling rivers, lakes, and estuaries. Hoboken: John Wiley e Sons. http://doi.org/10.1002/9780470241066.

Jurczak, T., Wojtal-Frankiewicz, A., Frankiewicz, P., Kaczkowski, Z., Oleksińska, Z., Bednarek, A., & Zalewski, M., 2019. Comprehensive approach to restoring urban recreational reservoirs. Part 2 -Use of zooplankton as indicators for the ecological quality assessment. Sci. Total Environ. 653, 1623-1640. PMid:30107888. http://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.08.006.

Koroleff, F., 1976. Determination of nutrients. In: Grashof, E., & Kremling, E., eds. Methods of seawater analysis. New York: Verlag Chemie Wenhein.

Koste, W., 1978. Rotatoria: Die Rädertiere Mitteleuropas. Berlin: Gebrüder Borntraeger.

Lamparelli, M.C., 2004. Grau de trofia em corpos d’água do estado de São Paulo: avaliação dos métodos de monitoramento [Tese de doutorado em Ecologia Aplicada]. São Paulo: Departamento de Ecologia, Universidade de São Paulo. Retrieved in 2021, October 18, from https://www. teses.usp.br/teses/disponiveis/41/41134/tde-20032006-075813/ pt-br.php

Landa, G.G., & Colchete, I.V.H., 2020. Limnologia da comunidade zooplanctônica em um sistema lêntico em Belo Horizonte/MG. Acta Biol. Bras. 3(1), 68-78.

Legendre, P., & Anderson, M.J., 1999. Distance-based redundancy analysis: testing multispecies responses in multifactorial ecological experiments. Ecol. Monogr. 69(1), 1-24. http://doi.org/10.1890/0012-9615(1999)069[0001:DBRATM]2.0.CO;2.

Leira, M.H., Cunha, L.T., Braz, M.S., Botelho, H.A., & Reguim, L.S., 2017. Qualidade da água e seu uso em pisciculturas. Pubvet 11(1), 11-17. http://doi.org/10.22256/pubvet.v11n1.11-17.

Luthy, R.G., Wolfand, J., & Bradshaw, J.L., 2020. Urban water revolution: sustainable water futures for California cities. J. Environ. Eng. 146(7), 04020065. http://doi.org/10.1061/(ASCE)EE.1943-7870.0001715.

Magurran, A., 2013. Medindo a diversidade biológica. Curitiba: UFPR.

Mashkova, I.V., Kostryukova, A., Shchelkanova, E., & Trofimenko, V., 2021. Zooplankton as indicator of trophic status of lakes in ilmen state reserve, Russia. Biodiversitas 22(3), 1448-1455. http://doi.org/10.13057/biodiv/d220348.

McGeoch, M.A., Van Rensburg, B.J., & Botes, A., 2002. The verification and application of bioindicators: a case study of dung beetles in a savanna ecosystem. J. Appl. Ecol. 39(4), 661-672. http://doi.org/10.1046/j.1365-2664.2002.00743.x.

Medeiros, R., Berezuk, A., Pinto, A., & Alves, L., 2020. Qualidade dos recursos hídricos da bacia hidrográfica do córrego Formosinho, Bonito/MS. Geogr. Ordenam. Territ. 19(19), 3-28. http://doi.org/10.17127/got/2020.19.001.

Midya, S., Bhattacgarya, S., Islam, S.S., Ganguly, R.K., & Chakraborty, S.K., 2018. Observation on freshwater zooplankton and hydrophytes composition in different wetlands of Paschim Medinipur, West Bengal (India). Int. J. Zool. Stud. 3(2), 5-9.

Ngochera, M.J., & Bootsma, H.A., 2018. Carbon, nitrogen, and phosphorus content of seston and zooplankton in tropical Lake Malawi: implications for zooplankton nutrient cycling. Aquat. Ecosyst. Health Manage. 21(2), 185-192. http://doi.org/10.1080/14634988.2017.1280294.

Oliveira, T.B., Silva, T.A., & Terra Nova, L.S., 2015. Rotíferos como indicadores da qualidade de água em cultivo de tilápias (Oreochromis niloticus) com utilização de águas salobras. Acta Fish. Aquat. Res. 3(1), 65-76. http://doi.org/10.2312/Actafish.2015.3.1.65-76.

Otake, Y., Ohtsuki, H., Urabe, J., Kimura, S., Yamada, K., & Yoshida, T., 2020. Long‐term dynamics of a cladoceran community from an early stage of lake formation in Lake Fukami‐ike, Japan. Ecol. Evol. 11(3), 1240-1253. PMid:33598127. http://doi.org/10.1002/ece3.7112.

Perbiche-Neves, G., 2011. Copépodes planctônicos (Crustacea, Calanoida e Cyclopoida) em reservatórios e trechos lóticos da bacia do Rio da Prata (Brasil, Paraguai, Argentina e Uruguai): taxonomia, distribuição geográfica e alguns atributos ecológicos [Tese de doutorado em Zoologia]. São Paulo: Intituto de Biociências de Botucatu, Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”.

R Development Core Team, 2021. R: a language and environment for statistical computing. Vienna: R Foundation for Statistical Computing. Retrieved in 2021, October 18, from http://www.R-project.org

Raut, K.S., & Shembekar, V.S., 2015. Manipulation of Zooplankton as bio-Indicators of water quality at Borna [Chandapur] dam near Parli V Dist Beed Maharashtra, India. Indian J. Appl. Res. 5(8), 587-592.

Reddy, K.R., Fisher, M.M., & Ivanoff, D., 1996. Resuspension and diffusive flux of nitrogen and phosphorus in a hypereutrophic lake. J. Environ. Qual. 25(2), 363-371. http://doi.org/10.2134/jeq1996.00472425002500020022x.

Reid, J.L.W., 1985. Chave de identificação e lista de referências bibliográficas para as espécies continentais sulamericanas de vida livre da ordem Cyclopoida (Crustacea, Copepoda). Boll. Zool. 9(9), 17-143. http://doi.org/10.11606/issn.2526-3358.bolzoo.1985.122293.

Rosińska, J., Romanowicz-Brzozowska, W., Kozak, A., & Gołdyn, R., 2019. Zooplankton changes during bottom-up and top-down control due to sustainable restoration in a shallow urban lake. Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 26(19), 19575-19587. PMid:31079295. http://doi.org/10.1007/s11356-019-05107-z.

Sahidin, A., Zahidah, Z., Herawati, H., Wardiatno, Y., Setyobudiandi, I., & Partasasmita, R., 2018. Macrozoobenthos as bioindicator of ecological status in Tanjung Pasir Coastal, Tangerang District, Banten Province. Indonesia. Biodiversitas 19(3), 1123-1129. http://doi.org/10.13057/biodiv/d190347.

Santos, J.S., Simões, N.R., & Sonoda, S.L., 2018. Distribuição espacial e variação temporal da assembleia de microcrustáceos (Cladocera e Copepoda) em diferentes compartimentos de um reservatório no semiárido brasileiro. Acta Limnol. Bras. 30, e108. http://doi.org/10.1590/s2179-975x9616.

Scheffer, M., 2004. Ecology of shalow lakes. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers. http://doi.org/10.1007/978-1-4020-3154-0.

Schmidt, J., Andrade, P.D.B., & Padial, A.A., 2020. Zooplankton trajectory before, during and after a hydropower dam construction. Acta Limnol. Bras. 32, e18. http://doi.org/10.1590/s2179-975x9519.

Segers, H., 1995. The Lecanidae (Monogononta. Rotifera 2). In: Dumont, H.J., ed. Guides to the identification of microinvertebrates of continental waters of the world. Netherlands: SBP Academic.

Serafim-Júnior, M., Perbiche-Neves, G., Fieto, C., & Naliato, D.A.O., 2011. Zooplâncton. In: Cunha, C.L.N., Carneiro, C., Gobbi, E.F., Andreoli, C.V., eds. Eutrofização em reservatórios: gestão preventiva-estudo interdisciplinar na Bacia do rio Verde. Curitiba: UFPR.

Shen, J., Qin, G., Gu, X., Liu, Y., An, S., Liu, R., Leng, X., & Wan, Y., 2022. Effects of seasonal hydrological regulation of cascade dams on the functional diversity of zooplankton: implications for the management of massive reservoirs and dams. J. Hydrol. (Amst.) 610, 127825. http://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2022.127825.

Shen, J., Qin, G., Yu, R., Zhao, Y., Yang, J.G., An, S., Liu, R., Leng, X., & Wan, Y., 2021. Urbanization has changed the distribution pattern of zooplankton species diversity and the structure of functional groups. Ecol. Indic. 120, 106944. http://doi.org/10.1016/j.ecolind.2020.106944.

Spahr, S., Teixidó, M., Sedlak, D.L., & Luthy, R.G., 2020. Hydrophilic trace organic contaminants in urban stormwater: occurrence, toxicological relevance, and the need to enhance green stormwater infrastructure. Environ. Sci. Water Res. Technol. 6(1), 15-44. http://doi.org/10.1039/C9EW00674E.

StatSoft, Inc., 2011. STATISTICA, ver. 10. Tulsa.

Thompson, R., & Townsend, C., 2006. A truce with neutral theory: local deterministic factors, species traits and dispersal limitation together determine patterns of diversity in stream invertebrates. J. Anim. Ecol. 75(2), 476-484. PMid:16638000. http://doi.org/10.1111/j.1365-2656.2006.01068.x.

Verdú, J.R., Numa, C., & Hernández-Cuba, O., 2011. The influence of landscape structure on ants and dung beetles diversity in a Mediterranean savanna-forest ecosystem. Ecol. Indic. 11(3), 831-839. http://doi.org/10.1016/j.ecolind.2010.10.011.

Yuan, Z,, Jiang, S.Y., Sheng, H., Liu, X., Hua, H., Liu, X.W., & Zhang, Y., 2018. Human perturbation of the global phosphorus cycle: changes and consequences. Environ. Sci. Technol. 52(5), 2438-2450. PMid:29402084. http://doi.org/10.1021/acs.est.7b03910.

Zaganini, R.L., Perbiche-Neves, G., Naliato, G.D.A.O., & Carvalho, E.D., 2011. Baixa diversidade de zooplâncton na desembocadura de uma represa eutrófica (SP, Brasil): reflexo da poluição? Estud. Biol. 32-33(76-81), 17-24. http://doi.org/10.7213/reb.v32i76/81.22860.

Zhang, K., Xu, M., Wu, Q., Lin, Z., Jiang, F., Chen, H., & Zhou, Z., 2018. The response of zooplankton communities to the 2016 extreme hydrological cycle in floodplain lakes connected to the Yangtze River in China. Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 25(23), 23286-23293. PMid:29869213. http://doi.org/10.1007/s11356-018-2144-6.
 


Submitted date:
12/17/2022

Accepted date:
03/28/2024

Publication date:
05/15/2024

66450071a9539554376dfd33 alb Articles
Links & Downloads

Acta Limnol. Bras. (Online)

Share this page
Page Sections