Acta Limnologica Brasiliensia
https://actalb.org/article/doi/10.1590/S2179-975X8725
Acta Limnologica Brasiliensia
Original Article

The relationship between phytoplankton and Escherichia coli in a subtropical urban lake

A relação entre fitoplâncton e Escherichia coli em um lago urbano subtropical

Gisele Fernandes Ribeiro; Lezilda Carvalho Torgan

http://dx.doi.org/10.1590/S2179-975X8725 Acta Limnol. Bras. (Online), vol.38, e26, 2026
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Abstract

Aim: Phytoplankton and Escherichia coli play central roles in assessing the water quality of urban ecosystems. However, there are still few field studies that integrate these organisms and limnological variables in subtropical urban environments. This study aimed to evaluate the relationships between phytoplankton density and composition, E. coli concentrations and limnological variables in Guaíba Lake (Southern Brazil).

Methods: Samplings were carried out monthly at six points, representing marginal and pelagic zones, between January 2021 and April 2022. The analyses included the quantification of phytoplankton, physical and chemical variables, and E. coli concentrations.

Results: The phytoplankton density showed strong seasonal variation, with maximum values in the summer (8751 ind. mL-1), associated with higher temperatures and greater water transparency, and lower values during winter, without significant spatial differences. E. coli concentrations were significantly higher at marginal points (up to 7.3 x 104 MPN 100 mL−1) and positively correlated with ammonia nitrogen and biochemical oxygen demand. Inverse relationships between phytoplankton density and E. coli concentration occurred only at two points, indicating localized responses rather than a consistent pattern along the fecal contamination gradient. The IndVal analysis identified nine tolerant species that co-occurred with high concentrations of E. coli, namely Monoraphidium contortum, Micractinium pusillum, Desmodesmus armatus var. bicaudatus and Merismopedia tenuissima, highlighting compositional responses of the phytoplankton community to the microbiological-organic gradient.

Conclusions: The results indicate that phytoplankton composition, rather than total density, reflects microbiological-organic gradients associated with fecal contamination. The co-occurrence of specific tolerant taxa with E. coli highlighted a shared physiological plasticity to organic degradation and demonstrated the potential of these organisms as bioindicators in urban environments.

Keywords

fecal contamination; phytoplankton–bacteria interactions; bioindicator species; urban lakes; water quality

Resumo

Objetivo: O fitoplâncton e Escherichia coli exercem papéis centrais na avaliação da qualidade da água de ecossistemas urbanos. No entanto, ainda são escassos estudos de campo que integrem esses organismos e variáveis limnológicas em ambientes urbanos subtropicais. Este estudo teve como objetivo avaliar as relações entre a densidade e a composição do fitoplâncton, as concentrações de E. coli e variáveis limnológicas no Lago Guaíba (Sul do Brasil).

Métodos: As amostragens foram realizadas mensalmente em seis pontos, representando zonas marginais e pelágicas, entre janeiro de 2021 e abril de 2022. As análises incluíram a quantificação do fitoplâncton, variáveis físicas e químicas e concentrações de E. coli.

Resultados: A densidade fitoplanctônica apresentou forte variação sazonal, com valores máximos no verão (8.751 ind.mL-1), associados à maior temperatura e maior transparência da água, valores reduzidos no inverno, sem diferenças espaciais significativas. As concentrações de E. coli foram significativamente mais elevadas nos pontos marginais (até 7,3 x 104 NMP/100 mL) e correlacionaram-se positivamente com o nitrogênio amoniacal e com a demanda bioquímica de oxigênio. Relações inversas entre densidade fitoplanctônica e concentração de E. coli ocorreram em dois pontos, indicando respostas locais e não um padrão consistente ao longo do gradiente de contaminação fecal. A análise de IndVal identificou nove espécies tolerantes que coocorreram com elevadas concentrações de E. coli, destacando-se Monoraphidium contortum, Micractinium pusillum, Desmodesmus armatus var. bicaudatus e Merismopedia tenuissima, evidenciando respostas composicionais da comunidade fitoplanctônica ao gradiente microbiológico-orgânico.

Conclusões: Os resultados indicam que a composição do fitoplâncton, mais do que a densidade total, refletiu gradientes microbiológico-orgânicos associados à contaminação fecal. A coocorrência de táxons específicos com E. coli destacou uma plasticidade fisiológica compartilhada à degradação orgânica e evidenciou o potencial de espécies tolerantes como bioindicadoras em ambientes urbanos.

Palavras-chave

contaminação fecal; interações fitoplâncton–bactérias; espécies bioindicadoras; lagos urbanos; qualidade da água

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Submitted date:
12/17/2025

Accepted date:
09/18/2026

Publication date:
10/27/2026

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