CENTRO DE BIOCIÊNCIAS
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS BIOLÓGICAS MESTRADO EM CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
ECOLOGIA DO FITOPLÂNCTON EM ÁREAS DE CULTIVO
DE TILÁPIA DO NILO,
Oreochromis niloticus
, EM
TANQUES-REDE NO AÇUDE MINISTRO JOÃO ALVES,
PARELHAS, RIO GRANDE DO NORTE
EMILLY KATALINE RODRIGUES PESSOA
EMILLY KATALINE RODRIGUES PESSOA
ECOLOGIA DO FITOPLÂNCTON EM ÁREAS DE CULTIVO DE TILÁPIA
DO NILO, Oreochromis niloticus, EM TANQUES-REDE NO AÇUDE
MINISTRO JOÃO ALVES, PARELHAS, RIO GRANDE DO NORTE
ORIENTADOR: PROF. DR. NAITHIRITHI T. CHELLAPPA (DOL/CB/UFRN)
CO-ORIENTADORA: PROFª. DRª. SATHYABAMA CHELLAPPA (DOL/CB/UFRN)
Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas do Centro de Biociências da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, como requisito parcial à obtenção do título de Mestre em Ciências Biológicas.
FICHA CATALOGRÁFICA
Catalogação da publicação na fonte. UFRN / Biblioteca Central Zila Mamede. Divisão de Serviços Técnicos.
Pessoa, Emilly Kataline Rodrigues,
Ecologia do fitoplâncton impactado por cultivo de tilápia do Nilo, Oreochromis niloticus, em tanques-rede no açude Ministro João Alves, Parelhas, Rio Grande do Norte
Emilly Kataline Rodrigues Pessoa. – Natal: o autor, 2010. 76p. il.
Orientador: Prof. Dr. Naithirithi T. Chellappa (UFRN), Co-Orientadora: Profª. Drª. Sathyabama Chellappa (UFRN) – Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Centro de Biociências. Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas.
1. Características Físico-Químicas – Dissertação. 2. Comunidade Fitoplanctônica – Dissertação. 3. Cultivo de tilápia do Nilo, Oreochromis niloticus –
Dissertação. 4. Açude Ministro João Alves, Parelhas/RN – Dissertação.
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE BIOCIÊNCIAS
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS BIOLÓGICAS MESTRADO EM CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
ECOLOGIA DO FITOPLÂNCTON EM CULTIVO DE TILÁPIA DO NILO, Oreochromis
niloticus, EM TANQUES-REDE NO AÇUDE MINISTRO JOÃO ALVES, PARELHAS,
RIO GRANDE DO NORTE
EMILLY KATALINE RODRIGUES PESSOA
Esta dissertação, apresentada pela aluna EMILLY KATALINE RODRIGUES PESSOA ao Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas, do Centro de Biociências, da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, foi julgada adequada e aprovada pelos membros da Banca Examinadora, na sua redação final, para a conclusão do Curso e à obtenção do título de Mestre em Ciências Biológicas.
MEMBROS DA BANCA EXAMINADORA:
_________________________________________________ Prof. Dr. Naithirithi T Chellappa (Orientador)
DOL / CB / UFRN
_________________________________________________ Profa. Dra. Sathyabama Chellappa (Co-Orientadora)
DOL / CB / UFRN
_________________________________________________ Prof. Dr. Alexandre Vasconcellos (Examinador Externo)
CB / UFRN
_________________________________________________ Prof. Dr. José Zanon O. Passavante (Examinador Externo)
UFPE / PE
Ao único Deus, Salvador nosso, por
Jesus Cristo, nosso Senhor, seja glória
e majestade, domínio e poder, antes
de todos os séculos, agora e para todo
o sempre. Amém.
(Jd. 1.25)
“Ele (Deus) é o dono de tudo. Devo a
Ele a oportunidade que tive de chegar
aonde cheguei. Muitas pessoas têm
essa capacidade, mas não têm a
oportunidade. Ele a deu pra mim, não
sei porquê. Só sei que não posso
desperdiçá-la”.
“Um edifício para ser forte deve ser construído com esmero, tijolo a
tijolo, não se descuidando dos pequenos detalhes”.
AGRADECIMENTOS
Ao Deus Pai, Deus Filho e Deus Espírito Santo por conceder, cuidar e guiar minha vida. A Universidade Federal do Rio Grande do Norte pela oportunidade de fazer mestrado em uma instituição modelo.
Aos meus orientadores: Prof. Dr. Naithirithi T. Chellappa, símbolo de superação, pela confiança e ensino que me proporcionaram um enriquecimento tanto pessoal como profissional; e Profa. Dra. Sathyabama Chellappa, que é um grande exemplo a ser seguido em todos os campos de sua vida. As palavras são poucas para vos expressar minha gratidão. Meus sinceros agradecimentos!
A FAPERN (2008) e ao Capes/MEC (2009-2010) pela concessão das bolsas de mestrado. A Coordenação e a todos os professores que compõem o PPG em Ciências Biológicas, em especial ao Prof. Dr. Maurício Pereira Sales e ao Prof. Dr. Arrilton Araújo.
Aos professores, colegas e demais funcionários do DOL, sempre atenciosos e prestativos, que estiveram presentes durante minha formação acadêmica.
À EMPARN, na pessoa de Gilmar Bristot, por ter cedido os dados pluviométrcos de Parelhas. Aos meus queridos pais: José Olavo Pessoa e Nandia Rodrigues Soares, pelas orações, pelo amor, pelo cuidado, carinho, compreensão, dedicação, incentivo, apoio e pela educação oferecida que me fizeram alcançar mais esta etapa na concretização dos meus sonhos. Eu vos amo muito!
Ao meu esposo (Dudu Araújo) por todo apoio, amor, carinho, paciência e dedicação que tem por mim em todo o tempo. Nossa comunhão vai invadir as portas da eternidade!
Ao meu avô Aguinaldo R. Soares (in memoriam) pelo aprendizado e por seu exemplo de vida.
A Socorro Rabelo pelo apoio e paciência durante o período do mestrado. Muito obrigada! Aos colegas do laboratório de Biotecnologia Aquática pela ajuda nas coletas e análises e pelos importantes momentos de descontração: Karen, Fabiana, Patrícia, Leila, Talita, Rafson e Renato (parte estatística). A cada um meus sinceros agradecimentos!
Aos meus colegas do laboratório de Ictiologia: Mônica, Liliane, Elizete, Wallace, Sabrina, Nirley, Myrla e Lúcia.
SUMÁRIO
Página
RESUMO 7
ABSTRACT 8
RELAÇÃO DE TABELAS 9
RELAÇÃO DE FIGURAS 9
1. INTRODUÇÃO 10
1.1 Recursos hídricos 10
1.2 Os açudes na região semi-árida do Brasil 11
1.3 Piscicultura em tanques-rede 12
2. OBJETIVOS 16
2.1 Objetivo geral 16
2.2 Objetivo específico 16
3. MATERIAL E MÉTODOS 17
3.1 Características da área de estudo 17
3.2 Procedimentos das coletas 18
3.3 Característica dos tanques-rede 19
3.4 Precipitação pluviométrica 19
3.5 Nutrientes inorgânicos 20
3.6 Comunidade Fitoplanctônica 22
3.8 Análise da clorofila-a 23
3.9 Análise estatística dos dados 24
3.9 Normalização do texto 24
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 25
Artigo I: Estrutura e funcionamento da comunidade fitoplanctônica impactada pelo cultivo de Tilápia do Nilo, Oreochromis niloticus, em
tanques-rede no açude Ministro João Alves, Parelhas, Rio Grande do Norte
(Structure and function of the phytoplankton community impacted by cage culture of Nile tilapia, Oreochromis niloticus in Northeastern Brazil)
26
5. CONCLUSÃO 58
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS GERAIS 59
RESUMO
Os açudes são ecossistemas límnicos de grande importância por seus usos múltiplos, dentre estes, o abastecimento público e a piscicultura artesanal são os mais relevantes. O presente estudo objetivou comparar as características físico-químicas e a comunidade fitoplanctônica em dois pontos amostrais (Ponto 1 – Pontual; Ponto 2 – Não-Pontual) do açude Ministro João Alves, também conhecido como Boqueirão de Parelhas, Parelhas/RN, observando possíveis alterações na qualidade da água em função do cultivo de tilápia do Nilo, Oreochromis niloticus, durante dois
períodos, englobando um período chuvoso (mar., abr., maio e jun. de 2008) e um período de estiagem (out., nov. e dez. de 2008 e jan. de 2009). Os parâmetros físico-químicos, tais como pH, temperatura, condutividade elétrica, concentração de oxigênio dissolvido, foram medidos “in
situ” e os valores dos nutrientes inorgânicos (nitrato, amônio e orto-fosfato) e clorofila-a foram
analisados em laboratório. As análises quali-quantitativa das microalgas foram realizadas após sedimentação 24 horas e transferindo 1 ml a câmara de Sedgwick-Rafter e quantificando 400 individuos de espécies. Os resultados mostraram que o pH apresentou-se alcalino durante a maior parte do estudo, com mínimo de 5,8 (± DP 0,8) no ponto 1 e máximo de 9,2 (± DP 0,7;0,8), no ponto 2, ambos durante o período chuvoso. A estratificação do oxigênio dissolvido foi maior no período chuvoso que no período seco. A condutividade elétrica máxima foi de 1409 µScm-1 no
ponto 1 e mínima de 431 µScm-1 no ponto 2, também durante o período chuvoso. Para os
nutrientes inorgânicos de um modo geral foram observadas oscilações nas suas concentrações durante os dois períodos de estudo. A composição fitoplanctônica apresentou dominância alternada entre Cianobacteria, Bacillarioficeas e Clorofíceas. O índice de estado trófico foi diagnosticado na catergoria mesotrófico, com base nas concentrações de clorofila a, fósforo total
e nos valores de transparência obtidos pelo disco de Secchi.O vento e o fator turbulência da água do açude, assim como o fluxo de água do açude não permitiram o crescimento exagerado das espécies de cianobactérias. Com base no presente estudo, concluí-se que o cultivo de tilápias em tanques-rede não produziu carga poluidora que pudesse comprometer a qualidade da água do açude em relação às variáveis analisadas, provavelmente devido à pequena dimensão do cultivo em relação ao tamanho e capacidade suporte do ambiente.
ABSTRACT
The dams are limnic ecosystems of great importance for its multiple uses, among them, water supply for the public and to culture of artisanal fish are most relevant. The aim of the present study is to evaluate the physical-chemical characteristics and the phytoplankton community in two chosen sites (Point 1 – littoral zone of point source; Point 2 – pelagic zone of non-point source) of the Minister João Alves dam, which is also known as Boqueirão de Parelhas/RN. This represents the spatial distribution of the phytoplankton species in order to understand any possible alterations of the water quality and the phytoplankton composition in relation to the water quality originating from the impact of the tilapia, Oreochromis niloticus,
culture. The study period also encompasses temporal variations exhibited in two seasons of an annual cycle, one during the dry season (Oct, Nov and Dec of 2008 and Jan of 2009), and the other rainy season (Mar, Apr, May and June of 2008) to extend the observation. The physical-chemical parameters, such as pH, temperature, electrical conductivity, concentration of dissolved oxygen were measured “in situ” and the values of the inorganic nutrients (nitrate, ammonium and orto-phosfato) and chlorophyll in the laboratory. The quali-quantitative analyses of the phytoplankton had been carried through sedimentation technique and the enumeration of the random of 400 cells, colonies and filaments counted using Sedgwick-Rafter counting chamber. The results of pH varied widely from the acidic to alkaline range with the minimum of 5.8 (± 0.8) and the maximum of 9.2 (± 0.7-0.8), at point 1 and 2. The dissolved oxygen content was higher in the rainy period than that in the dry period. The maximum electrical conductivity was of 1409 µScm-1 in point 1 and 431 minim of µScm-1, in point 2. There was a considerable alteration in the
levels of inorganic nutrients such as nitrate-nitrogen, ammoniacal nitrogen and orthophosphate during the two cycles of study period. Phytoplankton assemblages presented a picture of alternate dominance among species Cyanobacteria, Bacillariophyceae and Chlorophyceae. The trophic state index diagnosed to the category of mesotrophic, which is based on the values of chlorophyll, total phosphorus and Secchi-disc measurements. The wind driven turbulence of the water column and the fresh inflow of water (flushing and dilution) during rainy season acted as constraint and did-not allow an exaggerated growth of the species of cyanobacteria. On the basis of the present we conclude that the culture of tilapias in cage-culture fails to produce pollution load that could compromise the quality of the water of the dam, probably be due to small dimension of the culture in relation to the size, volume of the water and the reservoir capacity support its own environment.
RELAÇÃO DE TABELAS
Página
Tabela 1 Dados hidrográficos do açude Ministro João Alves, Parelhas/RN. 18
RELAÇÃO DE FIGURAS
Página
Figura 1 Localização da área de estudo: açude Ministro João Alves (Boqueirão de Parelhas). Os números 1 e 2 indicam os locais de coleta. (Fonte: SERHID, 2006).
17
Figura 2 Produção de tilápia do Nilo, O. Niloticus, em tanques-rede no
reservatório em estudo: (a) e (b) vista do cultivo e primeiro ponto de coleta; (c) exemplar da espécie cultivada na fase de alevino.
18
1. INTRODUÇÃO GERAL
1.1 Recursos hídricos
A água é uma parte integrante do planeta terra, considerada como um dos componentes fundamentais da dinâmica da natureza participa de todos os ciclos ecológicos. Os ecossistemas aquáticos têm uma grande diversidade de espécies úteis ao homem e que constituem os ciclos biogeoquímicos e a diversidade biológica do planeta (TUNDISI, 2003).
O Brasil possui uma grande disponibilidade hídrica, distribuída de forma desigual em relação à densidade populacional. A produção total de águas doces no Brasil representa 53% do continente sul-americano (334.000 m3/s) (REBOUÇAS et al., 1999).
O nordeste brasileiro apresenta uma área absoluta de 1.560.200Km2, correspondente a 18,5% da superfície do Brasil (CARVALHO, 2000). No entanto, apesar do nordeste ocupar a terceira posição em dimensão no Brasil, esta região apresenta apenas 3% da disponibilidade hídrica do país, dos quais 70% estão distribuídos na bacia do rio São Francisco, 6% na bacia do rio Parnaíba e 24% nas demais bacias hidrográficas presentes nesta região (FERREIRA e SANTOS, 2000).
Embora a crise global da água seja reconhecida por agências internacionais e nacionais, pouco progresso tem sido registrado na gerência deste precioso recurso. A gerência implica na manipulação, para conseguir alguma condição benéfica definida relevante em função das exigências da sociedade. Três grupos sociais interagem diretamente na função dessa gerência, incluindo as comunidades científicas, públicas e políticas. Estes grupos devem funcionar em harmonia para poder melhor favorecer a gerência detalhada dos sistemas naturais (THOMAS, 2004).
A preocupação em escala mundial com relação à escassez, deterioração e uso ineficiente da água doce tornam-se cada vez mais iminente nas discussões sobre água e meio ambiente em conferências internacionais. Atualmente os recursos hídricos disponíveis para o abastecimento humano, além de escassos, estão cada vez mais pobres em qualidade. Diante disso, o gerenciamento e a conservação da qualidade e quantidade de água destinada ao abastecimento público apresentam-se como o principal desafio do homem neste novo século (COSTA, 2003).
Deste modo, é necessário conhecer as características físicas, químicas e biológicas destes sistemas. As alterações das condições do ambiente, sejam elas causadas por ações antrópicas ou naturais, poderão ser detectadas, através da análise de parâmetros físico-químicos e biológicos, tais como: pH, temperatura, oxigênio dissolvido, nutrientes, clorofila-a, grupos fitoplanctônicos, com possibilidade de antecipar estágios avançados de processos de eutrofização artificial e de corrigir ações que possam vir a causar tais alterações. Tal procedimento proporciona um melhor monitoramento das condições ambientais e garante a disponibilidade de água no presente e no futuro (XAVIER, 2005).
Esses estudos nos permitem obter maior conhecimento da estrutura de uma comunidade e de suas inter-relações possibilitando assim melhores alternativas de preservação e manejo do ecossistema (HARPER, 1992). Portanto, considerando a escassez de recursos hídricos no semi-árido potiguar, juntamente com a crescente perda de qualidade de água disponível e a dominância de cianobactérias, a preocupação com este ecossistema representa um prenúncio constante para a saúde pública, tornando este estudo de grande relevância social e científica.
1.2 Os açudes na região semi-árida do Brasil
Devido à incerteza em relação à regularidade da estação chuvosa e a escassez de chuvas, além de solo desfavorável para absorção de água na região do nordeste brasileiro, a construção de reservatórios artificiais como açudes públicos, barragens e canais de transposição de água, constitui o mais apropriado meio para mitigar as necessidades hídricas dessa região (SEMARH, 2009).
A primeira maior represa do nordeste é a represa Castanhão, localizada no Ceará e considerada a maior do nordeste, com cerca de 6,7 bilhões de m3 de capacidade. Há sugestões de que esta represa resolveria, por gerações, o problema de abastecimento da grande Fortaleza e regiões circunvizinhas (SUASSUNA, 2005). A segunda maior represa do nordeste denominada Armando Ribeiro Gonçalves, localizada no Rio Grande do Norte, possui capacidade de 2,4 bilhões de m3 de água e teria condições de abastecer toda a população norte-riograndense nos próximos vinte e cinco anos.
A construção de barragens e canais causa uma alteração no curso normal da água pela mudança de um sistema limnético lótico para lêntico. Na maioria das vezes este procedimento traz consequências ecológicas e sociais negativas, relacionadas com a formação de lagos artificiais. Os lagos artificiais geralmente encontram-se eutrofizados, apresentando mudanças nas características físico-químicas e biológicas do sistema (MARINHO, 2000).
No estado do Rio Grande do Norte, diversos estudos sobre análises qualitativa e quantitativa do fitoplâncton, produção primária, fatores ambientais e clorofila-a foram realizados em alguns ecossistemas limnéticos. Dentre estes estudos, podemos citar as pesquisas realizadas por Chellappa (1990), Araújo (1997), Chellappa et al. (1998), Costa (1999), Costa (2000), Costa (2003), Chellappa e Costa (2003); Nascimento (2003), Souza (2003) e Borba (2005), Costa et al. (2006), Chellappa et al. (2008), Chellappa et al. (2009); e Câmara et al. (2009). Com base nestes estudos a maioria destes ecossistemas encontra-se em estado trófico comprometido com dominância de cianobactérias.
Com base nestes estudos, a maioria dos ecossistemas encontra-se ecologicamente comprometidos pela dominância de cianobactérias tóxicas e não tóxicas com níveis tróficos variando entre mesotrófico e eutrófico. A mortandade dos peixes e a presença de microcistina também foram registradas como eventos episódicos (CHELLAPPA et al., 2000; COSTA et al., 2006; CHELLAPPA et al., 2008).
1.3 Piscicultura em tanques-rede
Existem muitas características importantes que este tipo de cultivo: 1) grande malhagem é essencial para permitir a troca de água mais elevada - a malha com pequeno tamanho diminui o fluxo de água e o fornecimento de oxigênio dissolvido; 2) Incrustações são consideradas um problema (perifíton e algas filamentosas) e exige a remoção diária. Tilapicultura tem uma vantagem porque a maior parte de tilápias do cultivo são capazes de usar a atividade de pastejo, diminuindo a degradação do ambiente. Esta propriedade das tilápias tem sido considerada como efeito positivo. As atividades da piscicultura em tanques-rede nos reservatório têm por finalidade englobar as necessidades primordiais de pescadores da comunidade ribeirinha do estado do Rio Grande do Norte. Cultivos em tanques-rede têm diversas vantagens, pois eles usam corpos d'água existentes (reservatórios, lagoas, entre outros), demandando baixo valor de capital e uso de simples tecnologia. São populares entre os pescadores, produtores de extensão e programas de desenvolvimento. Esta atividade artesanal pode ser utilizada primariamente como um método para a produção de proteína barata de alta qualidade, mas também para limpar as águas eutrofizadas quando houver cultivo de espécies como tilápia (BEVERIDGE, 1984).
A piscicultura em tanques-rede teve inicio a mais de 50 anos, no delta do rio Mekong, na Ásia. A primeira criação comercial ocorreu no Japão em 1961, com espécies marinhas e já em 1963 foram instalados os primeiros tanques-rede no lago Sawu Kazumigaura com a criação de carpa comum (VALENTI, 2000). A expansão de empreendimentos de criação de peixes que se utilizam de tanques-rede tem contribuído significativamente para o aumento da produção aquícola. O interesse por esse sistema de piscicultura cresce, principalmente, em função da disponibilidade dos recursos hídricos represados, garantindo quantidade e regularidade que o mercado exige. Os reservatórios artificiais têm sido utilizados para múltiplas finalidades, dentre elas a produção de alimento por meio da piscicultura (TUNDISI, 2005), tornando-os ambientes de grande importância em termos sociais e econômicos (CHELLAPPA et al., 1995).
A tilápia do Nilo, Oreochromis niloticus é o peixe mais utilizado neste sistema de
Os resíduos gerados, constituídos por alimentos não ingeridos e produtos do metabolismo dos peixes, são liberados diretamente no ambiente, aumentando principalmente a concentração de nitrogênio e de fósforo na água, que favorecem a proliferação de organismos vegetais como as algas e plantas aquáticas. Este processo é chamado de eutrofização artificial, que, de forma exagerada leva a uma deterioração da qualidade da água, podendo ocasionar profundas modificações na estrutura das comunidades aquáticas comprometendo a estabilidade do ecossistema (KUBITZA, 2000; FERREIRA et al., 2005).
A introdução de culturas de tanques-rede em um corpo da água tem um impacto no ambiente que pode levar a conflitos, visto que as águas interiores estão frequentemente, e cada vez mais, sob a influência de outros usuários para uma grande abundância de finalidades. A cultura de tanque-rede pode causar uma série de alterações aos componentes bióticos e abióticos do ambiente. O estabelecimento de práticas de cultivo em tanques-rede nas águas interiores para a criação de peixes cria um novo ambiente e, portanto, o impacto é inevitável. A água normalmente passa através da rede de náilon, dependendo da velocidade da corrente, e as consequências das mudanças para o ambiente aquático através da piscicultura são observadas quando há uma descarga de efluentes. Pode haver maior ou menor grau de interação biótica entre espécies de peixes em tanques-rede e espécies de microalgas (fitoplanctônicas ou perifíticas) do ambiente. Um dos impactos abióticos é o fluxo de água através da rede, em que estas são submetidas às forças de fatores externos, como vento e chuva - durante a estação seca é estável e há falta de vento, enquanto na estação chuvosa, com o fluxo do rio para o açude, aumenta a velocidade da corrente e, consequentemente, a força de arrasto. A velocidade do vento também estimula a mesma situação (BEVERIDGE, 1984).
Ambientes muito eutrofizados são adequados para o desenvolvimento de um grupo de algas conhecidas como cianofíceas, popularmente chamadas de “algas azuis”, ou cianobactérias, muitas das quais liberam toxinas (SANT'ANNA et al., 2006) prejudiciais à
saúde, e outras que produzem metabólitos como a geosmina e o 2-metil-isoborneol, identificados como causadores de sabor ou odor de terra ou mofo na carne do peixe (MACEDO-VIÉGAS e SOUZA, 2004). A alta concentração dessas algas prejudica a qualidade da carne do pescado e, consequentemente o consumo é prejudicado, causando marketing negativo em relação ao peixe proveniente da criação. Portanto, o processo acentuado de eutrofização pode inviabilizar o próprio empreendimento (TUNDISI, 2005).
2. OBJETIVOS
2.1 Objetivo geral
Analisar os impactos do cultivo de tilápia do Nilo, Oreochromis niloticus, em
tanques-rede no açude Ministro João Alves (Boqueirão de Parelhas), localizado na cidade de Parelhas, Rio Grande do Norte, durante um período chuvoso e um período de estiagem.
2.2 Objetivos específicos
Identificar e elaborar uma lista das principais microalgas existentes no açude Ministro João Alves;
calcular os índices de riqueza, diversidade, dominância e equitatibilidade (similaridade) do fitoplâncton;
determinar as concentrações de clorofila a e dos nutrientes inorgânicos, tais como
nitrato, amônio, e ortofosfato;
avaliar as variáveis ambientais, tais como a temperatura, o pH, a condutividade elétrica, o oxigênio dissolvido, a transparência da água e a pluviosidade;
caracterizar o ambiente quanto ao grau de eutrofização.
3. MATERIAL E MÉTODOS
3.1 Características da área de estudo
As coletas foram realizadas no açude Ministro João Alves, também conhecido como Boqueirão de Parelhas, localizado na cidade de Parelhas, RN, entre as latitudes 06º41’56’’ e 06º41’79” S e as longitudes 36º37’76” e 36º37’84” W (Fig. 1). A construção deste açude foi concluída em 1988, com capacidade máxima de 85.012.750 m³, ocupando o status de segundo maior do estado do Rio Grande do Norte. As principais características dos dados hidrográficos deste açude estão apresentadas na tabela 1.
Tabela 1. Dados hidrográficos do açude Ministro João Alves, Parelhas/RN. Características Hidrográficas do Açude Boqueirão de Parelhas
Extensão da Bacia Hidrográfica 1.519 Km2
Bacia Hidráulica 1.326,68 ha
Volume Máximo 85.012.750,00 m3
Pluviometria no ano 2008 728 mm
Profundidade Média 5,2 m
Profundidade Máxima do Açude 25 m
Fonte: SEMARH/RN, 2009.
3.2 Procedimentos das coletas
Em virtude da presença de cultivo de tilápia do Nilo, O. niloticus, em tanques-rede
neste açude (Figura 2), foram determinados 2 (dois) pontos para coleta das amostras: um no local de cultivo (ponto pontual) e outro fora da área de influência dos cultivos (ponto de controle, não pontual, à montante dos tanques), determinado pela direção do vento. Cada período de cultivo teve uma duração média de quatro meses. No presente estudo, foram englobados dois períodos de cultivo, um no período chuvoso (março a junho de 2008) e outro no período de estiagem (outubro de 2008 a janeiro de 2009).
Figura 2. Cultivo de tilápia do Nilo, O. niloticus, em tanques-rede no açude em estudo: (a) e (b) vista
do cultivo e primeiro ponto de coleta; (c) exemplar da espécie cultivada na fase de alevino.
As amostras para análise dos nutrientes da água foram coletadas com auxílio da garrafa de Van Dorn de 5L e transportadas em caixa isotérmica com gelo para o Laboratório de Biotecnologia de Microalgas (LABIMI) da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), onde foram realizadas as análises de amônio, nitrato e orto-fosfato, clorofila a e
feofitina. As amostras para análises de clorofila a e feofitina foram transportadas em garrafas
de polietileno protegidas da luz.
Determinação dos fatores físico-químicos
As análises de pH, temperatura da água (Cº), oxigênio dissolvido (mgL), e
condutividade elétrica (µScm) foram determinadas in situ através de sondas específicas do kit
Multiparâmetro WTW 340i. A transparência da água foi medida com o auxílio do disco de Secchi de 20 cm de diâmetro.
3.3 Característica dos tanques-rede
Para cada período de cultivo de tilápia foram utilizados seis tanques-rede, cada um medindo 2,0 x 2,0 x 1,2 m, com volume útil de 4 m3. Os tanques-rede foram confeccionados com armação de ferro e telas de plástico e foram distribuídos em fila a uma distância de 1,5 metros entre si. Os flutuadores dos tanques-rede eram tambores e canos de plástico (PVC) de 100 mm, vedados nas extremidades (Figura 2b).
Os tanques-rede foram estocados com alevinos machos revertidos de tilápia do Nilo,
O. niloticus, com peso médio de 1,0 g, em uma densidade de 150/m3, totalizando 600 peixes
por tanques-rede. O período de engorda foi de 4 meses, durante o qual as tilápias foram alimentadas com ração balanceada e peletizada da marca SUPRA, formulada com 32% e 42% de proteína e 500 mg de vitamina C. O peso final de cada peixe foi entre 1,0 kg e 1,5kg nos dois períodos de cultivo.
3.4 Precipitação pluviométrica
3.5 Nutrientes inorgânicos
No laboratório de Biotecnologia Aquática, UFRN-DOL (Departamento de Oceanografia e Limnologia), foram processadas as mostras de água coletadas para a análise dos nutrientes: nitrato (N-NO3) (Figura 3) e amônio (N-NH4) (Figura 4), empregando a metodologia descrita por Golterman et al., (1978) e, para a análise do orto-fosfato (P – PO4-) (Figura 5), foi utilizado o método de APHA (1985). As leituras das análises foram feitas em espectrofotômetro modelo Thermospectronic Gênesis 10UV.
Figura 3. Fluxograma da análise do nitrato, segundo Golterman et al (1978). 20ml da amostra
Adicionar 1 ml de salicilato de sódio 1,5%
Levar à placa quente parasecar
Adicionar 2 ml de ácido sulfúrico
Aguardar 10 min
Adicionar 10ml de água destilada
Repouso por 10 min
Adicionar 10 ml de tartarato duplo de sódio e potássio
Aguardar 10 min
Adicionar lentamente 10 ml de água destilada
Figura 4. Fluxograma da análise do amônio, segundo Golterman et al (1978).
Figura 5. Fluxograma da análise do orto-fosfato, segundo APHA (1985). 50 ml da amostra
Adicionar 1 ml de sulfato de cobre 10% e 1 ml de NaOH 12N
Deixar decantar e filtrar em algodão de vidro
Adicionar 2 ml de ácido sulfúrico
Transferir para balão de 100 ml
Adicionar 2 ml de reagente de Nesler
Aguardar 10 min
Leitura da absorbância no espectrofotômetro em 450nm ANÁLISE DO AMÔNIO
ANÁLISE DO FOSFATO
100 ml da amostra
Adicionar 2 ml de Molibdato de Amônio
Adicionar 3 gotas de Cloreto Estanhoso
Agitar por inversão
Aguardar por 5 min
3.6 Comunidade Fitoplanctônica
Análise Qualitativa
Para a análise do fitoplâncton foram filtrados 20L de água utilizando uma rede fitoplanctônica com abertura de malha de 20µm. As amostras foram acondicionadas em garrafas de polietileno. No laboratório foram realizadas as análises com auxílio de um microscópio da marca Taimim TM800. A identificação taxonômica foi realizada através de consultas à literaturas especializadas, tais como: Smith (1950); Desikachary (1959); Bicudo e Bicudo (1970); Bicudo e Menezes (2005); Prescott (1970); Lind e Brook (1980); Barber e Haworth (1981); Parra et al (1983); Wehr e Sheath (2003).
Análise Quantitativa
Para a análise quantitativa dos organismos, foi obtido 1 litro de amostra fixada com lugol acético. A mesma foi mantida em repouso por 48 horas para eventual sedimentação e posterior sifonação. Foi transferido 1mL da amostra para a câmera de Sedwick-Rafter e levado ao microscópio óptico. Os organismos fitoplanctônicos foram contados em quadrantes aleatórios, tendo sido considerado como um indivíduo; cada célula isolada; colônias e fragmentos de organismos, filamentosos ou não, contendo mais de 10 células.
Índices Ecológicos
Índice de Riqueza das Espécies de Margalef
Este índice avalia o número total de espécies, enfatizando as proporções relativas das diferentes espécies na comunidade. Foi calculada segundo a fórmula de Margalef (1958).
Onde:
R= Riqueza de espécies;
S= Número total de espécies na amostra; N= Número total de indivíduos na amostra.
Índice de Dominância de Bergen-Parker
Esta é uma medida baseada na importância proporcional da espécie mais abundante na amostra. Nesta pesquisa foi determinada segundo Bergen-Parker (1970), utilizando a fórmula abaixo:
Onde:
IBP = Índice de Bergen-Parker;
Nmáx = Número máximo de indivíduos da espécie mais abundante na amostra; NT= Número total de indivíduos da amostra.
3.7 Análise da clorofila a
Para a análise da clorofila a foram foi filtrado, no laboratório, um volume da amostra
protegida da luz com auxílio de bomba a vácuo. Foi utilizado filtro de fibra de vidro Whatman 934-AH com 24 mm de diâmetro e adicionou-se 1 mL de Carbonato de Magnésio a 1% (MgCO3) para evitar a acidificação. Os filtros para extração do pigmento foram colocados em tubos de ensaio contendo 10mL de acetona a 90%, protegidos da luz por cerca de 24h. As amostras foram centrifugadas por 10 minutos numa velocidade de 5000 rpm. As leituras foram realizadas nos comprimentos de onda de 665nm e 750nm. As amostras foram acidificadas com ácido clorídrico a 1N e as leituras foram repetidas nos mesmos comprimentos de onda. Os valores de absorbância foram utilizados para calcular a concentração de clorofila a, através da fórmula de Marker et al, (1980), conforme a equação a
seguir:
Onde:
A = Coeficiente de absorção (11,0); K = Índice de correção (2,43);
v = Volume da acetona 90% (10 mL);
Vf = Volume da amostra filtrada em litros (l); L = Caminho óptico da cubeta (1cm).
Clorofila - a = A x K x (665d – 665a) x v
Vf x L
3.8 Análise estatística dos dados
Os resultados foram analisados com técnicas estatísticas e avaliações quantitativas descritas por Wetzel e Likens (2004). O Teste-t (p<0,05) foi utilizado para discriminar as diferenças significativas nas variáveis bióticas e abióticas e a Análise de Variância (ANOVA) foi utilizada para verificar se ocorreram diferenças significativas entre os fatores abióticos e clorofila a nos dois pontos de coleta.
3.9 Normalização do texto
Os resultados estão apresentados em forma de um artigo científico, Artigo I (em preparação).
Artigo a ser submetido para publicação na Hydrobiologia ISSN: 1519-7108
Revista de QUALIS B1 CB I (CAPES/MEC)
Áreas:Botânica, Zoologia, Ecologia, Recursos Pesqueiros e Engenharia da Pesca, Oceanografia
ARTIGO I
Impact of cage culture of Nile tilapia,
Oreochromis niloticus
on the structure
and function of phytoplankton community in Northeastern Brazil
Pessoa, EKR. a, Chellappa, NT.a * and Chellappa, S. a
aPrograma de Pós Graduação em Ciências Biológicas, Centro de Biociências,
Universidade Federal do Rio Grande do Norte, UFRN CEP 59014-100, Natal, RN, Brasil
*E-mail of the corresponding author: naithirithichellappa@gmail.com; ntchellappa@ufrnet.br
Tables: 3 Figures: 7
Running title: Cage culture impact on Phytoplankton community
ABSTRACT
The reservoir ecosystems are important for their multiple use, especially for public potable water supply, agriculture and fish culture. The aim of this study was to evaluate the physical-chemical characteristics and the phytoplankton community in two selected sites (point source and non-point source) in the Minister João Alves reservoir in Northeastern Brazil. This study represents the spatial distribution and the composition of phytoplankton in order to verify any possible alteration of the water quality originating from the impact of culturing tilapia,
Oreochromis niloticus. The study period encompassed temporal variations exhibited during
the dry and rainy seasons of an annual cycle. The physical-chemical parameters, such as pH, temperature, electrical conductivity and concentration of dissolved oxygen were measured “in situ” and the values of the inorganic nutrients (nitrate, ammonium and orto-phosfato) and chlorophyll were measured in the laboratory. The quali-quantitative analysis of the phytoplankton was carried out by sedimentation technique and the enumeration of 400 random cells, colonies and filaments was done using Sedgwick-Rafter counting chamber. The trend of pH was alkaline both in spatial and temporal scales with range restricted from 8.3 to 8.6. The dissolved oxygen content was higher during the rainy period than in the dry period and mean electrical conductance ranged from 671 – 743 µScm-1. Phytoplankton assemblages presented a picture of alternating dominance among the species of Cyanobacteria, Bacillariophyceae and Chlorophyceae. There was a considerable variation in the levels of inorganic nutrients, such as, nitrate-nitrogen, ammoniacal nitrogen and orthophosphate during the two cycles of the study period. The trophic state index diagnosed mesotrophic category, based on the values of chlorophyll, total phosphorus and Secchi-disc measurements. The wind driven turbulence of the water column and the inflow of water (flushing and dilution) during the rainy season acted as constraint and did not permit the growth of cyanobacterial species. Cage culture of tilapia did not cause pollution problems which could interfere with the reservoir water quality. This is due to the small scale cage culture practiced in relation to the volume of the water and the supporting capacity of the reservoir.
INTRODUCTION
The universal acceptance is that water quality in lakes and reservoirs is the result of a subtle interaction between physical, chemical, and biological processes acting in spatial and temporal scales. The annual changes in phytoplankton composition and its relative abundance in freshwater aquatic ecosystems, vary from predictable to unpredictable and chaotic, based on the results of variation in the physical (light and temperature regime) and the chemical (nutrient availability) constraints for algal growth (Reynolds, 1984; Margalef, 1997; Huisman et al., 2006).
Phytoplankton functional structure and chlorophyll biomass production are often recognized as annual periodicity in species succession or assemblages (Reynolds et al., 2002; Padisák et al., 2003). Light regime experienced by tropical reservoir phytoplankton cells is differentiated into stable period (dry season) and turbulent mixing period (rainy season), which determines the residence time of microalgae within the well-illuminated upper layers of the water column (MacIntyre, 1998; Câmara et al., 2009). On the other hand, nutrient distributions and their bioavailability in the upper layers where light levels are adequate, and together they stimulate better phytoplankton growth. This is the result of transport processes interacting with biological phenomena. In eutrophic to hypertrophic systems, where nutrients are seldom (if ever) limiting, the zmix / zeu ratio is the main constraint for phytoplankton growth controlling the phytoplankton morphological characteristics and, thus, the annual course of the phytoplankton community composition (Naselli-Flores, 2000; Naselli-Flores & Barone, 2007).
Gaedeke & Sommer (1986), for example, demonstrated experimentally that phytoplankton diversity decreased significantly after short-term events of higher turbulence in water, resuspension of sediment materials, strong dilution that led to levels and dissolved nutrients availability. Escot et al. (2004) described the effects of strong wind events on the phytoplankton communities of a Mediterranean reservoir.
The third aspect of phytoplankton ecology studies were based on anthropogenic effects and the changes in favor of bloom formation of toxic cyanobacterial species. One of the important influences is the cage culture practice to enhance fish production in developing countries in order to meet societal demands. Cage culture of fish has diverse advantages: they use existing water bodies (reservoirs, rivers and lagoons), low cost economy is involved in implementation and the use of simple technology to produce protein of high quality and includes extension programs of development.
This artisan activity also helps to clean eutrophicated waters as it involves the culture of planktivore species of tilápia and at the same time an intense practice can cause a series of alterations to the biotic and abiotic components of the environment (Beveridge, 1984). Recently, Borges et al (2010) investigated the impact of cage culture of tilápia in Rosana Reservoir of the lower stretch of the Paranapanema River in Southern Brazil and observed the dominance of Cyanobacteria. They have attributed the dominance of Microcystis spp.
Radiocystis and Pseudanabaena to the increased predation pressure of zooplankton on other
phytoplankton species.
Very few studies have analyzed in detail the influence of cage culture practice, a key-driver of phytoplankton dynamics in reservoirs to trigger dominant and co-dominant species of cyanobacterial species and followed by fish mortality in semi-arid reservoir of Rio Grande do Norte State of Brazil (Chellappa & Costa, 2003; Chellappa et al., 2008). It is therefore felt imperative to investigate the changes in phytoplankton community structure impacted by cage culture in reservoir environments.
MATERIAL & METHODS
Study area
The present study was carried out in Minister João Alves reservoir, a freshwater body where cage-culture is practiced. This reservoir is situated at national grid ref NS latitude 06o 41' 56" and 06o 41' 71'' S and longitude of 36o 37' 76'' and 36o 370' 84'' W in the Municipality of Parelhas (figure 1). The catchment area is mainly composed of sparse xerophytic vegetation dominated essentially by Acasia and Mimosa genus. The reservoir was constructed
on River Seridó. The outflow is maintained regularly according to the storage capacity and irrigation demands of the region. The region is dominated by humid semiarid climate with high evaporation and an irregular pattern of rainfall. The morphometric details are given in table 1. Cage culture was practiced by fisherman close to the littoral region of the reservoir and fish were given organic feed for tilapia. Samplings were made fortnightly in two sites: around the cages - site 1 (point source) and site 2 situated 0.5 km from the cages - pelagic or non-point source.
→ Insert Figure 1 → Insert Table 1
Sampling and Analysis
Samples were collected at fortnightly intervals from July 2008 to June 2009, from the two sites and the collections were generally done between 9.00 to 10.00 hrs. Water temperature, pH, dissolved oxygen and electrical conductivity were measured in the field using multiprobe Kit (WTW 340 I –MERCK). Light transparency was assessed routinely using 30 cm Secchi disc. The values of euphotic zone corresponding coefficient of light attenuation were measured by multiplying the Secchi disk depth by 2.7 (Margalef, 1983). Rainfall and wind speed data were obtained from EMPARN (Agricultural Research Company of Rio Grande do Norte).
Phytoplankton samples were fixed in Lugol´s iodine solution and the cell counting was done with the help of Sedgewick-rafter counting cells based on 24 hours of sedimentation. The biovolume procedure based on simple geometric solids was used assuming unit specific gravity (Rott, 1981). The adopted taxonomic classification is based on Hoek et al., (1995). For species identification, the manual of Wehr & Sheath (2003) was used. Determination of ecological indices was based on the software programme of Seaby & Henderson (2006). Water samples for chlorophyll a analysis were stored cold and at 40C in the dark and filtered
on Whatman GF/C filters. Concentrations were detected, after overnight extraction in 90% acetone and corrected from the values of phaeophytin degradation pigment (Marker et al, 1980).
Statistical analyses were performed through Statistic 6.0 software package. Data analysis was based on the log-transformed data and subjected to two-way analysis of variance (ANOVA) to test for significance between the dependent (relative abundance of phytoplankton species and independent (environmental parameters) variables.
RESULTS
Environmental parameters
The reservoir is shallow and the mean depth varied dramatically between wet and dry period during the study period. It was 8 m during dry period (July to December) and reached maximum of 23 m during wet period rain (January to May) and a real pattern of wet and dry period of semiarid Northeast Brazil is discernible (fig. 2). Seasonal hydrology of João Alves reservoir for the period of 2008 through 2009 oscillated according to dry/wet annual cycle with the rainfall touching a maximum of 294 mm in wet period and as low as 16 mm in the dry period (fig. 3). This in turn, largely affected the theoretical renewal time during the period of 2008-2009 and influenced the phytoplankton assemblages.
Oxygen saturation was calculated from the temperature and dissolved oxygen content and indicated 80-120% saturation throughout the water column and depletion in oxygen saturation to 65% in wet period. The mean electrical conductance ranged from 671 – 743 µScm-1 during the study period (fig. 4 e). The values showed no significant variation during the year, maintaining constancy of 600-700 independent of evaporation of dry period and from greater allochthonous input from the adjacent catchment areas in wet period. Mixing events were frequent during these two periods of samplings due to wind action and water turbulence.
→ Insert Figure 2 → Insert Figure 3 → Insert Figure 4
The values of nitrate were generally low compared to orthophosphate of the reservoir during the study period. It ranged from 360 in site 1 and 355 in site 2 of dry period to 427 to 321 µM in site 1 and 2 respectively in wet period. Ammonia concentrations were less than nitrate both site 1 and 2 both in dry and wet period, probably due to more oxidation process than reduction. Orthophosphate concentrations varied between 570 in site and 546 µM in site
of dry period to 320 in site 1 to 409 µM in site 2 of wet period indicating phosphorus turn out from sediment resuspension (fig. 5).
Chlorophyll a concentrations ranged from 20.0 in site 1 to 11.2 µg L-l in site 2 during
dry period. The levels of chlorophyll in wet period increased to 29.0 in site 1 and declined to
as low as 5.0 µg L-l in site due to turbid water condition and low light penetration (fig. 6). The clear water phase of dry months and the larger coefficient of light penetration stimulated more chlorophyll levels in site 2 of pelagic zone of reservoir matching with turbid water condition of wet months.
→Insert Figure 5 →Insert Figure 6
This region is dominated overwhelmingly by species belonging to Bacillariophyeae such as Aulacoseira granulata, Cyclotella meneghiniana and the chlorophycean alga,
Oocystis lacustris. This sequence had drastically changed in site 1, where the cyanobacterial
species such as, Anabaena circinalis with coiled filaments and A. planktonica with straight
filaments, Mucilage colonies of Microcystis aeruginosa and very limited Cylindrospermopsis
raciborskii individuals were recorded. This was the result of the impact from cage-culture of
tilapia and a point source of nutrients flux in the site 1 of littoral region. In addition to this, species numbers reduced from 17 to 20 taxa. The Dinophyceae was represented principally by species of Peridinium, of Gymnodinium generous and represented numerically reduced group.
About 60% of the organisms were with bio volume of less than 1000 µm3, even though the dominant species generally showed larger dimensions. The species dominance index measured through Bergen-Parker formula expressed high values with filamentous cyanobacterial species in site 1 (impact of cage culture) and 2 species of bacillariophyceae and 1 of chlorophyceae in site 2 (Fig. 7). Margalef species richness index was used to express the phytoplankton diversity and it showed higher values in site 2 during wet period synchronized with the appearance of large numbers of chlorococcales species, Oocystis
lacustris. Diversity index was reduced considerably in site 1 both in wet and dry period due to
the expressive dominance of cyanobacterial species (Fig. 7).
→ Insert Table 2 → Insert Figure 7
Table 3 shows the results of one-way ANOVA, which is singularly significant in relation to chlorophyll levels between site 1 and 2.
→ Insert Table 3
DISCUSSION
The relative dominance of phytoplankton exceptionally varied from cyanobacterial species dominance (functional group H) in littoral region to diatoms (functional group P & B) dominated pelagic zone, quite different situation from the one observed in an earlier study, in which the dominance of diatom population was overwhelming and persistence (Nascimento, 2003; Chellappa et al., 2006). However, the present results are similar to the observation of Borges et al., (2010), wherein the dominance of cianobactéria as a results of cage-culture practice in subtropical Rosana reservoir of southern Brazil was recorded.
International experience on Lake Aquaculture indicates that the cage culture is well established in Chile, despite environmental problems, due to nutrient enrichment and organic waste impacts (EAO, 1997). In southern Australia, particularly, Tasmanian lakes are oligotrophic, the nutrient poor with relatively low algal biomass. There are several naturally mesotrophic lakes (eg. Lakes Sorell, Crescent), typified by being shallow, well mixed and with extensive macrophyte communities and abundant phytoplankton. A small number of Tasmanian lakes have been eutrophic at some time (eg. Craigbourne Dam).
The eutrophic lakes have been associated with algal blooms (both blue-green and green) for varying periods, are highly susceptible to changes in nutrient status, chlorophyll a
levels TP concentrations (Davies, 2000; Sanger, 1992). When compared to these studies, the present report indicated the low N:P ratio which accentuates point source eutrophication and as a consequence cyanbacterial species without toxin production and no fish kill incidence as is common in other reservoirs of Rio Grande do Norte State (Chellappa et al., 2000; Chellappa & Costa, 2003; Chellappa et al., 2008).
The situation in site 2 of pelagic region is totally opposite wherein species of diatoms and chlorophyceae dominates the situation and totally free from the impact of cage culture. Another ecological explanation offered in the literature is regime shift: it considers that abrupt and persistent shift could be induced through eutrophication related drivers (Jeppesen et al., 1998; Crossetti & Bicudo, 2008). The shift may be from eukaryotic phytoplankton species to filamentous cyanobacterial dominance (Scheffer et al., 1997).
However, in the present study such changes are observed as an impact from cage-culture effluent, which is partial, selective and significant only in site 1 with the persistent dominance species of Anabaena circinalis and A. planktonica and the reduction of species
Phytoplankton biomass is represented the chlorophyll levels and is always linked to the light limitation factor in northern hemisphere reservoirs. However, in semiarid tropical climate, light is year around abundant and therefore, dissolved inorganic nutrients levels, such as, nitrogen and phosphorus act as strong environmental drivers in increasing chlorophyll concentrations.
The present study clearly indicates that increased nutrient especially orthophosphate around cage culture and enhanced levels of chlorophyll in site 1 than in site 2 of pelagic region as a response to two opposing resource-gradients, a situation similar to the high values registered in Scottish Lochs (Sepa, 1997). Statistical analyses revealed significance in spatial as well as temporal distribution of chlorophyll a (P < 0.05).
CONCLUSION AND PERSPECTIVES
This study deals with comparative analysis of phytoplankton species composition based on spatial and temporal scale for an annual cycle in a tropical reservoir, wherein cage culture of fish was practiced by local fishermen. The effluents which originated from the cage culture of tilapia showed increased levels of nitrogen and phosphorus with more of low N:P ratio. Site 1 presents predominant growth of filamentous cyanobacterial species with no harmful effects to fish but resulting in reduced phytoplankton diversity. The site 2 revealed the dominance of diatoms, presence of some fast growing species of chlorophyceae and improved species diversity.
The levels of chlorophyll a are higher in the site 1 than in site 2. These spatial
variations in structural and functional components of phytoplankton and are attributed to opposing resource gradients of site 1 and site 2. This is an important social inclusion project sustained by the local municipality to promote sustained development project of cage-culture to improve the standards of fishermen community of the region. The report from the present study might be considered as useful proposal of a best practice environmental management approach to reservoir fish farming through moderate cage culture, with an emphasis on methods to reduce potential risks (toxic cyanobacterial) and impacts (related to eutrophication).
ACKNOWLEDGEMENTS
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TABLES LEGENDS
Table 1. Hidrographic data of the Reservoir Ministro João Alves, Parelhas, RN
Table 2. Phytoplankton species registered during the study period with their spatial and temporal distribution in the Reservoir Ministro João Alves, Parelhas, RN
Table 3. Signficant F-values (p <0.05) from oneway Anova and Kruskal-Wallis test for sptio-temporal variations of physico-chemical characteristics and chlorophyll a concentrations
in the Reservoir Ministro João Alves, Parelhas, RN.
Table 1. Hidrographic data of the Reservoir Ministro João Alves, Parelhas, RN.
Características Hidrográficas do Açude Boqueirão de Parelhas
Extensão da Bacia Hidrográfica 1.519 Km2
Bacia Hidráulica 1.326,68 ha
Volume Máximo 85.012.750,00 m3
Pluviometria no ano 2008 728 mm
Profundidade Média 5,2 m
Profundidade Máxima do Açude 25 m
Table 2. Phytoplankton species registered during the study period with their spatial and temporal distribution in the Reservoir Ministro João Alves, Parelhas, RN.
Rainy Period Dry Period
Point 1 Point 2 Point 1 Point 2
Bacillariophyceae
Aulacoseira granulata (Ehrenberg) Simonsen x x x x Aulacoseira distans (Ehrenberg) Simonsen x x
Cyclotella meneghiniana (Kutzing) x x x x
Cyclotella stelligera Cleve (Cleve e Grunov) x
Frustulia rhomboides (Ehremberg) De Toni x x x x
Navicula bacillum Ehrenberg x x x x
Navicula crytocephata Kutz x
Navículla viridula (Kutz) Ehrenberg x
Nitzschia linearis Smith x x x x
Surirella capronii Brébisson x x x x
Synedra sp x
Chlorophyceae
Ankistrodesmus fusiformisCorda x x x x
Botryococcus Braunii Kutzing x x x x
Botryococcus protuberansWest & West x x
Chlorella vulgaris Beijerinck x x
Closterium parvulum Näg. x x x x
Coelastrum sp x x
Dictyosphaerium pulchellum Naegli x
Oocysti borgei Snow x x x x
Oocysti lacustris Chodat x x
Pandorina morum Bory x x
Pediastrum duplex Meyen x x
Radiococcus spMidle x x
Scenedesmus acunts Meyen x x x x
Scenedesmus dimorphus (Turp.) Kutz x x x
Scenedesmus quadricauda (Tupin) Brébisson x
Staurastrum leptocladum Nordst. x x
Staurodesmus triangulares (Smith)Tham x
Cyanophyceae
Anabaena circinalis (kütz)Ralb x x x x
Anabaena planktonica Lemm x x x
Cylindrospermopsis raciborskii Horecká x x
Chorooccocus turgidus (Kutz.) Nag x x
Microcystis sp x x x x
Oscillatoria articulata Gardner x x x
Oscillatoria lacustris (Kleber.) Geitler x x Oscillatoria limnetica Lemmerman x x
Pseudoanabaena catenata Laut. x x x x
Dinophyceae
Gonyaulax sp x
Gymnodinium sp x x
Peridiniumvolzii Lemmermann x x
Euglenophyceae
Euglena acus Ehrenberg x x
Table 3. Signficant F-values (p <0.05) from oneway Anova and Kruskal-Wallis test for sptio-temporal variations of physico-chemical characteristics and chlorophyll a concentrations
in the Reservoir Ministro João Alves, Parelhas, RN.
Rainy period Dry period
GL SS MS F p GL SS MS F p
pH 1 0,00151 0,0015 0,003 0,957 1 0,0008 0,0008 0,0199 0,89
Temp. (ºC) 1 0,72000 0,72 0,326 0,589 1 2,205 2,205 0,983 0,36
O. D. 1 0,50000 0,5 0,943 0,369 1 0,72 0,72 0,735 0,42
Elec.cond; 1 41905,1 41905,1 1,7 0,24 1 136,125 136,125 0,211 0,66
Transparence 1 0,0002 0,0002 0,006 0,94 1 0,00005 0,00005 0,0024 0,96
Nitrate 1 0,00905 0,00905 0,278 0,617 1 *0,337 0,69
Orthophosphate 1 0,00109 0,00109 0,071 0,798 1 0,0168 0,0168 2,365 0,18
Ammonia 1 *1,33 0,343 1 0,00010 0,00010 0,0202 0,89
Chlorophylla a 1 1081,13 1081,125 59,65 <0,001 1 1038,2 1038,22 36,287 0,04
Table 4. Signficant t-test values (p<0,05), for spatio-temporal variations of physico-chemical characteristics and chlorophyll a concentrations.
Rainy period Dry period
Mean P1 (±Std) Mean P2 (±DP) t-value p-value Mean P1(±Std) Mean P2 (±DP) t-value p-value
pH 8,27 (±0,62) 8,24 (±0,75) 0,06 0,957 8,56 (±0,24) 8,54 (±0,15) 0,14091 0,892554
Temp. (ºC) 30 (±1,51) 29,4 (±1,45) 0,57 0,589 27,22 (±0,86) 28,275 (±1,93) -0,99160 0,359681
O. D. 8,55 (±0,50) 8,05 (±0,89) 0,97 0,369 6,7 (±1,32) 7,3 (±0,46) -0,85714 0,424273
Elec.cond; 743 (± 44,1) 637,75 (±21,5) 0,43 0,684 678,75 (±27,01) 670,5 (±23,6) 0,45989 0,661790
Transp. 0,59 (±0,17) 0,60 (±0,18) -0,08 0,940 1,03 (±0,16) 1,04 (±0,12) -0,04904 0,962480
Nitrate 0,35 (±0,18) 0,42 (±0,18) -0,53 0,617 0,35 (±0,13) 0,32 (±0,15) 0,34733 0,740204
Ortho-
phosphate 0,56 (±0,12) 0,54 (±0,12) 0,27 0,798 0,32 (±0,5) 0,40 (±0,10) -1,53777 0,175021 Ammonia 0,11 (±0,006) 0,08 (±0,04) 0,93 0,388 0,13 (±0,07) 0,13 (±0,06) -0,14218 0,891589
FIGURE LEGENDS
Figure 1. Location of the study site: Ministro João Alves Reservoir, Parelhas, Rio Grande do Norte state, Brazil.
Figure 2. Monthly rainfall values of 10 years.
Figure 3. Monthly rainfall values during the study period of January to December, 2008. Figure 4. Values of physico-chemical parameters in point 1 and point 2 during the rainy and dry periods: a) pH, b) transparency, c) temperature (ºC), d) dissolved oxygen, e) electrical conductivity.
Figure 5. Mean values of inorganic nutrient variations in point 1 and point 2 during the rainy and dry periods.
Figure 6. Mean values of chlorophyll a and transparency in point 1 and point 2 during the
rainy and dry periods.
Figure 2. Monthly rainfall values of 10 years. 0,0
200,0 400,0 600,0 800,0 1000,0 1200,0 1400,0 1600,0 1800,0
Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec
R
a
in
fa
ll
(
m
m
)
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
