Relações entre fitoplâncton, bacterioplâncton e características da água em um ambiente subtropical do extremo sul do Brasil (Lagoa Mirim)

Abstract

A excreção de carboidratos incrementa a diversidade microbiana em sistemas aquáticos, promovendo associações entre algas e micro-organismos heterotróficos. Este trabalho tem o objetivo de caracterizar os carboidratos de um ponto amostral da Lagoa Mirim (RS, Brasil) e relacioná-los com variáveis ambientais e comunidades fito e bacterioplanctônicas e durante um ano de coleta. No momento da coleta foram tomadas as seguintes medidas: profundidade, temperatura da água, potencial hidrogeniônico (pH), condutividade e a transparência do disco de secchi. Os dados meterológicos (velocidade média do vento, precipitação total, insolação total e nebulosidade média) foram obtidos junto ao Instituto Nacional de Metereologia para o município de Santa Vitória do Palmar. As espécies fitoplanctônicas abundantes foram identificadas a partir de amostras concentradas em rede de plâncton de 20 µm e fixadas com formol 4%. A análise quantitativa do fitoplâncton e do bacterioplâncton foi realizada a partir de amostras integrais fixadas com Lugol 0,3%. O teor de clorofila foi determinado por espectrofotometria após extração em metanol absoluto. A análise dos nutrientes inorgânicos (cloreto, brometo, nitrato, fosfato e sulfato) e dos carboidratos dissolvidos foi realizada por cromatografia iônica de alta performance com detecção por amperometria pulsada (carboidratos) e condutividade (nutrientes). A influência ambiental sobre o fitoplâncton, bacterioplâncton e sobre a composição dos carboidratos dissolvidos foi estabelecida por uma análise de componentes principais. Foram identificados 134 táxons fitoplanctônicos divididos em 9 classes, sendo que Chlorophyceae apresentou maior riqueza, embora Bacillariophyceae e Cyanophyceae tenham tido maior densidade. A representatividade destas classes se deve principalmente às diatomáceas cêntricas (Aulacoseira muzzanensis) e às cianobactérias filamentosas (P. limnetica e P. cf. contorta). O período entre dezembro e março foi o que apresentou a maior densidade fitoplanctônica, enquanto setembro foi o mês de menor densidade. A concentração de carboidratos acompanhou o padrão da comunidade fitoplanctônica, exceto nos meses mais quentes (dezembro e janeiro), quando houve um aumento na densidade bacteriana. Não foram identificados açúcares livres, apenas polissacarídeos extracelulares (EPS), cujos componentes mais representativos foram glucose (31,65%), manose/xylose (20,6%), ribose (13,87%), arabinose (8,9%) e ácido galacturônico (8,12%). Estes açúcares podem ser relacionados às Classes mais abundantes pela comparação com dados da literatura. A ribose é relacionada à decomposição de material intracelular em ambientes naturais e seu acúmulo ocorreu após o maior pico de crescimento fitoplanctônico, entre os meses de março e julho. A comunidade fitoplanctônica, relacionada principalmente com a temperatura, condutividade, fosfato e insolação, teve forte correlação positiva com a comunidade bacteriana, o que indica a associação entre estes dois grupos. Estes resultados corroboram a idéia de que os carboidratos dissolvidos liberados pelo fitoplâncton têm um papel chave na associação entre fitoplâncton e bactérias.

Phytoplankton release of carbohydrate enhances microbial diversity, promoting associations between algae and heterotrophic organisms. This work aimed to characterize the dissolved carbohydrates from a sample point in Merin Lagoon (RS, Brazil), besides to find their relationships with environmental parameters and phyto/bacterioplankton communities during one year. Conductivity, pH, temperature, depth and water transparency were evaluated during the sampling, while insolation, cloudiness, precipitation and wind intensity were obtained from National Institute of Metereology for Santa Vitória do Palmar city, near to the sampling site. Qualitative analyses of phytoplankton were carried out in 4% formalin fixed samples obtained from 20 µm plankton net concentration. Quantitative analysis of phytoplankton and bacterioplankton was performed on 3% Lugol fixed samples. Chlorophyll content was performed by spectrophotometry after methanol extraction. Dissolved anions (chloride, bromide, nitrate, phosphate and sulphate) and carbohydrates analysis were performed by ion chromatography coupled to pulsed amperometry (carbohydrate) and conductivity (anions) detection. The environmental influence on phytoplankton, bacterioplankton and carbohydrate were evaluated by a Principal Component Analysis. We identified 134 phytoplanktonic taxa, owned by 9 Classes, and Chlorophyceae showed the highest richness, although Baccilariophyceae and Cyanophyceae showed the highest densities. However, these classes are essentially represented by centric diatoms (Aulacoseira cf. muzzanensis) and filamentous cyanobacteria (P. limnetica and P. cf. contorta). The highest phytoplanktonic density was found among December and March, while September was the lowest one. Carbohydrate concentration was correspondent to phytoplanktonic density, except in the warmer months (December and January), when bacterial density was increased. Only extracellular polysaccharides (EPS) were found, whose main components were glucose (31,65%), mannose/xylose (20,6%), ribose (13,87%), arabinose (8,9%) and galacturônic acid (8,12%). These sugars can be related to the abundant phytoplanktonic classes if compared to literature. Ribose is related to intracellular material decomposition and it was only found after the highest phytoplanktonic peak, among March and July. Phytoplanktonic density was related mainly to temperature, conductivity, phosphate, insolation and bacterial density, reinforcing the associating between these communities. Such results corroborate key role of carbohydrates in the phyto/bacterioplankton association.