Investigation of freshwater sponges spicules deposits in a karstic lake in Brazil

Abstract

The environmental conditions which contributed to the formation of the notorious quaternary deposits of freshwater sponge spicules in karstic lentic environments in Brazil have been subject of some speculation. No investigation has yet been conducted to test whether these deposits currently originate in karstic lakes. To provide for such an investigation, Serra Negra Lake, which is formed on an ultramafic-alkaline-carbonatite dome at central western Brazil, close to the area of occurrence of the paleo-deposits was selected for the study. Bottom sediments were sampled at 10 stations across the lake, and water was sampled at five of the stations, in June/2011 (rainy season) and October/2011 (dry season). Analysis of granulometry, organic matter and presence of spicules were carried out in the sediments. Lake water was analysed for the main physical and chemical characteristics. Deposit of spicules was restricted to the northern area of the lake, which is rich in macrophyte. The taxonomic analysis of the spicules indicated the contribution of five sponge species, Dosilia pydanieli, Metania spinata, Radiospongilla amazonensis, Trochospongilla variabilis and Heterorotula fistula, which formed large deposits in neighbouring areas. The high silica concentration, derived from the dome volcanic rocks, constant water level and available substrate are credited for the continuous production of sponges and spicules, confirmed by the rare presence of gemmoscleres. The lake is classed as a minerotrophic fen type of bog with a heavy contribution from the surrounding creeks. Lake sediments are fine with high levels of organic matter and peat, which contributed to the trapping of spicules in the sediments.

As condições ambientais que contribuíram para a formação de notórios depósitos quaternários de espículas de esponjas de água doce em ambientes cársticos no Brasil têm sido objeto de algumas especulações. Nenhuma investigação foi ainda realizada para testar se esses depósitos originam-se atualmente em lagos cársticos. Para prover tal investigação, a Lagoa Serra Negra, formada em um domo ultramáfico-alcalino-carbonatítico, no centro oeste do Brasil, próximo à área de ocorrência dos referidos paleo-depósitos, foi selecionada para o estudo. Sedimentos de fundo foram amostrados em 10 estações ao longo do lago, e a água foi coletada em cinco das estações, em junho/2011 (estação chuvosa) e outubro/2011 (estação seca). Análises de granulometria, matéria orgânica e presença de espículas foram realizadas nos sedimentos. A água do lago foi analisada para as principais características físicas e químicas. O depósito de espículas foi restrito à área norte do lago, que é rico em macrófitas. A análise taxonômica das espículas indicou a contribuição de cinco espécies de esponjas, Dosilia pydanieli, Metania spinata, Radiospongilla amazonensis, Trochospongilla variabilis e Heterorotula fistula, que formaram grandes depósitos em áreas vizinhas. A alta concentração de sílica, derivada das rochas vulcânicas do domo, o nível constante da água e a disponibilidade de substrato são creditadas à produção contínua de esponjas e espículas, confirmada pela presença rara de gemoscleras. O lago é classificado como uma turfeira do tipo fen, minerotrófica, com forte contribuição dos arroios circundantes. Os sedimentos da lagoa são finos, com altos níveis de matéria orgânica e formação de turfa, o que contribuiu para a captura das espículas nos sedimentos.