The structuring role of macrophytes on plankton community composition and bacterial metabolism in a large subtropical shallow lake

Abstract

We aimed at investigating changes in major groups of plankton (bacterioplankton, phytoplankton and zooplankton) and bacterioplankton metabolism along a transect covering a littoral, macrophyte dominated zone to a pelagic, phytoplankton dominated zone in the large subtropical shallow lake Mangueira, Rio Grande do Sul State, Brazil. Methods: The 3.2 km littoral-pelagic transect (7 points) was sampled in October 2007 in the southern section of the lake. Major taxonomic groups of phytoplankton and zooplankton were counted and identified by optic microscopy. The bacterioplankton was identified by FISH (Fluorescent in situ Hybridization), and bacterial abundance, biovolume and biomass were quantified by epifluorescence microscopy. Primary and bacterial productions were measured by incorporation of radioactive bicarbonate and leucine, respectively. Bacterial respiration was measured by experiments of oxygen consumption, and an extensive data set of limnological variables were measured through standard methods. Results: Sharp changes in chemical/physical variables, as well as in bacterial density, biovolume, biomass and bacterial growth efficiency occurred on average at 30% of macrophyte coverage, with most of them increasing towards pelagic zones. The composition of major groups of zooplankton, phytoplankton, bacterial morphotypes and phylotypes indicated that different planktonic assemblies live apart in these two zones. Conclusions Our results demonstrate that macrophytes are a structuring driver of the plankton community and bacterial metabolism in this large subtropical shallow lake.

Nós objetivamos investigar mudanças nos principais grupos do plâncton (bacterioplâncton, fitoplâncton e zooplâncton) e no metabolismo do bacterioplâncton ao longo de um transecto cobrindo uma zona litorânea dominada por macrófitas para uma zona pelágica dominada por fitoplâncton na lagoa Mangueira, uma lagoa extensa, rasa e subtropical no estado do Rio Grande do Sul, Brasil. Métodos: Um transecto litoral-pelágico de 3,2 Km (7 pontos) foi amostrado em Outubro de 2007 na seção sul da lagoa. Os principais grupos taxonômicos do fitoplâncton e zooplâncton foram contados e identificados por microscopia óptica. O bacterioplâncton foi identificado por FISH (Hibridização in situ Fluorescente) e a abundância, o biovolume e a biomassa bacterianas foram quantificadas através de microscopia de epifluorescência. As produções primária e bacteriana foram medidas pela incorporação de bicarbonato e leucina radioativos, respectivamente. A respiração bacteriana foi medida através de experimentos de consumo de oxigênio e um conjunto extensivo de variáveis limnológicas através de métodos padrão. Resultados: Mudanças abruptas nas variáveis físicas e químicas, bem como na densidade bacteriana, biovolume, biomassa e eficiência de crescimento bacteriano ocorreram a aproximadamente 30% de cobertura de macrófitas, com a maior parte delas aumentando em direção à zona pelágica. A composição dos principais grupos do fitoplâncton, zooplâncton, morfotipos e filotipos bacterianos indicou que diferentes comunidades vivem separadas nestas duas zonas. Conclusões: Nossos resultados demonstram que as macrófitas são o agente estruturador da comunidade planctônica e do metabolismo bacteriano nesta lagoa extensa e subtropical.