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Benthic algae biological indicators of trophic status in tropical streams
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Abstract
This study describes the stressor-response relationships between water quality parameters and periphyton biomass on artificial and natural substrates of three tropical streams with contrasting trophic status. At the nutrient enriched study site, RĂo Piedras, a 2-day antecedent discharged volume exceeding 3.0x105 m3 negatively impacted the periphyton biomass growth on natural substrates due to physical scouring. No significant negative effects of antecedent cumulative hydrologic discharge were observed at the two other sites, RĂo Mameyes and RĂo Guanajibo. To minimize the effect of physical scouring, concrete blocks were used as artificial growth media for periphyton biomass. A seven-day accrual time resulted in positive correlations between periphyton biomass with total phosphorus (TP) (R2 =0.74, p<0.01) and total nitrogen (TN) (R2 =0.58, p<0.01) suggesting that artificial substrates for periphyton growth could be a potential tool for setting the degree of biological impairments as related to nutrient concentrations in stream waters. The benthic chlorophyll-a limit of 70 mg/m2 in natural substrates suggested by Dodds et al. (1998) was used to predict a 7-day periphyton biomass value indicative of impairment of 19.2 mg/m2 in artificial substrates. The nutrient concentrations associated with said threshold (19.2 mg/m2 ) were 0.169 mg TP/L and 1.64 mg TN/L. Numeric nutrient criteria suggested by Sotomayor-RamĂrez et al. (2011) for Puerto Rico based on a frequency distribution approach are 0.160 mg TP/L and 1.70 mg TN/L which are similar to the predicted values obtained in this study. The periphyton community structure on the moderately nutrient enriched site experienced a shift from diatoms to cyanobacteria during ten days of incubation. Further studies should be conducted in order to validate the predictions made in this study as well as investigate the population dynamics of periphyton community on streams with moderate enriched nutrient conditions.
Este estudio describe las relaciones estrĂ©s-respuesta entre los parĂ¡metros de calidad del agua y la biomasa del perifiton en sustratos artificiales y naturales de tres rĂos tropicales con contraste en el estado trĂ³fico. En el sitio enriquecido de nutrientes, RĂo Piedras, un volumen de descarga hidrolĂ³gica antecedente de 2 dĂas al muestreo que excede 3.0 x 105 m3 redujo la biomasa del perifiton colonizado en sustratos naturales. No se observaron efectos negativos significantes de descarga hidrolĂ³gica antecedente cumulativa en los otros dos sitios, RĂo Mameyes y el RĂo Guanajibo. Para minimizar el efecto de abrasiĂ³n, bloques de concreto se utilizaron como medio de crecimiento artificial para la biomasa de perifiton. Un tiempo de acumulaciĂ³n de siete dĂas resultĂ³ en correlaciones positivas entre la biomasa del perifiton con fĂ³sforo total (TP) (R2 =0.74; p<0.01) y el nitrĂ³geno total (TN) (R2 =0.58; p<0.01) sugiriendo que los sustratos artificiales para el crecimiento de perifiton podrĂa ser una herramienta potencial para establecer el grado de alteraciones biolĂ³gicas en relaciĂ³n con las concentraciones de nutrientes en las aguas de los rĂos. El lĂmite de clorofila-a bĂ©ntica de 70 mg/m2 en sustrato natural sugerido por Dodds et al. (1998) fue utilizado para predecir una biomasa de perifiton de 7 dĂas en sustratos artificiales de 19.2 mg/m2 . Las concentraciones de nutrientes asociados con dicho umbral (19.2 mg/m2 ) fueron 0.169 mg TP/L y 1.64 mg TN/L. Los criterios numĂ©ricos de nutrientes sugeridos por Sotomayor-RamĂrez et al. (2011) para Puerto Rico, basados en un enfoque de distribuciĂ³n de frecuencias, son 0.160 mg TP/L y 1,70 mg TN/L, que son similares a los valores predichos obtenidos en este estudio. La estructura de la comunidad de perifiton en el sitio moderadamente enriquecido de nutrientes experimentĂ³ un cambio de diatomeas a cianobacterias durante los diez dĂas de incubaciĂ³n. Nuevos estudios deben llevarse a cabo con el fin de validar las predicciones realizadas en este estudio, asĂ como investigar dinĂ¡micas de poblaciĂ³n de la estructura de la comunidad de perifiton en los rĂos con condiciones enriquecidas moderadamente de nutrientes.
Este estudio describe las relaciones estrĂ©s-respuesta entre los parĂ¡metros de calidad del agua y la biomasa del perifiton en sustratos artificiales y naturales de tres rĂos tropicales con contraste en el estado trĂ³fico. En el sitio enriquecido de nutrientes, RĂo Piedras, un volumen de descarga hidrolĂ³gica antecedente de 2 dĂas al muestreo que excede 3.0 x 105 m3 redujo la biomasa del perifiton colonizado en sustratos naturales. No se observaron efectos negativos significantes de descarga hidrolĂ³gica antecedente cumulativa en los otros dos sitios, RĂo Mameyes y el RĂo Guanajibo. Para minimizar el efecto de abrasiĂ³n, bloques de concreto se utilizaron como medio de crecimiento artificial para la biomasa de perifiton. Un tiempo de acumulaciĂ³n de siete dĂas resultĂ³ en correlaciones positivas entre la biomasa del perifiton con fĂ³sforo total (TP) (R2 =0.74; p<0.01) y el nitrĂ³geno total (TN) (R2 =0.58; p<0.01) sugiriendo que los sustratos artificiales para el crecimiento de perifiton podrĂa ser una herramienta potencial para establecer el grado de alteraciones biolĂ³gicas en relaciĂ³n con las concentraciones de nutrientes en las aguas de los rĂos. El lĂmite de clorofila-a bĂ©ntica de 70 mg/m2 en sustrato natural sugerido por Dodds et al. (1998) fue utilizado para predecir una biomasa de perifiton de 7 dĂas en sustratos artificiales de 19.2 mg/m2 . Las concentraciones de nutrientes asociados con dicho umbral (19.2 mg/m2 ) fueron 0.169 mg TP/L y 1.64 mg TN/L. Los criterios numĂ©ricos de nutrientes sugeridos por Sotomayor-RamĂrez et al. (2011) para Puerto Rico, basados en un enfoque de distribuciĂ³n de frecuencias, son 0.160 mg TP/L y 1,70 mg TN/L, que son similares a los valores predichos obtenidos en este estudio. La estructura de la comunidad de perifiton en el sitio moderadamente enriquecido de nutrientes experimentĂ³ un cambio de diatomeas a cianobacterias durante los diez dĂas de incubaciĂ³n. Nuevos estudios deben llevarse a cabo con el fin de validar las predicciones realizadas en este estudio, asĂ como investigar dinĂ¡micas de poblaciĂ³n de la estructura de la comunidad de perifiton en los rĂos con condiciones enriquecidas moderadamente de nutrientes.
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Date
2014
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Keywords
Algae, Tropic status, Tropical stream