Annual and short-term variability in primary productivity by phytoplankton and correlated abiotic factors in the Jurumirim Reservoir (São Paulo, Brazil)

Abstract

A variabilidade anual da produção fotossintética (PP) pelo fitoplâncton na zona da barragem da Represa de Jurumirim (São Paulo, Brasil) foi medida após um estudo no período de três anos sucessivos, com o objetivo de identificar padrões recorrentes e suas causas. Medidas da variabilidade da PP em escala diária foram obtidas em dois períodos do ano (estações seca e chuvosa). Nenhum padrão recorrente foi verificado nos dados de PP, visto não haver relação de sua variabilidade com nenhum fator hidrológico (precipitação, nível e vazão de água e washout) nem, aparentemente, com as condições nutritivas da água. A análise de componentes principais revelou que a PP e a taxa de assimilação foram mais elevadas na época do ano em que o conteúdo de PO4(3-) e N-NH4+ foi mais baixo e quando as razões Z EU/Z MIX foram mais elevadas. A produtividade primária/área pode ser estimada pela razão entre a produtividade volumétrica máxima e o coeficiente de extinção vertical da luz. Entretanto, a biomassa integrada na Z EU foi um pobre preditor da produtividade primária/área. Nenhuma correlação foi encontrada entre a temperatura da água com a produtividade primária (por área e volumétrica máxima). em conseqüência, o estudo da PP em três anos sucessivos mostrou que o padrão de variabilidade é tipicamente caótico. em relação às medidas de curta duração, maior PP foi encontrada na estação seca do que na chuvosa. em ambos os períodos, a variabilidade da PP (por área) foi de aproximadamente 35-40%. O padrão foi atribuído não somente à variação na concentração dos nutrientes mas também à magnitude de penetração de luz na água associado ao regime de circulação. Um comentário sobre a relação entre produção primária pelo fitoplâncton com produção pesqueira é também apresentada.

The annual variability of the photosynthetic production (PP) by phytoplankton in the lacustrine zone of the Jurumirim Reservoir (São Paulo, Brazil) was evaluated in a three-year study to identify recurrent patterns and their causes. Variability in PP was measured daily during two periods of the year (the dry and rainy seasons). An analysis of the PP data failed to identify a recurrent pattern, since the PP values showed no correlation with hydrological factors (rainfall, water level and discharge, and washout) nor, apparently, with the water s nutritional conditions. A principal component analysis revealed that the PP and assimilation ratio were higher when the PO4(3-) and N-NH4+ contents were low and the Z EU/Z MIX ratios were at their highest. Areal primary productivity can be predicted based on the ratio between the maximum volumetric productivity and the coefficient of vertical extinction of light. However, the biomass integrated for Z EU was a poor predictor of areal primary productivity. No correlation was found between water temperature and areal and maximum volumetric productivity. Thus, the three-year PP study indicated that the variability pattern is typically chaotic. As for the short-term measurements, the PP was found to be higher in the dry season than in the rainy, although both seasons showed an areal PP variability of 35 to 40%. This pattern was attributed to the daily variation in the nutritional conditions and the magnitude of light penetrating through the water, combined with the mixing of phytoplanktonic cells. A comment about the relationship between primary production by phytoplankton and fish yield is also briefly discussed here.