Contribution to the assessment of toxic algae in Ria de Aveiro : phytoplankton succession annual cycle and modelling of microalgae dispersal

Abstract

Este trabalho é uma contribuição para a monitorização de microalgas tóxicas na Ria de Aveiro, baseado num estudo multidisciplinar, que inclui um estudo experimental sobre a comunidade fitoplanctónica e um estudo de modelização numérica, cujo objectivo é o de avaliar a localização das estações de amostragem determinadas pelo INIAP/IPIMAR no âmbito do Plano Nacional de Salubridade de Bivalves. Durante um período de 12 meses, foi realizada uma amostragem de periodicidade semanal, uma hora antes do pico de marécheia, num ponto fixo localizado na entrada da Ria de Aveiro. O intuito deste trabalho foi o de fornecer maior conhecimento sobre o ciclo anual de sucessão fitoplanctónica bem como sobre os parâmetros ambientais responsáveis pelo padrão temporal observado, tanto em termos de biomassa fitoplanctónica como em termos de composição específica da comunidade. O ciclo de sucessão observado é típico de zonas temperadas onde processos de afloramento costeiro são frequentes. A sucessão sazonal do fitoplâncton foi influenciada pelo ciclo sazonal de variação da temperatura da água, pela intensidade e variabilidade dos pulsos de afloramento e pela disponibilidade em nutrientes. A persistência de eventos de afloramento costeiro contribuiu para a manutenção de elevados níveis de biomassa fitoplanctónica no Verão e também para a relativa dominância de diatomáceas durante todo o período de estudo. Dinophysis acuminata (incluindo morfologias presumivelmente alternantes com a morfologia típica) e D. acuta proliferaram em condições de relaxamento de afloramento. O primeiro foi mais abundante durante a Primavera enquanto que D. acuta atingiu maiores concentrações no Verão e Outono. Quando Dinophysis acuta estava presente na coluna de água os bivalves atingiam maiores níveis de contaminação visto que esta espécie produz tanto AO como DTX2 e PTX2. Dinophysis acuminata induziu contaminações exclusivamente por AO. Apesar de não ser possível inferir o nível de contaminação atingido pelos bivalves pelas concentrações de células tóxicas, particularmente devido a diferentes níveis de toxina celular, a quantificação do fitoplancton é importante na monitorização de eventos tóxicos. Os resultados obtidos sugerem maior exactidão da técnica de Utermöhl na quantificação de fitoplanctôn do que o método em uso corrente no plano de monitorização de algas tóxicas do INIAP/IPIMAR – Técnica do Monitoring - sendo recomendado o uso em paralelo de ambas as técnicas. A aplicação de um modelo numérico ao estudo da dispersão de microalgas na Ria de Aveiro legitimou de um modo geral a localização das estações de amostragem de água e bivalves pré-existentes e definidas pelo INIAP/IPIMAR. No entanto, a recolha de amostras de bivalves no canal de Ílhavo foi considerada desnecessária, excepto em períodos de alerta por biotoxinas. As estações do Marégrafo e da Moacha devem ser mantidas sem qualquer alteração enquanto que o Canal de Mira deverá ser amostrado com um periodicidade bimensal; outra estação de amostragem de água na extremidade mais a montante do Canal de Espinheiro deverá ser incluída no plano de amostragem.

ABSTRACT: This work is a contribution to the monitoring of toxic microalgae in Ria de Aveiro, based on a multidisciplinary study. It includes a experimental study on the phytoplankton community, whose aim was to provide knowledge about the annual cycle of phytoplanktonic succession and on the environmental parameters responsible for the temporal pattern observed both in terms of phytoplankton biomass and community species composition, as well as a numerical modelling study whose purpose was to evaluate the location of the water and bivalve sampling stations currently in use in the framework of ‘Plano Nacional de Salubridade de Bivalves’ of INIAP/IPIMAR. Samples were collected weekly in a fixed station, located at the entrance of Ria de Aveiro, one hour before full tide, during a survey period of 12 months. The phytoplankton succession cycle observed is typical of temperate zones where coastal upwelling is a frequent event. The seasonal succession of phytoplankton biomass was determined by the seasonal cycle of surface water temperature, by the variability of the intensity of upwelling events and by the availability of dissolved nutrients. The persistency of the upwelling events contributed for the maintenance of high levels of phytoplankton biomass during summer and to the dominance of diatoms during the entire survey period. Dinophysis acuminata (including morpha presumably alternating with the typical form) and D. acuta have proliferated in conditions of upwelling relaxation. The first was more abundant in spring while D.acuta achieved higher concentrations in summer and autumn. When D. acuta was the dominant toxic species higher levels of contamination were found in shellfish, since it is a producer of OA, DTX2 and PTX2. Dinophysis acuminata has induced contaminations exclusively by OA. Although it is not possible to infer the level of contamination of the bivalves by the abundance of toxic cells, particularly due to different cellular toxin levels, the quantification of toxic phytoplankton is important for the monitoring of toxic events. The results suggest higher accuracy of the Uthermöhl technique for phytoplankton quantification than the the method currently in use in the INIAP/IPIMAR monitoring programme of toxic microalgae – Monitoring technique - and it is recommended the use in parallel of both techniques. The application of a numerical model to the study of microalgae dispersal in Ria de Aveiro has legitimated, in a general way, the locations of the pre-existent water and bivalve sampling stations determined by INIAP/IPIMAR. However it is considered unnecessary the bivalve collection at the Ílhavo channel except in periods of occurrence of toxic microalgae. The Marégrafo and Moacha water stations should be maintained without changes while the Mira channel should be sampled bi-monthly; another station at the far end of Espinheiro channel should be included in the sampling design.