Emissions of methane and carbon dioxide during anaerobic decomposition of aquatic macrophytes from a tropical lagoon (São Paulo, Brazil) Translated title: Emissões de metano e dióxido de carbono da decomposição de macrófitas aquáticas de uma lagoa tropical (São Paulo, Brasil)

Abstract

AIM: Massive accumulations of aquatic sedimentary plant are the main source of CH4 and CO2 emissions in floodplain lakes. To examine this connection, this study measured CO2 and CH4 formation during anaerobic decomposition of aquatic macrophytes from a floodplain lake; METHODS: Methane formation was determined to the intrinsic characteristics of the debris, and the experimental (physical and chemical) conditions. Production of CH4 and CO2 were measured during anaerobic degradation of seven aquatic macrophytes: Cabomba furcata, Cyperus giganteus, Egeria najas, Eichhornia azurea, Ludwigia inclinata, Oxycaryum cubense, and Utricularia breviscapa, all of which inhabit the littoral zone of the lagoon studied; RESULTS: Overall, methanogenesis was more sensitive to temperature variation than gross anaerobic mineralization. Although the metabolic routes that generate CO2 were always predominant, as a competing process methanogenesis was favored by increasing temperature to the detriment of CO2 formation. Although several factors (such as pH, redox potential, salinity and nutrients availability) influenced yields of the final degradation products, temperature and detritus chemical composition were, in a first approach, the key factors in CH4 formation. In the oxbow lakes of the Mogi-Guaçu River Floodplain, especially Óleo Lagoon, on average, 10% of the total carbon can be regarded as the yield of CH4 formation derived from aquatic macrophyte decay, while the remaining carbon (90%) became CO2.

Translated abstract

OBJETIVO: Acúmulos intensos de plantas nos sedimentos são importantes fontes de emissões de CH4 e CO2 em lagoas de várzea de inundação. Nesse estudo foram determinadas as formações de CH4 e CO2 da decomposição anaeróbia de macrófitas aquáticas de uma lagoa marginal; MÉTODOS: A formação do metano foi determinada com base nas características intrínsecas dos detritos e das condições experimentais. As produções de CH4 e CO2 foram determinadas durante a degradação de sete espécies de macrófitas aquáticas: Cabomba furcata, Cyperus giganteus, Egeria najas, Eichhornia azurea, Ludwigia inclinata, Oxycaryum cubense, and Utricularia breviscapa, todas provenientes da zona litorânea da lagoa marginal selecionada; RESULTADOS: De modo geral, a mentanogênese foi mais sensível à variação da temperatura que os demais processos de mineralização. Embora as rotas metabólicas que geraram o CO2 sempre predominaram, a formação do metano foi favorecida com o incremento da temperatura em detrimento da geração de CO2. Enquanto vários fatores (e.g. pH, potencial redox, salinidade, disponibilidade de nutrientes) influenciaram os rendimentos dos produtos finais da degradação, a temperatura e a composição química dos detritos foram, de modo geral, os fatores mais importantes para a formação do CH4. Nas lagoas marginais da várzea de inundação do rio Mogi-Guaçu e em especial na lagoa do Óleo, em média, 10% do carbono dos detritos de macrófitas devem ser convertidos em CH4 enquanto os demais (90%) em CO2.