Os produtores primários rios marinhos

(1)

Os produtores prim

á

rios marinhos

•

• Microbiologia do Ambiente

Microbiologia do Ambiente

(2005

(2005--2006)2006)

•

(2)

Factores abi

ó

_ó

ticos

_ticos

•

• Luz

Luz

•

• Nutrientes

Nutrientes

•

• Turbulência

Turbulência

(3)

(4)

Valiela, 1995

Percentagem de luz incidente de diferentes c.d.o. em

profundidade, na água e no sedimento

(5)

Absorção da radiação luminosa pelos pigmentos fotossintéticos

(6)

Nutrientes x turbulência = Produção Máxima

Nutrientes

Turbulência

Dinoflagelados arredondados Dinoflagelados achatados Diatomáceas

k

Inverno

Primavera

Verão

r

Turbulência / Nutrientes = Gradiente V ertical Sequência Sequência Normal Normal

Sequência que pode

culminar num bloom

Mar

Maréé VermelhaVermelha

Retirado de Moita

Mandala

do

Fitoplâncton

(7)

(8)

(9)

(10)

Plataforma Noroeste com uma menor influência de águas subtropicais mais quentes e salinas

Afloramento: Forte sazonalidade (Primavera até ao final do Verão)

Circulação superficial: em geral para Norte

Estação de Convergência:

• Corrente para N mais intensa sobre o bordo

da plataforma e vertente

Estação de afloramento :

• Jactos de afloramento para Sul, associados a contra

correntes costeiras para Norte

Algumas características oceanográficas

da costa W de Portugal

Plataforma Noroeste aplanada e larga

Plataforma Noroeste com uma menor influência de águas subtropicais mais quentes e salinas

(11)

60 40 20 0 300 200 100 0 80 60 40 20 0 200 100 0 200 100 0 t (ºC) .1 .1 2.0 t (ºC) NO 3 -NO₃ -Cl.a _Cl.a Distância à costa (km) Profundidade (m)

Verão

_Peniche

Primavera

(mg

.

m-3₎

(µM)

(12)

Costa SW

60 40 20 0 300 200 100 0 80 60 40 20 0

Cl.a

σ

t

200 100 0

25.4

25.8

Distância à costa (km) Profundidade (m)

Costa NW

Figueira da Foz Cabo S. Vicente

Verão

85

(mg

.

m-3₎

σ

_t

(Kg

.

m-3₎ Moita, 2001

(13)

Inverno

1986 1986

10º

9º

8º

7º

37º 38º 39º 40º 41º

10º

9º

8º

7º

t (ºC) W N 0 m Cl. a (mg/m3) 12.0 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 0.1 0.3 0.5 1.0 Máximo Moita, 2001

(14)

Primavera

1986 1986 Moita, 2001

37º

38º

39º

40º

41º

10º

9º

8º

7º

t (ºC) W N 0 m

10º

9º

8º

7º

Máximo Cl. a (mg/m3) 12.0 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 15.5 0.0 0.3 0.8 1.5 2.5 3.5 5.0

(15)

Verão

1985

10º

9º

8º

7º

36º 37º 38º 39º 40º 41º

10º

9º

8º

7º

Máximo

Cl. a (mg/m3)

0 m

t (ºC)

W N 14 15 16 17 18 19 20 0.1 0.3 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 Moita, 2001

(16)

(17)

Padrões globais de biodiversidade

do fitoplâncton marinho

(18)

(19)

Amostragem do plâncton

(20)

(21)

(22)

(23)

(24)

(25)

(26)

(27)

O Fitoplâncton

(28)

Os diferentes tipos de algas

do fitoplâncton

• Diatomáceas

•

• Dinoflagelados

Dinoflagelados

• Coccolitóforos

www.sb-roscoff.fr

(29)

(30)

(31)

(32)

(33)

(34)

A

descoberta da importância do

picoplâncton

A

descoberta da importância do

picoplâncton

www.sb-roscoff.fr

Microscopia de fluorescência e o

desenvolvimento de novas tecnologias

(35)

Synechococcus

découvert en 1979

par J. Waterbury

Prochlorococcus

découvert en 1985

par P. Chisholm

www.sb-roscoff.fr

(36)

Comment

é

_é

tudier le

_{tudier le}

picoplancton ?

Microscópio

electrónico

Microscópio

electrónico

www.sb-roscoff.fr

(37)

Citometria de fluxo

FACS

Vantage

•

Laser double Laser double faisceau

faisceau

(UV

(UV--488 nm)488 nm)

•

Tri haut dTri haut déébit bit (>10

(>1033 _cell_cell_./sec)_./sec)

•

SensibilitSensibilitéé accrue ? accrue ?

•

Pas Pas embarquable embarquable

(38)

A citometria de fluxo detecta a florescência

Freq Fluorescence Taille

Laser

Détection de fluorescence www.sb-roscoff.fr

(39)

« Ta i lle »

100 ₁₀1 ₁₀2 ₁₀3 ₁₀4 FL3-Height 10 0 10 1 10 2 10 3 10 4 SSC-Height P r oc h l or ococ cu s S yn ec h ococc u s P ic o e u c a ry o t e s

«

C

h

lo

r

o

p

h

y

lle

»

« Ta i lle »

100 ₁₀1 ₁₀2 ₁₀3 ₁₀4 FL3-Height 10 0 10 1 10 2 10 3 10 4 SSC-Height P r oc h l or ococ cu s S yn ec h ococc u s P ic o e u c a ry o t e s

«

C

h

lo

r

o

p

h

y

lle

»

Side Scatter (≈ Taille)

Fluorescence rouge ( ≈ Chlorophylle / cell .) Billes Synechococcus Prochlorococcus

Analyse cytométrique

Flagellés Coccoïdes

(40)

Culturas

(41)

Bolidophyceae

• Deux flagelles inégaux

• Même pigmentation que les Diatomées

• Séquence 18S les plaçant à la base des Diatomées

=> Nouvelle classe

=> Un seul genre : Bolidomonas

(42)

Pelagophyceae

Pelagococcus

(43)

Prasinophyceae

(44)

Ostreococcus spp

.

_.

9 souches disponibles:

• Etang de Thau • Méditerranée • Manche

• Océan Atlantique • Mer Rouge

Eucaryote le plus petit : 0,8 µm

(45)

Guillou et al. Protist 1999

Taxa

heterotroficos

www.sb-roscoff.fr

(46)

20 m 80 m 150 m Surface thermocline UV Synechococcus 10 000 / ml Picoeucaryotes 1 000 / ml Bactéries 1 000 000 / ml Microzooplancton 100 / ml Virus 10 000 000 / ml Fer Phosphates Nitrates Prochlorococcus 100 000

/

ml Vent www.sb-roscoff.fr

(47)

Diversité des Populations

Naturelles

Diversit

é

_é

des Populations

_{des Populations}

Naturelles

(48)

Approches et Techniques

–

– Abondance picoeucaryotes par cytomAbondance picoeucaryotes par cytoméétrie en fluxtrie en flux

–

– Examen systExamen systéématique de la diversitmatique de la diversitéé ggéénnéétique par tique par DGGE

DGGE (en dé(en développement)veloppement)

–

– Clonage et sClonage et sééquenquenççage gage gèène ARNr 18S ne ARNr 18S àà partir de partir de populations naturelles

populations naturelles

–

– Quantification de lQuantification de l ’’abondance des diffabondance des difféérents taxons rents taxons

•

Sondes ARNr 18S et Hybridation Sondes ARNr 18S et Hybridation

in situ

(FISH)(FISH)

•

(49)

Moon et al. 2001

Novas

Linhagens

Eucariotas

Nouveaux groupes

(50)

Marqueurs cellulaires

Chlamydomonas Bolidomonas

Marqueur reconnaissant toutes les cellules à

noyau

Marqueur Bolidomonas

(51)

Tests des Sondes sur Micromonas pusilla

EUK1209R

PRAS04

PRAS03

MICRO01

(52)

Diversidade do

picoplâncton

_{picoplâncton}

•

• Factores que afectam a distribui

Factores que afectam a distribui

ç

ão do

picoplâncton

(53)

Comparaison Synechococcus - Prochlorococcus

APC PE PC

Synechococcus Prochlorococcus

Cell size 0.8-1.2 µm 0.5-0.8 µm Carbon content ca. 250 fg/cell 50-130 fg/cell Pigmentation chlorophyll a phycobilins zeaxanthin beta-carotene divinyl-Chls a & b low amounts of PE zeaxanthin alpha-carotene Major antenna phycobilisomes Pcb

(54)

Types de Distributions Verticales

250 200 150 100 50 00.1 1 10 100 Tropical Pacific 103 cell ml-1 Prochlorococcus Synechococcus Dept h ( m ) 0 1 2 3 4 5 NO₃ 250 200 150 100 50 00.1 1 10 100 Equatorial Pacific 103 cell ml-1 Prochlorococcus Synechococcus Depth (m ) 0 5 10 15 20 NO₃ 250 200 150 100 50 00.1 1 10 100 Tropical Atlantic 103 cell ml-1 Prochlorococcus Synechococcus Dept h ( m ) Pacifique Equatorial E 250 Synechococcus 0 5 10 15 20 NO₃ Atlantique Tropical (proche upwelling) Pacific tropical N

[Syn] ≈ [Proc] [Syn] ≈ 1/10 [Proc] [Syn] ≈ 1/100 [Proc]

(55)

Questions

Ecologiques

•

• Facteurs contrôlant la distribution diff

Facteurs contrôlant la distribution diff

é

rentielle de

Prochlorococcus

et

Synechococcus

?

•

• M

M

é

canismes d

’

adaptation des cyanobact

é

ries aux forts flux

de photons visibles et UV en surface des oc

é

ans ?

•

• Facteurs responsables de la large distribution verticale des

Facteurs responsables de la large distribution verticale des

populations de

Prochlorococcus

dans les zones

oligotrophes

?

(56)

«

Ecotypes

»

de

Prochlorococcus

nutrilites

lu

m

iè

re

Différences entre souches adaptées aux basses et hautes lumières :

Isolement Culture

• Optimum lumineux de croissance • Taux photosynthétique maximum • Rapport Chl b sur Chl a₂ www.sb-roscoff.fr 0 m 50 m 100 m 150 m 200 m

(57)

Diversité Génétique (16S rRNA)

Prochlorococcus TATL1b Prochlorococcus MIT9107 Prochlorococcus SB, TATL2 Prochlorococcus MIT9302 Prochlorococcus MIT9312 Prochlorococcus GP2 Prochlorococcus TATL1a SAR 6 Prochlorococcus NATL2 Prochlorococcus MED4 Prochlorococcus NATL2a Prochlorococcus PAC1 Prochlorococcus SS120 Prochlorococcus MIT9313 Prochlorococcus MIT9303 Synechococcus WH8102 SAR 139 SAR 100 SAR 7 Synechococcus WH8101 Synechococcus WH7805 Synechococcus PCC6301

Moore et al. (1998) Nature

Low light-adapted clades High light-adapted clades HLII HLI Génome séquencé www.sb-roscoff.fr