DOCENTES:
Prof. David Montagnes
University of Liverpool, U.K.
Profª Helena Galvão
F.C.M.A., Universidade do Algarve
DOCENTE:
Prof. Helena Galvão
TEÓRICAS 3 & 4
Ciclo de M.O. (cont.)
Efeito de radiação UV sobre DOM nos oceanos
Radiação solar visivel: 400 – 800 nm Radiação UV: 200-400 nm
Radiação azul-verde 400 – 500 nm penetra a maior profundidades em águas
oceânicas limpidas.
Radiação UV-C (200-280 nm) absorvida pela atmosfera;
Rad. UV-B (280 – 315 nm) parcialmente absorvida pelo oxono na estratosfera, mas comprimentos de onda 300-315 penetram na superficie dos oceanos;
Rad. UV-A (315-400 nm) atinge superfice sem sofrer absorçãoe penetra nos
oceanos.
Assim, ambas as radiações UV-A & UV-B afectam microrganismos planctónicos e DOM no mar.
Efeito de radiação UV na Matéria Orgânica no Mar
DOM (fracção CDOM “coloured”DOM) é responsável por grande parte da absorção da radiação solar (300 – 500 nm) na zona costeira (Mid-Atlantic Bight). Matéria particula refracta UV e comprimentos de onda curtos.
UV-B causam danos no DNA celular por vezes letais (mutações em genes
essenciais), nas proteinas e outras macromoléculas.
CDOM absorbe grande parte da radiação A & UV-B dimuindo o efeito sobre os microrganismos.
Radiação UV causa fotoreacções na fracção CDOM: remineralização produzindo DIC & DIN e gases como CO2, CO e OCS (Sulfoxido de carbono) que evaporam; fotoxidação quebra ligações no CDOM formando compostos mais simples (lábeis ou refractários ).
Distribuição e utilização de DOM no mar
Rios na Amazónia exibem maior
concentração de HMW DOC (vegetação terrestre); Laguna Madre e Aransas Pass (Golfo do Texas) com vegetação
marinha; GOM: Golfo Mexico Norte durante bloom de cianobactérias, Delta do Mississippi e durante senescência de bloom de diatomáceas apresentam maior concentração de LMW DOM.
Actividade bacteriana em incubações de águas do GOM durante bloom de cianobactérias. N.B. Fracção HMW DOM estimula consumo de O2, produção bacteriana e abundância bacteriana, mais do que fracção LMW DOM.
Modelo de peso molecular vs labilidade de compostos orgânicos
no mar (Amon & Benner 1996)
Espectro contínuo de peso molecular vs bioreactividade. Círculos maiores: POM; círculos médios: HMW DOM e círculos pequenos: LMW DOM.
Novo conceito: Em geral, a
distribuição dos pontos indica que maior quantidade de POM tende a ser mais lábil que LMW DOM. Esta
fracção contém elevado número de compostos simples mas refractários.
Composição de Matéria Orgânica durante períodos de bloom e de
senescência de fitoplancton (Gobler & Sañudo 2003)
Maré castanha tóxica de Auerococcus (Pelagophyceae) em West Neck Bay, Long Island, N. Y.
Fraccionamento de TOC & TON durante e após bloom. HMW (fracção coloidal) 1kDa; LMW (< 0.2µm) < 1 kDa DOM (< 0.2µm) & POM (> 0.7 µm)
N.B. Aumento de DOC devido a HMW OC (80 % ) e decréscimo relativo de LMW OC ; muito POC & PON produzido pelo bloom.
Degradação de Matéria Orgânica após maré castanha (cont.)
(Gobler & Sañudo 2003)
POC:PON, DOC: DON & HMW C:N acima de rácio Redfield, mas LMW C:N proximo de rácio Redfield durante bloom. Bloom produz
partículas e fracção coloidal (HMW) enriquecida em C devido a composição bioquímica da espécie de micro-alga ou limitação em N no meio ?
Tempos de residência longos do “pool” refractário de m.o. permitem advecção de m.o. do
Importância de arquiobactérias (Archaea) no consumo e
composição de m.o no mar (Teira et al. 2006)
Domínio Archaea (Grupos I & II: Cren- &
Euryarchaeota) mais
abundante que Bacteria em águas frias e na camada funda do Atlântico Norte.
N.B. LSW: Labrador Sea Water; NADW: North Atlantic Deep Water; DSOW: Denmark Strait Overflow Water.
Aumento de consumo de D-Aspartato em relação a L-Aspartato em NADW devido a maior abundância de
Archaea (grupo I Crenarchaeota). Eubactérias consomem L-Asp preferencialmente.
Importância de arquiobactérias (Archaea) no consumo e
composição de m.o no mar (Teira et al. 2006) - cont.
Eubactérias predominam na camada de mistura (0-100m) e incorporam L-Asp preferencialmente. Arquiobactérias
predominam na camada funda (200-4000 m) e incorporam preferencialmente D-Asp. Portanto, abundância relativa dos domínios Bacteria vs Archaea afecta consumo de D-AA vs L-AA e altera
composição de “pools” de amino-ácidos livres (FAA) nos oceanos.
Variabilidade de fito- e bacterioplancton em relação á
composição de m.o na costa de Vigo (Barbosa et al. 2001;
Alvarez-Salgado et al. 2001)
Map of the study area (NW Iberian upwelling system SW Europe) with sampling locations during Lagrangian drift
experiments along shelf-edge (circles) and within an upwelling filament (squares) undertaken during August 1998. Dashed lines represent 200m and 1000m depth contours.
Variabilidade a curto prazo de bacterio- e fitoplancton durante
experiências de deriva Lagrangiana no limite da plataforma e num
filamento de afloramento na zona costeira de Vigo (cont.)
Short-term variability of bacteria and
phytoplankton along shelf-edge and upwelling filament . (A) bacterial biomass (BB, circles) & phytoplankton biomass (PB, squares). (B) bacterial production (BP, black circles), GPP
(Gross Primary Prod., empty squares) & NPP (Net Prim. Prod., solid squares). (C) estimated
doubling times (DT) of bacterioplankton (circles) and phytoplankton (squares).
N.B. Short-term coupling between BB & PB, as well as between BP & NPP.
Perfis verticais de variáveis fisico-químicos durante experiências de
deriva Lagrangiana na costa de Vigo (cont.)
Deriva no limite da plataforma: 3 - 7 Agosto 98; deriva filamento de upwelling: 14-17 Agosto 98.
Zona ensombreada: camada de mistura até ao nivel 1% PAR (Photosynthetic Active Radiation); TON: PON + DON
Variação nos rácios C:N de POM, DOM & TOM; clorofila fraccionada & composição do fitoplancton durante os 2 períodos de
Estimativa de fraccionamento de m.o. na costa de Vigo (cont.)
Estimativa (µM C) de fracções refractária, semilábil & lábil na água de afloramento ENACW (camada funda) e água transportada fora da platataforma (camada de mistura). DOC + POC = TOC
N.B. POC = 9%TOC & C:N=6;
Fracção refractária: 74% TOC & C:N= 19; Fracção semilábil: 10% TOC & C:N= 9; Fracção lábil: 18% TOC & C:N = 6
Alterações Globais no Ciclo de Carbono nos Oceanos
Previsão de impacte de alteração global no Atlântico Norte junto à costa do
Canadá (Wright et al. 1986; Frank et al. 1990):
Aumento da temperatura da água;
Maior caudal descarregado pelos rios;
Redução da salinidade junto à costa;
Gelo mais fino formando-se mais tarde e fundido mais cedo;
Diminuição da intensidade e variação dos ventos;
Aumento da estratificação da coluna de água causando menor mistura pela acção
das marés;
Intensificação da Corrente do Labrador, enfraquecimento da Corrente do Golfo,
alteração na direcção das correntes ao longo da margens da plataforma
Previsão do impacte destas alterações sobre processos biogeoquímicos:
Maior estratificação da coluna de água junto à costa provoca diminuição no teor O2dissolvido, o que poderá causar eventual depleção na camada funda com desenvolvimento de anóxia em particular no verão;
Aumento da nebulosidade provoca atenuação da radiação solar atingindo a superficie do mar » efeito positivo ou negativo sobre fitoplancton ?
Menor mistura vertical da coluna de água pela acção das marés causa decréscimo de nutrientes na camada eufótica reduzindo a produção primária & quantidade de DOC & POC disponível para o consumo bacteriano com consequências negativas para a teia alimentar microbiana em geral;
Taxas de decomposição de m.o. mais lentas resultando em maior sedimentação de m.o., que contribuirá para a depleção em O2 na camada funda e nos sedimentos »» camada funda com anóxia permanente.
Produção elevada de H2S nos sedimentos de estuários e da zona costeira terá impacte negativo sobre populações de fito-, zoo-, ictioplancton e peixes »» fenómeno semelhante ao El Niño na costa do Peru com mortalidade generalizada de fauna marinha…
