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Produção Secundária Aula 4 – Nutrição – Parte II (filtração, assimilação e status nutricional) UFMG – ICB – Depto. Biologia Geral, Lab. Gestão Ambiental.

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1 Produção Secundária Aula 4 – Nutrição – Parte II (filtração, assimilação e status nutricional) UFMG – ICB – Depto. Biologia Geral, Lab. Gestão Ambiental de Reservatórios Prof. Dr. Ricardo Motta Pinto Coelho Departamento de Biologia Geral Instituto de Ciências Biológicas Universidade Federal de Minas Gerais Departamento de Biologia Geral - ICB Ecologia Energética

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3 Lago de Constança (Bodensee), Alemanha Federal UFMG – ICB – Depto. Biologia Geral, Lab. Gestão Ambiental de Reservatórios O lago de Constance situa- se no sul da Alemanha, na divisas com a Suíça e Áustria. Trata-se de um lago pré-alpino, profundo (> 150 m), de grande porte (> 500 Km2). Sendo a principal reserva de água potável do sul da Alemanha, o lago é objeto de intensas pesquisas limnológicas Existem dois grandes centros de pesquisa em suas margens (Konstanz e Uberlingen).

4 O uso de novas tecnologias foi primordial para o desenvolvimento teórico da ecologia trófica. Nesse sentido, destacam-se o uso de técnicas experimentais para o trabalho de campo associadas ao uso de radioisótopos. Essas técnicas foram usadas no Lago de Constance para determinar o papel da herbivoria do zooplâncton. Foram examinadas os ciclos diurnos, a sazonalidade e o papel de diferentes guildas tróficas no fluxo de energia entre produtores primários e consumidores do lago (Pinto- Coelho, 1991)

5 Taxas de filtração e ingestão O início dos estudos sobre produção em organismos do zooplâncton (herbívoros) começa com a estimativa das taxas de ingestão de alimento. Os animais podem filtrar partículas muito pequenas (< 20 : m), tais como algumas espécies de Daphnia, ou então são capazes de "quebrar" pedaços de colônias ou agregados de detritos, tal como acontece com algumas espécies de copépodes (Thermocyclops). As taxas de filtração são expressas um função do volume de água filtrado por unidade de tempo enquanto que a taxas de ingestão dependem da concentração de partículas nutritivas, sendo expressas em função desta variável por unidade de volume. Um dos métodos mais usados para determinar essas taxas consiste no uso de partículas marcadas com radioisótopos. Burns e Rigler (1967) foram um dos primeiros limnologistas a usar tal método para estudar o comportamento alimentar de Daphnia rosea. O fermento Rhodotorula glutinis, isolado a partir da água do lago, foi usado como partícula alimentar. Um meio de cultura contendo fósforo radioativo ( 32 P) foi preparado e nele inoculado o fermento.

6 Após um período de incubação onde o isótopo foi uniformemente assimilado pela levedura, o meio de cultura foi centrifugado e o precipitado lavado várias vezes com meio de cultura sem radioisótopo. Desta maneira, somente o 32 P que estava incorporado nas células da levedura permaneceu na solução alimentar. O experimento consistiu, então, em expor as Daphnia por um curto período de tempo (2-3 minutos) nesta solução nutritiva contendo as leveduras. Após este período, os cladóceros foram anesteziados (para prevenir defecação) e a radioatividade incorporada pelos animais foi medida. As taxas de filtração (FR) e ingrestão (IR) podem ser obtidas utilizando as equações a seguir: onde: FR: taxa de filtração; IR: taxa de ingestão; dpm: desintegrações radiativas por minuto; C é a concentração de partículas nutritivas.

7 Experimentos in situ para a determinação das taxas de consumo de algas pelo zooplâncton no L. Constance. UFMG – ICB – Depto. Biologia Geral, Lab. Gestão Ambiental de Reservatórios

8 Os experimentos consistiam de uma curta exposição (5-10 min) do zooplâncton a uma solução algal onde as algas eram previamente marcadas com 14C. Em seguida, o zooplâncton era filtrado e rapidamente congelado. A seguir, as amostras eram submetidas a uma ultrassecagem (liofilizador) antes de serem processadas para serem submetidas ao processo de contagem de radiação (cpm, dpm). Essa técnica permitiu a determinação das taxas de filtração de cada uma das espécies que compõem o grupo de herbívoros do mesozooplâncton do Lago de Constance.

9 As taxas de ingestão crescem em resposta a aumentos na concentração de partículas nutritivas até um limite definido, o chamado threshold level (ILL). No caso das leveduras, ele está ao redor de cel.ml -1. As taxas de filtração aumentam até que o limite ILL seja atingido. A partir daí, essas taxas sempre dimimuem ao passo que as taxas de ingestão permanecem constantes. Na figura, os três modelos que procuram explicar a relação FR, IR e C são ilustrados. As taxas de filtração são afetadas por vários fatores: espécie, tamanho, estágio de desenvolvimento do animal.

10 Nos gráficos, ao lado, temos as taxas de filtração de dois organismos chave no zooplâncton do lago, ou seja, Daphnia galeata e D. hyalina. Essas duas espécies dominam a biomassa da comunidade em períodos de grande metabolismo no lago tais como durante o clear water phase fase na qual o zooplâncton local consome praticamente toda a produção primária da zona pelágica.

11 A técnica ainda nos possibilitou a determinação das taxas de filtração de outras espécies importantes para o zooplâncton local tais como os copépodes Eudiaptomus gracilis e o ciclopóide Mesocyclops

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13 Variações diurnas na taxa de pastoreio (grazing) do zooplâncton

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19 UFMG – ICB – Depto. Biologia Geral, Lab. Gestão Ambiental de Reservatórios A pesquisa ainda nos possibilitou uma avaliação preliminar da importância do zooplâncton de pequeno porte (rotíferos) no metabolismo geral do lago Community Grazing and Ingestion Rates of Zooplankton Lake Constance (Bodensee), Germany

20 Lake Constance (Überlingersee, 1988

21 UFMG – ICB – Depto. Biologia Geral, Lab. Gestão Ambiental de Reservatórios

22 A Nutrição do zooplâncton na Represa da Pampulha Daphnia laevis Moina micrura

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28 Satus Nutricional do Zooplâncton

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44 Os organismos apresentam uma dinâmica espaço- temporal muito nítida em relação à estocagem de lipídeos totais em suas células. Essa dinâmica reflete, por exemplo, as estratégias de alimentação dos organismos no ambiente. O exemplo, ao lado, indica os padrões diurnos de estocagem de lipídeos no zooplâncton (valores mais elevados à noite). A pesquisa realizada no reservatório da Pampulha.. Dados da dissertação de mestrado em ECMVS de Andréia Costa (1997). UFMG – ICB – Depto. Biologia Geral, Lab. Gestão Ambiental de Reservatórios

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46 Temperatura da água e o oxigênio dissolvido em tanques de plâncton após receberem a fertilização por nutrientes e matéria orgânica.

47 Efeitos da fertilização sobre o pH e a condutividade elétrica da água

48 Efeitos da fertilização sobre a biomassa de algas (clorofila-a) e o fósforo total

49 Efeitos da fertilização sobre a disponibilidade de nitrogênio na água dos tanques

50 Efeitos da fertilização sobre o zooplâncton total e copépodes Cyclopoida

51 Efeitos da fertilização na sucessão dos principais componentes zooplâncton em tanques de plâncton (Furnas, Minas Gerais, Brasil). Painel superior: Moina e Brachionus. Painel inferior: copepoditos e nauplis de Cyclopoida.

52 O status nutricional do zooplâncton atinge o seu valor máximo em situções intermediárias de disponibilidade de nutrientes (N e P) na água. A eutrofização artificial dos tanques, desse modo, não garante necessariamente uma comunidade zooplanctônica de boa qualidade nutricional.

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54 Fig - Evolução sazonal da temperatura da água (A), oxigênio dissolvido (B) e condutividade elétrica no reservatório da Pampulha. A linha vertical refere-se à data da realização do ciclo nictemeral.

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56 Fig - Evolução sazonal do biovolume do fitoplâncton (A), biomassa integrada de Daphnia laevis (B) e lipídeos totais do zooplâncton. A linha vertical refere-se à data da realização do ciclo nictemeral. Notar que o período de maior ocorrência de cianobactérias corresponde ao período onde o status nutricional do zooplâncton ficou mais comprometido.

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