Distribuição espacial

Distribuição geográfica Massas d’ água – apresentam propriedades físico-químicas e ecológicas particulares que são mais uniformes na origem e ocupam um horizonte específico de acordo com a densidade. Barreiras físico-químicas: Temperatura Salinidade Nutrientes Luz Turbulência Espécies meso e batipelágicas distribuição mais ampla devido a menor influência de barreiras em águas profundas

Distribuição das espécies depende: Fatores Biológicos Fatores físicos - circulação oceânica: Tolerância aos fatores físicos – fisiologia Alimentos

Distribuição geográfica Horizontal: Latitude/longitude e costeira/oceânica Forte gradiente de temperatura N-S Distribuição associada a um tipo de água particular - espécie indicadora (exs: foraminífera, copépodos e quetognatas

AS GRANDES DIVISÕES DO MEIO MARINHO PROVÍNCIA NERÍTICA PROVÍNCIA OCEÂNICA ZONAÇÃO PELÁGICA PLATAFORMA CONTINENTAL TALUDE LITORAL PLANÍCIE ABISSAL BATIAL SISTEMA LITORAL Pères, 1945 & Tait, 1985 (adapt)

Distribuição geográfica Espécies Indicadoras Caracterizam um tipo de água Determinam o movimento de massas d’ água, mudanças ambientais e previsões de pesca Carreadas por longas distâncias, são expatriadas através da mistura Uma boa espécies indicadora deve ser: 1) específico e comum em uma determinada área; 2) fácil de coletar; 3) restritivo em sua capacidade de reprodução

Distribuição geográfica Vertical: profundidade

Distribuição geográfica 3) Manchas Causadas devido a alimentação, reprodução, comportamento e eventos físico-químico (nutrientes, níveis de turbulência). Escalas espacial e temporal da formação e duração de manchas – depende do que as formou Importância ecológica e dificuldades de estudo

Variações temporal

Fatores que interferem na variação da biomassa primária

Fatores que interferem na variação da biomassa do zooplâncton (secundária) Mortalidade (principalmente predação), migrações e produção – crescimento somático e reprodutivo Taxas de crescimento/produção podem variar de dias (protozoários) a anos (eufausiaceos na Antártica), dependendo dos ciclos de vida

O que regula as taxas de produção do zooplâncton? Temperatura Suprimento alimentar Mortalidade

Variações de temperatura Determinante dos processos metabólicos, inclusive crescimento Ciclo de vida mais curto em temperaturas mais elevadas

Variação do suprimento alimentar Depende de nutrientes, intensidade luminosa, ventos e ressurgência que por sua vez variam temporalmente em diversas escalas. Variação qualitativa do suprimento alimentar.

Variação da mortalidade Geralmente devido ação de predadores Controla a biomassa e, consequentemente, a produção total da população Também varia nas escala de tempo e espaço

Variações temporais em dias Células de rápido crescimento respondem rapidamente ao encontro de manchas alimentares. Caso estes organismos não sejam predados, formarão florações de curta duração (dias) e de pequena distribuição espacial. Quanto mais rápidas as taxas de crescimento do zooplâncton, mais curtas poderão ser as variações temporais de biomassa e produção.

Variações temporais em dias Variações de maré provocando áreas de mistura tendem a aumentar a produção do suprimento alimentar e conseqüentemente do zooplâncton Importantes em regiões costeiras com grande amplitudes de maré

Variações temporais em meses Variações sazonais Padrões Áreas temperadas do Atlântico Norte Oceanos tropicais Áreas Ártica e Antártica

Suprimento alimentar – produção fitoplanctônica Luz Latitude Produtividade polar Nutrientes Produtividade temperada Produtividade tropical Inverno Primavera Verão Outono Inverno Suprimento alimentar – produção fitoplanctônica (Lalli & Parsons 1997 mod.)

Inverno Primavera Verão Outono Variação temporal de nutrientes em função da termoclina Inverno Primavera Verão Outono Polar Temperado Tropical

Variação temporal da biomassa planctônica J F M A M J J A S O N D Área do Atlântico Norte Fitoplâncton zooplâncton

Variação temporal da biomassa planctônica J F M A M J J A S O N D Áreas Ártica e Antártica Fitoplâncton Zooplâncton J F M A M J J A S O N D Áreas Tropicais

Variações temporais em meses Fortemente influenciadas pela intensidade e duração dos ventos trazendo nutrientes para a zona eufótica Áreas de ressurgência Suprimento alimentar Biomassa e produção do zooplâncton

Por que regiões de ressurgência são mais produtivas? Cadeias alimentares curtas Ressurgências contribuem para a maioria da captura pesqueira

Variações temporais em anos Normal El Niño

Resultando Normal El Niño

Alterações climáticas podem alterar os padrões temporais da biomassa e produção do plâncton Mudanças no padrão e intensidade dos ventos: Mais fracos mantém as termoclinas por mais tempo ou permanentes e as ressurgências são afetadas Mais fortes- efeito contrário Aumento da temperatura da água constituindo termoclinas mais estáveis

Importância das teias tróficas pelágicas Conseqüências das variações temporais de biomassa e produção do plâncton Variações na biomassa e produção do plâncton irão interferir diretamente em seus predadores provocando um efeito em cascata sobre peixes, mamíferos aquáticos e aves. Importância das teias tróficas pelágicas

Relações tróficas

Teias Tróficas Cadeias alimentares arranjos lineares da transferência de energia e matéria através dos níveis tróficos. A energia diminui a cada nível trófico, e portanto, existe um limite do número de níveis tróficos na comunidade. Biomassa total de cada nível trófico é similar, mas o tamanho dos indivíduos e do ciclo de vida é maior para os indivíduos de topo.

Carnívoro terciário Carnívoro secundário Carnívoro primário Herbívoros Plantas Pirâmide de energia

No entanto, algumas vezes as pirâmides de número ou biomassa podem ser invertidas Devido as rápidas taxas de reposição

Cadeia simples Teia trófica Cadeia alimentar representa simplificação das teias tróficas. Teias tróficas são complexas, já que muitas espécies não se ajustam a um só nível trófico (mixotróficas, onívoras, parasitas e canibais) Cadeia simples Teia trófica

Determinantes das cadeias alimentares Padrões de cadeia devido ao clima, estação do ano, circulação da água, local, tamanho do fitoplâncton ↑ nutrientes → grandes diatomáceas → ↑ filtradores ↓ nutrientes → Fito pequeno e bactérias → microzoo → mesozooplâncton Elos da cadeia: oceanos → 6; região costeira → 4; ressurgências → 3 Teias tróficas nas latitudes mais altas e polares são mais simples (Antártica)

Microbial Loop Alça microbiana Azam et al. 1983) Alça da cadeia alimentar clássica Importante papel de bactérias heterotróficas utilizando material orgânico particulado e dissolvido para converter em biomassa. Bactérias são predadas pelo nanoplâncton, microzooplâncton, apendicularia e salpas.

Microbial Loop – Alça microbiana Cadeias clássica e microbiana presente em todos os sistemas, mas a relevância varia com local, período do ano. Ex: cadeia clássica em águas frias ou de ressurgência e microbiana em águas mais quentes e oligotróficas.

CONTROLES NAS TEIAS TRÓFICAS Zooplâncton nas teias alimentares Papel chave transferindo energia de produtores primários para níveis tróficos superiores Controla a produção do fitoplâncton - predação do zooplâncton ajuda a esclarecer paradoxo de regiões ricas em nutrientes, mas com baixa clorofila Recentemente demonstrou-se que o microzooplâncton tem grande importância no controle da produção primária (predação no ritmo da produção do fitoplâncton). CONTROLES NAS TEIAS TRÓFICAS

Bottom-up Predação Predação Suprimento alimentar Biomassa zooplâncton

Predação Top-down Predação Suprimento alimentar Suprimento alimentar Biomassa zooplâncton Biomassa zooplâncton Suprimento alimentar Suprimento alimentar

Métodos de Estudos do Plâncton

Métodos de coleta Vantagens: Desvantagens: Garrafas de Nansen Métodos de coleta Vantagens: Amostras discretas, certeza do volume amostrado Não destrói organismos frágeis Pode-se determinar vários parâmetros da água Desvantagens: Vários organismos são capazes de escapar Pequeno volume de água coletado Garrafas

Redes para coleta de fitoplâncton Informacão qualitativa.   Informacão qualitativa. Permite detectar presença de espécies que se encontram em baixa concentração que não se detectam nas contagens. Identificação in vivo Redes para coleta de fitoplâncton Redes de plancton (10 –60 µm):

Redes de zooplâncton Vantagens: Desvantagens: Vários tipos e tamanhos coletando diferentes grupos Amostra grandes áreas e volumes de água Desvantagens: Alguns grupos são destruídos Sofre colmatação Determinação do volume filtrado não é tão precisa quanto os demais amostradores

O método da sedimentação (método do microscópio invertido ou método de Utermöhl, 1958) Sub amostragens 2 L- garrafa 100 mL fixados 20 mL sedimentados Volume a ser preservado Mar – 500 a 2000 mL Águas pouco produtivas – 200 a 1000 mL Águas muito produtivas – 2 a 10 mL

Método Utermöhl, 1958 (câmaras de sedimentação) Câmaras simples Volume das câmaras f (tamanho amostra): 5 - 100 ml Câmaras simples Câmaras compostas

Como estudar? (Metodologia) Analisar amostras vivas Estruturas de locomoção Coloração Morfologia

Como estudar? (Metodologia) Aumento adequado 100x 400x

Como estudar? (Microscopia ótica) Campo claro Contraste de fase Campo diferencial DIC Histioneis hippoperoides Ceratium geniculatum Histioneis michellana Ceratium geniculatum

Como estudar? (Microscopia Eletrônica) Transmissão Varredura (Scanning) N www-ocean.tamu.edu Ornithocercus magnificus Rhodomonas

Microscopia fluorescência Luz UV - DAPI flagelado heterotrófico bactéria heterotrófica cianobactéria diatomácea Luz azul cianobactéria Luz verde O QUE VEMOS?

Organismos (foto) autotróficos Dinophysis (fissão binária) cloroplastos núcleo Ciliado fotoautotrófico com cloroplastos de criptofíceas 10 µm AZUL ULTRA VIOLETA VERDE

Importância do plâncton

Importância do plâncton Manutenção do equilíbrio ecológico: a qualidade da água e as relações tróficas dos ecossistemas estão relacionadas com a diversidade de microalgas Clima da Terra: Produção de O2, absorção de CO2 Farmacologia: a variabilidade de espécies com fisiologia distinta garante um estoque de substâncias químicas de importância farmacológica

Importância do plâncton Importância econômica: aplicações na produção de combustível a partir de biomassa de algas, maioria dos organismos de interesse comercial faz parte do meroplâncton e se alimentam do plâncton em algum estágio de vida, o conhecimento do número de ovos ou larvas permite a estimativa do recrutamento pesqueiro. Importante na aqüicultura – alimento vivo vantajoso em relação a rações

PRODUÇÃO DE MICROALGAS & SUAS UTILIZAÇÕES salinidade temperatura Macronutrientes Micronutrientes E Metais traços luz água pH NO3 PO4 SO4 Requerimentos Físicos Requerimentos Nutritivos Alimento para o Homem Produção de O2 CULTIVO DE MICROALGAS Tratamento de efluentes domésticos e/ou recuperação de água Fermentação biológica – gás metano E bioconversão de energia Indústria química e farmacêutica Suplemento alimentar para animais Aquacultura Moluscos Zooplâncton Larva de crustáceos Larva de Peixes

Importância do Zooplâncton O zooplâncton é um elo entre a produção primária e consumidores de topo. Alterações na produção do zooplâncton poderão então afetar os níveis inferiores (fitoplâncton) e também os superiores (peixes) e até no bentos.