El color del mar representa la cantidad relativa de radiacion que esta emergiendo del agua a...
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Como el color del mar afecta R(l)
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El color del mar representa la cantidad relativa de radiacion que esta emergiendo del agua a diferentes longitudes de onda. Esto debido a las PROPIEDADES OPTICAS DEL MAR.
400.00 500.00 600.00 700.00Wavelength (nm)
0.0000
0.0040
0.0080
0.0120
0.0160
Refle
ctan
ce ( s
r -1)
REFLECTANCIA
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Relacion con [Clorofila-a]
Relación con [acdom]
R(400)R(555)
> [Cla]
R(400)R(555)
< [Cla]
ESTIMACIONES POR SENSORES REMOTOS
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Componentes del agua que absorben y/o dispersan la luz
Absorción por las Moléculas de Agua Absorción por el Fitoplancton Absorción por detritos orgánicos Absorción por Partículas Minerales Absorción por la Materia Orgánica Disuelta
(CDOM)
a = aw+aph + ap+as,y,CDOM
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COMPOSICION DE PIGMENTOS Y GRUPOS DEL FITOPLANCTON
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Todo el fitoplancton tiene clorofila a
3 80 5 10
-150
-50-100
0
Profundidad(m)
5 150 10 20 2 60 4 8
2 60 4 8
-150
-50-100
0
Profundidad(m)
2 60 4 8 2 60 4
Figura 20. Perfiles de Clorofila, utilizando los promedios de los parámetros gaussianos por categorías. Los números indican la categoría. para el período frío
Reg. II Reg. III
Chl (mg m )-34 5 7 6 5 4 7657 456 Chl (mg m )-3 Chl (mg m )-3
Reg. IV
Reg. V Reg. VI Reg. VII
255 477 664 3 546
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Diatomeas(Bacillariophyta)
Mas de 10,000 taxas descritosTamaño varia entre 5 – 200 mm (4 mm)Células aisladas o en cadena
Division Penadas Centrales
Estructura: Frustula de silica y material orgánico que se acomodan en dos valvas
Debido a su capacidad de rápido crecimiento son las primeras en surgir cuando existen condiciones de alta concentración de nutrientes (Nitratos)
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Dinoflagelados(Dinophyta)
CosmopolitasTamano varia entre 50 y 500 mm (microplanton)Con/sin placas de celulosa en su pared celularCon dos flagelos (longitudinal y transversal)
Division: Tecados (Con Teca de celulosa) Atecados (Sin Teca de celulosa)
Se ven favorecidos en regiones tropicales con mayor estabilidad en la columna de agua y menor concentración de nutrientes
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Flagelados(Div. Haptophyta y Chrysophyta)
Algas unicelularesTamaño entre 2 – 100 mm 1 a 2 flagelos
HAPTOPHYTA: Clase Prymesiophyceae – Cocolitoforidos y flagelados Cubiertos por placas de calcita (Ca CO3)
< 30 mm Tipicas de aguas calidas (Tropicales) Emiliana huxley
CHRYSOPHYTA: Clase Chrysophyceae (silicoflagelados) Mayoría de agua dulce (unicelular, colonias o filamentos) Marinas: Silicoflagelados (Celulas de 20 a 100 mm) Flagelados nano y picoplantonicas Clase Raphydophyceae (cloromonadas)Mayoría de agua dulce pero ya se observan blooms costerosCélulas muy frágiles (difíciles de preservar)Dos flagelos30 a 100 mm
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Cryptomonads(Cryptophyta)
o Flagelados del nanoplanctono Marinas, estuarinas y agua dulceo Su importancia en el medio marino se destaca después del HPLC (pigmento tipico Aloxantina)o Simbiosis con algunos organismos (ciliado Mesodinium rubrum)o Poseen ficobiliproteinas (ficocianina y ficoeritrina) como las cianobacterias pero la diferencia esta en que en cianobacterias las ficobiliproteinas están en estructuras (ficobilisomas) adheridas a la face externa de los tilacoides.
Rhodomonas salina
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Algas Verdes(Chlorophytas)
Su presencia como parte del fitoplancton marino se hace a partir de HPLC (Clorofila-b)Tamaño entre 6 – 20 mmClase Chlorophyceae
< 20 mmForma ovoide2 o 4 flagelosEj. Dunaniella, Chlamuydomonas, Chlorella
Clase Prasinophyceae2 – 30 mmForma variada (redonda, ovalada, “frijol”)
Cuatro flagelosEj. Tetrasselmis
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Euglenoides(Euglenophyta)
• Abundantes en agua dulce y marina • Pueden utilizar solubles orgánicos para crecer (indicadores de polución orgánica)• Forma fusiforme• 40 – 60 mm de largo• Uno o dos flagelos• Generos marinos Eutreptia y Eutreptiella con dos flagelos
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Algas Verde-Amarillas(Eustigmatophyta)
Nannochloropsis spp
• Microalgas cocoides• Mayoría de agua dulce• Se conocen 6 géneros y 12 especies• No se conoce mucho sobre la ecología de especies marinas• N. oculata es muy utilizada en la maricultura
• Esféricas u ovaladas• Tamaño de 2 a 18 mm
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Algas Rojas(Rhodophytas)
o Pocos géneros pertenecen al fitoplanctono Unicelulareso Células esféricas 5 -10 mm tamañoo No poseen flagelo
o Marinas: Rhodella spp y Porphyridium purpureum
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Cianobacterias(Cyanophyta)
heterociste
Células ProcariotasNo poseen cloroplastosCélulas aisladas o en cadenaMuy abundantes y diversas en estuarios y zonas lodosas
Trichodesmium
En el océano hay menor diversidad: Trichodesmium y Synechococcus (0.8 a 1.5 mm)Florecen en aguas cálidas , altas irradiancias y bajas concentraciones de CO2
Pared celular muy compleja que consiste de varias capas: pared celular de dos capas (interna de clulosa y externa de compuestos pecticos mucilaginoso), a veces una tercer capao vaina mucilaginosa segregada por la misma celula. Todo esto hace que la extraccion de sus pigmentos sea mas dificil que en otros grupos (ver clase de metodologia)
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Proclorofitas(Prochlorophytas)
Procariota que estructura celular como las cianobacterias pero NO contiene ficobiliproteinas. Se descubrió en a mitad de los 70’sSe determino su importancia en los océanos con el uso de la citometria de flujoTamaño 0.5 mm (unicelulares) y 1 mm (filamentos)Tilacoides organizados alrededor de la célula (parte externa)
tilacoides
Prochlorococcus es la especie observada mayormente en los océanosPertenece al picoplancton (0.6 a 0.8 mm diámetro y hasta 1.6 mm de largo)
Composición de Pigmentos: NO tiene clorofila-a y b ni ficobiliproteinas Divinil Cla y b y MgDVP (~ clorofila-a)
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Pigmentos
UniversalChl a
EspecificosAlloxanthinPeridininPrasinoxanthinDivinyl Chl aDivinyl Chl b
Jeffrey and Vesk (1997)
CÓDIGO:●= Pigmento mayor (>10%)•= Pigmento menor (1-10%) ∙= Pigmento traza (< 1%)
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Pigmentos
UniversalChl a
especificosAlloxanthinPeridininPrasinoxanthinDivinyl Chl aDivinyl Chl b
comparten FucoxanthinChl bZeaxanthinViolaxanthin
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PIGMENT ABBREVIATION CLASSIFICATION ALGAL GROUPS
Monvinyl chlorophyll a Chla Chla All groups except Prochlorococcus
Divinyl chlorophyll a DVChla Chla Cyanobacterium Prochlorococcus
Chllorophyll b Chlb APSChlorophytes,Prasinophytes,Euglenophytes
19’-Butanoyloxyfucoxanthin But APSChrysophytes,
Prymnesiophytes
Fucoxanthin Fuco APS
Diatoms,Prymnesiophytes,
Chrysophytes,Raphidophytes
19’-Hexanoyloxyfucoxanthin Hex APS Prymnesiophytes
Peridinin Peri APS Dinoflagellates
Prasinoxanthin Pras APS Prasinophytes
Alloxanthin Allo APP Cryptophytes
Diatoxanthin Diat APPDiatoms,
Prymnesiophytes
Diadinoxanthin Diad APPDiatoms, Dinoflagellates, Prymnesiophytes,
Chrysophytes, Raphidophytes, Euglenophytes
Violaxanthin Viol APP Chlorophytes, Raphidophytes
Lutein Lut APP Chlorophytes, Rhodophytes
Zeaxanthin Zea APPCyanobacteria (including Prochlorococcus)
Rhodophytes, Prochlorophytes,Chlorophytes, Estigmatophytes
Barocio-Leon et al, 2006
Función
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ESPECTROS DEABSORCION
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Espectros de Absorción en Células
400 500 600 700
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
T. suecica
A . carterae
C . m uelleri LL
C . m uellerii H L
Composición dePigmentos
Aclimatación a la luz
Como ocurren?
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Fotoadaptacion & Fotoaclimatacion
La composición de pigmentos de una especie es reflejo de una fotoadaptacion evolutiva a su ambiente.
La respuesta del fitoplancton a la calidad espectral de la luz en dado momento (temporal), se le denomina fotoaclimatacion. Esto se puede reflejar tanto en cambios en:
- composición de pigmentos - concentración interna de
pigmentos/célula (Efecto Paquete).
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Pigmentos
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Chaetoceros muelleri (LA)
2%
40%
11%
2%
0%
24%
5%2%
13%
1%
Chlorophyll_c2
Chlorophyllide_a
Fucoxanthin
Neoxanthin
Prasinoxanthin
Diadinoxanthin
Diatoxanthin
Chl_a Allomer
Chl_a Epimer
a+b-Carotene 400 500 600 700
(nm )
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
Chaetoceros muelleri (LB)
6%
1%6%
6%10%
52%
12%
1%
6%
Chlorophyll_c2
Chlorophyll_c1
Chlorophyllide_a
Fucoxanthin
Diadinoxanthin
Diatoxanthin
Chl_a Allomer
Chl_a Epimer
a+b-Carotene
LA
LB
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Amphydinium carterii (LA)
2%
33%
25%
33%
4% 3%
Chlorophyll_c2
Chlorophyllide_a
Peridinin
Diadinoxanthin
Diatoxanthin
a+b-Carotene
400 500 600 700
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
Amphydinium carterii (LB)
45%
0%
1%
3%
0%
20%
0%
0%
30%
1% Chlorophyll_c2
Peridinin
Neoxanthin
Violaxanthin
Hex-Fuco
Diadinoxanthin
Alloxanthin
Diatoxanthin
Zeaxanthin
a+b-Carotene
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Tetrasselmis suecica (LA)
7%
11%
10%
54%
15%
0%
3%
Chlorophyllide_a
Neoxanthin
Violaxanthin
Zeaxanthin
Lutein
Monovinyl_Chl_b
a+b-Carotene
Tetrasselmis suecica (LB)
2%
5%7%
0%
8%
0%
78%
Chlorophyllide_a
Neoxanthin
Violaxanthin
Zeaxanthin
Lutein
Monovinyl_Chl_b
a+b-Carotene
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19%
7%
49%
14%
1%
1%
10%
LB
Chlorophyll_c2Chlorophyllide_aAlloxanthinChl_a AllomerChl_a EpimerPheophytin_aa+b-Carotene
11%
6%
66%
7%
0%
1%
8%
LA
Chlorophyll_c2Chlorophyllide_aAlloxanthinChl_a AllomerChl_a EpimerPheophytin_aa+b-Carotene
Rhodomonas spp
400 500 600 700
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
LA
LB
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Mecanismos de protección al exceso de luz
DiadinoxanthinaDiatoxanthina
ViolaxanthinaZeaxanthina
CarotenoidesCiclo de las Xantofilas
Regula la disipación del exceso de energía en los Centros de Reacción Exceso de energía disipada como calor Mecanismo a corto plazo – minutos a horas
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Ciclo de las Xanthofilas
EuglenophyceaeDinophyceaeChrysophyceaeBacillariophyceaeXanthophyceaeChloromonadophyceae
ChlorophyceaePhaeophyceaeVegetales Superiores
Luz
Luz
Luz
Oscuro
Oscuro
Oscuro
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Concentración Interna
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Influencia del Tamaño/Pigmentos por Célula
Efecto Paquete …Existen diferencias en el espectro de absorción de los pigmentos que están libres o extraídos en un solvente en comparación a los mismos inseridos dentro de una célula/cloroplasto/arreglo de tilacoides. Existe lo que se denomina un “empaquetamiento” o “efecto paquete”.
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* ( ) ( ) /ph pha a TChla
Coeficiente de Absorción Especifico de la Clorofila-a (m2 mgChla-1):
)675(/)440( phph aa
Ciotti et al, 2002
FlatteningEffect
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Ciotti et al, 2002
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Ohi et al, 2005
Variaciones Diurnas/EstacionalesC
la/c
elu
la
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Sensores Remotos
Bricaud et al., 04
Barocio-Leon et al, 06
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(440)B
pha A TChla
A=0.0386B=0.651
A=0.1128B=0.903
Bricaud et al, 2004
Barocio-Leon et al, 2006
A=0.06B=0.65
En Mobley, 1974
( ) . (440)ph pha S a
Forma del Espectro de Absorción Prieur & Sathyendranath, 1981
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Forma del Espectro
Barocio-Leon et al., 2006
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Variaciones de la Forma
400 450 500 550 600 650 700
(nm )
0
0.04
0.08
0.12
0.16
a*ph
() (
m2 (m
g Cl
aT)-1
)
400 450 500 550 600 650 700
(nm )
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
A (
adim
ensi
onal
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G A_N ov 02
G A_N ov 03
G A_Jun 03
G F_N ov02
G F_N ov03
G F_Jun 03
Floracion
Barocio-Leon, 2006
Variación Estacional/Interanual Variación Especifica: Floración