TEÓRICA 10 DOCENTES: Prof. David Montagnes University of...
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DOCENTES:
Prof. David Montagnes
University of Liverpool, U.K.
Profª Helena Galvão
F.C.M.A., Universidade do Algarve
DOCENTES:
Prof. Helena Galvão
(responsável – componente teórico)
Prof. Ana Barbosa
(componente prático)
TEÓRICA 10
Factores que influenciam distribuição de microrganismos no mar
A) Factores Físicos:
1. Luz (Zona eufótica 10 – 200 m)
2. Temperatura: bactérias marinhas são psicrófilas moderadas com óptimo de crescimento entre 10 a 20 oC; minimo entre -10 a 5 oC e máximo entre 13 a 25 oC
3. Pressão hidrostática (pressão aumenta 1 atm / 10 m profundidade):
- Máximo nas fossa abissais do Pacífico a 1100 atm
- 80 % da área global dos oceanos com nivel < 1000 m correspondendo a 70% do volume total dos oceanos » importância da microbiologia dos grandes fundos marinhos » bactérias barofílicas e ultraoligotróficas
4. Turbidez (Seston: matéria particulada em suspensão)
3 fracções: matéria inorgânica (minerais), mat. orgânica (detritos), mat. viva (plancton)
5. Hidrografia:
- partículas acumulam em zonas de gradiente fisico-quimico (ex: haloclina, termoclina, picnoclina; zona frontal entre correntes de sentido contrário)
- turbulência sob acção de ventos e marés causa estratificação/destratificação da coluna de água influenciando perfis verticais
- afloramento costeiro causa blooms de fitoplancton devido ao ressurgimento de camada funda rica em nutrientes
Factores que influenciam distribuição de microrganismos no mar
B) Factores Químicos:
1. Salinidade: bactérias marinhas são halófilas moderadas » NaCl requisito para crescimento
2. pH (água do mar tem pH constante ca. 8.1 – 8.2) & Eh (potencial redox nos sedimentos mede capacidade oxidante/redutora)
3. Matéria orgânica (DOM: m.o.Dissolvida; POM: m.o.Particulada; TOM: m.o.Total)
Variabilidade elevada: TOM
oceanos 0.3 – 2.0 mg L -1
zona costeira 3 – 10 mg L -1
zona eutrofizada até 100 mg L -1
- Fracção lábil (facilmente degradável) composta por moléculas simples (Ex: monossacarídios; aminoácidos)
- Fracção refractária (dificilmente degradável) composta por macromoléculas complexas (peso molecular > 1000; ex: proteinas, polissacarídios) hidrolizda por Actividade Exoenzimática (AEE) de bactérias marinhas.
Fissuras Hidrotermais
Zonas faunisticas nos oceanos
Penetração da radiação solar nos oceanos
Zonas Faunísticas nos Oceanos
Zonas Fóticas nos Oceanos
Habitats nos oceanos
Habitats especializados: neuston (interface atmosfera-mar); seston (partículas em suspensão); endobiótico (endo-simbioses); interface água-sedimento
Fluxos de matéria e habitats nos oceanos
Fissuras Hidrotemais – Tipos diferentes de fumarolas
Fumarolas negras - Precipitação de sulfuretos metálicos (ex: pirite)Fumarolas brancas – Precipitação de Silica, Cálcio e anhidritos
Processos Químicos nas Fissuras Hidrotermais
1) Água fria penetra através de fissuras na crosta ôceânica
2) O2 e P são removidos da água
3) Ca, sulfato e Mg removidos do fluido geotérmico
4) Na, Cu e P são adicionados ao fluido
5) Fluido aquece atingindo temp. max. de 300-400ºC; Cu, Zn e Fe dissolvem-se no fluido
6) Fluido aquecido e rico em metais difunde através de fissuras para o exterior
7) Fluido hidrotermal mistura-se com água do mar fria saturada em O2. Metais e S combinam-se » sulfuretos metálicos negros que precipitam formando estrutura da chaminé
Habitats especializadosVermes tubícolas gigantes (Pogonophora) – Endossimbiose com bactérias sulfoxidantes (quimioautotróficas – fixam matéria orgânica com energia
química derivada da oxidação de H2S ou S a SO4-2)
Habitats especializados: Endossimbiose de bactérias
Bactérias sulfoxidantes endossimbiontes dentro do trofosoma de vermes Pogonophora
Cianobactérias endossimbiontes de flagelado Cyanophora; cloroplastos de microalga vermelha filamentosa
Habitats especializados: Endossimbiose de bactérias
Bactérias bioluminescentes (Photobacterium) endossimbiontes de orgãos luminosos de peixes (B) e invertebrados (A-choco e C-tunicato)
Sistemas de bioluminescência
2 processos diferentes no meio terrestre e no meio marinho usando a mesma enzima luciferase
Sistema “pirilampo” é um processo químico:
luciferase
Luciferina + O2 + ATP oxiluciferina + emissão de luz
No mar, a bioluminescência é produzida por bactérias do género Photobacteriumplanctónicas ou vivendo como endossimbiontes de peixes e invertebrados meso-, abissal- ou hadalpelágicos
luciferase
FMNH2 + aldeido + O2 + ATP FMN + ácidos gordos + H2O + luz
co-factor: Flavina mononucleótida
Habitats especializados: Ectossimbioses
Ciliados peritriquídios Elliobiophyra donacis ancorados a guelras de bivalve Donax
Bactérias epifíticas aderidas a frústula de diatomácea e mucilagem de cianobactéria filamentosa
Camada funda < 1 000 m corresponde a 80% da área global coberta pelos oceanos e a 70% do volume total dos oceanos » ecossistema maior na terra e o menos conhecido
Nivel médio dos oceanos 3 800m; nivel máximo 11 000m
Planície abissal situada entre 4000 e 6000m
Características dos grandes fundos:
- temperatura constante 3 oC + 1 oC
- pressão hidrostática elevada > 100 atm
- escuro
- ultra-oligotrofia (< 1 % do C fixado à superficie sedimenta até à planicie abissal)
N.B. Adaptação à ultra-oligotrofia aumenta barotolerância. Certas enzimas mais afectadas que outras a pressão elevada (sintese & transporte). Espectro contínuo de crescimento de estirpes barofóbicas, barotolerantes e barofílicas. Bactérias barofílicas têm taxa máxa de crescimento a pressões elevadas.
Adaptação fisiológica a presssão hidrostática elevada
Crescimento bacteriano em relação à pressão
Modelo de variação de crescimento bacteriano em relação à pressão hidrostática:Barotolerantes: µmax a 1 atm (A & A´)Barofílicas: µmax a P >> 1 atm (B barofílica moderada & C barofílica extrema)Regressão linear D descreve decréscimo generalizado de µmax em relação à pressão.
Quais as estirpes barotolerantes & barofílicas ?N.B. A que pressão ocorre µmax ?