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
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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
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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.
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Fissuras Hidrotermais
Zonas faunisticas nos oceanos
Penetração da radiação solar nos oceanos
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Zonas Faunísticas nos Oceanos
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Zonas Fóticas nos Oceanos
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Habitats nos oceanos
Habitats especializados: neuston (interface atmosfera-mar); seston (partículas em suspensão); endobiótico (endo-simbioses); interface água-sedimento
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Fluxos de matéria e habitats nos oceanos
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Fissuras Hidrotemais – Tipos diferentes de fumarolas
Fumarolas negras - Precipitação de sulfuretos metálicos (ex: pirite)Fumarolas brancas – Precipitação de Silica, Cálcio e anhidritos
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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
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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)
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Habitats especializados: Endossimbiose de bactérias
Bactérias sulfoxidantes endossimbiontes dentro do trofosoma de vermes Pogonophora
Cianobactérias endossimbiontes de flagelado Cyanophora; cloroplastos de microalga vermelha filamentosa
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Habitats especializados: Endossimbiose de bactérias
Bactérias bioluminescentes (Photobacterium) endossimbiontes de orgãos luminosos de peixes (B) e invertebrados (A-choco e C-tunicato)
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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
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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
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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
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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 ?