Variação espaço temporal do fitoplâncton e limitação do crescimento pela turbulência. Sônia Maria F. Gianesella

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1 Variação espaço temporal do fitoplâncton e limitação do crescimento pela turbulência Sônia Maria F. Gianesella

2 Gradientes ambientais no oceano Três importantes gradientes para o crescimento e sobrevivência dos organismos são encontrados no oceano: 1- Gradiente Vertical: - variações na quantidade e qualidade da luz, concentração de nutrientes, temperatura e pressão.

3 2- Gradiente Neritico-oceânico abrange diferentes massas de água com características únicas:, a. Input de rios: nutrientes, silte (redução da luz) b. Pareamento bentico-pelágico mistura vertical e reciclagem de nutrientes muito próximos c. Variação da composição de sedimentos.

4 Ex conseqüência Variação da PP perpendicular à costa

5 3- Gradiente Latitudinal resulta em variações na entrada de energia solar. Baixas latitudes recebem mais E solar/m2 do que altas latitudes: a) geração de ventos que provocam misturas, ressurgências e correntes. b) Diferentes Q de E para PP c) Diferenças na temperatura de superfície e portanto estrutura térmica vertical

6 .Distribuição vertical do fitoplâncton no oceano Função da luz e nutrientes. Portanto: processos que alteram a distribuição dessas variáveis irão controlar a distribuição do fitoplâncton espacial e sazonalmente.

7 Turbulência como fator controlador primário do crescimento do fitoplâncton. Turbulência influencia o pareamento dos processos físicos e biológicos do fito de três maneiras importantes: 1- Nutrientes essenciais são transportados das camadas profundas para a Zeu por turbulência. 2- Auxilia na sustentação do fito na zona eufótica, posto que em águas calmas as células maiores tendem a afundar para camadas profundas. 3- Também transporta o fito da superfície para as camadas profundas sem luz, mecanismo de perda. Portanto, populações estáveis de fito são mantidas através de um balanço dinâmico delicado entre turbulência, reprodução e afundamento.

8 Turbulência como fator controlador primário do crescimento do fitoplâncton. O fitoplâncton apresenta crescimento cíclico (sazonal) resulta do efeito combinado da espessura da Zeu e dos ciclos sazonais hidrometeorológicos atuando sobre a estratificação.relação entre Zm e Zc ( SCDC: Sverdrup Critical Depth Model) quando Zm < que Zc ocorre floração

9 SCDM funciona bem, exceto para as regiões HNLC Pacífico Norte, mares austrais e Pacífico leste Nas altas latitudes estas oscilações são mais pronunciadas e a resposta do fitoplâncton é mais evidente. O efeito mais ilustrativo é o do ciclo sazonal de médias latitudes com dois máximos, de primavera e outono

10 O padrão típico de variação sazonal do fito nas regiões temperadas é conhecido desde o início do século 20. A característica principal é a floração (bloom) de primavera de curto período (1-2 semanas) Este ciclo contém a fase de crescimento exponencial e é seguido por um decréscimo abrupto resultante da herbivoria pelo zooplâncton.

11 Harold Sverdrup ( 1953) descreveu as condições hidrológicas que desencadeiam o bloom de primavera atribuiu o início da floração à formação da termoclina sazonal, quando a camada de mistura superficial é isolada da água profunda e o fitoplâncton é retido na região iluminada (z. eufótica).

12 O desenvolvimento da termoclina sazonal no verão resulta em limitação nutricional do crescimento do fito.

13 Nessa situação, a estratificação da z. eufótica é o fator primário que controla o crescimento do fito. Considera-se dois os principais fatores limitantes: luz e nutrientes. Limitação por luz crítica durante o inverno, mistura turbulenta leva as algas para a região abaixo da profundidade crítica. A limitação por nutrientes crítica durante o verão, com a permanência da termoclina sazonal nutrientes não penetram na zona eufótica.

14 estação do ano Fatores hidrometeorológicos Estratificação Crescimento fitoplanctônico Inverno Máxima mistura turbulenta causada pelo vento Convecção profunda Mínimo de inverno limitado pelo incidência de luz Resfriamento máximo da camada superior Primave ra Mistura turbulenta enfraquece Formação da termoclina sazonal Bloom de primavera Início do aquecimento da camada superior Verão Aquecimento máximo da camada superior; mínimo de mistura turbulenta Máxima estratificação Mínimo causado pela limitação de nutrientes Outono Resfriamento da camada superior; Aumento da mistura turbulenta Erosão da termoclina sazonal Bloom do outono

15 Em altas latitudes (frias e ventosas) o mínimo de inverno é mais pronunciado e o mínimo de verão é menos pronunciado. Em baixas latitudes (quentes e menos ventosas) o mínimo de inverno é menos pronunciado ou ausente e o mínimo de verão pode ser mais pronunciado. Desvios do padrão sazonal típico resulta em peculiaridades locais do ciclo do fitoplâncton.

16 Padrões típicos de ciclos sazonais- Parsons & Takahashi, 1973

17 Grazing Time Lag resposta temporal Espacialmente, resposta é semelhante, quando se considera, por exemplo, uma ressurgência. Áreas alternadas de alta e baixa densidade do fitoplâncton. Altas densidades atraem zooplâncton,, que por sua vez atraem os peixes, que promovem claros de zoo.

18 No caso de Ressurgência: Com o aumento do fluxo de nutrientes pela ressurgência o crescimento do fito aumenta e o pico de máximo se move em direção a águas mais rasas. Quando o fluxo é muito intenso e a biomassa do fito é alta, a distribuição vertical máxima se localiza na superfície.

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20 Efeitos locais: Células de Langmuir. Distribuição do fito: patches, filamentos, etc.

21 Leitura Adicional: Alan Longhurst Ecological Geography of the Sea. Academic Press San Diego 398p. Lam, P. J., J. K. B. Bishop, C. C. Henning, M. A. Marcus, G. A. Waychunas, and I. Y. Fung (2006), Wintertime phytoplankton bloom in the subarctic Pacific supported by continental margin iron, Global Biogeochem. Cycles, 20, GB1006.