Ecologia y ecofisiologia de las cianobactérias. Profa.Sandra M. F. O.Azevedo IBCCF - UFRJ

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1 Ecologia y ecofisiologia de las cianobactérias Profa.Sandra M. F. O.Azevedo IBCCF - UFRJ

2 CIANOBACTÉRIAS Organismos procariontes fotossintéticos Organização celular e bioquímica semelhante às bactérias Gram negativas Responsáveis pelo início do acúmulo de oxigênio na atmosfera terrestre Origem no período Pré-Cambriano milhões de anos Era Proteozóica (2.500 a 570Ma) Era das Cianobactérias (Schopf e Walter, 1982) 08:13 2

3 Estromatólitos formados por cianobactérias Schizothrix Whiton & Potts, 2000

4 The geochemical record of atmospheric oxygen as it relates to nitrogen fixation and the evolution of heterocystous cyanobacteria. Tomitani A et al. PNAS 2006;103: by National Academy of Sciences

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6 OCORRÊNCIA E HABITAT Ampla distribuição : rios, mares, lagos, represas ambientes extremos como: 1. fontes termais ( >70 0 C) 2. fissuras de rochas de deserto 3. ambientes hipersalinos Preferência por águas neutro-alcalinas Planctônicas ou Bentônicas Podem fazer associações simbióticas com fungos (liquens) ou plantas superiores 08:13 6

7 OCORRÊNCIA E HABITAT Cianobactérias em fontes termais: a- b c Hunter s Hot Springs Oregon. 74 o 54 o C Synechococcus Oscillatoria d-e-f Yellowstone National Park. 92 o - 50 o C Synechococcus Whiton & Potts, 2000

8 Cianobactérias em rochas de desertos: a b : deserto de Negev f : deserto de Sonoran México. Whiton & Potts, 2000

9 Variações morfológicas: Unicelulares picoplanctônicas < 5µm Colônias nanoplanctônicas 5-20µm Maioria possui múltiplas copias do genoma Aphanocapsa delicatissima 08:13 Whiton & Potts,

10 Anabaena sp. Lyngbya sp. Células vegetativas: diâmetro de 0,4µm a 40µm Volume pode variar 3x :13 Trichodesmium thiebautii 10 Whiton & Potts, 2000

11 Diferentes estratégias das cianobactérias: Formadores de florações de superfície: Microcystis, Anabaena, Aphanizomenon Águas com pouca ou nenhuma turbulência, Células capazes de formar aerótopos e regular sua taxa de flutuação, Alta taxa de fotossíntese na superfície

12 Microcystis aeruginosa Anabaena sp

13 2. Homogeneamente dispersas na coluna d água Planktothrix ( Oscillatoria) agardhii, Limnothrix (Oscillatoria) redekei, Synechocystis (?) Espécies sensíveis a altas intensidades luminosas, Não formadoras de colônias, Células ou filamentos bastante pequenos pouca habilidade para regular a flutuação. Planktothrix (Oscillatoria) agardhii

14 3. Ecoestrategistas para baixas intensidades luminosas: Planktothrix ( Oscillatoria) rubescens, Cylindrospermopsis Populações na zona intermediaria da estratificação térmica (metalimnio), São inibidas por altas intensidades luminosas, A maioria cresce em intensidades luminosas de 1 5% da radiação de superfície.

15 Cylindrospermopsis Aspecto de floração de Planktothrix rubescens Chorus & Bartram, 1999

16 Espécies fixadoras de nitrogênio: Anabaena, Aphanizomenon, Cylindrospermopsis, Nodularia, Nostoc Vantagem em ambientes com baixa disponibilidade de nitrogênio inorgânico dissolvido, Precisam de alta disponibilidade de energia baixa intensidade luminosa por ser limitante, Podem formar aerótopos e colônias e manter-se na superfície da coluna d água.

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18 CONDIÇÕES IDEAIS PARA A OCORRÊNCIA DE FLORAÇÕES DE CIANOBACTÉRIAS Vento fraco; Temperatura da água entre C; ph entre 6-9; Abundância de nutrientes (N e P).

19 PRINCIPAIS CAUSAS E EFEITOS DAS FLORAÇÕES DE CIANOBACTÉRIAS FATORES CAUSAS EFEITOS Fontes Pontuais Fontes Difusas Nutrientes (P e N:P) Luz ( Baixa Turbidez) Toxinas Humanos Animais Domésticos Vida Selvagem Seca Temperatura Falta de Turbulência CIANOBACTÉRIAS Desoxigenação Comunidade aquática (incluindo peixes) Controle Fluxo e Vazão Longo Tempo de Retenção Estética Espumas Odor Fontes externas aos rios Inoculação Biológicas (ex:predação) Químicas (ex:ph alto) Água de Gosto e Odor abastecimento Carga Orgânica Afeta o tratamento Ambiente Química da água

20 Usos Múltiplos dos Recursos Hídricos abastecimento, irrigação, industria, navegação, recreação, aqüicultura Eutrofização

21 Aumento do Processo de Eutrofização Decréscimo da qualidade da água Aumento da ocorrência de florações de cianobactérias

22 Eutrofização e ocorrências de florações de algas nocivas:

23 Florações de cianobactérias em reservatórios de abastecimento público: Foto SABESP Represa Bilings, Foto Ciência Hoje, 1980

24 Florações de cianobactérias em lagoas costeiras:

25 Floração de Microcystis Atingindo a Zona Costeira - RJ Jornal O Globo 11/11/04

26 Efeitos da Seca El Ninho Região Nordeste Reservatório de Tabocas PE :

27 Espécies de cianobactérias usualmente encontradas em florações brasileiras Cylindrospermopsis raciborskii Anabaena sp Microcystis aeruginosa

28 Ocorrência de Florações de Cianobactérias O que falta saber: Como prever a ocorrência Função fisiológica e ecológica das cianotoxinas Distribuição dos genes de síntese das toxinas entre as espécies Regulação do conteúdo de cianotoxinas por cada linhagem