DOCENTES: Prof. David Montagnes DOCENTE: University of Liverpool, U.K. Prof. Helena Galvão Profª Helena Galvão F.C.M.A., Universidade do Algarve

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1 TEÓRICAS 3 & 4 DOCENTES: Prof. David Montagnes DOCENTE: University of Liverpool, U.K. Prof. Helena Galvão Profª Helena Galvão F.C.M.A., Universidade do Algarve

2 Ciclo de M.O. (cont.) Efeito de radiação UV sobre DOM nos oceanos Radiação solar visivel: nm Radiação UV: nm Radiação azul-verde nm penetra a maior profundidades em águas oceânicas limpidas. Radiação UV-C ( nm) absorvida pela atmosfera; Rad. UV-B ( nm) parcialmente absorvida pelo oxono na estratosfera, mas comprimentos de onda penetram na superficie dos oceanos; Rad. UV-A ( nm) atinge superfice sem sofrer absorçãoe penetra nos oceanos. Assim, ambas as radiações UV-A & UV-B afectam microrganismos planctónicos e DOM no mar.

3 Efeito de radiação UV na Matéria Orgânica no Mar DOM (fracção CDOM coloured DOM) é responsável por grande parte da absorção da radiação solar ( nm) na zona costeira (Mid-Atlantic Bight). Matéria particula refracta UV e comprimentos de onda curtos. UV-B causam danos no DNA celular por vezes letais (mutações em genes essenciais), nas proteinas e outras macromoléculas. CDOM absorbe grande parte da radiação UV-A & UV- B dimuindo o efeito sobre os microrganismos. Radiação UV causa fotoreacções na fracção CDOM: remineralização produzindo DIC & DIN e gases como CO 2, CO e OCS (Sulfoxido de carbono) que evaporam; fotoxidação quebra ligações no CDOM formando compostos mais simples (lábeis ou refractários ).

4 Distribuição e utilização de DOM no mar Rios na Amazónia exibem maior concentração de HMW DOC (vegetação terrestre); Laguna Madre e Aransas Pass (Golfo do Texas) com vegetação marinha; GOM: Golfo Mexico Norte durante bloom de cianobactérias, Delta do Mississippi e durante senescência de bloom de diatomáceas apresentam maior concentração de LMW DOM. Actividade bacteriana em incubações de águas do GOM durante bloom de cianobactérias. N.B. Fracção HMW DOM estimula consumo de O2, produção bacteriana e abundância bacteriana, mais do que fracção LMW DOM.

5 Modelo de peso molecular vs labilidade de compostos orgânicos no mar (Amon & Benner 1996) Espectro contínuo de peso molecular vs bioreactividade. Círculos maiores: POM; círculos médios: HMW DOM e círculos pequenos: LMW DOM. Novo conceito: Em geral, a distribuição dos pontos indica que maior quantidade de POM tende a ser mais lábil que LMW DOM. Esta fracção contém elevado número de compostos simples mas refractários.

6 Composição de Matéria Orgânica durante períodos de bloom e de senescência de fitoplancton (Gobler & Sañudo 2003) Maré castanha tóxica de Auerococcus (Pelagophyceae) em West Neck Bay, Long Island, N. Y. Fraccionamento de TOC & TON durante e após bloom. HMW (fracção coloidal) 1kDa; LMW (< 0.2µm) < 1 kda DOM (< 0.2µm) & POM (> 0.7 µm) N.B. Aumento de DOC devido a HMW OC (80 % ) e decréscimo relativo de LMW OC ; muito POC & PON produzido pelo bloom.

7 Degradação de Matéria Orgânica após maré castanha (cont.) (Gobler & Sañudo 2003) POC:PON, DOC: DON & HMW C:N acima de rácio Redfield, mas LMW C:N proximo de rácio Redfield durante bloom. Bloom produz partículas e fracção coloidal (HMW) enriquecida em C devido a composição bioquímica da espécie de micro-alga ou limitação em N no meio? Tempos de residência longos do pool refractário de m.o. permitem advecção de m.o. do estuário/baía para a plataforma.

8 Importância de arquiobactérias (Archaea) no consumo e composição de m.o no mar (Teira et al. 2006) Domínio Archaea (Grupos I & II: Cren- & Euryarchaeota) mais abundante que Bacteria em águas frias e na camada funda do Atlântico Norte. N.B. LSW: Labrador Sea Water; NADW: North Atlantic Deep Water; DSOW: Denmark Strait Overflow Water. Aumento de consumo de D-Aspartato em relação a L-Aspartato em NADW devido a maior abundância de Archaea (grupo I Crenarchaeota). Eubactérias consomem L-Asp preferencialmente.

9 Importância de arquiobactérias (Archaea) no consumo e composição de m.o no mar (Teira et al. 2006) - cont. Eubactérias predominam na camada de mistura (0-100m) e incorporam L-Asp preferencialmente. Arquiobactérias predominam na camada funda ( m) e incorporam preferencialmente D- Asp. Portanto, abundância relativa dos domínios Bacteria vs Archaea afecta consumo de D-AA vs L-AA e altera composição de pools de amino-ácidos livres (FAA) nos oceanos.

10 Variabilidade de fito- e bacterioplancton em relação á composição de m.o na costa de Vigo (Barbosa et al. 2001; Alvarez-Salgado et al. 2001) Map of the study area (NW Iberian upwelling system SW Europe) with sampling locations during Lagrangian drift experiments along shelf-edge (circles) and within an upwelling filament (squares) undertaken during August Dashed lines represent 200m and 1000m depth contours.

11 Variabilidade a curto prazo de bacterio- e fitoplancton durante experiências de deriva Lagrangiana no limite da plataforma e num filamento de afloramento na zona costeira de Vigo (cont.) Short-term variability of bacteria and phytoplankton along shelf-edge and upwelling filament. (A) bacterial biomass (BB, circles) & phytoplankton biomass (PB, squares). (B) bacterial production (BP, black circles), GPP (Gross Primary Prod., empty squares) & NPP (Net Prim. Prod., solid squares). (C) estimated doubling times (DT) of bacterioplankton (circles) and phytoplankton (squares). N.B. Short-term coupling between BB & PB, as well as between BP & NPP.

12 Perfis verticais de variáveis fisico-químicos durante experiências de deriva Lagrangiana na costa de Vigo (cont.) Deriva no limite da plataforma: 3-7 Agosto 98; deriva filamento de upwelling: Agosto 98. Zona ensombreada: camada de mistura até ao nivel 1% PAR (Photosynthetic Active Radiation); TON: PON + DON Variação nos rácios C:N de POM, DOM & TOM; clorofila fraccionada & composição do fitoplancton durante os 2 períodos de deriva Lagrangiana.

13 Estimativa de fraccionamento de m.o. na costa de Vigo (cont.) Estimativa (µm C) de fracções refractária, semilábil & lábil na água de afloramento ENACW (camada funda) e água transportada fora da platataforma (camada de mistura). DOC + POC = TOC N.B. POC = 9%TOC & C:N=6; Fracção refractária: 74% TOC & C:N= 19; Fracção semilábil: 10% TOC & C:N= 9; Fracção lábil: 18% TOC & C:N = 6

14 Alterações Globais no Ciclo de Carbono nos Oceanos Previsão de impacte de alteração global no Atlântico Norte junto à costa do Canadá (Wright et al. 1986; Frank et al. 1990): Aumento da temperatura da água; Maior caudal descarregado pelos rios; Redução da salinidade junto à costa; Gelo mais fino formando-se mais tarde e fundido mais cedo; Diminuição da intensidade e variação dos ventos; Aumento da estratificação da coluna de água causando menor mistura pela acção das marés; Intensificação da Corrente do Labrador, enfraquecimento da Corrente do Golfo, alteração na direcção das correntes ao longo da margens da plataforma continental.

15 Alterações Globais no Ciclo de Carbono nos Oceanos (cont.) Previsão do impacte destas alterações sobre processos biogeoquímicos: Maior estratificação da coluna de água junto à costa provoca diminuição no teor O 2 dissolvido, o que poderá causar eventual depleção na camada funda com desenvolvimento de anóxia em particular no verão; Aumento da nebulosidade provoca atenuação da radiação solar atingindo a superficie do mar» efeito positivo ou negativo sobre fitoplancton? Menor mistura vertical da coluna de água pela acção das marés causa decréscimo de nutrientes na camada eufótica reduzindo a produção primária & quantidade de DOC & POC disponível para o consumo bacteriano com consequências negativas para a teia alimentar microbiana em geral; Taxas de decomposição de m.o. mais lentas resultando em maior sedimentação de m.o., que contribuirá para a depleção em O 2 na camada funda e nos sedimentos»» camada funda com anóxia permanente. Produção elevada de H 2 S nos sedimentos de estuários e da zona costeira terá impacte negativo sobre populações de fito-, zoo-, ictioplancton e peixes»» fenómeno semelhante ao El Niño na costa do Peru com mortalidade generalizada de fauna marinha