Modelos de Funcionamento dos Ecossistemas Aquáticos

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Walter de Sá Fraga
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1 Modelos de Funcionamento dos Ecossistemas Aquáticos Modelo Teia Alimentar Microbiana (actual) fonte biomassa mediador central do fluxo, retenção e exportação ( & ) de compostos orgânicos e inorgânicos (adaptado de Sherr & Sherr, 2000) 1

2 Efeito dos vírus na dinâmica de Ecossistemas Aquáticos (Fuhrman, 1992) regulação bottom-up e top-down 2

3 Produção de consumidores: importância do número de níveis tróficos e da eficiência de crescimento (Kaiser et al., 2005) 3

Fluxos e eficiência de transferência de energia entre produtores primários e consumidores: a importância da composição do fitoplâncton (Cloern, 2005) eficiência de produção de

4 Fluxos e eficiência de transferência de energia entre produtores primários e consumidores: a importância da composição do fitoplâncton (Cloern, 2005) eficiência de produção de consumidores (Percurso A: 10% PP; Percurso E: 0,02% PP) teias alimentares de exportação e de retenção How phytoplankton die largely determines how marine organisms live (Kirchman, 2000) 4

5 Teias alimentares de retenção e exportação (Legendre & Le Fèvre, 1995) beneficiários bomba biológica de C alterações climáticas globais efeito temperatura, profundidade, oxigénio e distribuição global do sistema (nerítico versus oceânico) Do physical factors feed the fish? 5

6 Processamento da produção primária em ecossistemas aquáticos (Duarte & Cébrian, 1996) 6

7 Herbivoria...? (Kaiser et al., 2005) importância da dimensão do produtor primário importância global dos protistas fagotróficos (ca. 50% Produção Fitopl./dia) importância da via detrítica no caso de macrófitas (macroalgas + angiospérmicas) 7

Importância dos percursos tróficos detrítico e de predação (detrital and grazing pathways) no funcionamento das teias alimentares em ecossistemas aquáticos Food Chain A L Ó C T O N E Food Web

8 Importância dos percursos tróficos detrítico e de predação (detrital and grazing pathways) no funcionamento das teias alimentares em ecossistemas aquáticos Food Chain A L Ó C T O N E Food Web (Kaiser et al., 2005). DETRITOS: DOM + POM As bactérias heterotróficas são os principais consumidores de matéria orgânica da bioesfera. DOM (osmotrofia) e POC (osmotrofia após acção de exo-enzimas) 8

9 Dinâmica de nutrientes e comunidades planctónicas (Legendre & Rassoulzadegan, 1995) 9

10 Percursos tróficos dominantes (Trophic pathways) - 1 (Legendre & Rassoulzadegan, 1995) 10

11 Percursos tróficos dominantes (Trophic pathways) - 2 (Legendre & Rassoulzadegan, 1995) 11

12 Distribuição da biomassa: classes dimensionais e grupos funcionais (Kaiser et al., 2005) 12

13 Distribuição da biomassa: autotróficos versus heterotróficos (Gasol et al., 1997) 13

14 Regulação da produção bacteriana (HBact) (Cole et al., 1988) (Strom, 2000) Temperatura & Lise viral 14

15 Eficiência de crescimento de Hbact (del Giorgio & Cole, 2000) 15

16 Ciclo sazonal em sistemas aquáticos de clima temperado (1) (Valiela, 1995) importância ciclo estratificação-mistura convectiva factores limitantes do crescimento vias de mortalidade (fisiológica, agregação, sedimentação, predação P+M, lise viral) predação dinoflagelados hetero- e mixotróficos e blooms efeito afloramento costeiro e eventos tempestades 16

17 Ciclo sazonal em sistemas aquáticos de clima temperado (2) (Wassman, 1998) 17

18 Fluxos de carbono particulado vivo (biomassa) e de carbono detrítico (DOC e POC) nas quatro fases do ciclo sazonal em sistemas aquáticos de clima temperado: Dinoflagelados (adaptado Kaiser et al., 2005) 18

19 Dinâmica sazonal das comunidades planctónicas em sistemas aquáticos de clima temperado: metabolismo global (Kaiser et al., 2005) 19

20 Processamento da produção fitoplanctónica pelo bacterioplâncton heterotrófico (Nagata, 2000) 20

21 Protistas fagotróficos como alimento para metazoários planctónicos (Calbet & Saiz, 2005) 21

estratificação-mistura convectiva factores limitantes do crescimento:

22 Dinâmica sazonal de comunidades de macrófitas em sistemas aquáticos de clima temperado (1) (Valiela, 1995) importância ciclo estratificação-mistura convectiva factores limitantes do crescimento: luz e nutrientes importância reservas de nutrientes impacte da predação geralmente reduzido 22

23 Dinâmica das populações de kelps (Kaiser et al., 2005) importância da actividade humana (pesca) cascata trófica trófica (trophic cascade): : kelp ouriço lontra marinha orca (Estes et al., Killer whale predation on sea otters linking oceanic and nearshore ecosystems, Science, 282: ). 23

24 Dinâmica sazonal de comunidades de macrófitas em sistemas aquáticos de clima temperado (2) (Valiela, 1995) factores limitaantes: temperatura, luz e nutrientes importância Eh sedimento actividade bactérias redutoras de sulfato ( H 2 S) e inibição uptake NH 4 24

25 Fluxos de carbono em sistemas dominados por macrófitas (1) (Alongi, 1998) importância características geomorfológicas e hidrodinâmicas (regime maré, tempo de retenção) na definição do local de acumulação dos detritos de macrófitas 25

26 Fluxos de carbono em sistemas dominados por macrófitas (2) (Alongi, 1998) importância da via detrítica no processsamento da produção primária de macrófitas (decomposição média ca % NPP) importância bactérias heterotróficas planctónicas e bentónicas + fungos consumo de DOC e POC actividade microbiana e enriquecimento nutricional da fracção detrítica (POC) 26

27 Decomposição de fragmentos (POC) de macrófitas (Alongi, 1998) 27

28 Produção bacteriana no sedimento (Alongi, 1998) se Produção Bacteriana superior Produção Primária fontes alóctones de matéria orgânica (ver Ria Formosa versus zona costeira adjacente) importância da disponibilidade oxigénio 28

29 Conectividade entre sistemas aquáticos aeróbios e anaeróbios (Lalli & Parsons, 1997) Bactérias sedimento óxico: aerobic link Bactérias sedimento anóxico: anaerobic sink 29

30 Exportação da produção de macrófitas: Outwelling? (Alongi, 1998) Efeito do local de produção da macrófita (supra vs. sub-tidal) Efeito de comunidades de bivalves filtradores (ver Ria Formosa) Efeito de variáveis hidrológicas (exs.: tempestades, pluviosidade, caudal rio) Efeito de variáveis hidrodinâmicas (ex.: amplitude de maré, tempo residência) Intercâmbio de materiais (DOM, POM, DIM; ver Ria Formosa) e interconectividade entre ecossistemas aquáticos 30

31 Funcionamento de ecossistemas aquáticos profundos (1) (Lalli & Parsons, 1997) (Valiela, 1995) Acoplamento bento-pelágico: efeito profundidade (= tempo), actividade microbiana Sedimentação, agregação, solubilização, adsorção, respiração, metabolização de POC (actividade exo-enzimática) e DOC, egestão, excreção, predação Importância produção fitoplanctónica 31

32 Funcionamento de ecossistemas aquáticos profundos (2) (Valiela, 1995) Acoplamento bento-pelágico e efeito profundidade (=tempo) Acumulação depende da produção primária, actividade microbiana heterotrófica, taxa de sedimentação, profundidade do local, condições oxi-reduçaõ do sedimento (sedimentos oceânicos versus sedimentos sapais) 32

33 Funcionamento de ecossistemas aquáticos profundos (3) (Lampitt, 1998) 33

34 Funcionamento de ecossistemas aquáticos profundos (4) (Lampitt, 1998) 34

35 Funcionamento de ecossistemas aquáticos profundos: importância de produtores primários quimiotróficos (van Dover et al., 2003) 35

36 Distribuição global da biomassa de zooplâncton Distribuição global da biomassa bentónica Fonte: 36

37 Produção primária e pescas (Valiela, 1995) 37

38 Actividade global das comunidades em ecossistemas aquáticos 1 - Comunidades planctónicas (Hopkinson & Smith, 2005) 2 - Comunidades bentónicas (Hopkinson & Smith, 2005) 38

39 Distribuição global da respiração em ecossistemas aquáticos (Robinson & Williams, 2005) (del Giorgio & Williams, 2005) 39

40 Metabolismo global dos ecossistemas aquáticos (1) NCP - Produção líquida da comunidade (Net community production) Produção Primária Bruta - Respiração Comunidade NCP>0: sistema aquático autotrófico líquido (net autotrophic); fonte de matéria orgânica c/ potencial exportação ou armazenamento; sumidouro de CO 2 * (CO 2 sink); NCP<0: sistema aquático heterotrófico líquido (net heterotrophic); funcionamento dependente de fontes de carbono orgânico alóctone ou desacoplamento temporal NCP; fonte de CO 2 (CO 2 source) implicações regulação CO 2 atmosférico e alterações climáticas (Alongi, 1998) 40

41 Metabolismo global dos ecossistemas aquáticos (2) (Robinson & Williams, 2005) Ambiente oceânico heterotrófico? (Duarte & Agusti, 1998; Duarte et al., 1999; del Giorgio & Duarte, 2002; del Giorgo & Williams, 2005) Fonte de matéria orgânica? 41

42 Biogeosciences, 2: 1-8 (2005). 42

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