Variáveis reguladoras da produção primária

Transcrição

1 Variáveis reguladoras da produção primária 1. Regulação do crescimento (bottom-up control) Concentração de macro-nutrientes inorgânicos dissolvidos e biodisponíveis (exs.: nitratos, amónia, fosfatos, silicatos p/ diatomáceas e silicoflagelados) Concentração de micro-nutrientes inorgânicos dissolvidos e biodisponíveis (exs.: fontes de Fe, Mg, Co) Intensidade da radiação disponível para fotossíntese (PAR) Composição espectral da radiação disponível Concentração de HCO 3 -, CO 2 (fontes C) e O 2 Concentração de compostos inorgânicos reduzidos (p/ quimiossíntese) Concentração de outros compostos bioactivos estimuladores ou inibidores (exs.: H 2 S, poluentes) Temperatura (i: Q 10 ca. 2 e ii: controlo estabilidade coluna água; f espécie) Salinidade ph Potencial redox (Eh) Pressão hidroestática coluna de água ou água intersticial (porewater) Características do sedimento (exs.: Eh; granulometria permeabilidade e porosidade; conteúdo H 2 O) Características geomorfológicas Características hidrológicas e hidrodinâmicas (exs.: fontes de água doce superficial ou subterrânea, amplitude de maré, período de exposição, proporção área húmida:bacia de drenagem, regime de pluviosidade e tempestades, tempo de residência da massa de água) 2. Regulação da biomassa (top-down control) Predação (uni- e multicelulares, planctónicos, nectónicos e bentónicos) Acção de vírus e outros parasitas Mortalidade fisiológica/ natural (senescência, auto-lise, apoptose) Sedimentação Fragmentação ( POC) Exportação/Importação (advecção vertical e horizontal) 1

2 Variáveis reguladoras da produção primária: Intensidade da radiação PAR (1) PAR variável ( nm*) Fontes de atenuação: absorção H 2 O, matéria orgânica dissolvida, fitoplâncton e epífitas no caso de macrófitas; refracção e reflexão por matéria particulada viva e detrítica Zona eufótica: 1% I 0 PP Bruta = Respiração PPL=0 Profundidade Z euf : < 1 m a 120 m Fonte: Mobilidade (DF) e Regulação da flutuabilidade Variabilidade diária extrema: camada de mistura e região inter-tidal 2

3 Profundidade da zona eufótica em ecossistemas marinhos expostos e confinados (Cloern, 1987) 3

4 Variáveis reguladoras da produção primária: Intensidade da radiação PAR (2) LIMITAÇÃO SATURAÇÃO INIBIÇÃO Fonte: I compensação : crescimento líquido nulo (PP Bruta = Respiração) 5-85 µe.m -2.s -1 I optima : µe.m -2.s -1 f = (espécie, sistema) I inibição: > µe.m -2.s -1 mas: Mobilidade (DF) Regulação da flutuabilidade (CB e DI) Adaptação a ambientes específicos 4

5 Variáveis reguladoras da produção primária: Concentração de nutrientes inorgânicos dissolvidos N, P, Si (diatomáceas, silicoflagelados): macronutrientes Fe, Mn, Cu, Mo, Co, etc: micronutrientes Formas e fontes LIMITAÇÃO SATURAÇÃO Fonte: Ratios de utilização dos nutrientes: razão molar (nº átomos) entre a composição química de diferentes elementos (C, N, P) da biomassa média de fitoplâncton 106 C: 16 N: 1 P (Razão de Redfield, 1963) 16 Si : 16 N: 1 P (Razão de Brzezinski, 1985) mas: estratégias de armazenamento nutrientes variáveis flexibilidade metabólica (N2, DON e DOP, mixotrofia) mobilidade eutrofização cultural e regulação artificial do fluxo hídrico (barragens: ver Danúbio, Assuão & Guadiana) 5

6 Distribuição global da produção primária Ambiente Área (10 6 Km 2 ) Clorofila a (g.m -2 ) PPL (g.m -2.ano -1 ) PPL-a (10 9 t.ano -1 ) %PPL mar. % PPL total Oceano aberto Upwelling Plataforma continental Recifes e macroalgas Estuários (excl. sapais) Amb. Marinho (total) Amb. terrestre Sapais e mangais Lagos e ribeiros Amb. Terrestre (total) Terrest./Mar (adaptado de Valiela, 1995) Produção primária marinha representa ca. 32% produção primária total > 90% da produção primária marinha é efectuada pelo fitoplâncton (macroalgas, microfitobêntos e corais representam < 10%) Faltam processos alternativos de produção primária 6

7 Distribuição global da produção primária oceânica Fonte: Sistemas costeiros versus oceânicos Sistemas costeiros nas margens este e oeste dos oceanos Divergência equatorial Giros sub-tropicais 7

8 Distribuição da produção do fitoplâncton em regiões oceânicas estratificadas (1) Distribuição geral ver epilimnion e hipolimnion em lagos (2) Caso específico de giros quentes Fonte: 8

9 Produção primária em sistemas estuarinos (Knox, 1988) discutir condicionantes da variabilidade espacial 9

10 Produção primária em ecossistemas dominados por macrófitas (Alongi, 1998) 10

11 Sistemas HNLC (High Nutrient Low Chlorophyll) (Dudgale & Wilkerson, 1992) Fe 11

12 Eficiência de Crescimento (1) 1 - Produtor Primário PP Bruta = Respiração ( C-CO 2 ) + Ecsudação ( C-DOC) + Crescimento (= POC L ) 10-15% PPB 13% PPB (avg Fitoplâncton; max ca. 90%) 2 - Consumidor (Primário) POM DOM DIM CO 2 gâmetas mudas valvas + biomassa (Lalli & Parsons, 1997) 12

13 Eficiência de Crescimento (2) (Valiela, 1995) (Parsons et al., 1983) 13

14 Eficiência de Crescimento (3) (Valiela, 1995) 14

15 Modelos de Funcionamento dos Ecossistemas Aquáticos Modelo Clássico : Cadeia Alimentar (décadas 50 a 70) 15

16 Modelos de Funcionamento dos Ecossistemas Aquáticos Modelo Microbial Loop (Azam et al., 1982) 16

17 17