ecossistema marinhoaula01
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CURSO: Ciências Biológicas
DISCIPLINA: Ecossistemas marinhos e sua biota
CONTEUDISTA: Alexandra E. Rizzo
Aula 1
O AMBIENTE MARINHO E SEUS FATORES CONDICIONANTES
Meta
Apresentar as principais características dos oceanos.
Objetivos
Esperamos que, após o estudo do conteúdo desta aula, você seja capaz de:
1. Categorizar, de um modo geral, os oceanos;
2. Identificar as principais variáveis ambientais que exercem influência sobre a distribuição
da biota e que regulam os processos físico-químicos e geológicos.
Introdução
Os oceanos preenchem as grandes depressões da superfície terrestre com água salgada.
Uma das hipóteses sobre a origem dos oceanos remonta ao resfriamento e solidificação
da crosta terrestre, que formaram as bacias oceânicas. O preenchimento destas bacias
pela água deve-se ao vapor d’água liberado durante as erupções vulcânicas. Estes
vapores de água foram se condensando, precipitando e preenchendo, assim, as bacias
oceânicas.
Bacias Oceânicas
Bacias oceânicas são áreas extensas e profundas com relevo relativamente plano.
Estendem-se das dorsais meso-oceânicas (geralmente é o local onde as placas
tectônicas se encontram) até as margens continentais e tem profundidades médias de 4
km. Podem ser subdivididas em montes abissais, que são pequenas elevações de até
900 m acima do fundo oceânico. Próximo às margens continentais, os sedimentos
originados dos continentes cobrem completamente os montes abissais formando planícies
abissais. Iniciam-se a partir da base da margem continental e não incluem as cordilheiras
e as fossas abissais.
1
Apesar de a Terra receber esse nome, nosso planeta é composto essencialmente por
água, cobrindo pouco mais de 70% da superfície terrestre. A profundidade média dos
oceanos é de 4.000 metros, sendo que a maior profundidade conhecida atinge mais de
11.000 metros.
Fossas Oceânicas
As fossas oceânicas ou abissais são as regiões mais profundas dos oceanos. Formam-se
em zonas de encontro de placas tectônicas, ou seja, quando uma placa mergulha sob a
outra. A Fossa das Marianas é o local mais profundo dos oceanos, atingindo uma
profundidade de 11.034 metros. Localiza-se no Oceano Pacífico, a leste das Ilhas
Marianas.
Em março de 2012, o cineasta James Cameron desceu até ao fundo da Fossa das
Marianas num batiscafo, durante a expedição "Deep Sea Challenge". Depois de sete anos
de trabalho, o cineasta empreendeu em apenas três horas uma descida aos 10.998
metros de profundidade. A Fossa das Marianas, que recebera a visita humana pela
primeira vez em 1960, foi filmada com câmeras de alta resolução em 3D. Se você quiser
ver algumas imagens e saber mais sobre o documentário, entre no site oficial do National
Geographic (em inglês):
http://www.deepseachallenge.com/
Os oceanos representam quase 98% do total de água da Terra. Como comparação, a
porcentagem de água subterrânea mais aquela presente em rios e lagos corresponde a
somente 0,4% do total dos reservatórios da hidrosfera.
Essa imensa quantidade de água salgada atualmente é dividida em cinco grandes
oceanos, cuja origem é diretamente relacionada a processos geológicos da crosta,
ocorridos nos últimos 250 milhões de anos. Estes cinco oceanos principais são:
1) Oceano Ártico: inclui os mares situados na porção mais ao norte do globo terrestre,
sendo delimitado pelas costas da Europa, Ásia e América, além do Círculo Polar Ártico. É
parcialmente coberto de gelo durante o verão e quase completamente durante o inverno,
sendo apontado como um dos oceanos mais ameaçados com o aquecimento global.
2
2) Oceano Antártico: formado pela junção das porções mais ao sul dos oceanos
Atlântico, Pacífico e Índico que atingem o continente Antártico, nas proximidades do
Círculo Polar Antártico. É o único a não ter nenhuma barreira física (como montanhas em
seu fundo, por exemplo) com nenhum outro corpo de água.
3) Oceano Atlântico: estende-se desde o norte, incluindo Groenlândia e o Mar da
Noruega, até o sul, no continente Antártico. A oeste, é limitado pela Europa e África, e a
leste, pelas Américas. É composto por mares marginais, como o Golfo do México, o Mar
Mediterrâneo, o Mar Báltico e o Mar do Norte.
Mares marginais são golfos de grandes dimensões que penetram nos continentes.
4) Oceano Pacífico: o maior dos oceanos; estende-se da costa ocidental americana até
a costa oriental da Ásia e Austrália. A cadeia de ilhas submersas, assim como as
atividades vulcânicas, é mais pronunciada nesse oceano. O Pacífico é considerado o
oceano mais antigo dentre os demais.
5) Oceano Índico: estende-se desde o norte, incluindo a Índia até o sul, no continente
Antártico; a leste, na costa ocidental da Austrália, e a oeste, na costa oriental do
continente africano. Ao contrário dos oceanos Pacífico e Atlântico, suas águas estão
basicamente localizadas no hemisfério sul, já que o continente asiático o limita ao norte.
Possui dois mares internos, o Mar Vermelho e o Golfo Pérsico.
3
Fonte:
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:World_oceans_map_mollweide_de.png
Figura 1.1. Localização dos cinco grandes oceanos terrestres. (Legenda: Indisher ozean
= Oceano Índico; Arktisher ozean = Oceano Ártico; Pazifischer ozean = Oceano Pacífico;
Atlantischer ozean = Oceano Atlântico; Antarktischer ozean = Oceano Antártico).
Nessa breve introdução sobre os oceanos, você leu algumas vezes a palavra “mares”.
Eles são extensões de águas salgadas conectadas ou não por um oceano. Mares são
partes dos oceanos e podem ser classificados em 3 tipos:
a) mares costeiros ou abertos: totalmente abertos para o oceano;
b) mares continentais ou mediterrâneos: rodeados por terra mantendo uma ligação com o
oceano;
c) mares fechados ou isolados: não possuem nenhuma ligação com o oceano.
A definição de “mar” nos demonstra bem a relação entre esse corpo d’água e o oceano.
Mas é importante ainda que você conheça um pouco mais afundo sobre os oceanos, e,
para isso, serão trabalhadas algumas das suas principais características, que são:
• topografia;
• assoalho oceânico;
• aspectos físico-químicos;
• circulações da atmosfera e da superfície oceânica.
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Vamos a cada uma delas!
1. Topografia
Topografia é a ciência que estuda todos os acidentes geográficos na Terra. Ela determina
as medidas de área, perímetro, localização, orientação, variações no relevo e assim
representa tudo isso graficamente em cartas topográficas.
Os oceanos podem ser divididos de acordo com sua topografia em:
a) Costa – como podemos observar na figura 1.2, a costa é o litoral. Praia é a borda do
mar, ou ainda, a parte de terra modificada por contato com o mar. Geralmente, as praias
são cobertas de areia, mas tem aquelas que são recobertas por lama ou seixos.
b) Plataforma – é a porção adjacente à costa, pouco inclinada, cuja profundidade média é
de 135 m e sua largura média é de 65 km (podendo chegar a 650 km no Ártico).
c) Talude Continental – começa quando a plataforma sofre uma queda acentuada na
inclinação, próximo a uma profundidade média de 200 m.
d) Elevação Continental ou Sopé – é contígua ao talude e sofre uma alteração no relevo
com profundidades variando entre 1500 e 4000 m.
e) Fundo ou Planície Abissal – é entrecortado por vales, montanhas, cânions, cordilheiras
e tem início a partir dos 4000 m de profundidade. Algumas dessas elevações podem
formar ilhas oceânicas.
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Fonte: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/13/Oceanic_basin.svg?
uselang=pt-br
Figura 1.2. Esquema representando o relevo oceânico, incluindo a bacia oceânica.
(Legenda: sea surface = superfície do mar; continental shelf = plataforma continental;
continental slope = talude; continental rise = elevação continental; abyssal plain = planície
abissal; oceanic trench = fossa oceânica; submarine ridge = cadeia submarina).
Placa tectônica: a placa é uma camada maciça, rochosa e contínua, cujo formato é
irregular; ela é um segmento da crosta terrestre (camada mais superficial do planeta).
Segundo a Teoria de Tectônicas de Placas, a crosta encontra-se fragmentada em placas
(12 ao todo), que se movem ao deslizarem sobre o material fluido (magma) do interior do
planeta.
Atividade 1
Observe os mares abaixo e classifique-os a partir do que foi dito até agora. Caso ele
esteja ligado a um ou mais oceanos, identifique qual ou quais são estes oceanos.
Justifique sua resposta.
a)
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Fonte: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e6/LA2-Bering-Sea.png
b)
Fonte:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0e/Locatie_Middellandse_Zee.PN
G
Resposta Comentada
a) O Mar de Bering é classificado como um mar aberto ou costeiro. Ele faz parte do
Oceano Pacífico e está delimitado ao norte pelo Alasca, ao sul pela Península do Alasca
e a oeste pela Sibéria. O Estreito de Bering, que o conecta ao Oceano Ártico, permitiu que
o homem e outros animais migrassem da Ásia para a América do Norte por terra durante
a última era glacial, quando o nível do mar baixou consideravelmente. Ok!
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Mar de bering
Rússia Alasca
(EUA)Canadá
Egito
Espanha
França
Itália
Marrocos Argélia
Turquia
Mar Mediterrâneo
b) O Mar Mediterrâneo, como o nome diz é um mar mediterrâneo (do latim,
Mediterraneus, que significa “entre as terras”) ou costeiro. Ele faz parte do Oceano
Atlântico. Está compreendido entre os continentes europeu, asiático e africano. Deságua
no Atlântico através do Estreito de Gibraltar e no Mar Vermelho pelo Canal de Suez. Suas
águas são quentes devido ao calor emanado pelo Deserto do Saara.
2. Assoalho Oceânico
O assoalho oceânico reveste as bacias oceânicas e é composto por várias camadas. A
espessura e a composição destas camadas variam em função de fatores, como a
geologia oceânica e local; a proximidade das áreas continentais e de fontes de material
terrígeno, como rios; os processos biológicos que ocorrem na superfície; e os processos
físico-químicos na coluna d’água.
Nas regiões mais próximas aos continentes, geralmente temos a camada superior
composta por sedimentos não-consolidados (que serão explicados mais adiante na
aula), provenientes de restos de organismos planctônicos, incluindo aqueles com
esqueletos de carbonato de cálcio e sílica, além de lama, silte, argila e outros minerais de
origem continental.
Silte é qualquer fragmento de mineral ou rocha menor do que a areia fina e maior que a
argila. Seu tamanho corresponde ao diâmetro entre 0,004 e 0,064 mm.
Conforme nos afastamos das margens continentais, a quantidade proporcional de cada
tipo de sedimento pode se alterar muito, passando a ser compostos quase
exclusivamente por lama. Também podem ser encontradas camadas de rochas
vulcânicas e nódulos de manganês.
Nódulos de manganês são deposições de óxidos de ferromanganês e outros elementos
no solo dos oceanos. Podem variar de 1 a 10 cm de tamanho e sua distribuição nos
oceanos é bastante variável.
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Podem existir atividades vulcânicas em zonas onde há encontro de placas tectônicas.
Caso as placas subjacentes se movimentem uma em direção à outra, pode ocorrer a
formação de cordilheiras oceânicas. Tal processo desencadeia movimentos laterais do
assoalho oceânico, distanciando-o em alguns centímetros por ano.
Fonte: http://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Global_maps_of_tectonic_plates?
uselang=pt-br#mediaviewer/File:Placas_tectonicas_mapa.png
Figura 1.3. Mapa global com os limites das placas tectônicas.
2.1. Tipos de substratos marinhos
Os substratos marinhos podem ser classificados de diversas formas. A fim de facilitar o
estudo, vamos selecionar aspectos básicos, como por exemplo, quanto à sua
estabilidade, formação e produção pelo homem.
Podemos classificar os substratos de várias formas, sendo a classificação mais básica a
de substrato consolidados e não consolidados. Outras formas são: quanto à sua formação
e quanto à sua origem.
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Substrato não consolidados (ou inconsolidados) são os fundos sedimentares em que as
partículas que os compõem estão separadas umas das outras. Como exemplo deste tipo
de substrato, temos a areia de uma praia, que possui vários tamanhos e formatos de
grãos. Já no substrato consolidado, suas partículas estão agregadas, compactadas ou
cimentadas. Um exemplo deste tipo de substrato são as rochas metamórficas como o
quartzo.
Se classificarmos os sedimentos quanto à sua formação teremos os substratos minerais,
que se formam a partir de uma rocha vulcânica, e biológicos, provenientes, por exemplo,
do calcário presente em recifes de coral ou de troncos de árvores.
A classificação pela origem dos sedimentos leva em conta se há atuação do homem ou
não. Assim, os substratos naturais serão aqueles de origem mineral (como rochas, areia,
lama) ou biológica (provenientes de plantas – algas, troncos etc. - e animais – esponjas,
corais, etc.), podendo ser consolidados ou inconsolidados. Já os artificiais são quaisquer
estruturas criadas pelo homem – como molhes, píeres, atracadouros de navios – e são
geralmente consolidados.
2.2. Origem das partículas de sedimento
As partículas de sedimento podem ser formadas pela ação erosiva do mar sobre as
rochas, sendo denominada de litorânea. Terrígenas são aquelas transportadas pelos rios,
geleiras e ventos. Cinzas e partículas vulcânicas são provenientes de emissões
vulcânicas, enquanto partículas cósmicas entram no mar a partir da atmosfera, em forma
de poeira ou fragmentos de meteoritos. Já as partículas de origem autóctone são
formadas nos oceanos, provindas de restos de animais, como conchas e carapaças.
2.3. Classificação dos sedimentos
Os grãos que compõem o sedimento possuem diversas características que os
diferenciam, tais como sua origem e composição. No entanto, uma característica
importante é o tamanho das partículas, que podem alcançar desde dimensões
micrométricas até vários centímetros de diâmetro. Por exemplo, grãos com diâmetro entre
10
2 e 64 mm são classificados como cascalhos. Estes ainda podem ser subdivididos em
muito fino, fino, médio e grosso. Com os grãos de areia e de silte também ocorre este tipo
de classificação.
Há uma variação no tamanho das partículas de sedimento que é definida pelo coeficiente
de seleção. Essa variação vai desde sedimentos pobremente selecionados a sedimentos
muito bem selecionados. Sedimentos pobremente selecionados são aqueles em que as
partículas de sedimento podem ser encontradas em várias classes de tamanho, enquanto
sedimentos bem selecionados não apresentam tanta variação, ou seja, as partículas
tendem a ter o mesmo diâmetro.
Escala granulométrica de Wentworth:
Wentworth publicou, em 1922, um modo de classificar os tamanhos variados de grãos de
sedimento. Para isso, foi adotada a medida em escala Phi (representada por Φ), que é
obtida pela transformação log na base 2 da escala em milímetros. O resultado pode ser
observado na tabela abaixo:
Tamanho de grãos Classificação
(mm) (Φ)
< 256 a 64 < -8 a -6 matacão
< 64 a 32 < -6 a -5 cascalho muito grosso
< 32 a 16 < -5 a -4 cascalho grosso
< 16 a 8 < -4 a -3 cascalho médio
< 8 a 4 < -3 a -2 cascalho fino
< 4 a 2 < -2 a -1 cascalho muito fino
< 2 a 1 < -1 a 0 areia muito grossa
< 1 a ½ < 0 a 1 areia grossa
< ½ a ¼ < 1 a 2 areia média
< ¼ a 1/8 < 2 a 3 areia fina
< 1/8 a 1/16 < 3 a 4 areia muito fina
< 1/16 a 1/32 < 4 a 5 silte grosso
< 1/32 a 1/64 < 5 a 6 silte médio
< 1/64 a 1/128 < 6 a 7 silte fino
< 1/128 a 1/256 < 7 a 8 silte muito fino
< 1/256 < 8 argila
A escala Phi (Φ) representa o tamanho do grão em milímetros e as duas possibilidades
que o mesmo tem ao ser colocado em uma peneira: passar ou não por suas malhas.
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Observe que os limites de cada classe crescem ou decrescem dentro de uma progressão
geométrica.
Atividade 2
Observe as diferentes imagens. A partir delas, tente classificar o substrato apresentado
na imagem (É consolidado ou não? É biológico ou mineral? São pobremente ou muito
bem selecionados? E assim por diante). Justifique sua resposta.
a)
Fonte:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ea/Gravel_on_a_beach_in_Thirasia,_Sa
ntorini,_Greece.jpg
b)
Fonte: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7d/Textile_cone.JPG
c)
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Fonte:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7a/Rocks_at_the_Asilomar_State
_Beach.jpg
Resposta Comentada
a) São cascalhos de origem mineral, predominantemente variando de grosso a muito
grosso e por isso são pobremente selecionados. São considerados inconsolidados já que
cada cascalho está separado do outro. Entretanto, podem ser considerados consolidados
para organismos muito pequenos que vivem aderidos a esses fragmentos de rochas
(como os quítons, por exemplo). Possuem essa forma arredondada, pois sofreram
rolamento e desgaste pela ação das águas.
b) O sedimento neste caso é composto principalmente por fragmentos de conchas de
moluscos, portanto de origem biológica (animal). São pobremente selecionados, já que os
fragmentos têm diâmetros distintos. E também são inconsolidados, pois um fragmento
não está unido ao outro.
c) Costões rochosos são substratos consolidados de origem mineral. Não se pode falar
em seleção nesse caso, já que é um único bloco. Como formações rochosas litorâneas,
são considerados mais uma extensão do ambiente marinho do que do terrestre, já que a
maioria dos organismos que o habitam estão relacionados com o mar.
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3. Características físico-químicas dos oceanos
Temperatura, luz, salinidade, pressão, marés, ondas, oxigênio, pH e matéria orgânica,
dentre outras características, oscilam em cada parte do oceano, formando ambientes
distintos. São capazes de criar condições propícias para o abrigo de organismos
especificamente adaptados a esses ambientes marinhos.
A seguir, são apresentados os principais fatores físico-químicos que regem a vida nos
oceanos. Está curioso?
3.1. Temperatura
A temperatura da água do mar, em princípio, tem relação direta com a latitude da Terra e
com o aquecimento promovido pela radiação solar. Usualmente, nos trópicos, a
temperatura da água é quase sempre acima dos 25ºC, mas em águas polares essa
temperatura está por volta do 0ºC. O ponto de solidificação da água do mar e, portanto, a
temperatura mínima que ela pode atingir é de -1,9ºC, enquanto a máxima pode chegar
aos 42ºC, no Mar Vermelho e Golfo Pérsico. Em profundidades maiores de 2000 m a
temperatura não ultrapassa os 3ºC e é mais ou menos constante, sem grandes
oscilações.
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Fonte: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/18/Wiki_plot_03.png
Figura 1.4. Variação da temperatura dos oceanos. (Legenda: sea-surface temperature =
temperatura da superfície dos oceanos [ºC]).
Alterações na temperatura dos oceanos são sazonais, ou seja, variam de acordo com as
estações do ano. As maiores oscilações podem ser verificadas nas regiões temperadas e
as menores, em regiões polares. Tal questão é considerada um fator limitante para a
permanência de muitos organismos em certos ambientes oceânicos, pois ela determina
suas respostas fisiológicas com grandes implicações sobre a sobrevivência, crescimento
e reprodução; determina, por fim, a distribuição das espécies nos oceanos.
Mudanças na temperatura dos oceanos, como as causadas pelos fenômenos conhecidos
como El Niño e La Niña, têm causado alterações na estrutura e dinâmica de
comunidades marinhas. Ainda, ao aquecimento global da terra têm sido atribuídas
algumas alterações na faixa de distribuição de algumas espécies: algumas tropicais se
ampliam e outras temperadas ou de águas frias se reduzem.
El Niño é um fenômeno atmosférico no qual as correntes do Oceano Pacífico, na região
do equador, reduzem suas intensidades. Isso faz com que as águas quentes que estão a
oeste sejam deslocadas para leste, aquecendo a região.
La Niña também é um fenômeno atmosférico, oposto ao El Niño, que também altera o
comportamento climático. Os ventos alísios se tornam mais fortes e assim ocorre um
esfriamento anormal das águas superficiais do Oceano Pacífico Equatorial.
3.2. Luz
A luz que atinge os oceanos é emanada principalmente da energia solar, que penetra
mais facilmente nas águas na linha do equador. A energia da luz varia em vários
espectros, desde os de ondas curtas, como a luz ultravioleta, até aqueles de amplo
espectro, como a luz infravermelha, que, em águas claras, pode penetrar em até 10 m de
profundidade.
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A intensidade luminosa diminui com o aumento da profundidade, principalmente as luzes
ultravioletas e infravermelhas. Ao contrário, luzes azuis penetram muito mais que as
vermelhas. Entre 30 e 50 m, a luminosidade se torna bastante reduzida, diminuindo a
biodiversidade em ambientes profundos em relação aos mais superficiais. Como se sabe,
a energia solar é necessária para a fotossíntese, que é essencial para a vida nas
camadas iluminadas dos oceanos. Além disso, muitos animais dependem dela para se
locomover, detectar presa e afugentar predadores.
Fonte:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d4/NOAA_Deep_Light_diagram3.j
pg?uselang=pt-br
Figura 1.5. Penetração da luz nos oceanos (em metros) nos diversos espectros de cores.
(Legenda: light penetration in open ocean = penetração de luz no oceano aberto; light
penetration in coasal waters = penetração de luz em águas costeiras; depth in meters =
profundidade em metros).
3.3. Salinidade
16
A água do mar é uma solução complexa, composta por matéria orgânica e inorgânica
dissolvida, incluindo gases e partículas em suspensão. As partículas em suspensão
podem ser grãos minerais, detritos orgânicos ou organismos planctônicos. A matéria
inorgânica dissolvida entra através do fluxo dos rios, da precipitação atmosférica e da
atividade vulcânica submersa. Praticamente todos os elementos naturais estão
dissolvidos na água do mar, mas os dominantes são o cloro (Cl-), o sódio (Na+), o sulfato
(SO42-) e o magnésio (Mg2+), respondendo por 55,04%; 30,61%; 7,68% e 3,69% de todas
as substâncias dissolvidas, respectivamente. Se incluirmos os sais de cálcio (Ca2+) com
1,16% e o potássio (K+) com 1,10% presentes nos oceanos, teremos mais de 99% dos
sais existentes no planeta representados.
Salinidade é a medida da quantidade de sólidos inorgânicos dissolvidos em 1.000g de
água do mar. Em oceanografia, a salinidade está baseada na relação direta com a
condutividade elétrica da água do mar e a sua medida é em unidades adimensionais,
denominadas de PSU (do inglês Practical Salinity Units ou Unidades Práticas de
Salinidade).
A salinidade da água do mar em áreas oceânicas pode variar de 33 a 37 PSU.
Geralmente é mais alta nos trópicos em função da maior evaporação e mais baixa em
altas latitudes em função da presença de água contida no gelo. A salinidade pode variar
em função de processos de concentração (evaporação) ou diluição (precipitação). Se
incluirmos os sais de cálcio (Ca2+) e potássio (K+) teremos mais de 99% dos sais
representados na salinidade da água do mar.
A palavra “halina” refere-se à salinidade e é muito empregada em oceanografia física para
se referir às características diversas desta variável no mar. O termo eurihalino é
empregado para os organismos que são capazes de viver numa ampla gama de
salinidade, já estenohalino é utilizado por aqueles que não suportam grandes variações
de salinidade.
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Fonte: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d5/WOA09_sea-
surf_SAL_AYool.png
Figura 1.6. Distribuição de zonas halinas nos oceanos em PSU. (Legenda: Sea-surface
salinity = salinidade da superfície dos oceanos [PSU]).
3.4. Oxigênio dissolvido
O gás oxigênio entra na água do mar através da difusão a partir da atmosfera e do
processo de fotossíntese feito pelos seres fotossintetizantes, como algas e
cianobactérias. Ele é perdido através da respiração celular e da oxidação química de
vários compostos dos seres vivos marinhos.
Há uma relação inversa entre a solubilidade de gases e a temperatura. Quanto menor a
temperatura, maior a quantidade de gases que se dissolve na água do mar. Ou seja, nos
polos, temos uma maior concentração de oxigênio dissolvido em relação às regiões
mais quentes do planeta.
A solubilidade de gases na água do mar é baixa se comparada à da atmosfera. No ar,
pode haver 21 mL / L de O2, enquanto no mar, a uma temperatura de 0 grau e 35 de
salinidade, a quantidade de oxigênio dissolvido está entre 0 e 8 mL / L de O 2, mas mais
comumente entre 4-6 mL / L. Nos primeiros 10-20 m de profundidade, a quantidade de
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oxigênio é maior por causa da saturação ocasionada pela fotossíntese e pela difusão
entre água e ar. Nos trópicos, a quantidade de oxigênio é muito baixa, nas profundidades
entre 300 e 1000 m, devido à atividade bacteriana e ao elevado consumo de O2. Por
outro lado, águas profundas são geralmente bem oxigenadas por causa de processos de
circulação ocasionados pelas correntes de fundo, além da influência da baixa temperatura
e da baixa densidade de organismos.
Como é que o oxigênio se dissolve na água do mar?
Quando os ventos são fortes, grandes quantidades de oxigênio atmosférico são
misturadas às águas de superfície, que podem assim ser misturadas com as águas de
fundo pela circulação das correntes.
Figura 1.7. Variação da quantidade de oxigênio dissolvido na água do mar com o
aumento da profundidade. (Legenda: Oxygen = Oxigênio; Surface layer = camada
superficial; Oxygen Minimum zone = zona de oxigênio mínimo; Water depth =
profundidade da água).
Na faixa em azul podemos observar uma curva à esquerda indicando uma menor
quantidade de oxigênio; à medida que a profundidade vai aumentando, a quantidade de
oxigênio tende a aumentar – percebe-se um deslocamento da curva para a direita do
gráfico.
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3.5. Pressão atmosférica
A pressão atmosférica ao nível do mar é de 1,033 kg cm-2, sendo equivalente ao peso do
ar que está acima da superfície d’água, e é expressa em 1 atmosfera ou 1 atm. A cada
10 m de profundidade, aproximadamente, uma atmosfera é aumentada. Assim, a 10 m de
profundidade temos 2 atm e assim por diante. A pressão exercida pela água (pressão
hidrostática) determina a distribuição e a adaptação morfológica dos organismos
principalmente no fundo oceânico. Euribáticos são chamados os animais que suportam
grandes variações de pressão. Estenobáticos são aqueles que têm pouca resistência às
variações de pressão.
Figura 1.8. Relação entre o aumento da pressão atmosférica com o aumento da
profundidade da água do mar. (Legenda: sea level = nível do mar 1 atm, 10 metres = 10
metros 2 atm, 20 metres = 20 metros 3 atm)
Porque os animais marinhos não são esmagados pela pressão da água dos
oceanos?
Pelo mesmo motivo que não somos esmagados pela pressão atmosférica, ou seja, a
pressão interna destes seres é a mesma da água nas profundidades em que eles vivem.
Isto acontece devido à presença do ar que está contido no corpo e ao equilíbrio entre a
pressão que atua de fora para dentro e de dentro para fora do corpo. Se subissem
abruptamente poderiam explodir pela expansão das moléculas de gás no corpo.
3.6. Densidade
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A densidade mede o grau de concentração de massa em um determinado volume. Na
água do mar, a densidade é mais elevada quando há uma maior concentração de sais e
aumento da pressão, logo, da profundidade. Por outro lado, a água torna-se menos
densa com o aumento da temperatura.
Assim, a densidade tende a aumentar dos trópicos para as zonas temperadas. Ela tende
a ser menor em águas superficiais por causa do aquecimento da água e pelo aporte de
água doce, a partir de descarga de rios, degelo ou da chuva.
Fonte:
http://xtide.ldeo.columbia.edu/mpa/ClimWat/Climate/labs/lab5_ocean/TS1.jpg
Figura 1.9. Diagrama de densidade da água do mar em relação à temperatura (oC) e à
salinidade sobre a densidade da água do mar, também chamado de Diagrama TxS.
(Legenda: Density x 1000 Kg/m3 = Densidade x 1000kgm-3; Potential temp = Temperatura
em oC; salinity = salinidade).
21
Na Figura 1.9, podemos observar que quanto maior a salinidade, menor é a temperatura.
Por exemplo: a uma salinidade de 35 PSU a temperatura tende a ser de 2 graus Celsius.
A densidade também é inversamente proporcional à temperatura, ou seja, a uma
densidade de 1x1000 kg/m3 (última curva à direita do diagrama) a temperatura deverá ser
de 2 graus negativos, porém a uma densidade de 1x1,019 kg/m3 (primeira curva à direita
do diagrama) a temperatura deverá estar por volta de 29 graus positivos.
3.7. Matéria orgânica dissolvida
A matéria orgânica dissolvida na água do mar é composta basicamente por carbono,
nitrogênio, oxigênio, fósforo e enxofre, sendo o seu total equivalente a menos de
0,01%.
As principais fontes de matéria orgânica são provenientes do fitoplâncton, das macroalgas
e das fanerógamas marinhas (popularmente conhecida como grama marinha), além dos
aportes de origem terrestre, que são transportados pelos ventos ou pelos rios que
deságuam no mar. Outras fontes de matéria orgânica dissolvida são: a ressuspensão da
matéria orgânica depositada no fundo oceânico, a excreção dos organismos marinhos e
as atividades humanas, como lançamento de compostos orgânicos por fontes como
esgotos, industrias, marinas e óleos.
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Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Amazon-river-delta-NASA.jpg
Figura 1.10. Essa é uma imagem, tirada por satélite, da foz do rio Amazonas. Observe a
diferença de coloração da água que deságua (dentro da área demarcada) no Oceano
Atlântico. Tal diferença se deve à grande quantidade de matéria dissolvida na água fluvial.
4. Circulação atmosférica e da superfície oceânica
Como mencionado anteriormente, a luz do sol é capturada com mais facilidade na linha
do Equador do que nas proximidades dos pólos, aquecendo a água e a superfície
terrestre. Com isto, geram-se ventos, que se movem de áreas de maior pressão
atmosférica para as de menor pressão.
A ação dos ventos sobre a superfície do mar, juntamente com a rotação da Terra, produz
correntes na superfície oceânica, que se expandem para o norte e para o sul, formando
os cinturões subtropicais de alta pressão em cada lado da linha do Equador. Os ventos
23
Continente
Oceano
que produzem as correntes oceânicas na superfície do mar são os alísios de nordeste e
de oeste no Hemisfério Norte e os alísios de sudeste e os ventos de sudeste no
Hemisfério Sul. A circulação não ocorre em linha reta, ao invés disso, ela se curva para a
direita no Hemisfério Norte e para a esquerda no Hemisfério Sul. Vamos entender o
porquê dessa dinâmica.
Ventos Alísios são aqueles que ocorrem mensalmente nas regiões subtropicais. São
ventos úmidos, provocando chuvas nos locais onde convergem, sendo comuns na
América Central. Já os ventos Contra-alísios são secos e, portanto, responsáveis pelas
calmarias tropicais secas que geralmente ocorrem ao longo dos trópicos.
Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Earth_Global_Circulation.jpg
Figura 1.11. Padrão de circulação atmosférica. Na figura podemos verificar os ventos
alísios (setas negras no centro do gráfico voltadas para a esquerda) vindos tanto do
nordeste (NE) quanto de sudeste (SE) se direcionando para a linha do equador. Os
contra-alísios (setas negras nas extremidades do gráfico voltadas para a direita) estão
próximos aos trópicos.
4.1. Efeito de Coriolis
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Vocês podem, em algum momento, ter ouvido falar de Coriolis. No século XVIII, Gustave-
Gaspard Coriolis, um engenheiro mecânico francês, analisou matematicamente o trabalho
e as energias potencial e cinética dos sistemas em rotação.
O desvio das massas de ar para a esquerda ou para a direita, como vimos
anteriormente, se deve ao efeito de Coriolis. Este é explicado pelo movimento de rotação
da Terra de oeste para leste em torno do seu eixo. Assim, a velocidade de rotação de um
corpo situado sobre a superfície é maior no Equador e vai diminuindo até se tornar nula
nos polos. Isso ocorre porque nos polos o corpo não necessita de velocidade e está
girando sobre seu próprio eixo.
4.2. Espiral de Ekman
Devido ao efeito de Coriolis, é válido imaginar que as massas de água se movessem na
mesma direção dos ventos. A observação que levou a descrição deste fenômeno foi
registrada por um oceanógrafo muito importante, Fridtjof Nansen, durante a década de
1890, no Ártico. Ele percebeu que blocos de gelo não se moviam na mesma direção que
o vento, mas em um ângulo relativo a este.
O oceanógrafo sueco Vagn Walfrid Ekman, então, realizou estudos sobre dinâmica de
fluidos e descreveu a forma como este deslocamento em ângulo ocorria. Em linhas
gerais, isto se deve ao efeito de Coriolis e ao arrasto gerado pelo vento sobre a superfície
da água. Essa fina camada de água superficial, por fricção, faz movimentar lentamente as
camadas de água abaixo da superfície. Como a energia dos ventos é transferida para
toda a coluna de água, as sucessivas camadas vão sendo colocadas em movimento e
desviadas. Entretanto, a velocidade de circulação diminui com o aumento da
profundidade, já que a energia motriz vai se dissipando pelas camadas de água, o que
pode, de um modo geral, atingir os 100 m de profundidade. A resultante deste processo é
um transporte de massa d’água numa direção de 45º à esquerda do vento, no Hemisfério
Sul, e à direita, no Hemisfério Norte.
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Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Ekman_layer.jpg
Figura 1.12. Esquema demonstrando a circulação de Eckman. As setas pretas não
preenchidas indicam a direção do movimento da massa d’água a cada profundidade. As
setas preenchidas em preto simbolizam o vento. Z = profundidade.
4.3. Principais correntes oceânicas
Como vimos anteriormente, as correntes oceânicas, assim como a circulação atmosférica,
funcionam como os grandes sistemas trocadores de calor no planeta. As massas de água
aquecidas fluem dos trópicos aos pólos e destes novamente aos trópicos. Em linhas
gerais, pode-se dizer que este fluxo é circular e segue o sentido horário no Hemisfério
Norte e o anti-horário no Hemisfério Sul.
As causas para tal são:
a) os ventos superficiais que movem a água de superfície;
b) a forma das bacias oceânicas e dos continentes, que resulta em um movimento
circular;
c) as águas tropicais mais quentes e menos densas que as águas temperadas que, por
essa razão, tendem a fluir do Equador para os pólos.
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Quando as correntes do Hemisfério Norte se aproximam do Equador, movem-se para
oeste, formando a Corrente Norte Equatorial. As correntes Norte Equatorial e Sul
Equatorial são separadas por uma outra corrente, que flui em direção contrária: a
Contracorrente Equatorial.
Duas correntes marinhas percorrem a costa do Brasil:
1) Corrente Norte Brasileira, que banha o litoral norte;
2) a Corrente do Brasil que banha o litoral desde a costa de Pernambuco até o litoral
argentino (33-38oS).
Essas correntes são consideradas quentes, e influenciam fortemente a produção
fitoplanctônica e, em consequência disto, a pesca e a vida marinha. As correntes
marinhas também possuem forte influência no clima e no regime de chuvas. São grandes
massas d’água que além de se deslocar para o sentido horário ou anti-horário, também se
deslocam no fundo dos oceanos chegando a superfície dos mesmos devido ao seu
movimento circulatório. Quando uma corrente flui por um determinado local a mesma
“absorve” as suas características influenciando o clima de áreas por onde passa já que
vai influenciar diretamente no aquecimento ou resfriamento atmosférico local.
Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Corrientes-oceanicas.gif
Figura 1.13. Principais correntes oceânicas de superfície.
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Visite a página abaixo para baixar e assistir uma animação sobre a circulação oceânica:
http://www.nasa.gov/topics/earth/features/perpetual-ocean.html.
Na página http://oceancurrents.rsmas.miami.edu/atlantic/atlantic-arrows.html você
poderá ver as principais correntes e suas características de temperatura. Ambos os sites
estão em inglês.
Atividade 3
A mancha em destaque (dentro do círculo branco), na figura acima, representa o aumento
da temperatura média do Oceano Pacífico nos meses de dezembro a fevereiro entre a
América do Sul e a Oceania. É um fenômeno antigo reconhecido desde o século XVI por
navegadores europeus e pelo povo inca, mas que só passou a ser estudado a partir do
final do século XX. Que fenômeno é esse?
Resposta Comentada
Esse fenômeno é conhecido como El Niño, que provoca alterações significativas na
temperatura do Oceano Pacífico com efeito no clima mundial. No Brasil, causa chuvas
intensas no litoral ocidental da América do Sul, seca no Nordeste e enchentes no sul.
Conclusão
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O conhecimento dos padrões físicos, químicos e geológicos que regem os oceanos é
essencial para se entender a distribuição e as adaptações dos organismos no ambiente
marinho.
Atividade 4 – Responder as seguintes questões:
1. Por que a diversidade de organismos é menor em águas mais profundas?
2. Qual a importância da temperatura na distribuição dos organismos?
3. Qual a relação entre a quantidade de gases dissolvida na água do mar e a
temperatura?
4. Qual a composição da matéria orgânica dissolvida na água do mar? Quais suas
principais fontes de entrada no ambiente marinho?
Resposta Comentada
1. Porque toda a vida no mar depende da atividade fotossintetizante dos seres autróficos,
principalmente fitoplâncton. As algas representam o primeiro nível trófico das cadeias
alimentares marinhas. Na zona fótica vivem principalmente animais herbívoros e
carnívoros, além de alguns detritívoros, já na zona afótica não existem seres
fotossintetizantes e animais herbívoros. A baixa temperatura, a ausência de luz e a
elevada pressão atmosférica são fatores limitantes para a sobrevivência de muitos
organismos em águas profundas.
2. Como a temperatura dos oceanos apresenta variações ao longo do ano, sendo mais
perceptíveis em regiões temperadas, a distribuição dos organismos está estritamente
relacionada a essa variação. Isso implica na sua sobrevivência, no crescimento e na
reprodução em um determinado local já que a maioria dos organismos está adaptada a
viver em faixas específicas de temperatura. Eventos climáticos como El Niño e La Niña
podem causar alterações na estrutura dessas comunidades marinhas, aumentando ou
diminuindo sua faixa de distribuição.
3. A relação entre a quantidade de gases dissolvida na água do mar é inversamente
proporcional à temperatura, ou seja, quanto maior a temperatura, menor é a quantidade
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de oxigênio dissolvido na água do mar. A quantidade de oxigênio na água do mar também
é afetada pela fotossíntese e pela respiração dos organismos. Grande parte do produto
da fotossíntese fitoplanctônica é liberada para a atmosfera. Já o nível relativamente baixo
de oxigênio dissolvido na água do mar está relacionado a respiração realizada pela
decomposição bacteriana.
4. A composição da matéria orgânica dissolvida na água do mar é composta basicamente
por carbono, nitrogênio, oxigênio, fósforo e enxofre, sendo o seu total equivalente a
menos de 0,01% do total. As principais fontes de entrada no ambiente marinho são
provenientes do fitoplâncton, das macroalgas e das fanerógamas marinhas, e dos aportes
de origem terrestre transportados pelos ventos ou pelos rios que deságuam no mar. Há
ainda a ressuspensão da matéria orgânica depositada no fundo oceânico, a excreção dos
organismos marinhos e as atividades humanas, como esgoto, por exemplo.
Resumo
• O planeta Terra é composto essencialmente por água, cobrindo pouco mais de 70% da
superfície terrestre. Os oceanos representam quase 98% do total de água da Terra e são
divididos em cinco: Ártico, Antártico, Atlântico, Pacífico e Índico.
• Os mares são partes dos oceanos e podem ser classificados dependendo de sua
forma de conexão com os oceanos são classificados em costeiros (ou abertos),
continentais (ou mediterrâneos) e fechados (ou isolados).
• A profundidade média dos oceanos é de 4.000 metros, mas pode atingir mais de 11000
m, como as Fossa das Marianas.
• Os oceanos podem ser divididos de acordo com a sua topografia em: costa, plataforma
continental, talude continental, elevação continental (ou sopé) e, fundo ou planície abissal.
• O assoalho oceânico é composto por várias camadas de sedimentos consolidados
(como os costões rochosos) e não consolidados (como a areia das praias), e podem ter
origem mineral ou biológica. O tamanho da partícula e sua predominância homogênea ou
heterogênea pode ser usado para avaliar o tipo de sedimento, que varia desde argila até
matacões, passando por um gradiente de tamanho de siltes e areias.
• Diferentes ambientes marinhos estão relacionados à oscilação de fatores físicos,
químicos e geológicos, como temperatura, luz, salinidade, pressão, marés, ondas,
correntes, oxigênio, pH e matéria orgânica, entre outros. A distribuição, a sobrevivência, o
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crescimento e a reprodução dos organismos que vivem nos oceanos são regidas por
esses fatores.
• A temperatura da água do mar está relacionada com a proximidade ou afastamento
dos trópicos e com o aquecimento solar. E podem sofrer alterações climáticas por meio
de fenômenos como o El Niño e La Niña, com conseqüências em algumas comunidades
marinhas.
• A luz solar penetra mais facilmente nos oceanos na altura dos trópicos, por sua
incidência direta. Sua intensidade luminosa e absorção diminuem com o aumento da
profundidade, o que acarreta numa queda na diversidade de espécies em águas
profundas, já que muitos organismos dependem da fotossíntese para sua sobrevivência.
• A salinidade da água do mar varia de 33 a 37 PSU, sendo mais baixa nos trópicos por
causa da evaporação mais intensa. A principal fonte de matéria orgânica dissolvida na
água do mar vem do fitoplâncton, das macroalgas e das gramas marinhas, além do aporte
terrestre (rios e ventos) incluindo atividades antrópicas.
• O oxigênio dissolvido entra na água do mar por meio de difusão atmosférica e da
fotossíntese realizada principalmente por algas e cianobactérias. A solubilidade do
oxigênio tem uma relação inversa com a temperatura. Por isso nos trópicos, a quantidade
de oxigênio dissolvido é menor e águas profundas tendem a ser bem oxigenadas.
• A pressão atmosférica, é de 1 atm ao nível do mar e, aumenta em 1 atm a cada 10 m
de profundidade. Assim, organismos que vivem em grandes profundidades são
geralmente diminutos.
• As correntes oceânicas, responsáveis pela circulação de material particulado inclusive
larvas e organismos, são resultados da ação dos ventos sobre a superfície do mar e da
rotação da Terra. As correntes influenciam o clima dos ambientes por onde passam,
aquecendo-o ou resfriando-o.
Informações sobre a próxima aula
Na próxima aula, você irá estudar sobre a origem da vida nos oceanos e os principais
processos biológicos marinhos.
Referências Bibliográficas
Castro, P. & Huber, M.E. Biologia Marinha. 8ª Edição. Ed. Mc Graw Hill / Artmed. 461p.
Levinton, J.S. 1995. Marine Biology: function, biodiversity, ecology. New York: Oxford
University Press. 420p.
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Pereira, R.C. & Soares-Gomes, A. (Orgs.) 2009. Biologia Marinha. 2ª Edição. Rio de
Janeiro: Editora Interciência. 631p.
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