oceanografia quÍmica
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OCEANOGRAFIA QUÍMICA
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A BIOTA FOTOSSINTÉTICA
A absorção da luz pelos pigmentos fotossintéticos
(clorofilas, carotenóides e biliproteínas), contribui
significativamente para a atenuação do PAR, a medida que
a profundidade aumenta.
Torna-se difícil um estudo quantitativo dessa
atenuação, uma vez que a concentração total dos
pigmentos, e as quantidades relativas de cada um, são
afetadas por variáveis ambientais, tais como a
concentração dos nutrientes no meio, a intensidade da luz,
a distribuição espectral da mesma, etc.
FITOPLÂNCTON
Os seres vivos existentes nos oceanos podem ser classificados como:
PLÂNCTON: São todas as formas pelágicas que se movem arrastadas pelas
correntes de água e não por sua própria capacidade de natação.
Os termos OCEÂNICO e NERÍTICO têm sido usados de uma maneira
geral para descre-ver o plâncton associado com as águas oceânicas e com as
águas costeiras respectivamente.
NÉCTON: São seres vivos capazes de manter sua posição na coluna d’água e
até mesmo mover-se em direção oposta às correntes locais existentes.
Como sempre, essa divisão entre plâncton e nécton não é muito
precisa, e alguns pequenos peixes, especialmente no estado larval, podem
fazer parte da comunidade plantônica, enquanto as maiores espécies de
zoooplâncton podem também ser classificados como “micronécton”.
O FITOPLÂNCTON
O fitoplâncton é o consumidor mais importante de substâncias
inorgânicas dos oceanos e por sua vez é consumido pelo zooplâncton e assim por
diante na cadeia alimentar. Portanto, o fitoplâncton é a base da cadeia alimentar
dos oceanos; são o primeiro passo na conversão da matéria inorgânica em
orgânica. Toda a vida oceânica, com possível exceção das algas “intermarés” e
de certas algas bentônicas, depende da produção primária plantônica. As
principais classes de fitoplâncton presentes nos ambientes marinhos são as
diatomáceas e os dinoflagelados.
Uma classificação da abundância do plâncton baseada na
disponibilidade dos nutrientes é usada para descrever os diversos tipos de águas
oceânicas. Assim, as águas oceânicas são classificadas como EUTRÓFICAS,
MESOTRÓFICAS e OLIGOTRÓFICAS, em ordem decrescente de abundância
fitoplantônica (HUTCHINSON, 1969). O termo AUTÓCTONO é empregado para
designar qualquer material particulado produzido dentro do ecossistema,
enquanto ALÓCTONO é todo material importado pelo ecossistema.
A distribuição do fitoplâncton nos oceanos é universal e errática devido
às amplas variações das condições ambientais das águas superficiais. Há
padrões de distribuição horizontais e verticais.
DISTRIBUIÇÃO HORIZONTAL
Essa distribuição varia geograficamente dependendo da latitude, das massas
d’água e da quantidade de nutrientes. Ela dá origem às zonas biogeográficas, que
são paralelas com os graus de latitude, e estão baseadas na temperatura da água.
As principais regiões geográficas consideradas na distribuição do plâncton são:
Região Tropical: possui águas com uma temperatura maior que 25ºC durante todo
o ano.
Região Sub-Tropical: possui águas com uma temperatura entre 15º e 30ºC
durante todo o ano.
Região Sub-Polar: possui águas com uma temperatura entre 5º e 10ºC durante
todo o ano.
Região Polar: possui águas com uma temperatura entre congelamento e 5 ºC
durante todo o ano.
Do ponto de vista de estudos de cadeias alimentares uma
das classificações mais utilizadas é aquela que considera
estes organismos como material particulado, e classificá-
los pelo tamanho. Esta escala é mostrada na tabela abaixo.
DISTRIBUIÇÃO VERTICAL
A densidade das populações plantônicas varia com a profundidade bem
como com a região geográfica. Do ponto de vista da penetração da luz, existem
três regiões distintas na coluna d’água:
Zona fótica: é a região superior da coluna d’água, onde há a presença de luz em
quantidade suficiente para a fotossíntese. Normalmente vai até mais ou menos
80 metros de profundidade, mas pode variar dependendo da época do ano e da
latitude.
Zona disfótica: é aquela com pouca luz (menos de 1% do total), e se situa entre
80 e 600 metros de profundidade. A luz vai diminuindo gradualmente até se
extinguir.
Zona afótica: é aquela que está abaixo de 600 metros e não ocorre a presença
de luz solar. Nesta região não há fotossíntese e toda a vida marinha depende
dos nutrientes que vêm das camadas superiores.
FATORES QUE GOVERNAM O CRESCIMENTO DO FITOPLÂNCTON
Os fatores mais importantes para o crescimento do fitoplâncton são: luz,
disponibilidade de nutrientes inorgânicos e micro-orgânicos, temperatura e
influência dos predadores. Os dois primeiros são sem dúvida nenhuma os mais
importantes. Ainda que, ocasionalmente, um destes fatores possa ter uma influência
predominante para um conjunto de condições, é importante notar que todos são
críticos e que a carência de um pode ser responsável pela queda de uma população
plantônica determinada.
Um fenômeno sazonal que resulta da combinação favorável de três destes
fatores é o “bloom” fitoplantônico da primavera, que ocorre em regiões de médias
e altas latitudes. Como a temperatura da água do mar e o fornecimento de nutrientes
são, em geral, comparativamente constantes nesta época do ano, o aumento da luz
parece ser o fator responsável pelo florescimento do fitoplâncton.
Apesar da temperatura também ser um fator critico para a sobrevivência do
plâncton, seus efeitos são menos aparentes que os da Iuz ou da disponibilidade de
nutrientes. A razão principal para isto é que as condições de temperatura dos
oceanos são muito estáveis. A faixa da mudança da temperatura é pequena quando
comparada às da luz ou dos nutrientes.
SAZONALIDADE
MARES TEMPERADOS
Nestes mares, as variações sazonais de temperatura, iluminação e disponibilidade
de nutrientes nas camadas superficiais produzem uma grande variação na
produção primária.
No inverno, as camadas superficiais do mar estão perdendo calor para a
atmosfera, logo a água superficial está esfriando, se tornando mais densa e
portanto afundando (mistura por convecção), sendo substituída pela água que se
encontra entre 75 e 200 metros de profundidade, a qual sobe trazendo consigo
nitratos, fosfatos e muitos outros nutrientes inorgânicos dissolvidos, para a
superfície. No final do inverno esta água superficial atinge a sua temperatura
mínima anual e o máximo de concentração em nutrientes. Por outro lado, a
iluminação é muito fraca ou mesmo inexistente e conseqüentemente as
quantidades de fito e zooplâncton são mínimas, exceto no final do inverno,
quando muitos animais começam a desovar para aproveitar o grande aumento na
disponibilidade de alimentos que se produzirão na primavera.
Na primavera, o aumento da insolação aumenta a temperatura das águas
superficiais e a coluna d’água se estabiliza por estratificação térmica. A
concentração dos nutrientes no início é alta mas começa rapidamente a
decrescer ao ser absorvida pelo fitoplâncton que se multiplica muito
rapidamente (bloom primaveril das diatomáceas). Logo a produção primária
alcança um valor máximo.
O zooplâncton aumenta gradualmente e a medida que isto acontece a população
de fitoplâncton diminui (pastoreio).
No verão a água esta quente e bem iluminada, porém a concentração de nutrientes
na superfície é baixa porque eles foram absorvidos pelo fitoplâncton e quase não
há reposição devido a estratificação da coluna d’água. O fitoplâncton em conjunto
diminui em quantidade e a produção primária se reduz, devido ao consumo pelo
zooplâncton e pela falta de nutrientes inorgânicos. No meio do verão a produção
chega a ser maior na camada de descontinuidade (5 - 22 m) e o zooplâncton atinge
o seu máximo anual, diminuindo a seguir.
No outono, a superfície da água começa a esfriar, a
iluminação diminui e a termoclina começa a se desfazer até
finalmente acabar. Então, a mistura conveccional é restabelecida
produzindo uma rápida reposição dos nutrientes na camada
superficial com o conseqüente aumento da produção primária.
Porém este aumento é menor que o da primavera e a mistura
vertical dispersa o fitoplâncton para baixo da profundidade
crítica; com o avanço do outono e a conseqüente diminuição da
luz as quantidades de fito e zooplâncton vão diminuindo
gradativamente até atingir os valores invernais.
MARES TROPICAIS
Nestes mares a superfície da água está normalmente sempre quente
e bem iluminada, ocorrendo a presença de uma termoclina
permanente que impede a mistura vertical da camada d’água. Isto vai
fazer com que a concentração dos nutrientes inorgânicos na
superfície seja baixa e conseqüentemente a produção primária
também. Porém a produção ocorre durante todo o ano até a uma
grande profundidade (camada eufótica profunda) e com uma taxa de
renovação de estoques muito grande. Isto vai resultar numa
produção primária anual que chega a ser 5 a 10 vezes maior que a
dos mares temperados.
ALTAS LATITUDES
Nestas regiões a temperatura superficial praticamente não varia
durante o ano. Aqui, a iluminação é o fator predominante na
regulação da produtividade, e apenas duas estações estão
presentes.
um longo inverno com quase total ausência de luz e
praticamente nenhuma produção primária;
um curto período de alta produção, quando a luz torna-se
suficientemente forte para propiciar o cresci mento do fitoplâncton.
Este período dura unicamente umas poucas semanas, mas durante
uma parte deste tempo a luz é continua praticamente durante 24
horas e isto possibilita um rápido crescimento do fitoplâncton e
portanto também do zooplâncton.
NUTRIENTESO fitoplâncton tende a produzir densas populações onde os nutrientes
inorgânicos são abundantes. Tanto as águas do litoral quanto as
neríticas são ricas em nutrientes. Isto é devido ao aporte de nutrientes
inorgânicos de origem continental e também porque as os vegetais
fotossintéticos podem crescer sobre o fundo destas águas rasas. Estas
algas bentônicas morrem e se decompõem, fornecendo alimento tanto
para o plâncton como para os animais de fundo. Além disso, a presença
dos ventos de mar aberto em muitas áreas costeiras, geram afloramentos
de água os quais transportam nutrientes inorgânicos das águas mais
profundas para a superfície e para a zona nerítica. Por outro lado, onde
existe água descendente devido aos ventos terrais, a alta evaporação ou
à convergência, os nutrientes são escassos e a produtividade plantônica
é baixa.
Os nutrientes que mais comumente provem dos aportes continentais são
o silício, os nitratos e os fosfatos. Destes, o fosfato é, sem dúvida o mais
importante, como aliás sugere a correlação existente entre o conteúdo
local de fosfato e a densidade das populações fitoplantônicas.
Contrastando com o que ocorre nas altas e médias latitudes,
as camadas superficiais dos mares tropicais e subtropicais são
quase sempre deficientes em fósforo, devido ao consumo contínuo
deste durante o ano todo, pelas populações permanentes de
fitoplâncton. 0 nitrogênio inorgânico está disponível sob três
formas: como nitrato, nitrito ou como íon amônlo. A forma mais
abundante e mais utilizada pelo fitoplâncton é o nitrato. Em geral as
variações de nitrato nos oceanos ocorrem paralelamente à do fosfato
e flutuam sazonalmente em resposta a densidade das populações
fitoplantônicas.
PASTOREIO
Ainda que as interações entre as populações das plantas e dos animais
sejam difíceis de serem esclarecidas, a taxa de pastoreio do zooplâncton
herbívoro é certamente um dos fatores que regula o tamanho da
biomassa do fitoplâncton e portanto vai influenciar na taxa da produção
primária. A quantidade de zooplâncton epipelágico está mais fortemente
relacionada com a quantidade dos nutrientes vegetais presentes na
camada superficial do que com o tamanho da massa fitoplantônica,
demonstrando portanto como o pastoreio reduz o número de plantas nas
águas férteis. A longo prazo, a produção primária de uma área deve
determinar o tamanho da produção animal que ela suporta.
Um aspecto surpreendente na distribuição do fitoplâncton marinho são
as desigualdades observadas nas quantidades e na composição do
fitoplâncton em áreas próximas. Um fato que pode caracterizar estas
desigualdades é a relação inversa que existe entre as quantidades de fito
e zooplâncton que freqüentemente é observada. Onde a quantidade de
fitoplâncton é muito grande, geralmente o zooplâncton herbívoro está
presente em pequenas quantidades.
Todavia, esta aparente relação inversa pode ser devida
simplesmente a uma diferença nas velocidades de reprodução e
aos efeitos do pastoreio nos estoques do fitoplâncton. Em
condições favoráveis o fitoplâncton se reproduz rapidamente
produzindo uma alta biomassa. Já a população do zooplâncton
aumenta mais lentamente com o conseqüente aumento do
pastoreio.
O BACTERIOPLÂNCTON
A quantidade de bacterioplâncton no mar, geralmente, é máxima
na superfície onde eles estão associados com a alta concentração de
matéria orgânica existente. A concentração decresce com a
profundidade, só aumentando em locais ricos em sedimentos orgânicos
ou próximo às termoventes. Geralmente o bacterioplâncton presente na
coluna d’água é aeróbico, mas aqueles que habitam as regiões detríticas
são anaeróbicos.
O bacterioplâncton não tem uma contribuição significativa para a
biomassa total da matéria orgânica particulada, mas em associação com
os detritos eles podem formar uma apreciável reserva orgânica durante o
período de baixa densidade fitoplantônica. Têm um papel muito
importante na reciclagem do material orgânico que deve voltar à cadeia
alimentar.
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