INSTITUTO DE BOTÂNICA – IBt Programa de Pós Graduação em

Biodiversidade Vegetal e Meio Ambiente Curso de Capacitação de monitores e educadores

O AMBIENTE AQUÁTICO E AS ALGAS

Diógina Barata & Lilian M. B. Crispino

São Paulo, outubro de 2006

OOO AAAMMMBBBIIIEEENNNTTTEEE AAAQQQUUUÁÁÁTTTIIICCCOOO EEE AAASSS AAALLLGGGAAASSS

AAAUUULLLAAA MMMIIINNNIIISSSTTTRRRAAADDDAAA PPPAAARRRAAA OOO CCCUUURRRSSSOOO DDDEEE TTTRRREEEIIINNNAAAMMMEEENNNTTTOOO DDDEEE MMMOOONNNIIITTTOOORRREEESSS DDDOOO JJJAAARRRDDDIIIMMM BBBOOOTTTÂÂÂNNNIIICCCOOO DDDEEE SSSÃÃÃOOO

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111... OOO AAAMMMBBBIIIEEENNNTTTEEE AAAQQQUUUÁÁÁTTTIIICCCOOO

A vida surgiu no planeta há mais ou menos 3,5 bilhões de anos. Desde então, a biosfera modifica o

ambiente para uma melhor adaptação. Em função das condições de temperatura e pressão que

passaram a ocorrer na Terra, houve um acúmulo de água em sua superfície, nos estados líquido e

sólido, formando-se assim o ciclo hidrológico.

A quantidade total de água na Terra é distribuída da seguinte maneira:

Hoje somente a água doce é tratada para a utilização como água potável e destes 2,5 % de água

doce existente no mundo a distribuição é a seguinte:

O Brasil utiliza água para abastecimento principalmente de rios e reservatório. Algumas

características da hidrografia do Brasil

o Rica em rios, mas pobres em lagos.

o O regime de alimentação dos rios brasileiros é pluvial.

o Grande parte desses rios é perene.

o O destino dos rios brasileiros é exorréico, ou seja, deságua no mar.

111...111... OOO AAAMMMBBBIIIEEENNNTTTEEE DDDUUULLLCCCIII AAAQQQUUUÍÍÍCCCOOOLLLAAA

A diversidade da fauna e flora das águas continentais está relacionada com os mecanismos de

funcionamento de rios, lagos, áreas alagadas, represas, tais como o ciclo hidrológico e a variedade

de habitats e nichos.

A flora e fauna dos ecossistemas aquáticos do Brasil apresentam inúmeras características

relacionadas com o regime hidrológico dos grandes rios e áreas alagadas e de várzeas. O regime

hidrométrico tem condições altamente flutuantes produzindo-se pulsos de freqüência e magnitude

variadas. Estes pulsos apresentam períodos de inundação e seca produzindo grandes alterações na

estrutura e funcionamento das comunidades aquáticas.

A biota pode apresentar mecanismos de resistência ao dessecamento (rios temporários do semi-

árido) ou à inundação (florestas inundadas no Amazonas).

Uma parte importante da biota aquática, principalmente aquela constituída pelas macrófitas

aquáticas, decompõem-se durante períodos de seca, originando uma massa de detritos elevadas

que sustenta uma flora microbiana extremamente diversificada e ativa. Algas perifíticas também

estão associadas a esta vegetação aquática; estas algas têm papel importante na interação entre os

vários componentes do sistema uma vez que ciclos biogeoquímicos fechados ocorrem a partir da

interação destas algas com as macrófitas e animais herbívoros ou comedores de detritos.

Regiões alagadas. Fonte: www.belobrasil.ch/fotos%20National parks.html

Ecossistema da Caatinga, semi-árido. Fonte: www.canudossemiarido.blogger.com.br

Falésia da Praia da Cal, Torres, RS, Brasil. Foto: Diógina Barata

111...222... OOO AAAMMMBBBIIIEEENNNTTTEEE MMMAAARRRIIINNNHHHOOO

Zona Econômica Ecológica (ZEE)

Cerca de 3,5 milhões de quilômetros quadrados do território brasileiro.

Corresponde a 41% de área emersa do país, com seus 8.500 km de litoral,

Abrange diferentes ecossistemas e abriga 70% da população brasileira.

Características gerais

Águas quentes

Diversos tipos de hábitats:

o sistemas lagunares margeados por manguezais e marismas,

o costões e fundos rochosos,

Recife de Arenito da Praia de Santa Cruz, ES, Brasil. Foto: Diógina Barata

Dunas da Praia da Joaquina, SC, Brasil. Foto: Diógina Barata

o recifes de coral,

o bancos de algas calcáreas,

o plataformas arenosas,

o recifes de arenito paralelos à linha de praias

o praias arenosas amplamente utilizadas pelo turismo costeiro,

o estuários e lagoas costeiras,

o praias lodosas,

o falésias,

o dunas e cordões arenosos,

o ilhas costeiras e ilhas oceânicas.

Costão Rochoso Ambiente costeiro mais bem representado no litoral brasileiro, formado por rochas situado na

transição entre os meios terrestre e aquático

É considerado muito mais uma extensão do ambiente marinho que do terrestre, uma vez que a

maioria dos organismos que o habitam, estão relacionados ao mar.

No Brasil seu limite de ocorrência ao Sul se dá em Torres (RS) e ao Norte, na Baía de São

Marcos (MA) sendo que a maior concentração deste ambiente está na região Sudeste, onde a

costa é bastante recortada.

Pela observação da fisiografia da costa do Brasil, pode-se estabelecer uma relação entre a

ocorrência de costões rochosos e a proximidade das serras em relação ao Oceano Atlântico.

Em São Paulo, temos a Serra do Mar se elevando próxima ao oceano no litoral norte, ocorrendo

um predomínio de costões rochosos na interface da terra com o mar. Quando a Serra do Mar se

distancia da costa, ocorre o predomínio de manguezal e restinga.

Costões batidos são aqueles que recebem maior impacto de

ondas

o pouco fragmentados

o freqüentemente apresentando-se na forma de

paredões lisos

o apresentam uma diversidade de hábitats muito

menor que os costões menos expostos às ondas

Costões protegidos estão localizados em regiões de baixo

hidrodinamismo

Costão rochoso batido da Praia de Taquaras, SC, Brasil. Foto: Diógina Barata

o bastante fragmentados

o sem a formação de zonas muito definidas

O ambiente de costão rochoso, apesar de apresentar um

padrão de zonação mundial, em cada região pode possuir

características próprias, o que nos faz concluir, que cada

fragmento de um costão responderá diferentemente à cada fator ambiental. Entre os fatores

abióticos que influenciam este ambiente estão: a variação de maré, a irradiância, a

Costão rochoso protegido da Praia de Iriri, ES, Brasil. Foto: Diógina Barata

temperatura, o hidrodinamismo e a dessecação e os fatores bióticos mais importantes são a

competição e a predação.

Num costão rochoso são definidas três zonas principais de distribuição: supralitoral, mediolitoral

e infralitoral.

A distribuição dos organismos nestas zonas vai obedecer a sua capacidade de suportar as

variações nas condições do ambientes, da seguinte maneira:

o organismos que vivem no supralitoral são capazes de sobreviver a longos períodos de

dessecação;

o organismos de mediolitoral devem possuir adaptações que possibilitem a sobrevivência

em ambientes com grande variação de salinidade e umidade;

o os organismos que não possuem adaptações às variações de salinidade e umidade, mas

possuem adaptação à diminuição na quantidade e qualidade de luz penetrante sobrevivem

melhor na zona de infralitoral.

PRINCIPAIS IMPACTOS PPRRIINNCCIIPPAAIISS IIMMPPAACCTTOOSS

O ambiente marinho, desde muito tempo atrás, sofre influência das atividades humanas que podem ser

benéficas ou não, mas que acabam alterando as características de determinadas regiões.

O descarte de lixo sólido é um dos principais problemas enfrentado pelos ecossistemas

marinhos.

Mas um outro impacto, também muito

importante e perigoso para esses ambientes,

é o derramamento de petróleo que causa o

sufocamento de vários organismos por

impermeabilizar a sua superfície corpórea.

O despejo de esgoto doméstico, também

contribui para a poluição de ambientes

marinhos, levando a eutrofização que

ocasiona florações de algas e a diminuição

Distribuição dos organismos no costão. Baseado em Crespo & Soares-Gomes (2002).

Supralitoral

Mediolitoral

Infralitoral

constantemente exposta ao ar, sofrendo apenas borrifos de água das ondas

submetida a variação da maré, ficando exposta durante a maré baixa e submersa na maré alta

permanentemente submersa

Porphyra

Chtamalus

Ulva

Pardas Filamentosas

Coralináceas articuladas

Codium

Ouriço

Sargassum

Vermelhas carnosas

Porphyra

Chtamalus

Ulva

Pardas Filamentosas

Coralináceas articuladas

Codium

Ouriço

Sargassum

Vermelhas carnosas

Porphyra

Chtamalus

Ulva

Pardas Filamentosas

Coralináceas articuladas

Codium

Ouriço

Sargassum

Vermelhas carnosas

Legenda:

Limite da maré

Limite da maré alta

Expansão de Caulerpa racemosa no Mar Mediterrâneo. Fonte: www-csgc.ucsd.edu:16080/STORIES/Caulerpa Update.html

da diversidade biológica.

A liberação de resíduos industriais também pode causar a morte de organismos nestes

ambientes.

A extração de material para a construção civil (areia e granito) é menos comum, mas

também tem grande impacto sobre o ecossistema.

A introdução de espécies exóticas através de cultivo, no casco de embarcações ou água

de lastro, tem se tornando comum e vem diminuindo a biodiversidade em regiões do

Mediterrâneo, Estados Unidos e Austrália.

Costão Rochoso, Ubatuba, SP, Brasil. Foto: Lílian M. Blois Crispino

222... CCCLLL AAASSSSSSIIIFFFIIICCC AAAÇÇÇÃÃÃ OOO DDD AAASSS AAALLLGGG AAASSS 222...111... OOOSSS GGGRRR AAANNNDDDEEESSS GGGRRRUUUPPPOOOSSS DDDEEE AAALLLGGG AAASSS EEE SSSUUU AAASSS PPPRRRIIINNNCCCIIIPPP AAAIIISSS CCCAAARRR AAACCCTTTEEERRRÍÍÍSSSTTTIIICCCAAASSS

síntese do protoplasma animal. As algas planctônica

As algas estão entre os primeiros organismos a ocupar nosso planeta e são consideradas como os

organismos que deram origem aos demais vegetais. Embora existam poucos registros fósseis, uma vez

que estes organismos são compostos de tecidos moles, portanto difíceis de preservar, indícios fósseis

indicam que organismos semelhantes às algas atuais viveram há mais de 3 bilhões de anos.

O ambiente em que vivemos se caracteriza

por uma vida vegetal ricamente diversificada da qual

depende nossa existência. O ar que respiramos

contém um nível de oxigênio constantemente

adequado graças à sua contínua reposição na

atmosfera pelas plantas clorofiladas. Além disso, as

plantas verdes, aquáticas e terrestres, são à base da

cadeia de alimentos para o reino animal. O

protoplasma vegetal e seus produtos são as fontes

básicas de energia e os materiais essências da

s são particularmente importantes, uma vez que elas

servem de alimento para muitos animais. Cerca de 90% da fotossíntese na Terra é realizada por plantas

aquáticas, principalmente algas planctônicas. Certas algas azuis e algumas bactérias podem empregar o

nitrogênio gasoso da atmosfera na construção do seu protoplasma e contribuir significativamente para a

síntese de compostos nitrogenados na água e no solo onde vivem (fixação de nitrogênio).

222...222... OOOrrrgggaaannniiizzzaaaçççãããooo As Algas são caracterizadas por serem organismos talófitos (raízes, caules e folhas estão

ausentes), possuírem clorofila a como pigmento fotossintético primário e pela ausência de um envoltório,

constituído de células estéreis, recobrindo as células reprodutivas.

São encontradas principalmente em ambientes aquáticos (marinho ou continental), mas também em

solos; podem viver no interior de outros vegetais e de alguns animais; podem ser de vida livre ou se fixar

sobre animais, vegetais, rochas e outros substratos; normalmente são capazes de produzir seu próprio

alimento (autótrofas), mas, também incluem organismos saprófitos ou parasitas (heterótrofos); podem variar

desde seres unicelulares com poucas µm de diâmetro até grandes organismos multicelulares como alguns

gêneros de algas pardas com mais de 20 metros de comprimento. Apresentam formas e cores variadas

devido aos pigmentos acessórios que mascaram a cor verde da clorofila, lhes conferindo colorações

azuladas, avermelhadas, amarronzadas ou negras.

222...333... CCClllaaassssssiii fff iiicccaaaçççãããooo

As primeiras tentativas feitas para a classificação dos diferentes grupos de algas foram através da

cor, sendo reconhecidos grupos de algas verdes (Chlorophyta), vermelhas (Rhodophyta), pardas

(Phaeophyta), azuis (Cyanophyta) e outros.

Ainda hoje, a taxonomia de algas utiliza-se de critérios morfológicos, entretanto eles não

demonstram as relações filogenéticas existentes entre os organismos que constituem um grupo e entre os

diferentes grupos. Atualmente, além das características morfológicas são também utilizadas características

ecológicas, bioquímicas, moleculares e ultra-estruturais através do uso do microscópio eletrônico. Assim

sendo a taxonomia de algas está em constante processo de renovação, uma vez que mais estudos estão

sendo feitos e novos dados vêm constantemente alterar ou confirmar a sistemática de algas.

De maneira simplificada podemos distinguir alguns dos grandes grupos de algas por características

como organização celular, morfologia do talo, pigmentação, reservas nutritivas, composição da parede

celular, número dos flagelos e habitat. Segundo Van Den Hoek et al. 1995, as algas estão compreendidas

em 11 filos; embora os grupos menores compreendam numerosos organismos importantes e

biologicamente interessantes, a tabela a seguir mostra apenas os grupos mais representativos em número

de espécies.

Divisão Organização celular Pigmentos Substância de

reserva Principais constituintes da parede celular

Flagelos Morfologia do talo Habitat

CYANOBACTERIA (Algas azuis)

Procariótica

clorofila a, ficobiliproteinas, xantofilas e carotenos

Glicogênio (amido das cianofíceas) Peptideoglicano ausentes Unicelular, colonial,

filamentoso.

Água doce, marinha, terrestre, ou associadas com outros organismos.

EUGLENOPHYTA Eucariótica clorofila a e b;

xantofilas e carotenos. paramilo Ausente (Presença de película protéica)

1-2 Maioria unicelular; colonial.

Água doce ou marinha; saprófita.

DYNOPHYTA (Dinoflagelados) Eucariótica clorofila a e c,

xantofilas e carotenos. amido Celulose 2, de rotação e de translação. unicelular

Maioria marinho; água doce; saprófita, parasitas ou associadas com outros organismos.

BACILLARIOPHYTA (Diatomáceas) Eucariótica

Clorofila a e c, fucoxantina e carotenos.

crisolaminarina Sílica 1 Unicelular ou colonial Água doce ou marinha; terrestre, saprófita.

PHAEOPHYTA (Algas pardas) Eucariótica

Clorofila a e c, fucoxantina e carotenos

laminarina Celulose e ácido algínico

2, diferentes, laterais

Pluricelular filamentoso, pseudoparenquimatoso ou parenquimatoso

Maioria marinho; 4 gêneros água doce.

RHODOPHYTA (Algas vermelhas) Eucariótica

clorofila a e d, ficobilinas, xantofilas e carotenos

amido das florídeas celulose, ágar e carragenana ausente

Unicelular, maioria pluricelular filamentosa ou parenquimatosa

Maioria marinha; água doce.

CHLOROPHYTA (Algas verdes) Eucariótica clorofila a e b;

xantofilas e carotenos amido celulose 1, 2 – 8, iguais Unicelular, colonial, filamentoso ou parenquimatoso

Maioria água doce; marinha, terrestre, saprófita ou associadas com outros organismos.

Tabela 1 – Alguns grupos de algas e suas principais características.

22

Recife de Arenito, ES, Brasil. Foto: Lílian M. Blois Crispino

2...444... AAAlllgggaaasss nnnooo BBBrrraaasssiii lll Aylthon Brandão Joly foi o pioneiro no estudo das algas marinhas no Brasil. Seus estudos

ocorreram principalmente nos estado do Paraná e em São Paulo (1951, 1954, 1956, 1957, 1964, 1965)

dando subsídios para inúmeros estudos posteriores de alunos e colaboradores. Ainda hoje, é importante

fonte de referência para o estudo da flora ficológica

brasileira, mas principalmente do Estado de São

Paulo, onde recentemente foi feito um levantamento

detalhado da flora algológica como parte do projeto

BIOTA-FAPESP.

Este estudo permitiu através de coletas

elaboradas nas regiões do supralitoral, entre-marés e

infralitoral, avaliar os efeitos das atividades

antrópicas das últimas décadas na diversidade de

espécies desta região.

333... IIINNNTTTEEERRR AAAÇÇÇÕÕÕEEESSS EEECCCOOOLLLÓÓÓGGGIIICCC AAASSS As algas são organismos autotróficos fotossintetizantes e por esta razão nos ambientes em

que estão presentes elas representam os produtores primários, sendo a base das cadeias alimentares.

Elas representam também uma importante fonte de oxigênio dissolvido na água, bem como do oxigênio presente na atmosfera.

As microalgas livres, que ocupam as camadas superficiais da lâmina d’água em ambientes marinhos ou dulciaquícolas, fazem parte do grupo de organismos chamado de fitoplâncton e servem de alimento principalmente ao zooplâncton, grupo de organismos microscópicos heterotróficos também livres flutuantes ou natantes.

As macroalgas, apesar de possuírem representantes dulciaquícolas, habitam principalmente os ambientes marinhos, podendo apresentar dimensões extraordinárias (chegam a mais de 50 m de comprimento) e formando verdadeiras florestas no fundo do mar. Nestes ambientes as macroalgas além de servirem como alimento para animais maiores como peixes e tartarugas, além de crustáceos e moluscos, servirão também de abrigo, local de desova e berçário para muitas espécies de animais.

Floração conhecida como maré vermelha causada por Trichodesmium. Fonte: www.cia nobacteriasfurg.br/marco2004.html

Muitas algas formam associações simbiontes com outros organismos. No ambiente aquático há algas formando este tipo associação com protozoários de água doce, corais, esponjas, hidras e alguns vermes de corpo achatado.

Nos ambientes dulciaquícolas ou marinhos eurtofizados alguns grupos de algas podem se desenvolver em grandes quantidades formando o que é chamado de floração. As cianofíceas e algumas algas verdes são os organismos que comumente estão presentes formando estas florações. As primeiras são características por poderem apresentar substâncias tóxicas que causam a morte de outros organismos além de tornarem a água imprópria para a utilização. Outra característica negativa das florações é a competição desleal por luz, pois, estas algas crescem na superfície da água e impedem a entrada de luz na coluna d’água, reduzindo a zona eufótica, além da liberação de um odor desagradável após a morte destas algas.

444... IIIMMMPPPOOORRRTTTÂÂÂNNNCCCIII AAA EEECCCOOONNNÔÔÔMMMIIICCC AAA

Algumas algas servem de alimento ao homem, por caracterizarem origem de nutrientes essenciais, podem ser utilizadas também na produção de ração para animais domésticos, e fertilizante para plantação.

Algumas algas verdes, tais como Ulva ou alface-do-mar, pardas, como o gênero Laminaria ou Kombu, e vermelhas, como Porphyra ou nori, são consumidas como vegetais.

Alguns produtos extraídos das algas são usados amplamente como agentes espessantes e estabilizantes coloidais nas indústrias alimentícias, têxteis, cosmética, farmacêuticas, de papel e de solda.

O ágar, produzido por algas da divisão Rhodophyta, é utilizado na indústria farmacêutica e na cultura de bactérias.

A carragenana é utilizada como emulsionante ou estabilizante. Essas duas substâncias constituem a matriz da parede celular das algas vermelhas.

O biossedimento calcário produzido em locais que apresentam grande quantidade de algas com apresentam impregnação de CaCO3 é utilizado pela indústria na produção de fertilizantes.

555... BBBIIIBBBLLLIIIOOOGGGRRR AAAFFFIII AAASSS EEE SSSIIITTTEEESSS CCCOOONNNSSSUUULLLTTT AAADDDOOOSSS

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