Biologia Marinha

Biologia Marinha

(Parte 1 de 11)

Pedro Miguel Alfaia Barcia Ré

Professor Associado com Agregação Departamento de Zoologia e Antropologia

Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa

Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa 2000

I- Algumas Características do Ambiente Marinho e Estuarino

Primeiras explorações oceânicas

A expedição do Challenger Trabalhos pioneiros de Carlos I e Príncipe Alberto de Mónaco

Oceanografia moderna (o presente e o futuro)

Nutrientes

Oxigénio dissolvido Concentração hidrogeniónica

Temperatura (zonas biogeográficas) Noções de termoclina e picnoclina

Movimentos periódicos e aperiódicos

Marés Ondas e vagas

Principais correntes marinhas Afloramento costeiro ou "upwelling" e suas consequências biológicas

Oceanos e mares (definição e classificação) Mares limítrofes, mediterrâneos, interiores e fechados

Principais acidentes topográficos do fundo dos oceanos (curva hipsográfica ou hipsobatimétrica)

Província nerítica e província oceânica

Organismos pelágicos e bentónicos Domínios pelágico e bentónico

Zonação vertical do domínio pelágico relativamente à penetração das radiações luminosas (zona eufótica, oligofótica e afótica)

Zonação do domínio pelágico (comunidades pelágicas planctónicas e nectónicas) zona epipelágica, mesopelágica, batipelágica, abissopelágica e hadopelágica

Zonação do domínio bentónico (sistema litoral e sistema profundo) Andares supralitoral, médiolitoral, infralitoral, circalitoral, batial, abissal e hadal

Definição de estuário Classificação dos estuários

Estuários típicos ou normais (em cunha salina, altamente estratificados, parcialmente estratificados e verticalmente homogéneos)

Estuários hipersalinos Estuários fechados

Divisão dos estuários em função da salinidade das águas

Classificação das águas salobras

Organismos oligohalinos, verdadeiramente estuarinos, marinhos eurihalinos, marinhos estenohalinos e migradores

Temperatura, marés e circulação das massas de água

I- Ecologia do Plâncton

Definição (plâncton, necton e micronecton) Organismos pelágicos e organismos bentónicos

Divisão do plâncton em função do biótopo (Haliplâncton e Limnoplâncton) Divisão do plâncton em função da distribuição vertical pleuston, neuston, plâncton eplipelágico, mesopelágico, batipelágico, abissopelágico, hadopelágico e epibentónico

Divisão do plâncton em função da duração da vida planctónica

(holoplâncton e meroplâncton) Divisão do plâncton em função da nutrição (fitoplâncton e zooplâncton)

metazooplâncton Constituição do bacterioplâncton (planctobactérias e epibactérias)

Constituição do fitoplâncton Constituição do zooplâncton (formas holo- e meroplanctónicas)

Estratégias de amostragem (colheitas qualitativas e quantitativas)

Bacterioplâncton (garrafas de colheita de água) Fitoplâncton e microzooplâncton (Redes de plâncton e garrafas de colheita de água, bombas de filtração)

Zooplâncton (Redes de plâncton) Tipos de redes de plâncton

Amostragem quantitativa (evitamento, extrusão e colmatagem)

Tipos de arrastos (trajectos verticais, horizontal e oblíquo) Fixação e conservação dos planctontes

Tipos de fixadores e conservantes e anestesiantes Armazenagem

Tratamento laboratorial Fraccionamento das amostras

Tipos de fraccionadores (Folsom, Motoda, pipteta de Stempel)

Triagem e enumeração dos planctontes Métodos utilizados no estudo quantitativo de amostras de fito- e zooplâncton

Biomassa fitoplanctónica e zooplanctónica Identificação dos planctontes

Constituição Estudos quantitativos

Biomassa Distribuição vertical

Variações temporais (principais tipos de variações temporais de larga escala das populações fitoplanctónicas)

Factores que regulam a biomassa fitoplanctónica

Sucessão das populações fitoplanctónicas Variações espaciais

Marés vermelhas Produção primária (métodos de estudo)

Constituição

Ecossistema neustónico (euneuston, neuston facultativo e pseudoneuston) Estudos quantitativos

Biomassa (métodos de estudo)

Variações temporais Variações espaciais

Migrações verticais nictemerais (principais modalidades)

Nutrição e metabolismo Produção secundária

Constituição e um pouco de história Interesse do estudo do ictioplâncton

Estudos quantitativos

Variações espacio-temporais Migrações verticais nictemerais

Ecologia alimentar Crescimento

Mortalidade Ecologia do ictioplâncton estuarino

I- Ecologia do Bentos

Zonação dos povoamentos bentónicos (sistemas de zonação propostos e critérios utilizados)

Noção de biocenose/comunidade bentónica Comunidades/biótopo

Noções de enclave, fácies, cintura, variações estacionais, estrato, modo, substrato

Epibioses (epifauna e epiflora) Endobioses (endofauna e endoflora)

Espécies características, acompanhantes e acidentais de uma comunidade

Factores ecológicos (bióticos e abióticos) que condicionam a distribuição dos organismos bentónicos

Factores abióticos (climáticos e edáficos) Factores bióticos

Generalidades

Vegetais bentónicos Categorias taxonómicas (Algas, líquenes e angiospérmicas), ciclos biológicos,

Dependência da luz (distribuição batimétrica), influência de alguns factores abióticos

(temperatura, hidrodinamismo), exemplos Animais bentónicos

Relação com o substrato (espécies sésseis, sedentárias, enraizadas, vágeis, escavadoras, perfuradoras, exemplos) Adaptações à vida bentónica (forma e dimensões, relação entre a superfície de fixação e a superfície total, consistência, formas enraizadas, mecanismos de escavação e de perfuração, mobilidade, exemplos)

Alimentação (micrófagos, suspensívoros, detritívoros, limnívoros, macrófagos, exemplos)

Reprodução (desenvolvimento directo e indirecto, vida planctónica, fixação e distribuição, influência dos factores ambientais, exemplos)

Povoamentos litorais de substratos rochosos (zonação, sistemas e critérios)

Andares supra-, médio-, infra- e circalitoral (características, biocenoses, fácies, variações sazonais)

Povoamentos litorais de substratos móveis (zonação)

Andares supra-, médio-, infra- e circalitoral (características, biocenoses, fácies, variações sazonais)

Organismos estuarinos (composição florística e faunística) Adaptações dos organismos estuarinos (morfológicas, fisiológicas, comportamentais)

Productividade, matéria orgânica e teias tróficas Principais comunidades

Recifes de coral (distribuição, estrutura, tipos e origem) Recifes em franja, em barreira e atois

Composição faunística e florística (zonação) Recifes atlânticos e indo-pacíficos. Principais comunidades

Productividade Alguns aspectos da biologia dos corais (nutrição, crescimento e calcificação, reprodução e recrutamento)

Mangais (estrutura e adaptações, distribuição, organismos associados, sucessão e mortalidade)

Factores físicos prevalecentes (topografia e sedimentos, pressão, temperatura e salinidade, oxigénio, nutrientes)

Algumas particularidades da fauna das grandes profundidades marinhas

(distribuição, biomassa, nutrição, adaptações, dimensões, orgãos dos sentidos, formações esqueléticas, reprodução e desenvolvimento)

Composição dos povoamentos (andares batial, abissal e hadal) exemplos Comunidades associadas às fontes hidrotermais

IV- Ecologia do Necton

Flutuabilidade Locomoção

Forma geral e resistência do corpo

Defesa e camuflagem Orgãos dos sentidos e ecolocalização

Reprodução e ciclos de vida

Migrações Adaptações especiais exibidas pelas aves e mamíferos marinhos

V- Interacções Simbióticas

Comensalismo Mutualismo

Parasitismo

Tipos e composição das associações (vegetal-animal e entre animais)

Origem e distribuição das associações Modificações resultantes das associações

Valor intrínseco da associação

Cerca de 71% da superfície do planeta é ocupada pelos oceanos ou seja aproximadamente 361x106 km2. A profundidade média dos oceanos é de cerca de

3.6 km e o seu volume médio é de aproximadamente 1370x106 km3. Os oceanos constituem o maior repositório de organismos do planeta uma vez que existe vida em maior ou menor abundância em todos os domínios do meio marinho. Altitude média das terras emersas 840m. Profundidade média dos oceanos 3795m. Maior profundidade oceânica 11500m (fossa de Mariana, oceano Pacífico). Principais características dos oceanos.

Alguns aspectos da história da Oceanografia Primeiras explorações oceânicas

Oceanografia física, oceanografia química, oceanografia geológica e oceanografia biológica. Primeiros estudos efectuados. As viagens das descobertas. A teoria de

Forbes (1815/1854)- a zona azoica (não existência de vida em profundidades superiores a 550m). A colheita de Hyalonema lusitanica por Bocage em 1864.

A expedição do Challenger

Os trabalhos de Wyville Thomson (1830/1882). A realização de numerosas explorações das grandes profundidades abissais por W. Thomson (1868/1870). O início do estudo científico dos oceanos é marcado pela expedição do HMS Challenger (1872/1876). Principais resultados da expedição. John Murray (1841/1914) assistente de W. Thomson encarrega-se da edição dos Challenger Reports (50 volumes com os resultados científicos da expedição).

Trabalhos pioneiros de Carlos I e Príncipe Alberto de Mónaco

As campanhas oceanográficas levadas a cabo pelo Príncipe Alberto do Mónaco.

Principais resultados. Fundação do Museu oceanográfico de Mónaco. As campanhas realizadas em Portugal sob o impulso do rei D. Carlos de Bragança (1889/1908).

Primeira campanha oceanográfica (1896). Resultados publicados em 1897. Os navios oceanográficos e os conhecimentos adquiridos. Os equipamentos oceanográficos e os trabalhos realizados. O primeiro laboratório de Biologia Marinha em Portugal. Centenário da Ocenografia Portuguesa.

Oceanografia moderna (o presente e o futuro)

Incremento e importância actual das Ciências do Mar. Resolução de problemas práticos (biologia das pescas e regulação dos stocks pesqueiros, exploração de jazidas offshore de petróleo, de metais, etc.). Equipamentos oceanográficos actuais (navios, engenhos, Projectos de investigação internacionais). Panorama e prospectivas da investigação oceanográfica em Portugal.

A água dos oceanos contém em solução uma quantidade variável de sólidos e de gases. Em 1000g de água salgada podemos encontrar cerca de 35g de substâncias dissolvidas que se englobam na designação geral de sais. Por outras palavras 96,5% da água salgada é constituída por água e 3,5% por substâncias dissolvidas. A quantidade total destas substâncias dissolvidas é designada salinidade. A salinidade é habitualmente definida em partes por mil (‰). As substâncias dissolvidas incluem sais inorgânicos, compostos orgânicos provenientes dos organismos marinhos e gases dissolvidos. A maior parte do material dissolvido é composto por sais inorgânicos presente sob a forma iónica. Seis iões inorgânicos totalizam 9,28% em peso da matéria sólida. Quatro iões adicionais representam 0,71% em peso de tal modo que estes dez iões totalizam 9,9% em peso das substâncias dissolvidas. A salinidade nos oceanos pode variar entre 34 e 37‰, e a sua média é de aproximadamente 35‰. Apesar desta variação a proporção relativa dos diversos sais mantêm-se sensivelmente constante. As diferenças de salinidade são sobretudo devidas à dinâmica entre a evaporação e a precipitação. Os valores mais elevados são registados nas regiões tropicais onde a evaporação registada é elevada, e os valores mais baixos podem ser observados nas zonas temperadas. A salinidade nas regiões costeiras é mais variável e pode oscilar entre valores próximos de 0‰ nas regiões adjacentes a estuários e valores por vezes superiores a 40‰ no Mar vermelho e no Golfo Pérsico.

Nutrientes

De entre as restantes 0.01% de substâncias dissolvidas na água do mar podem encontrar-se diversos sais inorgânicos que desempenham um papel crucial no ciclo vital dos organismos marinhos. Os Nutrientes (fosfatos e nitratos entre outros) são utilizados pelos vegetais fotoautotróficos na síntese de matéria orgânica através do processo fotossintético. O dióxido de silício é incorporado nas carapaças das

Diatomáceas e Radiolários. Ao contrário do que acontece com os principais iões que se encontram dissolvidos na água dos oceanos numa concentração aproximadamente constante, os nutrientes podem apresentar concentrações muito variáveis como resultado da produção biológica, rareando próximo da superfície das águas e sendo mais abundantes em águas mais profundas. A existência de sais dissolvidos na água do mar determina em grande parte a maioria das suas propriedades. A densidade aumenta até se atingir o ponto de congelação ao contrário do que acontece com a água pura em que a máxima densidade á atingida aos 4ºC. Este é de -1,9ºC quando a salinidade é de 35‰. A densidade da água salgada decresce consideravelmente após a congelação o que resulta na flutuabilidade dos gelos.

Oxigénio dissolvido

A solubilidade dos gases na água salgada é função da temperatura. Quanto mais baixa for a temperatura maior é solubilidade. A uma temperatura de 0ºC um corpo de água com 35‰ de salinidade pode conter 8ml de O2 por litro. A uma temperatura de 20ºC a quantidade de oxigénio dissolvido é de cerca de 5,4ml/l. O oxigénio não se encontra naturalmente dissolvido de um modo uniforme no meio marinho. Habitualmente as maiores concentrações encontram-se nos primeiros 10 a

20m da coluna de água, onde a actividade fotossintética e difusão atmosférica conduzem à sobresaturação. O teor em oxigénio dissolvido diminui sensivelmente com a profundidade. Os valores mínimos são atingidos na província oceânica entre os 500 e os 1000m de profundidade. Abaixo desta zona o teor em oxigénio tende a aumentar quase nunca atingindo os valores das camadas superficiais. Os valores mínimos são usualmente devidos à actividade biológica enquanto que o seu aumento abaixo desta zona deve ser associado ao influxo das águas mais frias que geralmente são proveniente das regiões polares.

Concentração hidrogeniónica

A solubilidade do dióxido de carbono é distinta da do oxigénio, atingindo por vezes valores mais elevados no meio marinho relativamente ao ar atmosférico. O maior reservatório de CO2 é o ião Bicarbonato. A concentração em dióxido de carbono é deste modo raras vezes um factor limitante. A concentração hidrogeniónica (pH) no meio marinho é usualmente alcalina, variando entre 7,5 e 8,4. O sistema dióxido de equilíbrio e actua como tampão mantendo o Ph entre os valores extremos acima mencionados.

Temperatura (zonas biogeográficas)

A temperatura pode ser definida como a medida da energia do movimento molecular. Varia horizontalmente nos oceanos em função da latitude e também verticalmente em função da profundidade. A temperatura tem um papel fundamental nos ciclos vitais e distribuição dos organismos marinhos. Os processos vitais (metabólicos) da grande maioria destes organismos têm lugar usualmente entre os 0 e os 40ºC. Alguns organismos podem no entanto tolerar temperaturas superiores ou inferiores a estes limites. Entre os limites térmicos acima referidos o metabolismo é dependente da temperatura. Em geral, e se se considerarem os organismos poiquilotérmicos, os processos metabólicos podem ser aumentados num factor de 2 por cada aumento de 10ºC. Tomando como base as temperaturas superficiais dos oceanos e a distribuição dos organismos marinhos, podem considerar-se quatro grandes zonas biogeográficas distintas: (i) Polar; (i) Temperada fria; (ii) Temperada quente e (iv) Tropical. Existem naturalmente áreas de transição e os limites entre as zonas mencionadas podem variar numa base estacional.

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