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.