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Questionário de Biologia de Criptógamas (Microalgas) 1) A. DEFINA fitoplâncton e correlacione este grupo com a produção primária nos oceanos. Os fitoplânctons são organismos definidos como o coletivo de microrganismos fotossintéticos ou não, adaptados a viver em oceano aberto, em lagos, incluindo reservatórios, estuários e rios. São formados por uma única célula ou organizados em colônias como as algas microscópicas e os protistas fotossintetizantes. Alguns podem apresentar órgãos de locomoção, como flagelos, mas os movimentos na coluna-d’água são controlados pela turbulência, pelas correntes e pela densidade. A produtividade primária da comunidade fitoplanctônica pode representar o acréscimo dominante de biomassa nova e energia potencial que governa o funcionamento do sistema aquático. Nos oceanos, a base da produtividade é a fotossíntese efetuada pelo fitoplâncton e todos os organismos dependem, direta ou indiretamente, desta produção. Os produtores primários se utilizam do mecanismo conhecido como fotossíntese para a formação de biomassa, em que gás carbônico e água são transformados quimicamente, a partir da energia solar, em compostos orgânicos que armazenam a energia a ser utilizada para a sobrevivência dos próprios autótrofos e por todo o restante da cadeia trófica. Onde ocorre alta biomassa primária produzida pelo fitoplâncton há um aumento da biomassa zooplanctônica e, consequentemente, atrai os peixes planctófagos e seus predadores. Pode-se se dizer então, de um modo geral, que as áreas ricas em zooplâncton, com altas biomassas, apresentam grandes probabilidades de serem boas áreas de pesca. • B. DEFINA zona eufótica. Zona eufótica é a porção iluminada da coluna d’água, que pode variar desde alguns centímetros até dezenas de metros. A zona eufótica é a profundidade onde a intensidade da radiação corresponde a 1% da que atinge a superfície. Esta região também é conhecida como ponto de compensação, pois a produção primária líquida é aproximadamente igual à respiração das comunidades, sendo que este valor de 1% representa intensidades da radiação suficientes para a realização de fotossíntese e não raramente em altas taxas. • C. Qual a importância das microalgas na conformação da atmosfera primitiva e na evolução dos outros grupos de organismos clorofilados e fotossintetizantes, ou seja, aqueles que sequestram o carbono atmosférico e dos oceanos? As microalgas foram responsáveis pelo acúmulo de O2 na atmosfera primitiva, tornando possível o aparecimento da camada de ozônio. O início da fotossíntese oxigenada lentamente mudou a atmosfera inerte do Pré-cambriano para o ambiente rico em oxigênio conhecido hoje. Esse processo consome dióxido de carbono, que ajuda a regular os níveis de CO2 na atmosfera, e produz oxigênio para a vida de outros organismos. Algas e cianobactérias são responsáveis por aproximadamente metade de todo o oxigênio encontrado no oceano e em nossa atmosfera. Assim, as formas de vida oceânicas não apenas se alimentam do fitoplâncton, mas também requerem o oxigênio dissolvido que eles produzem para viver. • D. Pesquise sobre floração (Bloom) de fitoplâncton (definições e implicações ecológicas e econômicas) e cite as referências usadas (completas). O aumento descontrolado do fitoplâncton na superfície aquática é denominado de floração. Esse aumento do fitoplâncton pode ser observado por mudanças na coloração da água, o Mar Vermelho é um exemplo, uma vez que, recebe esse nome graças as florações de cianobactérias de cor vermelha do gênero Trichodesmium. Quando a proliferação ocorre em abundância em rios e lagos, temos um grave problema ambiental e de saúde pública, porque elas impedem a transparência da água, levando a um processo de desoxigenação. Além disso, o gosto e a cor da água são alterados devido a produção de substâncias tóxicas, podendo gerar riscos à saúde humana, além de causar a morte de organismos aquáticos por conta da grande quantidade de matéria orgânica, redução da passagem de luz solar e do oxigênio disponível na água e a produção excessiva de substâncias tóxicas. Animais como bois, cavalos, porcos e cães morrem frequentemente em razão do envenenamento após ingestão de água com florações. Esses fatos causam um amplo impacto social, econômico e ambiental. 2) Dentre as principais Divisões de microalgas, quais predominam ecossistemas marinhos e quais predominam ecossistemas de águas continentais, cite também nome vulgar da Classe. • Cyanophyta (cianobactérias): Marinhos e continentais. Classe Cyanophyceae. • Prochlorophyta (proclorófitas): Marinhos. Classe: Classe Cyanophyceae. • Euglenophyta (euglenófitas): Marinhos e continentais. Classe Euglenophyceae. • Haptophyta (cocolitoforídeos): Marinhos. Classe Prymnesiophyceae. • Baccilariophyta (diatomáceas): Marinhos e continentais. Classe: Diatomophyceae. • Dinophyta (dinoflagelados): Marinhos. Classes: Dinophyceae, Blastinodiniphyceae, Noctiluciphyceae e Syndiniophyceae. • Chlorophyta (clorófitas): Marinhos e continentais. Classes: Prasinophyceae, Pedinophyceae, Ulvophyceae (lato sensu), Chlorophyceae (stricto sensu) e Trebouxiophyceae. 3) Compare (em tabela) os diferentes grupos de algas (inserindo nome vulgar e Divisão), considerando e citando os seus habitats, tipos de pigmentos, e de reservas, e organelas exclusivas. Grupos de algas Habitats Pigmentos Reservas Organelas Exclusivas Cyanophyta (cianobactérias) Encontradas em ambientes de água doce, ambientes marinhos, solos úmidos, ambientes congelados e regiões desérticas Clorofila-a Ficobiliproteínas (pigm. acessório), ficocianina (azul) e ficoeritrocianina (vermelhos) Xantofila e carotenos (Beta). Amido das cianofíceas (similar ao glicogênio), cianoficina. Flagelo ausente. Prochlorophyta (proclorófitas) São encontradas em ambientes marinhos. Contém clorofila a e b, carotenóides (fundamentalmente beta-caroteno) e não possuem ficobilinas. Armazenam amido como grânulo de reserva. - Euglenophyta (euglenófitas) Ocorrem em águas continentais, estuarinas ou marinhas (costeiras) - em ambientes ricos em mat.orgânica e lênticos. Clorofila “a” e “b”, xantofilas e beta- caroteno. Paramilo. 1 ou 2 flagelos por célula. Haptophyta (cocolotoforídeos) São encontradas em ambientes marinhos planctônicos. Clorofila a, c1 e c2; Β-caroteno; diatoxantina; fucoxantinas. Glicano. 2 ou 4 flagelos; haptonema. Baccilariophyta (diatomáceas) Dominantes no fitoplâncton marinho e de águas continentais. Dominam as áreas costeiras (áreas eutroficas, com maior concentração de nutrientes), de aporte natural ou antropogênico. Clorofilas “a“, c1 e c2; xantofilas (fucoxantina) e beta- carotenos. crisolaminarina e óleos. Presença de flagelo no gameta masculino (Ordem Centrales). Dinophyta (dinoflagelados) A maioria é planctônica e ocorrem desde os polos até os trópicos. São mais abundantes em áreas de plataforma continental e oceânica (áreas oligotróficas e com maiores salinidades). Clorofila a, c; xantofilas (piridina) e beta- caroteno. Amido e óleo. 2 flagelos. 4) O grande número de tipos de pigmentos distintos em um organismo, significa que ele é primitivo ou derivado (evolutivamente)? Significa que é primitivo. Todos estes pigmentos atuam na captação de luz para a fotossíntese. Como por exemplo, a clorofila a, que está presente em todos os organismos que liberam oxigênio durante a fotossíntese. Além disso, os diferentes pigmentos absorvem diferentes comprimentos de onda da luz solar, que é a principal fonte de energia do planeta. O desenvolvimento dessas moléculas alterou a atmosfera terrestre causando um grande impacto na história do planeta, redirecionando a evolução da vida. 5) Discorrasobre a importância das cianobacterias na conformação da atmosfera primitiva. Quais são as evidencias atuais disto. As cianobactérias desempenharam um papel importante nos fluxos biogeoquímicos iniciais e na evolução da Vida e da Terra. Eles são os únicos organismos procarióticos que realizam fotossíntese oxigenada e, portanto, são geralmente responsabilizados pelo aumento de oxigênio na atmosfera e nos oceanos no período Pré-Cambriano, durante o chamado Grande Evento de Oxidação. A fotossíntese oxigenada permitiu a oxigenação de nichos oceânicos e terrestres, e a diversificação de vida complexa. Cientistas afirmam que já havia cianobactérias há pelo menos 2,9 milhões de anos, devido evidências da existência de "bolsões" isolados de oxigênio. As evidências mais confiáveis são rochas formadas pela ação das cianobactérias, os estromatólitos. Essas bactérias sobrevivem a temperaturas altíssimas e, ainda hoje, são encontradas vivendo em condições extremas como nas águas de fontes termais, cuja temperatura é de aproximadamente 74ºC e lagos antárticos com temperaturas próximas de 0ºC. 6) Diferencie FAN (floração de algas nocivas), de “Bloom”. Cite os principais grupos microalgais que causam estes fenômenos. Cite alguns efeitos para o ecossistema e biota adjacentes ao evento. O termo florações algais nocivas (FANs) inclui tanto espécies produtoras de toxinas, que podem contaminar consumidores topo através da biomagnificação, quanto os grandes produtores de biomassa, que podem levar à depleção de oxigênio dissolvido na coluna de água e, consequentemente, aumentar as taxas de mortalidade no ambiente marinho. Essas toxinas podem ser bioacumuladas ao longo da teia trófica marinha e muitas podem causar problemas de saúde pública. As florações “Bloom” são o aumento descontrolado do fitoplâncton na superfície aquática. Elas causam morte da biota por depleção abrupta de O2, mas nem sempre são tóxicas. Os principais grupos causadores desses fenômenos são as diatomáceas, dinoflagelados e cianobactérias. Essas florações podem causar problemas para a aquicultura, uma vez que, moluscos podem filtrar microalgas tóxicas na área da floração, os quais que poderão ser consumidos contaminados pelo homem, causando síndromes como a DSP, síndrome diarreica e a PSP, a síndrome paralisante. Além disso, podem ser nocivas ao desenvolvimento de outras espécies, devido ao grande acúmulo de biomassa ou de compostos tóxicos. 7) A Divisão Bacillariophyta , vulgarmente conhecidas como Diatomáceas , possui carapaças de sílica, denominadas frústulas . Esta Classe está dividida em duas ordens: Centrales (cêntricas) e Pennales (penadas) . 8) Qual a diferença entre cianobactérias e bactérias? As cianobactérias utilizam autotrofia como via de regra; não possuem flagelos; possuem maior complexidade morfológica; produzem O2 na fotossíntese; apresentam fotossistemas I e II, ao contrário das bactérias fotossintéticas; apresentam diferentes pigmentos: Cianobactérias - clorofila a e Bactérias – bacteriofila. 9) Por que cianobactérias conseguem viver em diversos ambientes, incluso ambientes extremófilos? As cianobactérias possuem alta capacidade de adaptação às condições diversas e extremas em razão de serem organismos altamente oportunistas, vivendo em simbiose com outros indivíduos. Possuem uma bainha de mucilagem que as protegem contra a dessecação e apresentam células especializadas, como os heterocistos, que realizam a fixação de nitrogênio. Além disso, apresentam diversos pigmentos que desempenham várias funções. 10) Defina Heterocistos e sua função em qual grupo de microalgas ocorre. Os heterocistos são células especializadas para a fixação de nitrogênio molecular em amônio. Essas células apresentam uma série de adaptações que lhes permitem criar um microclima intracelular pobre em oxigênio, aumentando a atividade da enzima nitrogenase, que catalisa a conversão de N2 em NH3 e é inativada na presença de O2 livre. Eles estão presentes nas cianobactérias filamentosas, nas ordens Nostocales e Stigonematales. 11) Euglenophyta podem ser considerados organismos “meio Animalia e meio Plantae”, por quê? Embora sejam organismos protistas, as Euglenophytas possuem características que as tornam semelhantes tanto com plantas, como animais. Elas são organismos clorofilados, com reserva paramilo, similar ao amido, capazes de produzirem seu próprio alimento. Porém, também existem outros representantes que se alimentam de outros organismos, visto que o vacúolo contrátil deixou de ser organela de armazenamento para capturar presas diminutas. 12) Em termos ecológicos (impacto) por que Euglena (s) são importantes? Porque as Eugenas são formadoras de blooms, servindo como bioindicadores de poluição e eutrofização devido a sua rápida proliferação nesses ambientes. 13) Cocolotoforídeos (Haptophyta) conformam importante fração do fitoplâncton oceânico, defina e cite a função do cocolitos (placas), e do haptonema. • Cocolitos: Os cocolitos são diminutas placas polissacarídicas que formam um involtório carbonático principalmente em microalgas da divisão Haptophyta. Os cocólitos podem ser flutuadores ou reguladores de profundidades, permitindo que os cocolitoforídeos permaneçam em sua zona fótica ideal para a realização da fotossíntese ou para obtenção de nutrientes provenientes de diferentes profundidades, além de realizar a defesa contra variações ambientais e agentes patogênicos e proteção contra o excesso de luz, onde os cocólitos refletiriam parte da energia luminosa e concentradores de energia, convergindo energia luminosa para os cloroplastos. • Haptonema: O haptonema é um apêndice filiforme entre os flagelos. Essa estrutura é microtubular, distinta dos flagelos. Possui função de detectar obstáculos, capturar, aglomerar e transportar presas. 14) O que causa a espuma marinha abundante, e por quê? As espumas marinhas são causadas após um evento climático com ventos e ondas fortes, que causa a agitação da água do mar, misturando os detritos da água, criando uma espuma oceânica, com forma similar a clara em neve. Outra causa é o acúmulo de fitoplâncton e microalgas que vivem em suspensão na água. Assim, condições como a alta temperatura da água, o aumento das horas de sol e a disponibilidade de nutrientes permitem que essas microalgas cresçam formando espessas massas. A microalga do gênero Phaeocystis é um grupo que contribui para agregar microalgas através da secreção de uma substância mucilaginosa, dando a aparência de espuma. 15) Qual microalga (divisão, gênero e espécie) causa a bioluminescência na costa, e por que isto ocorre (descreva o fenômeno físico-químico)? A bioluminescência é causada pela espécie Noctiluca scintilans, do gênero Noctiluca e divisão Dinophyta (dinoflagelados). Quando perturbadas por ondas ou correntes, as minúsculas células piscam, liberando uma enorme fonte de luz que ilumina a água em seu redor. Através da oxidação luciferina pela enzima luciferase, ocorre a formação de um produto excitado que libera fótons excitados de luz, causando a bioluminescência. 16) Corais vivem sem microalgas? Justifique sua resposta. Não. Os corais recifais vivem em associação com algas simbiontes, as zooxanthellas, que vivem dentro dos tecidos dos pólipos. As algas fornecem energia na forma de compostos do carbono derivados da fotossíntese. Esses produtos são transferidos para os pólipos e representam grande parte do alimento que o coral precisa para sobreviver. Por outro lado, o coral dá abrigo para a alga e lhe fornece nutrientes residuais na forma de nitrogênio e fósforo, além do constante suprimento de CO2. Essas algas também são as responsáveis pelas cores amareladas, acinzentadas e esverdeadas dos corais. 17) Explanar sobre a importância ecológica do Fitoplâncton para os ecossistemas marinhos (abordar ciclagem de nutrientes,ciclo do Carbono, base de cadeia alimentar, mudanças climáticas). O fitoplâncton é um importante produtor primário em ecossistemas aquáticos, representando a base da cadeia alimentar para os organismos heterotróficos que vivem nos oceanos e nos corpos de água doce. Ao realizar a fotossíntese, o fitoplâncton converte material inorgânico em orgânico e oxigena a água. A atividade fotossintética desses organismos fitoplanctônicos auxilia a retirada do excesso de gás carbônico atmosférico, um dos principais gases do efeito estufa, associado às mudanças climáticas e liberado de forma diária pelo homem, por meio da queima de combustíveis fósseis. Grandes quantidades de carbono orgânico e carbonato de cálcio são incorporados pelas algas e são transportados para o fundo oceânico. Através da fotossíntese, esses organismos transformam o carbono inorgânico na atmosfera e na água do mar em compostos orgânicos, tornando-os uma parte essencial do ciclo de carbono da Terra. Como absorvem dióxido de carbono da atmosfera, quando morrem afundam, transportam esse carbono atmosférico para o mar profundo, tornando o fitoplâncton um ator importante no sistema climático. 18) Elabore tabela com diferenças entre os Grupos. Considere pigmentos, Habitat, estruturas / organelas exclusivas, importância ecológica, e potencial de formar FAN. Grupo Pigmentos Habitat Estruturas/ organelas exclusivas Importância ecológica Potencial FAN Cyanophyta (cianobactérias) Clorofila-a Ficobiliproteínas (pigm. acessório), ficocianina (azul) e ficoeritrocianina (vermelhos) Xantofila e carotenos (Beta). Encontradas em ambientes de água doce, ambientes marinhos, solos úmidos, ambientes congelados e regiões desérticas Cianossomos e acinetes. São produtoras, fazem parte da cadeia trófica, participam do ciclo do carbono e nitrogênio. Alto. Prochlorophyta (proclorófitas) Contém clorofila a e b, carotenóides (fundamentalmente beta-caroteno) e não possuem ficobilinas. São encontradas em ambientes marinhos. - Função ecológica de fitoplâncton. Baixo. Euglenophyta (euglenófitas) Clorofila “a” e “b”, xantofilas e beta- caroteno. Ocorrem em águas continentais, estuarinas ou marinhas (costeiras) - em ambientes ricos em mat.orgânica e lênticos. 1 ou 2 flagelos por célula. Vacúolo contrátil. Mancha ocelar. Função ecológica de fitoplâncton. Bioindicadores de poluição e eutrofização. Alto (Blooms) Haptophyta (cocolotoforídeos) Clorofila a, c1 e c2; Β-caroteno; diatoxantina; fucoxantinas. São encontradas em ambientes marinhos planctônicos. 2 ou 4 flagelos. Haptonema. Cocolitos. Função ecológica de fitoplâncton. Alto (Blooms) Baccilariophyta (diatomáceas) Clorofilas “a“, c1 e c2; xantofilas (fucoxantina) e beta- carotenos. Dominantes no fitoplâncton marinho e de águas continentais. Dominam as áreas costeiras (áreas eutroficas, com maior concentração de nutrientes), de aporte natural ou antropogênico. Flagelo no gameta masculino (Ordem Centrales). Frústula. Função ecológica de fitoplâncton. Formadoras das “terras diatomáceas”. Indicadores de camadas que podem conter petróleo ou gás natural. Alto. Dinophyta (dinoflagelados) Clorofila a, c; xantofilas (piridina) e beta- caroteno. A maioria é planctônica e ocorrem desde os polos até os trópicos. São mais abundantes em áreas de plataforma continental e 2 flagelos. Função ecológica de fitoplâncton. Alto. oceânica (áreas oligotróficas e com maiores salinidades). Chlorophyta (clorófitas) Clorofilas a e b, carotenoides, ficocianina. São encontradas em ambientes altamente diversificado. Águas continentais, águas salobras (estuarinas), terrestres ou subaéreas, sobre a neve, desertos, cinzas vulcânicas, sobre solos ou casca de árvores. Flagelo, macrotalos, estigma, ficomas. Função ecológica de fitoplâncton, principais produtores da cadeia trófica, alimentação humana. Baixo. 19) Por que as microalgas são essenciais para a saúde dos recifes de corais (ver vídeo da semana)? As algas realizam a fotossíntese fornecendo energia na forma de compostos para os corais que, em troca, fornecem nutrientes para as algas. Essa relação permite que os corais de águas rasas cresçam rápido o suficiente para construírem os recifes. Sem as algas o coral alveja, perdendo sua cor e sua fonte de alimento, deixando-os fracos e mais vulneráveis, portanto, depois de um tempo sem as algas eles morrem. 20) Qual a Classe e linhagem de algas verdes (Chlorophyta) importantes nestas associações? A classe Prasinophyceae.
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