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1 I - O AMBIENTE MARINHO - CARACTERÍSTICAS GERAIS Os mares ocupam cerca de 70% da superfície do planeta. Todos os oceanos da Terra estão interligados por correntes, dominados por ondas, influenciados por mares e caracterizados pela salinidade das águas. Apesar de constituírem uma massa única e interconectada, existem algumas barreiras de caráter físico-químico que impossibilitam o livre movimento da biota marinha. Tais barreiras se caracterizam por diferenças na salinidade, na temperatura e na pressão. Estas barreiras se fazem sentir tanto em um gradiente vertical superfície/fundo, como em um gradiente horizontal, ao longo das diversas camadas de água em diferentes profundidades. Zonação do ambiente marinho Salinidade A salinidade é praticamente constante no mar aberto, atingindo valores de 35ppm (partes por mil ou ‰). O grande volume de água existente nos oceanos, aliado à movimentação e conseqüente mistura entre essas massas de água, determinam a constância dos teores de salinidade. Seria necessário adicionar cerca de 1.400 bilhões de toneladas de soluto na água dos oceanos para que a salinidade aumentasse de 35 para 36 ppm, considerando-se o volume total das águas. Zona fótica Zona afótica Região nerítica Região oceânica SISTEMA BENTÔNICO Zona abissal Zona hadal Zona abissopelágica Zona batipelágica Zona mesopelágica Zona epipelágica Zona batial Zona sublitoral 2 A determinação da salinidade nos diversos ambientes marinhos é avaliada com base na quantidade de íons de cloro dissolvidos em uma determinada quantidade de água, ao que se dá o nome de clorinidade. Assim, na salinidade de 35 ppm, estabelecida como normal ou padrão para as águas oceânicas, existe uma proporção equivalente de íons de cloro avaliada em 19,3 ppm. Este valor pode ser calculado através da relação entre salinidade (S) e clorinidade, estabelecida da seguinte maneira: S = 1,80655 X clorinidade De modo geral, as substâncias dissolvidas na água do mar aparecem nas seguintes proporções: Cátions g/Kg Ânions g/Kg Sódio 10,8 Cloro 19,3 Magnésio 1,3 Sulfatos 2,7 Potássio 0,4 Bromo 0,1 Cálcio 0,4 Bicarbonatos 0,1 Estrôncio 0,01 Ácido bórico 0,03 Flúor 0,001 (Smith, 1980) Os solutos encontrados na água do mar são provenientes, na sua grande maioria, dos sedimentos carreados do continente através dos rios e da erosão das rochas costeiras. Além disto, temos a contribuição da atividade vulcânica submarina. A perda de solutos é efetuada através da deposição dos mesmos nos fundos oceânicos, através da decantação, e também através de ligações químicas que formam precipitados insolúveis, afetando os ciclos biogeoquímicos de diversas substâncias (principalmente sulfatos e carbonatos), de vital importância para a manutenção dos ecossistemas não só marinhos como terrestres. O pH da água do mar é 1igeiramente alcalino, devido à maior proporção de cátions sobre a de ânions, estando por volta de 8,2. Devido à facilidade da reação que forma o CaCO3 na água do mar, a partir do CO2 dissolvido, estas águas possuem uma propriedade altamente tamponadora. CO2 + HOH ↔ H2C03 , H2CO3 ↔ H+ + HCO3- HCO3- ↔ H+ + CO3- -, CO3- - + Ca ↔ CaCO3 A salinidade da água do mar é afetada por vários fatores, entre eles a evaporação, a precipitação pluviométrica, a movimentação e a mistura das massas d’água, o afluxo de água doce do continente, e a precipitação dos solutos para o fundo. Estas variações se fazem sentir com maior intensidade na interface água/ar e nas regiões costeiras. 3 Correntes: Existem diversos tipos de correntes oceânicas, importantes na distribuição a nível global da biota marinho. As correntes de superfície são geradas por ventos causados pelas diferenças de temperatura entre os pólos e o equador, que por sua vez geram zonas de alta e baixa pressão. A direção destes ventos, assim como a das águas, é afetada pela força de Coriolis, provocada pelo movimento de rotação da Terra. As correntes de profundidade são geradas por diferenças de temperatura e salinidade entre as diversas massas de água em contato umas com as outras. Existem também determinadas correntes chamadas correntes de ressurgência, nas quais águas profundas e ricas em nutrientes sobem à superfície pela ação de ventos costeiros que afastam a água superficial. Isto provoca a ascensão destas massas de água fria com os seus nutrientes até então inacessíveis. A sua presença origina regiões de alta produtividade, consistindo em regiões importantes para a indústria pesqueira. São também encontradas em grande quantidade aves marinhas que dependem do estoque de peixes para a sua sobrevivência. Estas regiões se localizam principalmente na costa oeste dos continentes, destacando-se as costas do Peru, Estados Unidos, Portugal e África. Marés: As marés constituem um fenômeno de grande importância nas zonas costeiras, exercendo um efeito mais drástico nas áreas cobertas e descobertas diariamente pelo fluxo e refluxo das águas. As marés são causadas basicamente pela força centrífuga gerada pelo movimento de translação da Terra em torno do Sol, e pela força de atração gravitacional entre a Terra e os demais corpos celestes do sistema, principalmente a Lua, devido à sua proximidade, e o Sol, devido à sua massa (2o Lei de Newton). Valores máximos e mínimos das marés: Maré de Sizigia: Sol, Lua e Terra alinhados (Lua cheia e Lua nova) T 4 Maré de quadratura: Sol, Lua e Terra formando um ângulo reto (quarto crescente e quarto minguante). Periodicidade das marés: Ao longo do dia solar (24 h) ocorrem duas préa- marés e duas baixa-marés. Diversos fatores como o contorno da costa, ventos, e correntes locais podem alterar o fluxo esperado das marés. Os períodos de submersão e imersão estabelecem uma série de fenômenos observados na biota das regiões litorâneas, tais como, relógios biológicos e adaptações comportamentais e fisiológicas. Pressão: A variação da pressão é maior no ambiente marinho do que no terrestre, uma vez que a cada 10 m de profundidade observamos um aumento de 01 atm na pressão. Esta varia no ambiente marinho, de 01 atm T 5 na superfície até aproximadamente 1100 atm na Sonda de Witjas na Fossa das Marianas (11.022 m). A pressão influencia a distribuição da biota nas grandes profundidades, uma vez que exige o desenvolvimento de adaptações para vencer este tipo de “stress”. Temperatura: A temperatura varia menos no ambiente aquático do que no terrestre, atingindo valores médios de -3ºC nas águas árticas, e 27ºC nas águas tropicais. A temperatura influi na salinidade, na medida em que nas regiões polares, por exemplo, a água congela deixando livres os sais em solução, acarretando um aumento na salinidade. Por outro lado, em regiões quentes e rasas, a salinidade pode também se elevar como conseqüência da evaporação. A diferença de temperatura entre as massas de água origina, como já foi dito, correntes oceânicas que apresentam características físicas diferentes da água que as circunda. Estas correntes funcionam tanto como barreiras à invasão de determinados organismos, assim como um verdadeiro veículo de dispersão para outros organismos, como é verificado em determinados peixes migradores. Os efeitos são, como nos demais fatores, mais drásticos na região costeira.Luz: A água, em comparação com o ar, possui uma maior capacidade de absorver a luz. Esta absorção se faz de maneira diferente para cada um dos comprimentos de onda do espectro. Dependendo do número de partículas em suspensão na água do mar, a luz vai penetrar a profundidades maiores ou menores, delimitando a chamada zona fótica. Nas águas costeiras esta pode se estender até os 30 m de profundidade no máximo, enquanto que no mar aberto esta faixa pode atingir os 100 m ou mais. Outros fatores que influenciam a penetração da luz são: • Grau de agitação da superfície da água (maior porcentagem de luz refletida). • Ângulo de incidência da luz na superfície, que varia com a latitude (maior penetração no equador e menor nos pólos), e com a estação do ano (relacionadas com a inclinação do planeta). • Cobertura pelo gelo e pelas nuvens. Uma vez que a atividade fotossintética é determinada pela presença da luz, temos que a produtividade primária é limitada às camadas de água onde a luz pode penetrar. 6 Produtividade: A produtividade primária é menor no ambiente marinho do que no terrestre, devido à baixa concentração de nutrientes dissolvidos, aliado ao fato de que o fitoplâncton está limitado à zona fótica. Nas zonas temperadas uma circulação vertical das águas ocorre no outono e na primavera, devido ao aquecimento diferencial das diversas camadas, possibilitando assim, a reciclagem dos nutrientes perdidos nas águas mais profundas e recuperados desta forma na zona fótica. Nas regiões tropicais, por outro lado, devido às pequenas variações térmicas, ocorre uma forte estratificação das camadas d’água, o que impede a circulação sazonal. Os nutrientes tendem, portanto, a permanecer decantados longe da zona fótica, por longos períodos de tempo. Apesar da alta luminosidade, as regiões tropicais apresentam baixos valores de produtividade justamente devido a esta perda de nutrientes para os fundos oceânicos, o que não ocorre nas zonas temperadas, que apresentam valores mais altos para este fator. Outras zonas de alta produtividade são constituídas pelas águas polares e pelas costeiras. Nas primeiras, pela alta quantidade de sais e nutrientes acumulados na porção líquida das águas devido ao congelamento e também pela maior quantidade de gases dissolvidos na água devido às baixas temperaturas. Nas águas costeiras, devido em primeiro lugar à maior proporção ocupada pela zona fótica na coluna de água, e também devido à presença de algas bentônicas aliadas ao fitoplâncton, elevando a biomassa dos produtores. Além disso, essas águas recebem o afluxo de nutrientes carreados do continente. amarelo laranja verde azul violeta 50 M 100 M 150 M Ângulo de incidência 200 M 250 M Ar Água vermelho Refletida por partículas Refletida pela superfície 7 Ambiente marinho Superfície (106 Km2) Produtividade 1ª bruta (Kcal/m2/ano) Produção bruta total (1016 Kcal/ano) Mar aberto (prov. Oceânica) 326,0 1.000 32,6 Zonas costeiras (prov. Nerítica) 34,0 2.000 6,8 Regiões entre- marés (litoral) 0,4 6.000 0,2 Estuários e Recifes 2,0 20.000 4,0 Total 362,0 -- 43,6 Ambiente terrestre Total 135,0 -- 57,4 Segundo Odum, 1972.
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