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Estrutura e funcionamento do ecossistema marinho Mario Katsuragawa - IOUSP Principais divisões do ambiente marinho (Lalli & Parsons, 1993): -Ponto de vista ecológico: zona pelágica ou pelagial (correspondente à coluna de água do oceano) zona bentônica ou bental (correspondente ao assoalho marinho). - Os organismos que vivem no pelagial são chamados de pelágicos, e os que vivem no bental são os organismos bentônicos (bênticos), que, em conjunto, compõem o “bentos”. Subdivisão do ambiente pelágico. - Região nerítica (águas sobre a plataforma continental) - Região oceânica (todas as águas além da plataforma continental). De acordo com a profundidade 5 zonas: epipelágica (da superfície até cerca de 200 m), mesopelágica (de 200 até cerca de 1.000 m), batipelágica (de 1.000 até cerca de 4.000 m), abissopelágica (de 4.000 até cerca de 6.000 m), e hadopelágica (profs além de 6.000 m). Subdivisão do ambiente bentônico (baseado na profundidade) -supralitoral (zona acima da linha da maré alta), -litoral (zona entre-marés) = área de transição entre o ambiente marinho e terrestre → influência das variações entre as marés altas e baixas, - sublitoral (o restante da plataforma continental – cerca de 8% da área marinha submersa), -batial (prof. entre 200 até 2000-3000 m = talude, elevação continental e parte das cadeias oceânicas), -abissal (plano abissal e bacias oceânicas, em profs entre 2000-3000 e 6000 m) - cerca de 75% dos habitats bentônicos submersos. Temp ≤ 4oC - hadal (fossas oceânicas profundas, até 11 km). Lalli & Parsons, 1993. Ecossistema marinho extremamente complexo e diversificado. - Ecossistemas são Unidades funcionais de tamanhos variáveis → organismos + meio ambiente - Como esses sistemas funcionam? → através de uma seqüência de processos que envolvem energia e fluxo de energia entre os diversos componentes, - Os componentes se arranjam numa estrutura composta por vários níveis → estrutura trófica. Variações dos fatores ambientais (luz, temperatura, salinidade, densidade, tipo de substrato, posição geográfica, profundidade, período do ano etc.) - diferentes tipos de comunidades - diferentes formas de funcionamento. - Estrutura trófica = um arranjo de autótrofos e níveis sucessivos de heterótrofos - Primeiro nível trófico = produtores (autótrofos) → por onde a energia entra no sistema e é estocada sob a forma de compostos orgânicos. característica de todos os ecossistemas - Cada caminho de transferência de energia a partir de produtores para uma série de consumidores é chamado de cadeia trófica ou cadeia alimentar. - A combinação entre todas as cadeias alimentares numa dada comunidade ou ecossistema é chamada de trama trófica. Sumich (1988) Trama trófica de uma comunidade pelágica em águas tropicais. - Na passagem de um nível para outro → vasta parte da energia dissipada sob a forma de calor e o gasto metabólico dos organismos (entre 80 e 95%). - O sistema torna-se auto-limitante: em certo ponto não resta energia suficiente para ser passada ou para sustentar outro nível → visualizado através de uma pirâmide trófica. O que é necessário para entender o funcionamento de uma comunidade marinha? Exemplos de ecossistemas bentônicos baseados em diferentes fontes de matéria orgânica: - baixios microfitobentos = fonte primária de carbono mais importante, - estuários fitoplâncton e detritos são importantes, - baías dependentes apenas dos detritos - plataforma continental principalmente fitoplâncton Componentes abióticos (físicos, químicos e geológicos), necessários para a manutenção da estrutura trófica de um ecossistema: fonte de energia, fonte de nutrientes , fonte de água e substrato. Conhecimentos sobre processos biológicos; - produção primária da matéria orgânica, - fontes de energia e nutrientes para os sistemas, - assimilação da matéria orgânica pelos consumidores, - taxas nos diversos componentes e - fluxo nos sistemas. Classificação dos organismos marinhos conforme Stowe (1987) Classificação de acordo com: Tipos Características Modo de nutrição Autótrofo Heterótrofo Capacidade de produzir o próprio alimento. Incapacidade de produzir o próprio alimento. Habitat Pelágico Bentônico Vive na coluna d’água: entre-marés, nerítico, oceânico. Vive sob ou sobre o fundo: litoral, sublitoral, batial, abissal, hadal. Mobilidade Nécton Plâncton Livres nadadores. Derivantes. Componentes vivos do ambiente marinho Algas unicelulares conhecidos como "Produtores Primários" produzem compostos orgânicos altamente energéticos, a partir da fotossíntese, e transferem essa energia para o pelagial. -coletas realizadas por redes de plâncton predomínio de dois grupos, diatomáceas e dinoflagelados, que devido ao tamanho ficam retidos na malhagem das redes. - Porém, organismos fitoplanctônicos menores, como da classe de tamanho do picoplâncton, que escapam das redes, também têm importância para a produção primária. Fitoplâncton - Unicelulares, medindo entre 2 m e 1000 m algumas espécies formam grandes cadeias ou agregados de células unidas entre si por espinhos ou mucilagens. - Não possuem capacidade de locomoção própria. - Todas as espécies possuem esqueleto externo (frústula), que consistem de duas valvas de sílica. - Grandes depósitos dessas carapaças, formados em eras geológicas, são conhecidas por “vasas” de diatomáceas. Diatomáceas Diatomáceas: a-b) cadeia de Chaetoceros lacinosus; c) cadeia de Nitzschia pungens; d) cadeia de Thalassiosira gravida; e-f) Coscinodiscus wailesii; g) Chaetoceros socialis (cadeia gelatinosa); h) cadeia de Asterionella japonica; i) Skeletonema costatum. Lalli & Parsons, 1993. -Segundo grupo em abundância. - Diferencia das diatomáceas por não possuírem esqueleto externo silicoso e apresentarem dois flagelos ou apêndices, com os quais se movem na água. -Poucas espécies formam cadeias. - Somente alguns dinoflagelados são autótrofos. -Cerca de 50% são totalmente heterótrofos e se alimentam do fitoplâncton ou do zooplâncton. -Existem espécies que apresentam as duas características. - Ocorrem também espécies parasitas e simbióticas. Dinoflagelados Lalli & Parsons, 1993. - Condições ambientais favoráveis aumentos repentinos em número (“blooms”) de uma certa espécie de fitoplâncton. - Dinoflagelados grandes manchas de cores marron-avermelhadas na superfície dos oceanos = marés vermelhas. - Marés vermelhas podem ser formadas por organismos inócuos, ou por espécies que produzem toxinas potentes, como a saxitoxina (neurotóxica) que é produzida por espécies de Gymnodinium, Alexandrium e Pyrodinium. www.wikipedia.org Zooplâncton - Componente heterotrófico do plâncton requer substrato orgânico, ao invés de inorgânico, para obtenção da energia química para sintetizar o material do seu corpo. - Basicamente 4 tipos de organismos quanto à forma de obtenção de energia: herbívoros, carnívoros, detritívoros e onívoros. -Duas categorias, de acordo com o tempo de residência na comunidade planctônica: holoplâncton (ou plâncton permanente) passa todo o ciclo de vida no plâncton - Excluindo os protozoários, existem cerca de 5000 espécies de zooplâncton holoplanctônico, representando diferentes grupos taxonômicos de invertebrados. meroplâncton residente temporário da comunidade planctônica. -Cerca de 70% dasespécies bentônicas liberam ovos e embriões na coluna de água formas larvais se tornam parte da comunidade planctônica (pode ser de poucos minutos até alguns meses ou anos). - Ovos e larvas de peixes também compõem uma porção importante do meroplâncton e recebem coletivamente o nome de ictioplâncton. Holoplâncton Lalli & Parsons, 1993. Lalli & Parsons, 1993. Sifonóforos (hidrozoários coloniais pelágicos) e medusas (Filo Cnidaria) (medusas: hidrozoários ou cifozoários) Lalli & Parsons, 1993. Larva de anêmona (cnidário) Meroplâncton Larvas de crustáceos Larva de ascídia (Tunicata, Urochordata, Filo Chordata) Larvas de equinodermo Lalli & Parsons, 1993. crustáceos copépodes larva de crustáceo larva de crustáceo molusco pterópode sifonóforo Problemas de espécies invasoras transportadas por água de lastro de navios Fonte: Lopes (2009) conj. organismos que nadam livremente nos oceanos capazes de vencer a força das correntes -peixes + alguns crustáceos e moluscos + tetrápodes marinhos - porção superior da pirâmide marinha de consumo e produção. - 0,1% da biomassa viva nos oceanos. - animais bem conhecidos pelo homem devido ao tamanho e a visibilidade - importância econômica - maioria das espécies nas zonas epipelágica e mesopelágica. Nécton Krill da Antártica (Euphausia superba, crustáceo Euphausiacea) considerado como micro-nécton (Lalli & Parsons, 1993). Crustáceo nectônico Lulas: - ocorrem em todos os habitats marinhos → profundidade de 0 a 5000 m. - predadores ativos, alimentando-se principalmente de camarões, caranguejos, peixes e outros moluscos. Cefalópodes nectônicos: lulas, argonautas, náutilos e sépias exclusivamente marinhos Menos de 1000 espécies viventes atuais. Moluscos – Cephalopoda O termo “Peixe” difícil ser caracterizado vertebrados de sangue frio; primariamente dependem da água como meio ambiente; usam brânquias para as trocas gasosas; nadadeiras para a propulsão e controle da natação. Quatro grupos de vertebrados atuais (Pough et al, 1993): Myxinoidea (feiticeiras) e Petromyzontoidea (lampréias) - ausência de mandíbulas; Chondrichthyes (cações, raias e quimeras) – esqueleto cartilaginoso Actinopterygii (peixes ósseos com nadadeiras raiadas). Peixes Chondrichthyes – cações, raias e quimeras Atualmente conhecidas cerca de 900 espécies viventes (Pough et al., 2003). predadores ativos, capazes de atacar e matar presas grandes. Muitos ataques a humanos têm sido registrados. Tubarão-baleia planctívoro (pode atingir mais de 15 m) Raias: A- Urotrygon daviesi (57 cm TL); C- Dasyatis bennetti (1,3 m TL) Tubarões: A- Galeocerdo cuvieri (2 m TL); B- Rhizoprionodon oligolinx (80 cm TL; C- Loxodon macrorhinus (95 cm TL); D- Triaenodon obesus (1,5 m TL) Masuda et al. (1985) Actinopterygii – peixes ósseos com nadadeiras raiadas Actinipterígeos marinhos: Animais predominantes do nécton Encontrados em praticamente todos os habitats, desde poças de marés até as fossas marinhas profundas. grande variedade de formas, associadas à conquista de diferentes ambientes aquáticos adaptações morfológicas, fisiológicas, estratégia de ciclo de vida. Peixes pelágicos Sardinhas: C- Spratelloides delicatulus (8 cm); D- Spratelloides gracilis (8 cm); E- Sardinops melanostictus (16 cm) Agulhas: A- Platybelone argala platyura (50 cm); Strongylura anstomella (75 cm) Peixes-voadores: C- Cypelurus hiraii (25 cm); D- Cypelurus angusticeps (20 cm) Atuns: E- Katsuwonus pelamis (48 cm); F- Thunnus albacares (70 cm) Dourado do mar: A- Coryphaena equiselis (44 cm) Masuda et al. (1985) Peixes de fundos rochosos ou de coral Serranídeos: K- Cephalopholis miniatus (30 cm); M- Cephalopholis argus (35 cm); N- Anyperodon leucogrammicus (32 cm) Pomacentrídeos (peixes-donzela): F- Amphiprion frenatus joven (3 cm); G: Amphiprion frenatus macho (6 cm) Peixe-papagaio: F- Scarus bowersi (25 cm) Peixes-borboleta: G- Chaetodon vagabundus (12 cm); Chaetodon ulietensis (12 cm); J- Chaetodon Selene joven (5 cm); L- Chaetodon lunula (15 cm) Masuda et al. (1985) Peixes demersais Linguado: B- Dexistes rikuzenius (18 cm) Antennariidae (peixes-sapo): A- Phrynelox zerbrinus (14 cm); B- Phrynelox nox (15 cm) Gobiidae: G: Acentrogobius moloanus (3,9 cm) Triglidae (cabrinha): F- Lepidotrigla micróptera (30 cm) Masuda et al. (1985) Peixes de grande profundidade Excluindo os peixes, cerca de 775 espécies de vertebrados marinhos característica comum: respiração aérea (tartarugas marinhas, iguana de Galápagos, serpentes marinhas, crocodilos, aves e mamíferos) Tetrápodes marinhos -Duas famílias marinhas: Cheloniidae (6 espécies) e Dermochelyidae (1 espécie) -Cinco espécies no Brasil -Habitam águas desde quentes até de regiões temperadas e sub-árticas -Hábito alimentar: herbívoro, ou carnívoro (esponjas, água- vivas, caranguejos e moluscos) TESTUDINES (tartarugas) Lagartos - Único lagarto marinho moderno iguana da ilha de Galápagos (família Iguanidae). Espécie: Amblyrhynchus cristatus LEPIDOSAURIA (lagartos, serpentes) Map showing the distribution of true sea snakes. Combined colors show the range of the yellow-bellied sea snake, Pelamis platurus. Darker regions depicts the range of all other sea snakes. Serpentes marinhas - Cerca de 60 espécies habitam o ambiente marinho. - De águas tropicais e subtropicais do Pacífico e Índico, maior diversidade no sudeste asiático e norte da Austrália. - Não ocorrem no Atlântico. ARCHOSAURIA (crocodilos, aves) Crocodilos - Crocodilo de água salgada habita águas estuarinas e costeiras, com distribuição ampla na região Indo-Pacífica até o norte da Austrália. -Crocodilo americano do sul da Flórida até o norte da América do Sul - Gavial nas águas costeiras da Índia Aves marinhas -grupo muito diversificado de espécies que se adaptaram com grande eficiência ao meio marinho -consideram-se verdadeiras aves marinhas as espécies que se alimentam desde a linha da baixa mar até o mar aberto -todas as aves dependem do ambiente terrestre para a nidificação e postura. No Brasil: - 148 espécies de aves marinhas e costeiras constituem 8,8% do total das 1680 espécies de aves registradas no país (Sick, 1997) Calidris canutus (Maçarico-do-peito-vermelho) Egretta thula (garça- branca-pequena)Foto: Edison Barbieri Aves encontradas em praias, estuários Larus dominicanus (gaivota) Phalacrocorax brasilianus (biguá) Sula leucogaster (atobá) Foto: Edison Barbieri Fregata magnificens (fragata) Foto: Edison Barbieri Aves de águas costeiras Aves oceânicas: albatrozes e petreis Interação com pescadores petréis e albatrozes: - acompanha embarcações - aproveita rejeitos e restos de comida - tendência a perseguir os anzóis iscados de espinheis - espécies ameaçadas de extinção albatroz-de-sobrancelha Thalassarche melanophris juvenil morto por um espinhel fora da costa catarinense (Neves et al, 2003) Mammalia - Mamíferos marinhos Cetacea e Sirenia completamente independentes do ambiente terrestre para a reprodução. Carnivora retornam à terra (reprodução ou descanso). Classe Ordem Nomes comuns N o aprox. espécies Mammalia Cetacea baleias, golfinhos 78 Sirenia peixe-boi 4 Carnivora focas, leões marinhos, morças, ursos polares, lontra marinha 37 Total 119 Subordens de Cetacea: Mysticeti(cetáceos com barbatana) - baleia franca Eubalaena australis; baleia azul, Balaenoptera musculus; baleia fin Balaenoptera physalus; baleia minke Balaenoptera acutorostrata; baleia sei Balaenoptera borealis; baleia corcunda Megaptera novaeangliae) Odontoceti (cetáceos com dentes) - cachalote (Physeter macrocephalus), orca (Orcinus orca), golfinhos e botos. Duxbury & Duxbury, 1991 Duas famílias: Dugongidae Índico, de Moçambique e Madagascar até Norte da Austrália Trichechidae peixe-boi Trichechus inunguis (água doce da região amazônica); peixe-boi-marinho Trichechus manatus, distribuição costeira, desde Geórgia (EUA) até o nordeste brasileiro; Trichechus senegalensis, em águas costeiras, rios e estuários desde o sul da Mauritânia até o norte da Angola. Sirenia Duxbury & Duxbury, 1991 Duxbury & Duxbury, 1991 Pinípedes (quatro membros transformados em nadadeiras) Família Otariidae orelha ou vestígios de pavilhão auditivo (leão- marinho Otaria byronia, lobo marinho Arctocephalus australis); Família Phocidae ausência de orelhas (foca-leopardo Hydruga leptonyx, elefante-marinho Mirounga leonina); Família Odobenidae semelhante aos otarídeos, porém com os dois dentes caninos visíveis fora da boca (morsa Odobenus rosmarus). Carnivora Dois grupos: Pinnipedia e Fissipedia. Fissipédios Família Ursidae (urso polar) Ursus maritimus distribuição restrita à região circumpolar do hemisfério norte. Família Mustelidae (lontras marinhas) Enhydra lutris e Lutra felina de águas costeiras: uma espécie do Pacífico Norte (Hokkaido, ilhas Aleutas, sul da Califórnia); outra do Pacífico sul (Chile e Peru). A VIDA NO AMBIENTE BENTÔNICO Assoalho marinho maior variedade de habitats que na zona pelágica número de espécies bentônicas (cerca de 200.000) - maior que o conjunto de espécies do zooplâncton, peixes e mamíferos Diferentes tipos de habitat bentônicos dependem da profundidade, temperatura, disponibilidade de luz, grau de imersão e tipo de substrato. Basicamente dois tipos de substratos: - Duros ou consolidados (costões rochosos, recifes de coral) - Moles ou inconsolidados (lama, areia) Posição dos organismos em relação ao substrato: Epifauna/ epiflora = Organismos que se arrastam, caminham ou se fixam sobre o substrato Infauna = Os que vivem enterrados ou semi-enterrados no substrato Classificação em categorias de tamanho relacionada com o tamanho da malhagem das peneiras usadas para separar os organismos dos sedimentos: megabentos – são organismos que podem ser observados por olho nú e amostrados por técnica fotográfica, o que inclui todos os organismos maiores como o mexilhão, estrela-do-mar, corais etc.. macrobentos – são os organismos retidos pela malha até de 0,5 mm (animais e macrófitas); meiobentos – organismos de tamanho entre 0,1 e 0,5 mm, que incluem pequenos moluscos, vermes menores, vários grupos de pequenos crustáceos; microbentos – organismos de dimensões menores que 0,1 mm, incluindo, por exemplo, os ciliados. Tamanho dos organismos (fonte: Dra Mônica Petti) MACROBENTOS MEIOBENTOS: pequenos metazoários MEGABENTOS Fitobentos: produtores primários: micro (algas unicelulares) e macroalgas SÉSSEIS - aderidos à superfície de substratos duros (ostras, cracas, esponjas, briozoários, ascídias). As adaptações dependem da superfície de fixação e sua razão com a superfície total, a forma e dimensão do organismo e, finalmente, a consistência do mesmo. MÓVEIS (VÁGEIS) - capazes de se locomover independentemente Classificação de acordo com a mobilidade (fonte: Dra Mônica Petti) Supralitoral: área acima da linha da maré alta pode ser inundada durante tempestades. - Esta zona pode receber o borrifo de água do mar. - Poucas espécies estão adaptadas a viver nestas regiões de interface entre a terra e o mar. Duxbury & Duxbury (1991) Comunidades Bentônicas associações de zoobentos extremamente diversos. Litoral: zona entre as marcas de maré alta e baixa sua extensão depende da topografia e da variação da maré. - Existem muitas algas bentônicas e fitoplâncton nesta zona, que suporta comunidades de herbívoros e carnívoros. Duxbury & Duxbury (1991) Típicos organismos encontrados na parte inferior da zona do litoral: anêmonas, ascídias, poliquetas, estrelas-do-mar, ofiuroides, pepinos-do- mar, ouriços-do-mar, ostras, gastrópodes, bivalves, cefalópodes. Zonação em praias de fundo inconsolidado Duxbury & Duxbury (1991) Comunidade em recife de coral Fonte: greateratlantic.fisheries.noaa.gov Exemplos de invertebrados marinhos de importância para a pesca. Sales 2014 http://www.nautica.com.br/bichinhos-infernais/ http://www.maritimeprofessional.com/blogs/post/biofouling-13335 Bioincrustação – acumulação de micro e macroorganismos (cracas, anêmonas, vermes tubícolas, ascídias, algas etc) em partes molhadas e imersas dos cascos de embarcações. A incrustação causa sérios problemas, especialmente afetando a hidrodinâmica, com o consequente aumento da resistência para a embarcação se movimentar na água, aumentando o consumo do combustível e forçando o motor. Em casos mais graves pode impedir a entrada e saída da água do sistema de refrigeração, levando a um superaquecimento do motor. Pode dificultar a operação de equipamentos no ambiente marinho, afetando os sensores instalados no casco. Quando os organismos incrustam nos pás do hélice há um desbalanceamento no seu funcionamento, o que ocasiona trepidações na embarcação. Impactos causados por organismos bentônicos em embarcações. Ação do molusco teredo Teredo é um molusco bivalve (Teredo navalis) que perfura a madeira, usando dentículos da parte anterior da concha. Secretam enzimas que quebram as moléculas de celulose, digerindo pelo menos parte das fibras. Podem causar sérios prejuízos por destruir estruturas em madeira de píer e portos, assim como em cascos desprotegidos de barcos de madeira. Vegetais marinhos bentônicos - Restritos à zona eufótica. - Certas comunidades marinhas entre-marés são dominados por grandes angiospermas (plantas com flores), incluindo os manguezais e campos de grama- marinha. -Todas as macrófitas bentônicas são altamente produtivas, mas contêm grande quantidade de material não digerível pela maioria dos animais locais. -Deste modo, formam grande quantidade de detritos que são exportados, pelas correntes de maré, para outras regiões, contribuindo para enriquecer as águas costeiras com materiais decompostos. Macrófitas marinhas também incluem as macroalgas (verdes, vermelhas e pardas), que são mais comuns nos costões rochosos, principalmente de zonas temperadas. Os mais produtivos são os “kelps”, tipos de algas pardas, que em certas regiões formam verdadeiras florestas subaquáticas. Muitas dessas são de importância econômica. Microalgas bentônicas incluem espécies de diatomáceas, algas azuis e dinoflagelados. Em síntese, o padrão da biodiversidade marinha é influenciado por processos bióticos e abióticos que envolvem todas as interações entre organismos e ambiente. Referências: Castro, P. & Huber, M. E. 2012. Biologia Marinha (Tradução da 8ª edição norte-americana). Porto Alegre, AMGH Ed. Ltda, 461 p. Duxbury, A.C. and A.B. Duxbury. 1989. An introduction to the worlds oceans. Dubuque, Iowa, William C. Brown Publishers. Garrison, T. 2010. Fundamentos de Oceanografia(Tradução da 4ª edição norte-americana) Cengage Learning, S.Paulo, 426 p. Helfman, G.S.; Collete, B.B.; Facey,D.E. & Bowen, B.W. 2010. The Diversity of Fishes-Biology, Evolution and Ecology. Oxford, Wiley-Blackwell, 720 p. Lalli, C.M. & Parsons, T.R. 1995. Biological Oceanography: an Introduction. Oxford, Butterworth- Heinemann Ltd., 301 p. Nibakken, J.W & Bertness, M.D. 2004. Marine Biology: An Ecological Approach. 6a. Ed., Benjamin- Cummings Publishing Company , San Francisco.
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