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Produtividade no mar profundo
		Entende-se como produção primária à produção de matéria orgânica pelos organismos fotossintetizantes. Melhor dizendo, é através de fotossíntese, que os vegetais captam energia solar para produzir matéria orgânica e oxigênio, a partir do dióxido de carbono e dos sais nutrientes. De um modo geral, a fotossíntese pode ser representada pela equação abaixo:
Luz
CO2 + H2O (CH2O) + O2
Pigmento receptor
		Além da forma geral mais conhecida de fotossíntese, realizada pelas algas e plantas superiores, existe ainda uma outra alternativa, que é a fotossíntese realizada pelas bactérias. Essas bactérias contêm uma outra forma de clorofila e não utilizam a água como doador de hidrogênio. Por exemplo, a bactéria sulfurosa verde utiliza gás sulfídrico, ao invés da água, e a reação pode ser descrita da seguinte maneira:
Luz
CO2 + 2H2S (CH2O) + H2O + 2S
Pigmento receptor
		A fotossíntese bacteriana só é possível, portanto, em condições anaeróbicas (ausência total de oxigênio) ou microaerófilas (quantidades mínimas de oxigênio). Portanto, não é importante a sua distribuição em águas bem aeradas, como, lagos com pouca matéria em decomposição.
		Com a finalidade de estudar produção primária, vários termos têm sido utilizados com fins diversos, e alguns deles têm-se tornando confusos, apesar de alcançarem grande popularidade.
		- Produção: entende-se por produção, o peso do novo material orgânico formado sobre um período de tempo, incluindo qualquer perda que ocorra durante o citado período (respiração, exceção, danos, morte, perda por pastagem, etc.).
		- Produção primária: é, portanto, a quantidade de matéria orgânica gerada pala fotossíntese (ou quimiossíntese), ou a energia estocada que este material representa.
		- Produtividade: é a taxa de transformação média de matéria orgânica, sobre um período de tempo definido.
		- Produtividade bruta: refere-se às mudanças observadas na biomassa, somadas a todas as perdas, divididas pelo intervalo de tempo.
		- Produtividade líquida: é o acúmulo bruto, ou produção de nova matéria orgânica, ou energia estocada, menos as perdas, dividida pelo intervalo de tempo. No caso das algas, consideram-se geralmente apenas as perdas respiratórias.
		- Rendimento: é a colheita expressa em taxa.
		- Standing crop: termo de origem inglesa que vem sendo utilizado pela maioria dos autores na forma original, e é algumas vezes traduzido como “produto em pé”. Refere-se ao peso do material orgânico que pode ser amostrado ou colhido em um dado período de tempo ou área. O standing crop não inclui, necessariamente, a população total, porque certas espécies, ou partes inacessíveis das espécies amostradas, podem ser omitidas pelo processo de amostragem. O termo, quando aplicado ao plâncton, é entendido como sinônimo de biomassa.
		- Biomassa: é o peso de todo o material vivo, na unidade de área, e em um dado instante de tempo. No caso de plantas enraizadas, a biomassa inclui a planta inteira, e o standing crop somente a parte de cima do solo, como as macrófitas aquáticas.
	O mar profundo é um ambiente com baixas temperaturas (raramente maior que 4° C), altas pressões, pobre em matéria orgânica, com biomassa reduzida e baixa densidade de organismos. Lá os parâmetros ambientais são constantes (temperatura e salinidade), essa estabilidade se deve ao fato desta zona profunda estar longa da influência direta de fatores externos (luz solar, precipitação, ventos), os quais as camadas mais superficiais estão sujeitas, logo na planície abissal não há ocorrência de fotossíntese.
 Portanto a produtividade primaria só ocorre isoladamente em fontes hidrotermais, que são nascentes de água quente em alto mar. Estas sustentam comunidades únicas de animais e que vivem no fundo dos oceanos. Ácido sulfídrico (H2S) dissolvido emerge a partir de fissuras existentes nessas regiões e são utilizados como fonte de energia para bactérias quimiossintetizantes, que se tornam a fonte de nutrição para população de animais únicos agrupados em torno desses mananciais.
Os organismos que ocupam a grande maioria do assoalho oceânico não são sustentados diretamente por produção primaria, mas por material particulado proveniente da zona eufotica. Por volta de 1 a 3% da produção primária descende para as camadas abissais, sendo este suprimento o responsável por sustentar os organismos além das fontes hidrotermais. A disponibilidade alimentar é o maior fator limitante no mar profundo e a principal razão pela baixa abundância e biomassa de animais.
Bomba Biológica
Temos aumentado cada vez mais as taxas de emissão de CO2 e acelerado o processo de aquecimento global, em 200 anos o CO2 atmosférico aumentou de menos de 0,03% a mais do que 0,04%. Todavia o oceano vem realizando um papel importante no processo de mudanças climáticas absorvendo cerca de 30% do total, contribuindo assim para abrandar essa mudança climática.
O processo de fixação de carbono (C) em matéria orgânica durante a fotossíntese, sua transformação através da teia alimentar, sua mistura física e sedimentação gravitacional formam em conjunto a bomba biológica. O termo se refere ao processo através do qual o C liberado por atividades naturais e antrópicas na atmosfera é armazenado e incorporado no oceano profundo. 
Figura 1: Componentes da “bomba biológica” são responsáveis por transformar Carbono Inorgânico Dissolvido (CID) em biomassa orgânica e bombeá-lo em forma de partículas ou formas dissolvidas para o fundo dos oceanos. Nutrientes inorgânicos e dióxido de carbono (CO2) são fixados durante a fotossíntese pelo fitoplâncton, e ambos são liberados como Matéria Orgânica Dissolvida (MOD) e consumidos pelos zooplancton herbívoros. Zooplancton de tamanho maior como os Copépodes excretam pelotas fecais, que podem ser reingeridas ou se misturar com outros detritos orgânicos, formando agregados maiores e mais densos, o que possibilitará um afundamento mais rápido. MOD será parcialmente consumida pelas bactérias (pontos pretos) e respirado, o restante refratário sofrerá advecção e será misturado ao fundo do mar. MOD e agregados exportados para água profunda serão consumidos e respirados, fazendo retornar assim carbono ao enorme reservatório de CID do oceano profundo. Cerca de 1% das partículas que saem da superfície dos oceanos atingirão o fundo e serão consumidas, respiradas ou enterradas nos sedimentos. Logo, o carbono é armazenado assim por milhões de anos. O efeito líquido desses processos é remover carbono em sua forma orgânica da superfície e devolve-lo em sua forma inorgânica dissolvida em profundidades maiores, mantendo assim o gradiente terra-oceano profundo de carbono inorgânico dissolvido (gráfico de inserção no canto inferior direito). A circulação termohalina retorna carbono inorgânico dissolvido para a atmosfera em escalas de tempo milenares.
Efeitos nocivos
Periodicamente agregados amorfos de neve marinha são formados e se estabelecem como esteiras no fundo do mar, causando a morte de metazoários bentônicos. Os animais que mais sofrem com esse aparecimento são os filtradores sésseis em especial, como por exemplo esponjas, mexilhões ou antozoários. A etiologia do princípio tóxico ainda não é bem compreendida. 
(Muller Werner et al, 1998) estudou esses efeitos nocivos da neve marinha, através dos metabólitos secundários que estão associados a ela. Segundo seus estudos, esses metabólitos podem se acumular e causar toxicidade para a macrofauna bêntica no Mar Adriático. O artigo explica que animais filtradores têm mecanismos de proteção contra agressões ambientais e na composição da neve marinha existem metabólitos (produzidos por diatomáceas) que inibem a ação da bomba de extrusão desses organismos, o que elimina sua proteção contra possíveis agressões ambientais. 
Amostras destes agregados foram coletadas durante o período de Julho a Setembro de 1997 e foram analisadas para atividade de toxicidade celulare quimio-sensibilização. As experiências revelaram que a maior atividade foi observada nos centros dos agregados, uma atividade inibidora de até 54% de crescimento (correlacionada com 5ml de amostra) foi determinada na neve marinha. Foram feitos extratos com as amostras para determinar a inibição da bomba de extrusão. As análises foram relizadas com células da esponja Suberites domuncula e com brânquias de Corbicula flumínea in situ. Estas descobertas indicam que os agregados do tipo gelatinosos contêm compostos em sua zona exterior os chamados “Chemosensitizers” (no inglês) que diminuem o nível de proteção dos animais metazoários aos compostos dissolvidos em ao meio circundante.
Outro estudo que aponta problemas associados a efeitos nocivos da neve marinha é o de (K.E. Fabricius et al, 2002) que aponta a sedimentação como uma das principais causas da mortalidade em corais recrutas da ordem de cnidários antozoários Sclecactinia. Partículas de exopolímero transparentes (PET) foram medidos como componentes característicos de neve marinha (Passow & Alldredge, 1995) e neste estudo foram comparados os efeitos de sedimentos costeiros lamacentos com e sem enriquecimento de neve marinha e as partículas PET na sobrevivência de corais recrutas de Acropora wilisaa. 
Corais recrutas de quatro semanas de idade foram expostos a (1) sedimentos costeiros lamacentos; (2) PET; (3) sedimentos costeiros lamacentos enriquecidos com PET; e (4) água do mar não filtrada, durante 43h em câmara de fluxo gaseificadas. 33% de corais recrutas morreram após as horas de exposição aos sedimentos enriquecidos com PET. Em contraste, nenhuma ou mínima mortalidade foi observada nos outros três tratamentos (Figura II). A mortalidade aumentou patra >80% quando a quantidade de PET depositado foi quase triplicada e a de sedimentos foi aumentada em 50% (Figura III)
 
 
Figura II Figura III
Dessa maneira, os corais sobreviveram a curto prazo a baixas concentrações de PET e sedimentos, porém sedimento enriquecido com PET se mostrou prejudicial nas estações costeiras. Foram medidos também as concentrações de PET no centro da Grande Barreira de Corais, no verão, temporada de desova e recrutamento de corais. Dentro de 10km ao longo da costa e foram encontradas concentrações elevadas de TEP. Essas concentrações foram diminuindo com o aumento da distância da costa e em torno dos recifes oceânicos >40km da costa. Este estudo sugere que tanto a composição de sedimentos e a deposição de curto prazo (43h) afeta a sobrevivência dos juvenis do coral, o que gera implicações para a capacidade dos recifes costeiros a serem recolonizados por corais, e se recuperarem de perturbações ambientais agudas
Exportação de organismos de partes duras
O carbono também é exportado para mar profundo através dos componentes e partes duras que são produzidos pelos Foraminíferos, Cocolitoforídeos, Diatomáceas e Radiolários que produzem estruturas de carbonato de cálcio com densidade maior que a neve marinha e seus agregados e logo afundam mais rapidamente para mar profundo.
 Figura IV. Aspectos da bomba de carbono do oceano. 
Carbono existe na forma inorgânica dissolvida na água do mar, assim como na forma de CO2 aquoso, bicarbonato (HCO3-), e carbonato (CO32-). A bomba orgânica é um sumidouro de CO2 atmosférico, enquanto que a bomba de carbonato é uma fonte de CO2 em escalas de tempo curtos. Portanto, dependendo da proporção de carbono orgânico para a de calcita (principal constituinte dos calcários) sequestrado, os organismos calcificadores podem sequestrar menos carbono que os não calcificadores, o que pode proporcionar uma fonte potencial de CO2 para a atmosfera. Após a morte desses organismos, os esqueletos de carbonato caem para o fundo do mar, onde eles serão geralmente preservados se a água sobrejacente for saturada em relação ao carbonato de cálcio, embora a susceptibilidade varie entre as espécies. Este processo global, juntamente com o afundamento e ressurgência das águas oceânicas, transporta CO2 para dentro e fora das profundidades oceânicas
	Fotossíntese marinha e oxidação de matéria orgânica estão intimamente ligados, enquanto que dissolução está intimamente ligada a respiração.
	
	Logo, os principais calcificadores do oceano tem uma relação direta com a fotossíntese. Porém o efeito líquído desses organismos como calcificadores no oceano pode ser reduzido.
 O pH da água do mar é controlado pela concentração de carbonato de cálcio dissolvido que fornece um tampão contra as perturbações naturais ou antrópicas. O sistema carbonato funciona como um tempão na água do mar. No entanto todos os tampões químicos só são eficientes sobre uma gama limitada de pH. Assim, a capacidade do sistema de carbonato para absorver ácido adicional nos oceanos pode eventualmente quebrar. O acúmulo de CO2 na atmosfera está diminuindo a capacidade de tamponamento, tornando os oceanos cada vez mais ácidos. A solubilidade do carbonato de cálcio depende das concentrações de íons de cálcio e de carbonato em água do mar. O cálcio não varia muito e por isso a sua solubilidade é controlada pela concentração de carbonato (bem como a temperatura e pressão)
Estudos recentes preveem um aumento da profundidade de compensação (profundidade no oceano onde a taxa de solução de carbonato de cálcio aumenta, até o ponto em que se inicia a dissolução das conchas cálcareas) de carbonato (Orr et al), o que levará as águas de superfície em altas latitudes se tornarem saturadas em relação a aragonita dentro de décadas e entra 50 e 100 anos em relação a calcita ((formas cristalinas do carbonato de cálcio). É prevista também uma redução na produção de cálcica e uma má formação dos cocólitos devido as altas concentrações de CO2 nos oceanos.
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