MICROBIOL Microorganismos Marinhos

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Ecossistemas 
Microbianos Aquáticos 
e Marinhos 
UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA 
INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS 
Diversidade Microbiana 
Prof. Helson Mario 
E-mail: helson@unb.br 
 Objetivos: 
 
 Conhecer um produtor primario. 
 Conhecer, em ambientes aquáticos, os micro-organismos que 
estão presentes nos oceanos abertos e no mar profundo. 
 Compreender a dinâmica da distribuição dos diferentes 
grupos de micro-organismos nas diferentes profundidades. 
 
 
MICRO-ORGANISMOS EM 
AMBIENTES AQUÁTICOS 
No meio aquático os nutrientes estão diluídos: 
- baixa diversidade microbiana 
 
A presença de matéria orgânica aumenta sua atividade 
 
Micro-organismos podem: 
• mudar a composição química da água 
• fornecer nutrientes para outros organismos 
• representar um grande risco para a saúde 
MICRO-ORGANISMOS EM 
AMBIENTES AQUÁTICOS 
Os micro-organismos dependem das condições físicas e químicas 
a) Temperatura 
• superfície: 
 - varia de 0 ºC nos pólos a 40 ºC nos trópicos 
 
• sob a superfície: 
 - 90 % do ambiente marinho estão a 5 ºC 
 PSICRÓFILOS 
 
• nas fendas oceânicas: 
 - habitats com alta temperatura (acima de 100 ºC) 
 TERMÓFILOS 
» Pyrodictium occultum (ótimo 105ºC, Itália) 
b) Pressão hidrostática: devido a coluna de água – danos as células 
MICRO-ORGANISMOS EM 
AMBIENTES AQUÁTICOS 
Nas baixas e médias latitudes ocorre uma variação brusca da 
temperatura 
Mudanças da temperatura acarretam em alterações na densidade, viscosidade 
e solubilidade e oxigênio, que por sua vez podem influenciar na 
flutuabilidade, locomoção e respiração dos organismos. 
MICRO-ORGANISMOS EM 
AMBIENTES AQUÁTICOS 
c) Luz 
– A vida na água depende, direta ou indiretamente, dos produtos da 
fotossíntese 
• Algas e cianobactérias são os principais micro-organismos 
fotossintetizantes encontrados nos ambientes aquáticos 
 - estão limitados às regiões superficiais 
d) Salinidade 
 
– água doce: 0 % 
– água do mar: 2,75 % de NaCl + outros sais +/- 3,5 % 
 HALOFÍLICOS 
– lagos salgados (ex.: Salt Lake, EUA): 32 % 
 HALOFÍLICOS EXTREMOS 
 
MICRO-ORGANISMOS EM 
AMBIENTES AQUÁTICOS 
e) Turbidez 
 
 Material suspenso: 
• partículas minerais: erosão das rochas, solo 
• Micro-organismos suspensos 
• matéria orgânica: tecidos vegetais e animais 
• Ao mesmo tempo que impede a passagem da luz, serve de superfície 
de adesão e fonte de nutrientes 
 
 
 
f) pH 
 
– A maioria dos micro-organismos aquáticos cresce 
 melhor próximo à neutralidade 
– pH dos oceanos: 7,5 - 8,5 
– lagos e rios: variação ampla 
• Archaea de lagos do sul da África: 11,5 
• Archaea de geisers: 1,0 
MICRO-ORGANISMOS EM 
AMBIENTES AQUÁTICOS 
• Nutrientes 
• orgânicos e inorgânicos 
– nitratos e fosfatos: 
» Algas  eutrofização  O2  crescimento de outros organismos 
 
• carga de nutrientes: 
– águas próximas à praia: variável devido aos esgotos 
– águas de mar aberto: estável e baixa 
» baixo fitoplâncton (baixo N e Fe) 
» baixa atividade heterotrófica 
» atividade fotossintetizante: cianobactérias 
 
• efluentes industriais: presença de antimicrobianos 
» alguns micro-organismos convertem tais substâncias em formas 
menos nocivas: 
Pseudomonas spp.: mercúrio  metil mercúrio (volátil) 
ECOSSISTEMAS MICROBIANOS 
MARINHOS 
Os oceanos diferem dos ambientes de água doce 
sob vários aspectos, particularmente na 
salinidade, na temperatura média, na 
profundidade e no status de nutrientes. 
 
Micro-organismos presentes em dois hábitats: 
1. Os oceanos abertos 
2. O mar profundo 
Oceanos Abertos 
Quando comparadas a muitos ambientes de água 
doce, as concentrações de nutrientes em oceanos 
abertos (zona pelágica) são frequentemente muito 
baixas. 
 
As temperaturas das águas oceânicas são mais frias e 
sazonalmente mais constantes do que aquelas da 
maioria dos lagos de água doce. 
 
 A atividade dos fototróficos marinhos é limitada. 
 
O número total de células microbianas é geralmente 
menor nos oceanos do que em água doce. 
Oceanos Abertos 
O sequestro de CO2 e a produção de oxigênio 
decorrente da fotossíntese oxigênica que ocorrem 
coletivamente nos oceanos são os principais fatores 
do balanço do carbono na Terra. 
 
A salinidade é relativamente constante na zona 
pelágica, sendo mais variável nas áreas costeiras. 
 
 As águas costeiras normalmente contem mais micro-
organismos que as águas pelágicas. 
 
As baias e enseadas marinhas que recebem esgoto ou 
dejetos industriais podem ser ricas em populações de 
de fitoplâncton e bactérias. 
Produtividade Primária: Prochlorococcus 
Proclorófitas – minúsculos procariotos fototróficos 
filogeneticamente relacionados às cianobactérias, responsáveis 
por grande parte da produtividade primárias em oceanos 
abertos. 
Prochlorococcus: 
 Contém as clorofilas a e b; 
 Desprovido de ficobilinas (pigmentos de cianobactérias); 
 Coloração verde oliva (como as algas verdes), em vez de 
 coloração mais azulada das cianobactérias; 
 Fototrófico oxigênico dominante em oceanos tropicais e 
 subtropicais; 
 Densidade celulares atingem 105/mL; 
 Responsáveis por mais de 40% da biomassa de fototróficos 
 marinhos, e até 50% da produção primária líquida; 
 Menor genoma entre os fototróficos oxigênicos. 
 
Outros fototróficos pelágicos 
Trichodesmium: 
 Cianobactéria filamentosa, planctônica, fototrófica abundante e 
 amplamente distribuída em oceanos tropicais e subtropicais; 
 Células formam tufos de filamentos que constituem uma fração 
 significativa de biomassa em suspensão; 
 Fixadora nitrogênio 
 Contem ficobilinas, ausentes em proclorófitas, diferindo, assim 
 desses organismos em suas propriedades de absorção; 
 
Diminutos eucariotos fototróficos são também encontrados em águas 
oceânicas costeiras e pelágicas, estando alguns deles dentre as menores 
células eucarióticas. 
 Ex.: Ostreococcus (algas verdes muito primitivas, menor que 
E. coli!) 
 
Produtividade Primária: Prochlorococcus 
Trichodesmium 
 
Ostreoccus 
 
Prochlorococcus 
 
Micro-organismos não fototróficos da 
zona pelágica: Pelagibacter 
Apesar das concentrações extremamente baixas de carbono 
orgânico, populações significativas, entre 105-106/mL, de 
pequenos procariotos heterotróficos planctônicos estão 
presentes em águas pelágicas. 
Pelagibacter: 
 Oligotrófico (como a maioria dos procariotos oceânicos); 
 Quimiorganotrófico; 
 Possui genes que codificam uma forma de pigmento visual 
 rodopsina; 
 A proteorrodopsina complementa o metabolismo energético; 
 Porém, não são considerados fototróficos. 
 
Fototróficos anoxigênicos aeróbios 
Organismos que contém bacterioclorofila a e catalisam reações 
fotossintéticas luminosas apenas em condições aeróbias. 
Erythrobacter, Roseobacter e Citromicrobium: 
 Todos gêneros de Alphaproteobacteria; 
 Sintetizam ATP por fotofosforilação, na presença de O2, porém 
 são incapazes de crescer autotroficamente; 
 Dependem do carbono orgânico como fonte de carbono; 
 
Distribuição de Archaea e Bacteria em 
águas pelágicas 
O numero de procariotos presentes em mar aberto diminui de 
acordo com a profundidade; 
 
Em geral, espécies de Bacteria predominam nas águas 
superficiais; 
 
As Archaea presentes em águas mais profundas; 
Crenarchaeota – filo de Archaea que inclui os hipertermofílicos; 
 
Distribuição de Archaea e Bacteria em 
águas pelágicas 
Vírus marinhos 
São os micro-organismos mais abundantes do ambientes 
marinhos;Na água do mar típica pode corresponder a 107 partículas de 
vírions por mililitro; 
A maioria deles são bacteriófagos, que infectam espécies de 
Bacteria, e a vírus de archaeas, que infectam espécies de 
Archaea; 
O número de partículas virais na água do mar é cerca de 10x 
maior do que a média de células procarióticas presentes; 
Em águas costeiras, onde o número de células de bactérias é 
maior, o número de vírus é também maior; 
 
 
 
O MAR PROFUNDO E A BAROFILIA 
Águas com profundidade superiores a 1.000 m têm, 
comparativamente, menor atividade biológica, sendo referidas 
como mar profundo. 
CONDIÇÕES EM MAR PROFUNDO 
Os organismos que habitam o mar profundo deparam-se com 
três importantes extremos ambientes: 
 Baixa temperatura; 
 Alta pressão; 
 Baixas concentrações de nutrientes. 
 
Os micro-organismos são quimiotróficos, sendo capazes de 
crescer sob elevada pressão e condições oligotróficas, em baixas 
temperaturas. 
Bactérias isoladas de águas oceânicas em profundidades 
superiores a 100 m são psicrofílicas ou psicrotolerantes. 
 
 
 
Bactérias barotolerantes e barofílicas 
Barotolerantes - organismos que simplesmente toleram altas 
pressões, porém não exibem melhor crescimento sob pressão; 
 
Barofílicos – exibem melhor crescimento sob pressão. 
 
Barófilos extremos – são encontrados em águas ainda mais 
profundas (10.000 m). Esses organismos apresentam 
necessidades absolutas e significativas de pressão para seu 
crescimento. 
Bactérias barotolerantes e barofílicas 
Madigan et al., 2008. 
MADIGAN, M.T.; MARTINKO, J.M.; DUNLAP, P.V., 
CLARK, D.P. Microbiologia de Brock. Tradução: Andrea 
Queiroz Maranhão ... [et al.]. 12 edição. Porto Alegre: 
Artmed, 2010. 
 
Capítulo 23 para esta aula. 
 
Bibliografia para Consulta