Fissuras Hidrotermais

Fissuras Hidrotermais
Caracterização
O final dos anos 70 foi marcado pela descoberta das fontes hidrotermais perto das Ilhas
Galápagos e com a biodiversidade a elas associadas. As fontes hidrotermais são fissuras na
superfície oceânica que resultam do movimento de placas tectónicas que divergem e onde nova
crosta é formada. O magma, ao vir à superfície, arrefece, solidifica e cria uma nova crosta
oceânica de basalto preto. É esta idade-zero, demasiado jovem para ter sedimentos acumulados,
que cria condições para o desenvolvimento de fissuras hidrotermais e às comunidades de
bactérias e animais a elas associadas. Ao redor destas fissuras encontram-se vastas comunidades
de organismos aquáticos que podem permanecer aí durante décadas. Depois da descoberta nas
Ilhas Galápagos, descobriram-se novos sistemas hidrotermais ao longo do Pacífico Este e Médio
Atlântico. Concluiu-se então que as fissuras hidrotermais estão associadas a áreas de
vulcanismo activo ou a sistemas de ilhas.
O tipo de fonte hidrotermal está relacionada com a temperatura a que é expelida a água
que por ela percola. Quando a temperatura máxima varia entre 5ºC e 23ºC a fissura é quente ou
difusa, e não apresenta fumo, a temperatura do meio envolvente é de 1 a 3ºC. No entanto,
quando as temperaturas máximas variam entre 30ºC e 330ºC o fumo é branco pela presença de
BaSO4 e CaSO4, são os chamados white smokers. Quando a água é emanada a 350-400ºC o
fumo expelido é negro devido à presença de sulfuretos metálicos, black smokers.
A descoberta das comunidades que vivem nestes sistemas mudou por completo a
percepção que o Homem tinha Mundo, surgiram espécies com um tamanho gigantesco. Mesmo
que os organismos estejam adaptados a altas temperaturas, é a química alterada e não o calor
que proporciona vida nessas comunidades.
Papel das Bactérias Quimioautotróficas nas Fissuras Hidrotermais, Adaptações de
termófilas extremas e Formação de uma comunidade numa Fissura Hidrotermal
Nas profundezas do Oceano não existe luz solar para a realização do processo de
fotossíntese, então como é que existe vida nesse tipo de ambiente? Essa resposta é encontrada
nos fluidos hidrotermais emanados a partir das aberturas e, nas bactérias que conseguem utilizar
outra fonte de energia para a sua “alimentação”.
Os fluidos hidrotermais não são apenas ricos em minerais dissolvidos mas também em
microorganismos, incluido bacterias e Archaeas. Assim como as plantas utilizam a energia solar
para converter o dióxido de carbono em açucares, estas bacterias autotróficas são capazes de
extrair energia a partir de substâncias quimícas desses mesmos fluidos, tal como o sulfureto de
hidrogénio através da oxidação do mesmo para produzir compostos orgânicos ou alimentos. A
este processo dá-se o nome de quimiossíntese.
Alguns animais, incluindo tubiformes, ameijoas e mexilhões, formam relações
simbióticas com estes micróbios. O tubiforme fornece as bactérias com sulfureto de hidrogénio
e oxigénio e, em seguida utiliza alguns dos açucares que as bactérias produzem como alimento.
Também as ameijoas e os mexilhões utilizam alguns desses açucares para a sua alimentação.
Estas bactérias quimiossintéticas juntamente com estes micróbios formam a base da
cadeia alimentar em fontes hidrotermais, assegurando a produção primária.
Quando se formam novas aberturas nas fissuras hidrotermais, a lava nova no fundo do
oceano ao redor dessa mesma abertura fica coberta com um espesso tapete de bactérias. Logo
minúsculos animais, tais como anfípodes e copépodes vêm alimentar-se sobre as bactérias.
Gradualmente animais maiores, incluindo necróforos e predadores, colonizam também a
abertura.
Os primeiros organismos a ocupar as aberturas são as bactérias e, em seguida, outros
microorganismos como os referidos anteriormente. Estes são seguidos por lapas, camarões,
caranguejos, tubiformes, peixes, entre outros. Todos estes organismos diferem na sua estratégia
de alimentação, por exemplo animais como lapas, mexilhões ou ameijoas alimentam-se sobre as
bactérias , outros animais alimentam-se das bactérias, alguns como os caranguejos actuam como
predadores e necróforos, outros como os tubiformes formam relações simbióticas com as
bactérias. O mais típico e característico habitante das fontes hidrotermais é a poliqueta
tubiforme Riftia pachytila. Estes podem ter desde alguns centrímetros até três metros de
comprimento. Não possui boca, estômago ou mesmo intestino. No seu lugar há uma bolsa
repleta de arqueobactérias simbióticas que lhes fornecem a alimentação. As bactérias vivem
dentro dos tecidos dos animais e são uma grande fonte de alimento.
Nesta comunidade microbiana, dentre os organismos térmofilos obrigatórios encontramse bactérias hipertermófilas que se desenvolvem a temperaturas iguais ou superiores a 85ºC.
Existem apenas três géneros de hipertermófilas: Aquifex, Termocrinis e Thermotoga.
O enriquecimento do fluido hidrotermal deve-se ao grande número de bactérias,
predominantemente da espécie Thiomicrospira.
Processos biogeoquímicos das fissuras hidrotermais
A circulação hidrotermal proporciona trocas químicas entre a água do mar e as rochas
oceânicas, agindo como um importante regulador da química dos oceanos, sendo além disso,
responsável pela formação de depósitos minerais, assim como torna possível a vida em
ambientes cujas condições físico-químicas são extremas.
A água do mar percola as rochas oceânicas através de falhas, fracturas e fissuras e ao
penetrar na crosta oceânica, a água do mar, mais fria, reage com as rochas extremamente
aquecidas,reagindo quimicamente com as mesmas, alternado a sua composição original e
transformando-se num fluido hidrotermal (de elevada temperatura e pH reduzido). Este fluido
ascende rapidamente e mistura-se com as águas frias, alcalinas e bem oxigenadas do fundo
oceânico, causando a precipitação de sulfuretos metálicos e óxidos minerais.
Dados sobre a interacção da água do mar com a rocha indicam que, com o aumento da
temperatura, o Mg2+ e o SO42- dissolvidos na água são precipitados sob a forma de sulfuretos
minerais e argilas. Em altas temperaturas, os metais, sílica e sulfuretos são lixiviados da rocha,
formando um fluido hidrotermal quente, ácido, abundante em sílica, H2S e elementos como Li,
K, Rb, Ca, Ba, Fe, Mn, Cu, Zn, Au e Ag. Em geral, estes depósitos são encontrados em
profundidades médias da ordem de 2500 m.
Embora as condições nestes ambientes sejam adversas, estes possuem elevada
biodiversidade, associada à oferta de alimento. Devido à presença de sulfureto de hidrogénio
nos fluidos hidrotermais, associada à abundância de bactérias capazes de oxidá-los, concluiu-se
que a produtividade biológica nos sítios hidrotermais deverá provir de quimiossíntese de
matéria orgânica por esses microorganismos. Desta forma, a oxidação química de sulfureto de
hidrogénio e outras substâncias redutoras constitui a energia necessária para a síntese de matéria
orgânica.
CO2+H2S+ O2+H2O→ CH2O+ H2SO4
Bibliografia:
•
Mello, S.; Quental, S.. Depósitos de sulfuretos metálicos no fundo dos oceanos.
Revista Brasileira de Geofísica. Volume18, número 3. 2000
•
Millero, F.J., Chemical oceanography.(1996), 2ª edição, Florida
•
Sumich, J. L., Morrissey, J.F., Introdution to the Biology of Marine Life, (2004),
8ª edição, Londres