Modelos de Funcionamento dos Ecossistemas Aquáticos

Modelos de Funcionamento dos Ecossistemas Aquáticos
Modelo Teia Alimentar Microbiana (actual)
→ fonte biomassa
→ mediador central do fluxo,
retenção e exportação (→ & ↓)
de compostos orgânicos e
inorgânicos
(adaptado de Sherr & Sherr, 2000)
1
Efeito dos vírus na dinâmica de Ecossistemas Aquáticos
(Fuhrman, 1992)
¾ regulação bottom-up e top-down
2
Produção de consumidores: importância do número de
níveis tróficos e da eficiência de crescimento
(Kaiser et al., 2005)
3
Fluxos e eficiência de transferência de energia entre
produtores primários e consumidores: a importância da
composição do fitoplâncton
(Cloern, 2005)
¾ eficiência de produção de consumidores (Percurso A: 10% PP;
Percurso E: 0,02% PP)
¾ teias alimentares de exportação e de retenção
“How phytoplankton die largely determines how marine organisms live”
(Kirchman, 2000)
4
Teias alimentares de retenção e exportação
(Legendre & Le Fèvre, 1995)
¾ beneficiários
¾ bomba biológica de C
¾ alterações climáticas globais
¾ efeito temperatura, profundidade, oxigénio e distribuição global do
sistema (nerítico versus oceânico)
“Do physical factors feed the fish?”
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Processamento da produção primária em ecossistemas
aquáticos
(Duarte & Cébrian, 1996)
6
Herbivoria ...?
(Kaiser et al., 2005)
→ importância da dimensão do produtor primário
→ importância global dos protistas fagotróficos (ca. 50% Produção Fitopl./dia)
→ importância da via detrítica no caso de macrófitas (macroalgas + angiospérmicas)
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Importância dos percursos tróficos detrítico e de predação (detrital and grazing pathways) no
funcionamento das teias alimentares em ecossistemas aquáticos
Food
Chain
A
L
Ó
C
T
O
N
E
Food
Web
(Kaiser et al., 2005).
¾ DETRITOS: DOM + POM
¾ As bactérias heterotróficas são os principais consumidores de matéria orgânica da bioesfera.
¾ DOM (osmotrofia) e POC (osmotrofia após acção de exo-enzimas)
8
Dinâmica de nutrientes e comunidades planctónicas
(Legendre & Rassoulzadegan, 1995)
9
Percursos tróficos dominantes (Trophic pathways) - 1
(Legendre & Rassoulzadegan, 1995)
10
Percursos tróficos dominantes (Trophic pathways) - 2
(Legendre & Rassoulzadegan, 1995)
11
Distribuição da biomassa: classes dimensionais e grupos funcionais
(Kaiser et al., 2005)
12
Distribuição da biomassa: autotróficos versus heterotróficos
(Gasol et al., 1997)
13
Regulação da produção bacteriana (HBact)
(Cole et al., 1988)
(Strom, 2000)
¾ Temperatura & Lise viral
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Eficiência de crescimento de Hbact
(del Giorgio & Cole, 2000)
15
Ciclo sazonal em sistemas aquáticos de clima temperado (1)
(Valiela, 1995)
¾ importância ciclo estratificação-mistura convectiva
¾ factores limitantes do crescimento
¾ vias de mortalidade (fisiológica, agregação, sedimentação, predação P+M,
lise viral)
¾ predação dinoflagelados hetero- e mixotróficos e blooms
¾ efeito afloramento costeiro e eventos tempestades
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Ciclo sazonal em sistemas aquáticos de clima temperado (2)
(Wassman, 1998)
17
Fluxos de carbono particulado vivo (biomassa) e de carbono
detrítico (DOC e POC) nas quatro fases do ciclo sazonal em
sistemas aquáticos de clima temperado:
Dinoflagelados
(adaptado Kaiser et al., 2005)
18
Dinâmica sazonal das comunidades planctónicas em
sistemas aquáticos de clima temperado: metabolismo global
(Kaiser et al., 2005)
19
Processamento da produção fitoplanctónica
pelo bacterioplâncton heterotrófico
(Nagata, 2000)
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Protistas fagotróficos como alimento para
metazoários planctónicos
(Calbet & Saiz, 2005)
21
Dinâmica sazonal de comunidades de macrófitas em
sistemas aquáticos de clima temperado (1)
(Valiela, 1995)
¾
¾
¾
¾
importância ciclo estratificação-mistura convectiva
factores limitantes do crescimento: luz e nutrientes
importância reservas de nutrientes
impacte da predação geralmente reduzido
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Dinâmica das populações de kelps
(Kaiser et al., 2005)
→ importância da actividade humana (pesca)
→ cascata trófica trófica (trophic cascade): : kelp → ouriço → lontra marinha→
orca
(Estes et al., 1998. Killer whale predation on sea otters linking oceanic and
nearshore ecosystems, Science, 282: 473-476).
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Dinâmica sazonal de comunidades de macrófitas em
sistemas aquáticos de clima temperado (2)
(Valiela, 1995)
¾ factores limitaantes: temperatura, luz e nutrientes
¾ importância Eh sedimento
¾ actividade bactérias redutoras de sulfato (↑H2S) e inibição uptake NH4
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Fluxos de carbono em sistemas dominados por macrófitas (1)
(Alongi, 1998)
¾ importância características geomorfológicas e hidrodinâmicas (regime
maré, tempo de retenção) na definição do local de acumulação dos
detritos de macrófitas
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Fluxos de carbono em sistemas dominados por macrófitas (2)
(Alongi, 1998)
¾ importância da via detrítica no processsamento da produção primária de
macrófitas (decomposição média ca. 50-60% NPP)
¾ importância bactérias heterotróficas planctónicas e bentónicas + fungos
¾ consumo de DOC e POC
¾ actividade microbiana e enriquecimento nutricional da fracção detrítica
(POC)
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Decomposição de fragmentos (POC) de macrófitas
(Alongi, 1998)
27
Produção bacteriana no sedimento
(Alongi, 1998)
¾ se
Produção Bacteriana superior Produção Primária ⇒ fontes
alóctones de matéria orgânica (ver Ria Formosa versus zona
costeira adjacente)
¾ importância da disponibilidade oxigénio
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Conectividade entre sistemas aquáticos aeróbios e anaeróbios
(Lalli & Parsons, 1997)
¾ Bactérias sedimento óxico: aerobic link
¾ Bactérias sedimento anóxico: anaerobic sink
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Exportação da produção de macrófitas: Outwelling ?
(Alongi, 1998)
¾ Efeito do local de produção da macrófita (supra vs. sub-tidal)
¾ Efeito de comunidades de bivalves filtradores (ver Ria Formosa)
¾ Efeito de variáveis hidrológicas (exs.: tempestades, pluviosidade,
caudal rio)
¾ Efeito de variáveis hidrodinâmicas (ex.: amplitude de maré, tempo
residência)
¾ Intercâmbio de materiais (DOM, POM, DIM; ver Ria Formosa) e
interconectividade entre ecossistemas aquáticos
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Funcionamento de ecossistemas aquáticos profundos (1)
(Lalli & Parsons, 1997)
(Valiela, 1995)
¾ Acoplamento bento-pelágico: efeito profundidade (= tempo),
actividade microbiana
¾ Sedimentação, agregação, solubilização, adsorção, respiração, metabolização de POC (actividade exo-enzimática) e
DOC, egestão, excreção, predação
¾ Importância produção fitoplanctónica
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Funcionamento de ecossistemas aquáticos profundos (2)
(Valiela, 1995)
¾ Acoplamento bento-pelágico e efeito profundidade (=tempo)
¾ Acumulação depende da produção primária, actividade
microbiana heterotrófica, taxa de sedimentação, profundidade
do local, condições oxi-reduçaõ do sedimento (sedimentos
oceânicos versus sedimentos sapais)
32
Funcionamento de ecossistemas aquáticos profundos (3)
(Lampitt, 1998)
33
Funcionamento de ecossistemas aquáticos profundos (4)
(Lampitt, 1998)
34
Funcionamento de ecossistemas aquáticos profundos:
importância de produtores primários quimiotróficos
(van Dover et al., 2003)
35
Distribuição global da biomassa de zooplâncton
Distribuição global da biomassa bentónica
Fonte: http://www.tulane.edu/~bianchi
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Produção primária e pescas
(Valiela, 1995)
37
Actividade global das comunidades em ecossistemas aquáticos
1 - Comunidades planctónicas
(Hopkinson & Smith, 2005)
2 - Comunidades bentónicas
(Hopkinson & Smith, 2005)
38
Distribuição global da respiração em ecossistemas aquáticos
(Robinson & Williams, 2005)
(del Giorgio & Williams, 2005)
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Metabolismo global dos ecossistemas aquáticos (1)
NCP - Produção líquida da comunidade
(Net community production)
¾ Produção Primária Bruta - Respiração Comunidade
¾ NCP>0: sistema aquático autotrófico líquido (net
autotrophic); fonte de matéria orgânica c/ potencial
exportação ou armazenamento; sumidouro de CO2 * (CO2
sink);
¾ NCP<0: sistema aquático heterotrófico líquido (net
heterotrophic); funcionamento dependente de fontes de
carbono orgânico alóctone ou desacoplamento temporal
NCP; fonte de CO2 (CO2 source)
¾ implicações
regulação
CO2
atmosférico
e
alterações
climáticas
(Alongi, 1998)
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Metabolismo global dos ecossistemas aquáticos (2)
(Robinson & Williams, 2005)
¾ Ambiente oceânico heterotrófico? (Duarte & Agusti, 1998;
Duarte et al., 1999; del Giorgio & Duarte, 2002; del Giorgo
& Williams, 2005)
¾ Fonte de matéria orgânica ?
41
Biogeosciences, 2: 1-8 (2005).
42