Produção Primária Fitoplanctônica na região costeira do estado de São Paulo

Flávia Saldanha-Corrêa

Produtividade Primária - produção primária por unidade de tempo em um dado volume ou área (Parsons & Takahashi, 1973)

A produção primária líquida (PPL)- balanço entre os produtos sintetizados no período iluminado (produção primária bruta- PPB) e as perdas (por respiração e excreção) ao longo das 24h do dia (Cushing et al., 1958)

PPL representa o carbono biologicamente fixado que está disponível para outros níveis tróficos (Field et al., 1998)

Produção Primária – fixação biológica de C inorgânico por processos foto ou quimiossintéticos (Riley, 1940)

t

Biomassa em t0 Biomassa em t1

PP = Biomassa t1- Biomassa t0

t

ESTIMATIVAS GLOBAIS DE PRODUTIVIDADE PRIMÁRIA

•PPL total: 104,9 1015g C/ano (Field et al., 1998)

•Terra: 56,4 Pg de C/ano (53%) (1015g =petagramas Pg)

•Oceano: 48,5 Pg C/ano *(46,2%) (98% é do fito)

*A biomassa fitoplanctônica que processa esse carbono todo corresponde a 0,2% da biomassa fotossinteticamente ativa

16 Pg C/ano são exportados para as camadas mais profundas dos oceanos- “bomba biológica” (Berger et al., 1989)

Principais fatores que interferem nas taxas de produção primária

Ambientais•Luz: intensidade e qualidade da luz •disponibilidade de nutrientes•temperatura • pH e salinidade•Turbulência / estrutura física da coluna de água

Endógenos•Composição pigmentar•Histórico de luz•Estado fisiológico da população•Estoques intracelulares

(Lourenço & Marques Jr., 2002)

Z. Oceânica 50

Fonte: Produção primária do fitoplâncton na região entre o cabo de São Tomé (RJ) e o Chuí (RS). S.A. Gaeta & F.P. Brandini In: O ambiente Oceanográfico da plataforma continental e do talude na região sudeste-sul do Brasil. C.L.D.B. Rossi-wongtschowski & L.S.P. Madureira (eds). EDUSP, SP. 2006.

Áreas reconhecidamente muito produtivas no litoral brasileiro

•Ressurgência de Cabo Frio (RJ)Gonzalez-Rodriguez et al. (1992): 2 e 14 mg C m-3 h-1 Soares (2006): 4 e 11,4 mg C m-3 h-1 ***(~110 g C m-2 ano-1)

•Baía de Guanabara (RJ)Soares (2006): 22 a 241 mg C m-3 h-1 (superfície) ***(~83 g C m-2 ano-1)

0,4 a 4 mg C m-3 h-1 (fundo)

•Lagoa dos Patos (RS)Abreu (1987): PPL de áreas rasas pelo método do OD- média de 50g C m-2 ano-1

Abreu et al. (1994): 0,65 – 70,63 mg C m-3 h-1 com variações sazonais 0,56 g C m-2 d-1 ***(~200 g C m-2 ano-1)

Produção Primária Fitoplanctônica na região costeira do estado de São Paulo

Método do 14C por Steemann-Nielsen (1952) •obtenção de medidas da taxa fisiológica de assimilação de carbono com alta precisão.• informações sobre a cinética de crescimento e produção primária nos ecossistemas aquáticos (Søndergaard, 2002)

Aplicação da técnica e primeiros estudos no Brasil

Dr. Clóvis Teixeira

1969-”Estudo sobre algumas características do fitoplâncton da região de Cananéia e o seu potencial fotossintético”. Tese de doutorado. F.F.C.L. da USP.

Teixeira (1969): PP em Cananéia 54,37 a 206,12 mg C m-3 h-1

Trabalhos no complexo estuarino-lagunar de Cananéia

•Tundisi, J. G. 1969. Produção primária, “standing-stock” e fracionamento do fitoplâncton na região lagunar de Cananéia. Tese de doutorado. F.F.C.L. da USP. (Método do OD: 9,86 a 70,59 mg C m-3 h-1 )

•Tundisi et al. (1973)- 100 a 800 mg C m-2 d-1 ao longo do ano.

•Retomada dos estudos em Cananéia em 2001, abrangendo todo o estuário

Região SulCananéia-Iguape

50 Km

25º S

47º W48º W

Brazil

Ribeira de IguapeRiver

Valo Grande Channel

N

1 2

3

1 23

Ribeira de Iguape

JacupiranguinhaRiver

Jacupiranga

Valo Grande Channel

2001-2002 (Barrera-Alba et al., 2006)Valores médios de medidas in situ (mg C m-3 h-1)

•Cananéia: 3,4 -6,9 •Pai Matos: 4,6 -7,3•B. Icapara: 1,9 – 1,1

Médias de 40 a 400 mg C m-2 d-1 (máximo de 2.001,48 mg C m-2 d-1)

2005-2006 (mg C m-3 h-1)

•Valo Grande: 0,22- 1,58•Mar Pequeno; 0,25 – 7,75•B. Icapara: 0,86 -7,9

(Barrera-Alba, et al. 2008)

Região CentralEstuário de Santos

Moser (2002): •Valores entre 0,82 a 34,7 mg m-3 h-1 (0,38 a 2,32 gC m-2 d-1 )

•Bloom de Skeletonema sp: 282,1 mgC m-3 h-1

•(~ 193,9 mg C m-2 h-1 ou 2,3 g m-2 d-1)

Primeiras medidas de PP em Santos, antes do emissário (1976).

Gianesella-Galvão (1982)204,6- 488,3 mg C m-3 h-1

Ambiente eutrófico

ECOMANAGE (2004-2006)

1- Boca do canal de Santos2- Canal Santos3- Ilha Barnabé4- Ilha Piaçaguera 5- Canal de Piaçaguera6- Largo da Pompeba

5

6

78

3

2

1

4

7- Canal de São Vicente 8- Boca do canal de São Vicente

Projeto ECOSAN (2004-2006)

Canal e baía de Santos (Ancona, 2007)

As taxas de assimilação máxima (PBmax) entre 0,08 e 2,19 mgC mgCl-a-1 h-1, com um valor médio de 0,78 mgC mgCl-a-1 h-1. O maior valor ocorreu no mês de janeiro na baía (estação 3S) e o menor valor foi observado em agosto também na baía (estação 3F).

PP Novembro/ 04

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

1 2 3 4 5 6 7

Estações

PP Dezembro/ 05

0

5

10

15

20

25

30

35

1 2 3 4 5 6 7

E s taç ões

PP Janeiro 05

0

1

2

3

4

5

6

7

1 2 3 4 5 6 7

Estações

PP/Maio 05

0

5

10

15

20

25

30

1 2 3 4 5 6 7

Estações

PP Agosto/05

0

1

2

3

4

5

6

1 2 3 4 5 6 7

Estações

PP (m

gC m

-3 h

-1)

(Ancona, 2007)

Produção Primária na Plataforma de Santos- ECOSAN

Região Norte- São Sebastião e Ubatuba

Ubatuba: 1985 -1989

São Sebastião: 1994 e 1997

Projetos temáticos

Redes de Estações e Estações fixas

Local/ Época RFA (W m-2) PP (mg C m-2 d-1) Cl-a (mg m-2) Fonte Ubatuba Inverno/1988 (40m) plataforma interna Verão/1989 (40m) plataforma interna Verão/1989 (70m) plataforma externa

média: 66,67 média: 168,67 média: 191,45

de 326,9 a 601,1 média: 424,0 de 313,1 a 1058,6 média: 613,0 de 574,0 a 2.668,0 média :1368,0

de 12,0 a 34,34 média: 25,82 de 77,9 a 159,1 média: 128,87 de 66,51 a 97,51 média: 77,63

Gianesella-Galvão & Saldanha-Corrêa, 1995

Ubatuba (Boqueirão) Verão/1988 Inverno/1988

46,5 a 265,5 34,0 a 195,0

de 426,6 a 852,5 73,0 a 404,1

de 3,30 a 20,37 média:12,35 de 2,86 a 8,17 média:4,76

Metzler, 1991

Ubatuba (Boqueirão) Verão/90 Inverno/90

média: 279,0 média: 48,68

média: 707,76 média: 136,13

média: 35,20 média: 41,02

Abe, 1993

Ubatuba (verão/88) (Boqueirão)

média: 250,0

média: 500

máximo:53,3 média: 16,2

Gaeta et al., 1999

Canal de S. Sebastião Outono/1987

de 16,8 a 28,8 (mg m-2 h-1)

de 16,8 a 22,8

Gaeta et al., 1990

Estação fixa OPISS Verão de 1994

de 197,95 a 278,21 média: 248,8

de 379,98 a 618,90 média: 484,4

de 12,64 a 25,72 média: 16,88

Estação fixa OPISS Primavera de 1997

de 30,89 a 112,0 média: 74,01

de 191,97 a 413,53 média: 327,66

de 37,23 a 58,32 média: 16,88

Presente estudo

Figura 17- Perfis verticais de Clorofila-a, Produção Primária e Número de Assimilação, observados no dia 28/02/94.

PP (28/02/1994, 6h)Zeu= 35m

-50-45-40-35-30-25-20-15-10-50

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0

(mgC / m3 h)

Pro

f. (m

)

PP totalPP < 2 um

PP (28/02/1994, 12h)Zeu= 38m

-50-45-40-35-30-25-20-15-10

-50

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0

(mgC / m3 h)P

rof.

(m)

Cl-a (28/02/1994, 6h)

-50-45-40-35-30-25-20-15-10

-50

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

(mgC / m3 h)

Pro

f. (m

)

Cl-a total

Cl-a < 2 um

Cl-a (28/02/1994, 12h)

-50-45-40-35-30-25-20-15-10

-50

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

(mgC / m3 h)

Prof

. (m

)

PP/Cl-a (28/02/1994, 6h)

-50-45-40-35-30-25-20-15-10

-50

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0

(mgC / mg Cl-a h)

Pro

f. (m

)

PP/ Cl-a total

PP/ Cl-a < 2 um

PP/ Cl-a (28/02/1994, 12h)

-50

-45

-40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

00,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0

(mgC / mg Cl-a h)

Prof

. (m

)

Fitoplâncton (28/02/1994, 6h)

-50

-45

-40-35-30

-25

-20

-15-10

-5

00 10 20 30 40 50 60 70 80 90

(10^4 cel/ l)

Pro

f. (m

)

Fito totalFitoflagel.DiatomaceasDinoflag.Outros

Fitoplâncton (28/02/1994, 12h)

-50

-45

-40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

00 10 20 30 40 50 60 70 80 90

(10^4 cel/ l)

Pro

f. (m

)

26/02/94 manhã

-50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10

-5 0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 (mgC / m3 h)

Prof. (m)

26/02/94 tarde

-50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10

-5 0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 (mgC / m3 h)

Prof. (m)

27/02/94 manhã

-50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10

-5 0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0

(mgC / m3 h)

Prof. (m)

27/02/94 tarde

-50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 (mgC / m3 h)

Prof. (m)

28/02/94 manhã

-50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10

-5 0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 (mgC / m3 h)

Prof. (m)

28/02/94 tarde

-50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 (mgC / m3 h)

Prof. (m)

Produção primária em São Sebastião (Saldanha-Corrêa, 1999)

 

 

Tabela 4- Taxas de assimilação (PP por unidade de clorofila em mgC /mg Cl-a h) nas massas de água da região Sul do Brasil (in Gaeta & Brandini, 2006).

Média geral: AC -4,7 mgC /mg Cl-a h; AP -4,1 mgC /mg Cl-a h; AT -3,6 mgC /mg Cl-a h

Outros projetos

LOESS (Sabesp-FUNDESPA): medidas de PP em São Sebastião, Santos, Praia Grande.

Projeto DEPROAS- medidas de PP no Atlântico Sul.

Projeto Antares (Ubatuba): séries temporais de PP e variáveis ambientais.

Dificuldades inerentes ao estudo interpretação de taxas de produção primária

•Alta variabilidade dos dados de acordo com as condições ambientais e endógenas- necessidade de se fazer muitas medidas para uma avaliação mais precisa do ambiente.•O ideal também é que se façam curvas P-E em lugar de experimentos “in situ” para determinação do potencial fotossintético do fitoplâncton•A comparação dos valores obtidos com outros da literatura é bem dificultada pela multiplicidade de unidades usadas para expressar essas taxas.

Ex.: massa de C por volume ou área (qual área?) unidade de tempo: hora, dia, ano

(fotoperíodo?) PP, taxa de assimilação (PP/Cl-a) ou

eficiência fotossintética (PP/Cla *Luz) Unidades de luz (W m-2, cal, uE m-2 s-1, lux)

Referências Bibliográficas

ABE, D. S. 1993. Contribuição das frações do micro, nano e picofitoplâncton para a biomassa e produtividade primária do ecossistema costeiro de Ubatuba, Estado de São Paulo. Dissertação de mestrado. Universidade de São Paulo, Instituto Oceanográfico. 199 p. ABREU, P. C. O. V. de 1987. Variações temporais de biomassa fitoplanctônica (clorofila-a) e relação com fatores abióticos no canal de acesso ao estuário da Lagoa dos Patos (RS-Brasil). Dissertação de Mestrado. Universidade do Rio Grande, RS. 107p.ABREU, P. C.; ODEBRECHT, C. & GONZÁLEZ, A. 1994. Particulate and dissolved phytoplankton production of the Patos Lagoon estuary, southern Brazil: comparison of methods and influencing factors. J.Plank.Res., 16(7):737-753.ANCONA, C. M. 2007. Aspectos da variação espacial e temporal da biomassa e produção fitoplanctônica e parâmetros correlatos no estuário e baía de Santos. Dissertação de Mestrado. Universidade de São Paulo, Instituto Oceanográfico, 229p.BARRERA-ALBA, J. J. 2004. Dinâmica Metabólica e Transporte de Propriedades no Sistema Estuarino-Lagunar de Cananéia-Iguape. Tese de doutorado. Universidade de São Paulo, Instituto Oceanográfico, 376p.BARRERA-ALBA, J.J. GIANESELLA, S.M.F.; SALDANHA-CORRÊA, F.M.P.; MOSER, G.A.O. 2008. Bacterial and phytoplankton dynamics in a sub-tropical estuary. Hydrobiologia, 598:229-246.BARRERA-ALBA, J. J. GIANESELLA, S.M.F.; MOSER, G.A.O.; SALDANHA-CORRÊA, F.M.P.; RICCI, F.P. & FRAIZ-TOMA, A.E. 2006. Anthropogenic Eutrophication Processes in a Well Preserved Subtropical Estuary. In: Living Marine Resources and Coastal Habitats- Protection of Marine and Coastal .Habitats, A. Tubielewicz (ed.), Gdanski University of Technology, Gdanski, 91-98.

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