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Os Campos Hidrotermais e a sua Biosfera
Ricardo Serrão Santos Departamento de Oceanografia e Pescas
Universidade dos Açores
Conferência Fórum do Mar EXPONOR – Matosinhos, 17 de Junho 2011
Dorsais Oceânicas • Os mais extensos sistemas vulcânicos do Planeta: 60 000 km.
• Profundidade média: 2 600 m.
• Taxa de afastamento: 0.25 a 20 cm/ano.
Condições extremas de ambiente:
Sem luz
Elevada pressão
Actividade sísmica e vulcânica
Baixas taxas de oxigénio
Gradientes de temperatura (até 350ºC)
pH baixo
Fluidos ricos em metais pesados
As chaminés de depósitos minerais trazidos ao nível do solo submarino pela água aquecida que penetrou no subsolo onde se misturou com minerais.
Estas crostas albergam alguns metais nobres.
Estes sítios, quando activos, albergam comunidades faunísticas quimossintéticas únicas com grande interesse biológico e interesse biotecnológico.
Sulfuretos Polimetálicos
- Populações isoladas
(meta-populações) em
constante estado de mudança
Um Habitat fragmentado
O paradoxo dos ecossistemas hidrotermais
Biomassas abundantes (+ de 20 kg/m2)
Biodiversidade endémica
Crescimento rápido
conciliada com
Elevada toxicidade (i.e. elementos-radão radioactivos
+ metais pesados: Cd, Hg, Cn, Pb, Zn, Fe, Ag)
As comunidades hidrotermais são metabólica e fisiologicamente diversas e sobrevivem em condições extremas de pressão, temperatura, acidez, elevadas taxas de metais pesados e radioactividade sendo por isso particularmente promissoras quanto ao seu potencial biotecnológico.
Sistemas Quimiossintéticos
Simbioses: Os animais
beneficiam das bactérias
que transformam o CO2
em matéria orgânica. A
bactérias beneficiam de
protecção.
Durante a
Quimiossíntese – o
sulfureto de hidrogénio é
a fonte de energia. É
utilizado por bactérias de
vida livre, ou absorvido
pelos hospedeiros
invertebrados e
transportados aos
simbiontes.
Riou et al. 2010 Marine Ecology Progress Series
Assimilação de matéria orgânica dissolvida (POM)
Valor potencial para a indústria biotecnológica: extremo-enzimas, desintoxicação, mecanismos de reparação de lesões do ADN, etc.
Exploração de depósitos minerais (melhor conhecimento da génese de depósitos de minerais em terra).
Uma janela para a evolução da vida.
São visualmente espectaculares e geram interesse público alargado.
Lucky Strike
Lucky Strike
• Dominado pelo mexilhão Bathymodiolus azoricus
e pela poliqueta comensal Branchipolynoe
seepensis. Formam grandes camadas que forram as
paredes das chaminés.
• As camadas de mexilhões com os seus bissus,
formam micro ambientes que albergam inúmeras
espécies de pequeno porte como pulgas do mar
(antípodes), camarões, etc.
• Os camarões também são abundantes com
excepção do camarão cego.
Cimo de um monte hidrotermal situado no
campo hidrotermal Lucky Strike. Fotografia: ROV Victor.
Outubro 2010
Zonamento biológico das comunidades e distribuição do substrato da Torre Eiffel(Lucky Strike)
- 4 associações faunísticas principais
Taxa de mudança na dinâmica das comunidades nas dorsais de separação lentas: pequenas flutuações
NI “Arquipélago” e NI
“Atalante” encontram-se no
sítio do Menez Gwen para
transferência de cientistas,
material biológico e
colocação de jaulas.
LabHorta – “Large Scale Facility” para estudos experimentais com
organismos de profundidade.
As jaulas deixadas a 1000 metros de
profundidade pelo ROV francês VICTOR 6000
ou pelo submersível Nautile, são recolhidas ao
longo dos meses pelo NI “Arquipélago” e
trazidas até ao porto da Horta, em 16 horas,
para estudos experimentais no LabHorta.
LabHorta – “Large Scale Facility” para estudos experimentais com
organismos de profundidade.
Aquários isolados, fornecidos com metano e sulfureto de hidrogénio, mantém em condições de estudo, durante meses, os mexilhões Bathymodiolus azoricus e as suas bactérias simbióticas.
Aquários pressurizados IPOCAMP e sistema de regulação química (SYRENE) para estudos in vivo, sob pressão, no LabHorta.
LabHorta – “Large Scale Facility” para estudos experimentais com
organismos de profundidade.
LabHorta – “Large Scale Facility” para estudos experimentais com
organismos de profundidade.
Deposição das jaulas durante as missões de Verão Recolha das jaulas no Outono, Inverno e Primavera
Biologia extrema do Bathymodiolus azoricus.
Estudo de
metalotioneínas que
neutralisam os
efeitos negativos da
exposição a
elementos tóxicos,
tais como o cádmio
e o mercúrio e
protegem contra
diversas condições
de stress.
Ecotoxicologia e Proteómica
Estudo da danificação
do ADN e enzimas de
reparação.
Transcriptoma do
Bathymodiolus
Genómica - Transcriptómica
Estudos de imunoreacção.
Imunologia
Biomineralização
Resposta dos hemócitos na
regeneração da concha.
Factores anti-microbianos isolados no mexilhão hidrotermal
azórico.
Proteínas das brânquias (G) e hemócitos (H) têm
propriedades anti-bacterianas contra algumas
estirpes de bactérias (Bacillus subtilis).
Este estudo estabeleceu a investigação
relativa à influência da pressão hidrostática
na biomineralização da concha de B.
azoricus sujeito a simulações hiperbáricas
pós-captura.
Hemócitos, biomineralização, regeneração de ossos.
Exopolisacarídeos microbianos isolados de
hidrotermais profundas mostram propriedades
interessantes e estão actualmente em
avaliação para usos terapêuticos,
principalmente em áreas de regeneração de
tecidos e de ossos que podem vir a beneficiar
o tratamento de doenças ósseas.
86065 genes potenciais foram sequenciados dos quais foram identificadas 44000 proteínas por pesquisa de homologias
“Permitiu identificar genes envolvidos nas reações imunológicas e inflamatórias dos mexilhões”.
O modelo de Erwin et al. (2010) prevê 250000 a 590000
novos químicos em organismos marinhos; 90 a 92% desses
compostos permanecem desconhecidos. Prevê-se a chegada ao
mercado de um total de 55 a 214 novos medicamentos
anticancerosos originados principalmente em filos animais
(Chordata, Mollusca, Porifera, e Byrozoa) e filos microbianos
(Proteobacteria e Cyanobacteria).
Ciência e Tecnologia na Fronteira
do Mar Profundo Na Vanguarda dos Estudos Biologia
de Extremófilos do Mar Profundo
(2000-2009)
Portugal tornou-se o 8º país do mundo em número de publicações científicas sobre os ecossistemas quimiossintéticos das fontes hidrotermais, tendo subido mais de 30 lugares relativamente à década precedente.
Número crescente de cruzeiros científicos e planos para a instalação de um observatório - MoMAR
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Menez Gw en
Lucky Strike
Ciência e Tecnologia na Fronteira
do Mar Profundo
Observatório dos Fundos Marinhos na Região dos Açores - MoMAR
• FP6/ ESONET NoE - European underwater ocean
observatory system (Network of Excellence)
(2007-2011) (2009-2016)
Outubro 2010
As principais preocupações foram:
Como combinar a(s) área(s)
marinha(s) protegidas(s) com o
projecto MoMAR e outra investigação
em curso
Caracterizar as ameaças do MoMAr
para as áreas marinhas protegidas
(ameaça caracterizada como uma
actividade que possa comprometer o
uso sustentável do ecossistema, ou
diminuir, ou afectar de forma adversa,
o uso ou o valor do recurso)
Desenhar um plano de zonação para
gerir objectivos particulares
Desenvolver cooperação e coordenação
Workshop “Azores Triple Junction Hydrothermal Vents - Marine Protected Area Management Plan” Horta (Açores): 18 e 19 de Junho 2002
CTT - 2006 Celebrando os sítios hidrotermais dos Açores
