Comunidade do mar profundo - Deep sea community
Uma comunidade de alto mar é qualquer comunidade de organismos associados a um habitat compartilhado no fundo do mar . As comunidades de águas profundas permanecem em grande parte inexploradas, devido aos desafios tecnológicos e logísticos e às despesas envolvidas na visita a este bioma remoto . Por causa dos desafios únicos (particularmente a alta pressão barométrica , extremos de temperatura e ausência de luz ), acreditou-se por muito tempo que pouca vida existia neste ambiente hostil. No entanto, desde o século 19, a pesquisa demonstrou que existe uma biodiversidade significativa no fundo do mar.
As três principais fontes de energia e nutrientes para as comunidades do mar profundo são neve marinha , cachoeira de baleias e quimiossíntese em fontes hidrotermais e fontes de frio .
História
Antes do século 19, os cientistas presumiam que a vida era esparsa nas profundezas do oceano. Na década de 1870, Sir Charles Wyville Thomson e seus colegas a bordo da expedição Challenger descobriram muitas criaturas do fundo do mar de vários tipos.
A primeira descoberta de qualquer comunidade quimiossintética de alto mar , incluindo animais superiores, foi feita inesperadamente em fontes hidrotermais no leste do Oceano Pacífico durante explorações geológicas (Corliss et al., 1979). Dois cientistas, J. Corliss e J. van Andel, testemunharam pela primeira vez densos leitos de moluscos quimiossintéticos do submersível DSV Alvin em 17 de fevereiro de 1977, após sua descoberta inesperada usando um trenó de câmera remota dois dias antes.
The Challenger Deep é o ponto mais profundo pesquisado de todos os oceanos da Terra; está localizado no extremo sul da Fossa das Marianas, próximo ao grupo das Ilhas Marianas . A depressão tem o nome de HMS Challenger , cujos pesquisadores fizeram as primeiras gravações de sua profundidade em 23 de março de 1875 na estação 225 . A profundidade relatada foi de 4.475 braças (8.184 metros) com base em duas sondagens separadas. Em 1960, Don Walsh e Jacques Piccard desceram ao fundo do Challenger Deep no batiscafo de Trieste . Nessa grande profundidade, um pequeno peixe parecido com a solha foi visto se afastando do foco do batiscafo.
O veículo japonês operado remotamente (ROV) Kaiko se tornou o segundo navio a chegar ao fundo do Challenger Deep em março de 1995. Nereus , um veículo híbrido operado remotamente (HROV) da Woods Hole Oceanographic Institution , é o único veículo capaz de explorar o oceano profundidades além de 7.000 metros. O Nereus atingiu uma profundidade de 10.902 metros no Challenger Deep em 31 de maio de 2009. Em 1 de junho de 2009, o mapeamento do sonar do Challenger Deep pelo sistema de batimetria de sonar multifeixe Simrad EM120 a bordo do R / V Kilo Moana indicou uma profundidade máxima de 10.971 metros (6,817 milhas). O sistema de sonar usa detecção de fase e amplitude de fundo, com uma precisão melhor que 0,2% da profundidade da água (este é um erro de cerca de 22 metros nesta profundidade).
Ambiente
Trevas
O oceano pode ser conceituado como sendo dividido em várias zonas , dependendo da profundidade e da presença ou ausência de luz solar . Quase todas as formas de vida no oceano dependem das atividades fotossintéticas do fitoplâncton e de outras plantas marinhas para converter o dióxido de carbono em carbono orgânico , que é o bloco básico de construção da matéria orgânica . A fotossíntese, por sua vez, requer energia da luz solar para conduzir as reações químicas que produzem carbono orgânico.
O estrato da coluna de água até o qual a luz solar penetra é denominado zona fótica . A zona fótica pode ser subdividida em duas regiões verticais diferentes. A porção superior da zona fótica, onde há luz adequada para sustentar a fotossíntese pelo fitoplâncton e pelas plantas, é chamada de zona eufótica (também chamada de zona epipelágica ou zona de superfície ). A parte inferior da zona fótica, onde a intensidade da luz é insuficiente para a fotossíntese, é chamada de zona disfótica (disfótica significa "mal iluminada" em grego). A zona disfótica também é conhecida como zona mesopelágica ou zona crepuscular . Seu limite inferior está em uma termoclina de 12 ° C (54 ° F), que, nos trópicos, geralmente fica entre 200 e 1000 metros.
A zona eufótica é definida de forma um tanto arbitrária como se estendendo da superfície até a profundidade onde a intensidade da luz é de aproximadamente 0,1–1% da irradiância da luz solar da superfície , dependendo da estação , latitude e grau de turbidez da água . Nas águas mais límpidas do oceano, a zona eufótica pode estender-se a uma profundidade de cerca de 150 metros ou, raramente, até 200 metros. As substâncias dissolvidas e as partículas sólidas absorvem e espalham a luz e, nas regiões costeiras, a alta concentração dessas substâncias faz com que a luz seja atenuada rapidamente com a profundidade. Em tais áreas, a zona eufótica pode ter apenas algumas dezenas de metros de profundidade ou menos. A zona disfótica, onde a intensidade da luz é consideravelmente inferior a 1% da irradiância da superfície, estende-se desde a base da zona eufótica até cerca de 1000 metros. Estendendo-se do fundo da zona fótica até o fundo do mar, está a zona afótica , uma região de escuridão perpétua.
Como a profundidade média do oceano é de cerca de 4300 metros, a zona fótica representa apenas uma pequena fração do volume total do oceano. No entanto, devido à sua capacidade de fotossíntese, a zona fótica possui a maior biodiversidade e biomassa de todas as zonas oceânicas. Quase toda a produção primária no oceano ocorre aqui. Quaisquer formas de vida presentes na zona afótica devem ser capazes de se mover para cima através da coluna de água para a zona fótica para alimentação, ou devem depender do material que afunda de cima , ou devem encontrar outra fonte de energia e nutrição, como ocorre na quimiossintética archaea encontrada perto de fontes hidrotermais e infiltrações de frio .
Hiperbaricidade
Esses animais evoluíram para sobreviver à pressão extrema das zonas subfóticas . A pressão aumenta cerca de uma atmosfera a cada dez metros. Para lidar com a pressão, muitos peixes são bastante pequenos, geralmente não ultrapassando 25 cm de comprimento. Além disso, os cientistas descobriram que quanto mais profundamente essas criaturas vivem, mais gelatinosa sua carne e mais mínima sua estrutura esquelética. Essas criaturas também eliminaram todas as cavidades em excesso que entrariam em colapso com a pressão, como as bexigas natatórias.
A pressão é o maior fator ambiental que atua sobre os organismos do fundo do mar. No mar profundo, embora a maior parte do mar profundo esteja sob pressões entre 200 e 600 atm, a faixa de pressão é de 20 a 1.000 atm. A pressão desempenha um grande papel na distribuição dos organismos do fundo do mar. Até recentemente, as pessoas não tinham informações detalhadas sobre os efeitos diretos da pressão na maioria dos organismos do fundo do mar, porque virtualmente todos os organismos arrastados do fundo do mar chegavam à superfície mortos ou morrendo. Com o advento das armadilhas que incorporam uma câmara especial de manutenção de pressão, animais metazoários maiores não danificados foram resgatados do fundo do mar em boas condições. Alguns deles foram mantidos para fins experimentais e estamos obtendo mais conhecimento dos efeitos biológicos da pressão.
Temperatura
As duas áreas de maior e mais rápida mudança de temperatura nos oceanos são a zona de transição entre as águas superficiais e as águas profundas, a termoclina, e a transição entre o fundo do mar e os fluxos de água quente nas fontes hidrotermais. As termoclinas variam em espessura de algumas centenas de metros a quase mil metros. Abaixo da termoclina, a massa de água do oceano profundo é fria e muito mais homogênea. As termoclinas são mais fortes nos trópicos, onde a temperatura da zona epipelágica costuma estar acima de 20 ° C. Da base do epipelágico, a temperatura cai várias centenas de metros para 5 ou 6 ° C a 1.000 metros. Ele continua diminuindo até o fundo, mas a taxa é muito mais lenta. Abaixo de 3.000 a 4.000 m, a água é isotérmica . Em qualquer profundidade, a temperatura é praticamente invariável por longos períodos de tempo. Não há mudanças sazonais de temperatura, nem há mudanças anuais. Nenhum outro habitat na Terra tem uma temperatura tão constante.
As fontes hidrotermais são o contraste direto com a temperatura constante. Nestes sistemas, a temperatura da água à medida que emerge das chaminés de "fumaça preta" pode ser tão alta quanto 400 ° C (é impedida de ferver pela alta pressão hidrostática), enquanto dentro de alguns metros pode estar de volta para 2–4 ° C.
Salinidade
A salinidade é constante nas profundezas do mar profundo. Existem duas exceções notáveis a esta regra:
- No Mar Mediterrâneo , a perda de água por evaporação excede em muito a entrada da precipitação e do escoamento do rio. Por isso, a salinidade no Mediterrâneo é maior do que no Oceano Atlântico . A evaporação é especialmente alta em sua metade oriental, fazendo com que o nível da água diminua e a salinidade aumente nesta área. O gradiente de pressão resultante empurra água relativamente fria e de baixa salinidade do Oceano Atlântico para a bacia. Esta água aquece e se torna mais salgada à medida que viaja para o leste, então afunda na região do Levante e circula para o oeste, para se espalhar de volta para o Atlântico sobre o Estreito de Gibraltar . O efeito líquido disso é que no estreito de Gibraltar, há uma corrente de superfície de água fria de baixa salinidade do Atlântico para o leste e uma corrente simultânea de água salgada quente do Mediterrâneo para o oeste nas zonas mais profundas. Uma vez de volta ao Atlântico, esta água intermediária do Mediterrâneo quimicamente distinta pode persistir por milhares de quilômetros de distância de sua fonte.
- Piscinas de salmoura são grandes áreas de salmoura no fundo do mar . Essas piscinas são corpos d'água que possuem uma salinidade três a cinco vezes maior do que a do oceano circundante. Para piscinas de água salgada do mar profundas a fonte do sal é a dissolução de grandes sal depósitos através tectônica sal . A salmoura geralmente contém altas concentrações de metano, fornecendo energia aos extremófilos quimiossintéticos que vivem neste bioma especializado . Também se sabe da existência de piscinas de salmoura na plataforma continental da Antártica, onde a fonte de salmoura é excluída do sal durante a formação do gelo marinho . As piscinas salinas do mar profundo e da Antártica podem ser tóxicas para os animais marinhos. As piscinas de salmoura são às vezes chamadas de lagos do fundo do mar porque a salmoura densa cria uma haloclina que não se mistura facilmente com a água do mar sobrejacente. A alta salinidade aumenta a densidade da salmoura, o que cria uma superfície e linha costeira distintas para a piscina.
O mar profundo , ou camada profunda, é a camada mais baixa do oceano, existindo abaixo da termoclina, a uma profundidade de 1000 braças (1800 m) ou mais. A parte mais profunda do mar é a Fossa de Mariana, localizada no oeste do Pacífico Norte. É também o ponto mais profundo da crosta terrestre. Tem uma profundidade máxima de cerca de 10,9 km, que é mais profunda do que a altura do Monte Everest . Em 1960, Don Walsh e Jacques Piccard chegaram ao fundo da Fossa de Mariana no batiscafo de Trieste . A pressão é de cerca de 11.318 toneladas métricas-força por metro quadrado (110,99 MPa ou 16100 psi ).
Zonas
Mesopelágico
A zona mesopelágica é a seção superior da zona intermediária e se estende de 200 a 1.000 metros (660 a 3.280 pés) abaixo do nível do mar . Isso é coloquialmente conhecido como "zona crepuscular", pois a luz ainda pode penetrar nessa camada, mas é muito baixa para suportar a fotossíntese. A quantidade limitada de luz, no entanto, ainda permite que os organismos vejam, e as criaturas com uma visão sensível podem detectar presas, comunicar-se e se orientar usando sua visão. Os organismos nesta camada têm olhos grandes para maximizar a quantidade de luz no ambiente.
A maioria dos peixes mesopelágicos faz migrações verticais diárias , movendo-se à noite para a zona epipelágica, frequentemente seguindo migrações semelhantes do zooplâncton e retornando às profundezas para segurança durante o dia. Essas migrações verticais geralmente ocorrem em grandes distâncias verticais e são realizadas com o auxílio de uma bexiga natatória . A bexiga natatória é inflada quando o peixe quer subir e, devido às altas pressões na zona mesopelégica, isso requer uma energia significativa. À medida que o peixe sobe, a pressão na bexiga natatória deve se ajustar para evitar que ela estoure. Quando o peixe quer voltar às profundezas, a bexiga natatória é esvaziada. Alguns peixes mesopelágicos fazem migrações diárias através da termoclina , onde a temperatura varia entre 10 e 20 ° C (18 e 36 ° F), exibindo assim tolerâncias consideráveis para mudanças de temperatura.
Peixes mesopelágicos geralmente carecem de espinhos defensivos e usam a cor e a bioluminescência para camuflá- los de outros peixes. Os predadores de emboscada são escuros, pretos ou vermelhos. Uma vez que os comprimentos de onda mais longos, vermelhos, da luz não alcançam o fundo do mar, o vermelho funciona efetivamente da mesma forma que o preto. As formas migratórias usam cores prateadas em contra- som. Em suas barrigas, eles costumam exibir fotóforos que produzem luz de baixo grau. Para um predador de baixo, olhando para cima, essa bioluminescência camufla a silhueta do peixe. No entanto, alguns desses predadores têm lentes amarelas que filtram a luz ambiente (deficiente em vermelho), deixando a bioluminescência visível.
Bathyal
A zona batilica é a seção inferior da zona intermediária e abrange profundidades de 1.000 a 4.000 metros (3.300 a 13.100 pés). A luz não chega a esta zona, dando-lhe o apelido de "zona da meia-noite"; devido à falta de luz, é menos densamente povoada que a zona epipelágica, apesar de ser muito maior. Os peixes têm dificuldade em viver nesta zona, pois há pressão esmagadora, temperaturas frias de 4 ° C (39 ° F), baixo nível de oxigênio dissolvido e falta de nutrientes suficientes. A pouca energia disponível na zona batipelágica é filtrada de cima na forma de detritos, matéria fecal e ocasionais invertebrados ou peixes mesopelágicos. Cerca de 20% dos alimentos que têm sua origem na zona epipelágica caem para a zona mesopelágica, mas apenas cerca de 5% são filtrados para a zona batipelágica. Os peixes que vivem lá podem ter reduzido ou perdido completamente suas guelras, rins, coração e bexiga natatória, ter pele viscosa em vez de escamosa e ter uma estrutura esquelética e muscular fraca. A maioria dos animais que vivem na zona batila são invertebrados, como esponjas do mar , cefalópodes e equinodermos . Com exceção de áreas muito profundas do oceano, a zona batila geralmente atinge a zona bentônica no fundo do mar .
Abissal e Hadal
A zona abissal permanece em escuridão perpétua a uma profundidade de 4.000 a 6.000 metros (13.000 a 20.000 pés). Os únicos organismos que habitam esta zona são quimiotróficos e predadores que podem suportar pressões imensas, às vezes tão altas quanto 76 megapascais (750 atm; 11.000 psi). A zona de hadal (em homenagem a Hades , o deus grego do submundo) é uma zona designada para as trincheiras mais profundas do mundo, atingindo profundidades abaixo de 6.000 metros (20.000 pés). O ponto mais profundo na zona hadal é a Fossa das Marianas , que desce a 10.911 metros (35.797 pés) e tem uma pressão de 110 megapascais (1.100 atm; 16.000 psi).
Fontes de energia
Neve marinha
A zona fótica superior do oceano é preenchida com matéria orgânica particulada (POM) e é bastante produtiva, especialmente nas áreas costeiras e nas áreas de ressurgência. No entanto, a maioria dos POM é pequena e leve. Pode levar centenas, ou mesmo milhares de anos para essas partículas se estabelecerem através da coluna de água nas profundezas do oceano. Esse intervalo de tempo é longo o suficiente para que as partículas sejam remineralizadas e absorvidas pelos organismos nas cadeias alimentares.
Cientistas do Woods Hole Oceanographic Institution conduziram um experimento três décadas atrás no fundo do Mar dos Sargaços, observando a taxa de naufrágio. Eles descobriram o que ficou conhecido como neve marinha, na qual os POM são reembalados em partículas muito maiores que afundam a uma velocidade muito maior, "caindo como neve".
Devido à escassez de alimentos, os organismos que vivem no fundo e no fundo são geralmente oportunistas. Eles têm adaptações especiais para este ambiente extremo: crescimento rápido, mecanismo de dispersão larval de efeito e a capacidade de usar um recurso alimentar 'transitório'. Um exemplo típico são os bivalves perfuradores de madeira , que perfuram madeira e outros restos de plantas e são alimentados com a matéria orgânica dos restos.
Whale Falls
Para o ecossistema do fundo do mar, a morte de uma baleia é o evento mais importante. Uma baleia morta pode trazer centenas de toneladas de matéria orgânica para o fundo. A comunidade de queda de baleias passa por três estágios:
- Estágio móvel de necrófago: Animais grandes e móveis do fundo do mar chegam ao local quase imediatamente depois que as baleias caem no fundo. Anfípodes , caranguejos , tubarões-adormecidos e peixes - bruxa são todos necrófagos.
- Estágio oportunista: chegam organismos que colonizam os ossos e sedimentos circundantes que foram contaminados com matéria orgânica da carcaça e qualquer outro tecido deixado pelos necrófagos. Um gênero é Osedax , um verme tubular. A larva nasce sem sexo. O ambiente circundante determina o sexo da larva. Quando uma larva se instala em um osso de baleia, ela se transforma em uma fêmea; quando uma larva se instala em uma fêmea, ela se transforma em um macho anão. Uma fêmea de Osedax pode carregar mais de 200 desses indivíduos do sexo masculino em seu oviduto.
- Estágio sulfofílico : decomposição adicional dos ossos e redução do sulfato da água do mar ocorrem neste estágio. As bactérias criam um ambiente rico em sulfuretos, análogo às fontes hidrotermais. Polinóides, bivalves, gastrópodes e outras criaturas amantes do enxofre se movem.
Quimiossíntese
Fontes hidrotermais
As fontes hidrotermais foram descobertas em 1977 por cientistas do Scripps Institution of Oceanography. Até o momento, as fontes hidrotermais descobertas estão todas localizadas nos limites das placas: Pacífico Leste, Califórnia, Dorsal Mesoatlântica, China e Japão.
Novo material de bacia oceânica está sendo feito em regiões como a dorsal meso-atlântica à medida que as placas tectônicas se afastam umas das outras. A taxa de espalhamento das placas é de 1–5 cm / ano. A água fria do mar circula pelas fendas entre duas placas e aquece ao passar pela rocha quente. Minerais e sulfetos são dissolvidos na água durante a interação com a rocha. Eventualmente, as soluções quentes emanam de uma fenda submarina ativa, criando um respiradouro hidrotérmico.
A quimiossíntese de bactérias fornece energia e matéria orgânica para toda a teia alimentar em ecossistemas de ventilação. Os vermes tubulares gigantes podem atingir 2,4 m de altura devido à riqueza de nutrientes. Mais de 300 novas espécies foram descobertas em fontes hidrotermais.
As fontes hidrotermais são ecossistemas inteiros independentes da luz solar e podem ser a primeira evidência de que a Terra pode sustentar a vida sem o sol.
Infiltrações frias
Uma infiltração fria (às vezes chamada de respiradouro frio) é uma área do fundo do oceano onde ocorre a infiltração de sulfeto de hidrogênio , metano e outros fluidos ricos em hidrocarbonetos , geralmente na forma de uma piscina de salmoura .
Ecologia
As teias alimentares do fundo do mar são complexas e os aspectos do sistema são mal compreendidos. Normalmente, as interações predador-presa nas profundezas são compiladas por observação direta (provavelmente de veículos subaquáticos operados remotamente ), análise do conteúdo estomacal e análise bioquímica. A análise do conteúdo do estômago é o método mais comum usado, mas não é confiável para algumas espécies.
Em ecossistemas pelágicos de águas profundas ao largo da Califórnia, a teia trófica é dominada por peixes de águas profundas , cefalópodes , zooplâncton gelatinoso e crustáceos . Entre 1991 e 2016, 242 relações alimentares únicas entre 166 espécies de predadores e presas demonstraram que o zooplâncton gelatinoso tem um impacto ecológico semelhante ao de peixes grandes e lulas. Narcomedusas , sifonóforos (da família Physonectae ), ctenóforos e cefalópodes consumiram a maior diversidade de presas, em ordem decrescente. O canibalismo foi documentado em lulas do gênero Gonatus .
Veja também
Referências
Leitura adicional
- Kupriyanova, EK, Vinn, O., Taylor, PD, Schopf, JW, Kudryavtsev, AB e Bailey-Brock, J. (2014). "Serpulídeos vivendo nas profundezas: vermes tubulares calcários além do abismo" . Investigação do mar profundo Parte I . 90 : 91–104. Bibcode : 2014DSRI ... 90 ... 91K . doi : 10.1016 / j.dsr.2014.04.006 . Obtido em 09/01/2014 .CS1 maint: vários nomes: lista de autores ( link )