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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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