Ecologia IIMódulo «Ecossistemas aquáticos»Licenciatura em EcoturismoManuela Abelho

Sector de Biologia e Ecologia

abelho@esac.pt

7.Ecossistemas marinhos Geografia e estrutura dos

oceanos

Características físico-químicas

Costas marinhas: marés; estrutura e biologia das costas rochosas e arenosas

Mamíferos marinhos observáveis na costa portuguesa: focas e cetáceos

Geografia dos oceanos Ocupam mais de 360 milhões km2 da superfície terrestre;

massa de água interligada

3 bacias principais, com mares mais pequenos nas margens Oceano Pacífico: 180 milhões km2, profundidade média > 4000

m; Fossa das Marianas >10000 m

Oceano Atlântico: 106 milhões km2, profundidade média 3900 m

Mar Mediterrâneo, Mar Negro, Mar do Norte, Mar Báltico, Golfo do México, Mar das Caraíbas

Oceano Índico: <75 milhões km2, profundidade média 3900 m

Distribuição geográfica dos oceanos

Estrutura dos oceanos

Zonação horizontal Zonação vertical

Zona litoral ou intertidal: sob a influência das marés

Zona nerítica: estende-se até à margem da plataforma continental, onde a profundidade é cerca de 200m

Zona oceânica: depois da plataforma continental

Zona epipelágica: camada superficial da água; profundidade até 200m

Zona mesopelágica: entre 200 e 1000m de profundidade

Zona batipelágica: entre 1000 e 4000m de profundidade

Zona abissal: entre 4000 e 6000m de profundidade

Zona hadal: profundidade maior que 6000m

Estrutura dos oceanos

A crosta oceânicaA crosta oceânica está em contínuo movimento e as principais características topográficas do oceano reflectem esse movimento

Características físicas dos oceanos: luz

Cerca de 80% (principalmente ultravioleta e infravermelha) absorvida nos primeiros 10 m

A radiação azul é a que penetra até mais fundo e por isso abaixo dos 50-60 m de profundidade o tom do mar é azul-escuro

A quantidade de luz que penetra até 600 m de profundidade é equivalente à luz que chega à terra vinda de uma estrela

Da superfície para o fundo há um decréscimo de luz e de temperatura

Características físicas dos oceanos: temperatura Estratificação térmica devida ao aquecimento provocado

pela radiação solar; uma camada mais quente e menos densa flutua sobre uma camada mais fria e mais densa

Temperatura média anual da água superficial varia com a latitude; -1.5ºC no Antárctico a 27ºC no Equador

Amplitude máxima anual (7-9ºC) ocorre na zona temperada acima dos 40ºN de latitude

No Equador, a amplitude máxima é semelhante à variação diária (1ºC)

A maior estabilidade ocorre a 100 m de profundidade, onde a amplitude térmica anual é <1ºC

Latitude e temperaturaa temperatura do mar é regulada principalmente pela entrada de energia solar e pela mistura da água

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(ºC

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Latitude

Temperatura Temperatura

média dos média dos

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Variação latitudinal na temperatura dos oceanos Atlântico, Pacífico e Índico

Características físicas dos oceanos: movimentos da água Correntes superficiais

Transportam nutrientes, oxigénio, calor e organismos através do globo terrestre

Moderam o clima, fertilizam as águas superficiais, estimulam a fotossíntese e promovem a troca genética entre as populações de organismos marinhos

Correntes profundas Produzidas pela água fria e densa que se afunda no Antárctico

e no Árctico, movimentando ao longo do fundo Pode aflorar à superfície (afloramentos) nas zonas onde o

vento empurra a água superficial para o interior dos oceanos, i.e., na costa oeste dos continentes e na Antártida

Afloramentos muito importantes porque transportam nutrientes para a superfície, originando zonas muito produtivas

A corrente do Golfo modera o clima no noroeste da Europa, que de outra forma seria semelhante ao do Alasca ou da Rússia (i.e. muito mais frio)

Características químicas dos oceanos Salinidade: principais iões Na+, Mg2+ e Cl-

Varia com a latitude e nos mares que rodeiam as margens dos oceanos

Zona oceânica: entre 34 e 36.5‰ Mais baixa: onde precipitação>evaporação; Equador e

latitudes >40º Mais elevada: onde evaporação>precipitação; zona

subtropical; latitude 20-30º Mar Báltico tem salinidade 7‰ enquanto Mar Vermelho

tem >40‰ Oxigénio Maior concentração à superfície; decresce com a

profundidade até cerca de 1000 m, voltando a aumentar depois

Latitude e salinidadea salinidade é regulada pelo balanço de processos de diluição (fluxo dos rios, precipitação, nascentes) e de concentração (evaporação, formação de gelo)

Mar Báltico: 5‰Mar Mediterrâneo: 36‰

Biologia dos oceanos Organismos fotossintéticos limitados à parte iluminada da

zona epipelágica (zona eufótica); maioria fitoplâncton

Organismos heterotróficos habitam todas as profundidades

Organismos das zonas profundas alimentados pela matéria orgânica proveniente da superfície, excepto nas nascentes termais oceânicas

Oceanos abrigam milhares de espécies

Estrutura das costas marinhas (zona litoral) Zona supratidal

Raramente coberta por água; molhada pelos salpicos das ondas

Zona intertidal Zona entre marés: fica coberta por água na maré alta e

descoberta na maré baixa

Zona subtidal Permanece coberta pela água em qualquer maré

Estrutura da zona litoral

Zona subtidal

Zona intertidal

Zona supratidal

As marés A Terra e a Lua formam um conjunto que gira em torno do

Sol Marés causadas pelos efeitos gravíticos da Lua e do Sol e

pelo movimento de rotação da Terra No movimento de translação em torno do Sol, o conjunto

Terra-Lua é representado pelo centro comum de gravidade (baricentro) que se situa dentro do manto terrestre, a 4700 km de distância do centro da terra

As forças gravíticas produzem dois altos na superfície do oceano, um no sentido da Lua (maré directa) e o outro no sentido oposto (maré reflexa)

Devido à rotação da Terra, todos os pontos na sua superfície (excepto os pólos) sofrem duas marés por dia

Maré alta directa e maré reflexa

Terra

Para a Lua

Superfície da água

N

Nível médio do mar

Maré alta Maré alta

directadirecta

Maré alta Maré alta

reflexareflexa

Maré alta e maré baixa Maré alta, maré cheia ou preia-mar

Ocorre em lados opostos; no lado mais perto e mais longe da lua

No lado mais perto da lua, a força gravítica puxa a água para a lua (maré alta directa)

No lado oposto uma força gravítica mínima combina-se com a rotação da terra produzindo uma força centrífuga que arrasta a água para fora (maré alta reflexa)

Maré baixa ou baixa-mar

Ocorre em lados opostos e perpendiculares à maré cheia

Ocorrem duas marés cheias e duas marés baixas por dia cujas amplitudes variam geograficamente devido à alteração da posição da lua em relação ao equador da terra

Terra

Luanova

Luacheia

Sol

Na lua nova, a face iluminada da lua é invisível da Terra, por isso a lua fica escura (invisível)

Marés vivas ou marés de PrimaveraQuando o sol, a terra e a lua estão alinhados (lua nova e lua cheia), a força gravítica exercida pelo sol aumenta a da lua e ocorrem marés com amplitudes máximas

Terra

Lua

Lua

Sol

Durante cada ciclo lunar (~29.5 dias) ocorrem duas marés vivas e duas marés mortas

Marés mortasQuando o sol, a terra e a lua formam um ângulo recto (quarto crescente e quarto minguante), os efeitos gravíticos tendem a anular-se e ocorrem marés com amplitudes mínimas

Luz e temperatura nas costas marinhas Grandes variações devido às marés

Durante a maré baixa os organismos ficam expostos ao sol

Temperatura variável - depende da maré e do clima Climas quentes: durante maré baixa exposição a ar com

temperaturas de 40ºC

Climas frios: durante maré baixa exposição a ar com temperaturas extremamente baixas

Condições químicas nas costas marinhas Salinidade

Varia mais do que no oceano, principalmente nas poças que se criam durante a maré baixa, onde a evaporação pode fazer aumentar a salinidade e a precipitação a pode baixar

Oxigénio

Normalmente não é limitante porque os organismos da zona intertidal estão expostos ao ar durante a maré baixa e a ondulação aumenta a oxigenação da água

Biologia das costas marinhas São alternadamente habitats marinhos e terrestres Exposição ao ar (emersão)menor humidade maior

amplitude térmica O número de espécies de organismos terrestres diminui com o

aumento do stress causado pela imersão O número de espécies de organismos aquáticos diminui com o

aumento do stress causado pela emersão

Biologia das costas marinhas Zonação de espécies: ocorrência de espécies dominantes em

bandas horizontais distintas Exemplo:

nas costas rochosas da zona temperada, aparecem de cima para baixo

(1) zona de líquenes, (2) zona de gastrópodes, (3) zona de cracas e (4) zona de dominância variável

CracasSub-filo Crustacea

Costas rochosas: bidimensionais

Apenas existe a superfície para colonizar: locais sem fuga aos predadores

Muitos animais sésseis; defendem-se cobrindo o corpo com uma “armadura” (cracas, lapas, búzios,…)

Costas arenosas e lodosas:tridimensionais Sedimentos finos retêm muita água durante a maré

baixa menos exposição à dissecação Durante a maré alta os sedimentos agem como um

tampão contra as alterações na salinidade, na temperatura e no pH

Partículas finas de matéria orgânica acumulam-se no sedimento; muitos animais comem sedimento (principalmente lodos finos) para se alimentarem

Costas arenosas e lodosas:tridimensionais Os animais podem

colonizar a superfície e também a profundidade

Fogem aos predadores enterrando-se no sedimento

Muitos sobrevivem à predação parcial; muitos bivalves podem fazer “recrescer” os seus sifões

Movimento para dentro do sedimento diminui a competição directa com os vizinhos

Mamíferos marinhosOrdem Carnivora, Subordem Pinnipedia

Pelo; membros modificados em barbatanas Tamanho 1-4 m

Família Otaridae: otárias e leões-marinhos Pavilhões auriculares (orelhas) Patas posteriores debaixo do corpo

Família Phocidae: focas e elefantes-marinhos Sem pavilhões auriculares Patas posteriores viradas para trás

Família Odobenidae: morsas Sem pavilhões auriculares Patas posteriores debaixo do corpo Pouco pelo Caninos muito desenvolvidos

Ordem Carnivora, Subordem Pinnipedia

A família Phocidae– focas verdadeiras – São os pinípedes mais adaptados ao ambiente aquático

Muito hidrodinâmicos, corpo fusiforme, cabeça pequena e focinho geralmente pontiagudo

Olhos grandes – visão importante

Algumas espécies utilizam ultra-sons para se orientar –audição importante

Sub-família Monachinae inclui a espécie Monachusmonachus (foca-monge do Mediterrâneo) existente nas Ilhas Desertas, arquipélago da Madeira

Foca-monge do Mediterrâneo É a espécie mais primitiva e a única

que vive em águas quentes todo o ano

Fonte de muitas histórias na antiga Grécia

Descrita correctamente por Aristóteles

Representada em moedas de 500 aC

Pele usada como roupa pelos pobres

Considerada protecção contra o granizo e contra os relâmpagos

Os gregos acreditavam que uma barbatana de foca debaixo do travesseiro ajudava a dormir melhor

Mamíferos marinhosOrdem Cetacea Corpo alongado, com forma de torpedo Membros anteriores achatados em forma de barbatanas

peitorais que servem de leme Membros posteriores reduzidos a ossos vestigiais; têm

apenas uma ou nenhuma barbatana dorsal; a barbatana caudal está disposta horizontalmente

Espessa camada adiposa sob a pele confere forma hidrodinâmica e retarda a perda de calor (isolamento térmico)

Mantêm a temperatura do corpo constante (endotérmicos e homeotérmicos)

Dão à luz (dentro de água) crias que amamentam Respiram ar através dos pulmões (O2 atmosférico) Orifícios nasais localizados na parte posterior da cabeça

através do qual expelem o CO2 quando vêm à superfície

http://www.solcomhouse.com/images/wszhale.gif

Um cetáceo ou um tubarão?

Barbatanas

pélvicas Barbatana

peitoral

Barbatanas dorsais

Barbatana

caudal vertical

Barbatana dorsal

Barbatana

caudal horizontal

Espiráculo

Barbatana

peitoral

Barbatana

analFendas

branquiais

Adaptados à vida no mar Descendem de mamíferos terrestres que evoluíram ao

longo de 50 milhões de anos até às formas actuais Orelhas (pavilhões auriculares) – desapareceram mas

mantém-se a audição Substância oleaginosa protege pele da fricção da água e

olhos da salinidade Glândulas mamárias e órgãos genitais protegidos por

pregas Esqueleto tornou-se mais simples e leve Respiram a intervalos mais longos que os mamíferos

terrestres Grande capacidade de armazenamento de O2 nos músculos Trocam até 90% do ar armazenado nos pulmões (o Homem

apenas 15%)

Nascer no mar

Cria de golfinho a nascer Fêmea ajuda cria a subir à superfície

http://www.dailymail.co.uk/news/article-485893/The-water-baby-Amazing-pictures-capture-moment-dolphin-joins-world.html

http://www.dailymail.co.uk/news/article-485893/The-water-baby-Amazing-pictures-capture-moment-dolphin-joins-world.html

As crias nascem com a cauda primeiro para que, assim que o cordão umbilical se soltar, possam nadar até à superfície ajudadas pela mãe

Com barbas ou com dentes? Subordem Odontoceti ou

odontocetos

Cetáceos com dentes

golfinhos, botos, roazes, orcas, cachalotes, …

Alimentam-se de outros animais (peixes, moluscos, mamíferos aquáticos…)

Subordem Mysticeti ou misticetos

Cetáceos com barbas baleia-azul, baleia-de-

bossas, …

Em substituição dos dentes têm barbas, fiadas de cerdas robustas suspensas do maxilar superior que servem para filtrar a água removendo o alimento

Alimentam-se de plâncton

http://www.tmmsn.org/education/dolphin_anatomy/Mysticetes_Odontocetes.jpg

Barbas

Mandíbula/maxilar inferior

Rostro/maxilar superior

Espiráculo duploBarbatana dorsal

Pedúnculo

caudal

Barbatana caudal

Barbatanas peitorais

Espiráculo simples

Fronte

Bico

Dentes

Mysticeti

Odontoceti

Comunicar e viver em grupo Apresentam elevado nível de socialização

Sistema social baseado nos laços entre mãe e filho

Coesão e coordenação entre os elementos do grupo promovida pelo contacto e por sinais sonoros e visuais

Sons muito variados e diferentes entre espécies

Linguagem corporal rica: saltos, bater com a cauda ou barbatanas fora de água

Cooperação permite rentabilizar esforço na procura de alimento, no acasalamento, na criação dos jovens e na defesa contra predadores

Subordem OdontocetiCetáceos com dentes (cachalotes, orca, golfinhos,…)

Tamanho desde alguns metros (golfinhos) até 15-20 m (cachalotes)

Predadores activos (peixes e mamíferos marinhos mais pequenos)

Têm um único orifício respiratório

Excelentes mergulhadores; os cachalotes mergulham rotineiramente até aos 1000 m e já foi avistado um (com um sonar) aos 2250 m, provavelmente para apanhar lulas, o seu alimento favorito

Usam ecolocalização para orientação

Comunicação sofisticada, produzem muitos sinais

Animais sociais

Cetáceos com dentes Delfinídeos (Família Delphinidae)

Orca

Golfinho-comum (Delphinus delphis)

Roaz (Tursiops truncatus)

(e muitos outros…)

Cachalotes (Famílias Physeteridae e Kogiidae)

Baleias-de-bico (Família Ziphiidae)

DelfinídeosRoaz-corvineiro

(Tursiops truncatus)

Golfinho-comum

(Delphinus delphis)

No estuário do Sado existe uma população residente de roazes

Família Physeteridae

Cachalote-comum(Physeter macrocephalus)

No arquipélago dos Açores podem observar-se várias espécies de cetáceos com dentes, incluindo golfinhos e cachalotes

EcolocalizaçãoCetáceos com dentes

Emitem impulsos sonoros produzidos em órgãos especializados no interior da cabeça

Ao encontrarem um objecto os sons são reflectidos sob a forma de eco

O eco é recebido pelos ossos da mandíbula, que os canalizam para os órgãos sensoriais do ouvido interno através de zonas de gordura especial

http://www.ifeelpixel.com/pictures/dolphinsonar.jpg

http://www.inkokomo.com/dolphin/echolocation.jpg

Comunicação e comportamento dos odontocetos Dois tipos básicos de

sons

Assobios: usados para comunicar

Estalidos: usados para a ecolocalização

Os cachalotes adultos formam círculos protegendo no interior as crias e os animais mais frágeis

http://csiwhalesalive.org/csigallery14.html

http://boulders2bits.com/archives/2009/11/05/rare-photos-reveal-behavior-of-sperm-whales-and-giant-squid/

Cachalotes:recordistas do mergulho

Podem mergulhar até 1600 m (as fêmeas) ou 3300 m (os machos) em busca de um dos seus alimentos preferidos: a lula gigante

http://www.amnh.org/exhibitions/climatechange/images/lg/ocean-deep_01_whale-squid.jpg

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Subordem MysticetiCetáceos com barbas (baleia-azul, baleia-de-bossas,…)

Em vez de dentes têm, em adultos, placas córneas derivadas de tecido dérmico que se encontram na maxila e a partir das quais saem barbas compridas

Alimentam-se filtrando o zooplâncton da água com o auxílio destas barbas

Podem colocar 70 toneladas de água dentro da boca em expansão

Tamanho desde 10-15 m (baleia-cinzenta) a mais de 30 m (baleia-azul)

Família Balaenopteridae

Baleia-de-bossas(Megaptera novoeangliae)

http://1.bp.blogspot.com/_9_5PSY7vQ-c/SESwszJzliI/AAAAAAAAAqY/d7uNDjYygJQ/s400/baleia-jubarte-2%5B1%5D.jpg

http://en.wikivisual.com/images/6/61/Humpback_Whale_underwater_shot.jpg

http://www.washington.edu/burkemuseum/collections/mammalogy/mamwash/Images/Megaptera_novaengliae.jpg

Comunicação e comportamento dos misticetos Muito mais musicais que os odontocetos, algumas

espécies, como a baleia-de-bossas emitem verdadeiras melodias durante longos períodos de tempo

Os grupos raramente ultrapassam 10 indivíduos

http://csiwhalesalive.org/csigallery14.html

http://boulders2bits.com/archives/2009/11/05/rare-photos-reveal-behavior-of-sperm-whales-and-giant-squid/

Conduta de observação de cetáceos (DRL nº9/99/A, de 22 de Março, com as alterações do DLR nº10/2003/A de 22 de Março)

Proibido perseguir ou perturbar os cetáceos, tentar alimentá-los ou nadar com baleias

Proibido poluir o mar

A embarcação só pode deslocar-se paralelamente aos cetáceos, em velocidade constante e a mais de 50 m de distância (100 m se houver crias)

Proibido fazer ruído

A observação não pode exceder os 30 minutos

No local não poderão existir em simultâneo mais de 3 embarcações

(…)

50 m - Limite de aproximação a cetáceos

100 m - Limite de aproximação a baleias na presença de crias

300 m - Limite de aproximação a golfinhos para 3 ou mais embarcações

600 m – Zona de aproximação. Limite de aproximação a baleias para 3 ou mais embarcações