Ecologia y ecofisiologia

de las cianobactérias

Profa.Sandra M. F. O.Azevedo

IBCCF - UFRJ

CIANOBACTÉRIAS

Organismos procariontes fotossintéticos

Organização celular e bioquímica semelhante às

bactérias Gram negativas

Responsáveis pelo início do acúmulo de

oxigênio na atmosfera terrestre

Origem no período Pré-Cambriano – 3.500

milhões de anos

Era Proteozóica (2.500 a 570Ma) Era das

Cianobactérias (Schopf e Walter, 1982)

08:13 2

Estromatólitos formados por cianobactérias

Schizothrix

Whiton & Potts, 2000

The geochemical record of atmospheric oxygen as it relates to nitrogen

fixation and the evolution of heterocystous cyanobacteria.

Tomitani A et al. PNAS 2006;103:5442-5447

©2006 by National Academy of Sciences

OCORRÊNCIA E HABITAT

Ampla distribuição : rios, mares, lagos, represas

ambientes extremos como:

1. fontes termais ( >700 C)

2. fissuras de rochas de deserto

3. ambientes hipersalinos

Preferência por águas neutro-alcalinas

Planctônicas ou Bentônicas

Podem fazer associações simbióticas com

fungos (liquens) ou plantas superiores

6 08:13

Cianobactérias em

fontes termais:

a- b c “ Hunter´s Hot

Springs” – Oregon.

74o – 54oC

•Synechococcus

•Oscillatoria

d-e-f “Yellowstone

National Park”.

92o - 50oC

• Synechococcus Whiton & Potts, 2000

OCORRÊNCIA E HABITAT

Cianobactérias em

rochas de desertos:

• a – b : deserto de

Negev

• f : deserto de Sonoran

México.

Whiton & Potts, 2000

Variações morfológicas:

Colônias

nanoplanctônicas

5 - 20µm

Aphanocapsa delicatissima

Whiton & Potts, 2000

Unicelulares

picoplanctônicas

< 5µm

9 08:13

Maioria possui

múltiplas copias

do genoma

Trichodesmium

thiebautii

Lyngbya sp.

Anabaena sp.

Whiton & Potts, 2000

Células vegetativas:

diâmetro de 0,4µm a 40µm

Volume pode variar

3x 105

10 08:13

Diferentes estratégias das cianobactérias:

• Formadores de florações de superfície:

• Microcystis, Anabaena, Aphanizomenon

• Águas com pouca ou nenhuma turbulência,

• Células capazes de formar aerótopos e regular sua

taxa de flutuação,

• Alta taxa de fotossíntese na superfície

Anabaena sp

Microcystis aeruginosa

2. Homogeneamente dispersas na coluna d´água

•Planktothrix ( Oscillatoria) agardhii, Limnothrix (Oscillatoria) redekei,

Synechocystis ( ?)

•Espécies sensíveis a altas intensidades luminosas,

•Não formadoras de colônias,

•Células ou filamentos bastante pequenos – pouca habilidade para

regular a flutuação.

Planktothrix (Oscillatoria)

agardhii

3. Ecoestrategistas para baixas intensidades luminosas:

• Planktothrix ( Oscillatoria) rubescens,

Cylindrospermopsis

• Populações na zona intermediaria da estratificação

térmica (metalimnio),

• São inibidas por altas intensidades luminosas,

• A maioria cresce em intensidades luminosas de

1 – 5% da radiação de superfície.

Aspecto de floração de

Planktothrix rubescens

Cylindrospermopsis

Chorus & Bartram, 1999

Espécies fixadoras de nitrogênio:

• Anabaena, Aphanizomenon, Cylindrospermopsis,

Nodularia, Nostoc

• Vantagem em ambientes com baixa disponibilidade

de nitrogênio inorgânico dissolvido,

• Precisam de alta disponibilidade de energia – baixa

intensidade luminosa por ser limitante,

• Podem formar aerótopos e colônias e manter-se na

superfície da coluna d´água.

CONDIÇÕES IDEAIS PARA A OCORRÊNCIA

DE FLORAÇÕES DE CIANOBACTÉRIAS

Vento fraco;

Temperatura da água entre 15-300 C;

pH entre 6-9;

Abundância de nutrientes (N e P).

FATORES

Fontes Pontuais

Fontes

Difusas

Seca

Controle

Fluxo e Vazão

Fontes externas

aos rios

PRINCIPAIS CAUSAS E EFEITOS

DAS FLORAÇÕES DE CIANOBACTÉRIAS

CIANOBACTÉRIAS

CAUSAS

Nutrientes (P e N:P)

Luz

( Baixa Turbidez)

Temperatura

Falta de Turbulência

Longo Tempo de

Retenção

Inoculação

Biológicas

(ex:Predação)

Químicas (ex:pH alto)

EFEITOS

Toxinas

Desoxigenação

Estética

Água de

abastecimento

Ambiente

Humanos

Animais

Domésticos

Vida Selvagem

Comunidade

aquática

(incluindo peixes)

Espumas

Odor

Gosto e Odor

Carga Orgânica

Afeta o tratamento

Química da água

Usos Múltiplos dos Recursos Hídricos

• abastecimento,

• irrigação,

• industria,

• navegação,

• recreação,

• aqüicultura

Eutrofização

Decréscimo da

qualidade da água

Aumento do Processo de Eutrofização

Aumento da ocorrência de

florações de

cianobactérias

Eutrofização e ocorrências de florações de

algas nocivas:

Foto SABESP

Represa Bilings,

Foto Ciência Hoje, 1980

Florações de

cianobactérias em

reservatórios de

abastecimento

público:

Florações de

cianobactérias em

lagoas costeiras:

Jornal O Globo 11/11/04

Floração de Microcystis Atingindo a Zona Costeira - RJ

Reservatório de Tabocas PE : 97-98-99

Efeitos da Seca – “El Ninho” Região Nordeste

Espécies de cianobactérias usualmente

encontradas em florações brasileiras

Cylindrospermopsis

raciborskii

Anabaena sp

Microcystis aeruginosa

Ocorrência de Florações de Cianobactérias

O que falta saber:

Como prever a ocorrência

Função fisiológica e ecológica das cianotoxinas

Distribuição dos genes de síntese das toxinas

entre as espécies

Regulação do conteúdo de cianotoxinas por

cada linhagem