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)
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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
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OCORRÊNCIA E HABITAT
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
Cianobactérias em
rochas de desertos:
• a – b : deserto de
Negev
• f : deserto de Sonoran
México.
Whiton & Potts, 2000
Variações morfológicas:
Unicelulares
picoplanctônicas
< 5µm
Maioria possui
múltiplas copias
do genoma
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Colônias
nanoplanctônicas
5 - 20µm
Aphanocapsa delicatissima
Whiton & Potts, 2000
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Anabaena sp.
Lyngbya sp.
Células vegetativas:
diâmetro de 0,4µm a 40µm
Volume pode variar
3x 105
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Trichodesmium
thiebautii
Whiton & Potts, 102000
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
Microcystis aeruginosa
Anabaena sp
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.
Cylindrospermopsis
Aspecto de floração de
Planktothrix rubescens
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).
PRINCIPAIS CAUSAS E EFEITOS
DAS FLORAÇÕES DE CIANOBACTÉRIAS
FATORES
Fontes Pontuais
EFEITOS
CAUSAS
Toxinas
Nutrientes (P e N:P)
Humanos
Animais
Fontes
Difusas
Seca
Domésticos
Vida Selvagem
Luz
( Baixa Turbidez)
Temperatura
CIANOBACTÉRIAS
DesoxigenaçãoComunidade
aquática
(incluindo peixes)
Falta de Turbulência
Controle
Fluxo e Vazão
Longo Tempo de
Retenção
Fontes externas
aos rios
Inoculação
Estética
Gosto e Odor
Água de
abastecimentoCarga Orgânica
Afeta o tratamento
Biológicas
(ex:Predação)
Ambiente
Químicas (ex:pH alto)
Espumas
Odor
Química da água
Usos Múltiplos dos Recursos Hídricos
• abastecimento,
• irrigação,
• industria,
• navegação,
• recreação,
• aqüicultura
Eutrofização
Aumento do Processo de Eutrofização
Decréscimo da
qualidade da água
Aumento da ocorrência de
florações de
cianobactérias
Eutrofização e ocorrências de florações de
algas nocivas:
Florações de
cianobactérias em
reservatórios de
abastecimento
público:
Foto SABESP
Represa Bilings,
Foto Ciência Hoje, 1980
Florações de
cianobactérias em
lagoas costeiras:
Floração de Microcystis Atingindo a Zona Costeira - RJ
Jornal O Globo 11/11/04
Efeitos da Seca – “El Ninho”
Região Nordeste
Reservatório de Tabocas PE : 97-98-99
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