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
Sulfuretos Polimetálicos
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.
Um Habitat fragmentado
- Populações isoladas
(meta-populações) em
constante estado de mudança
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)
Sistemas Quimiossintéticos
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.
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.
Assimilação de matéria orgânica dissolvida (POM)
Riou et al. 2010
Marine Ecology Progress Series
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.
Outubro
2010

Cimo de um monte hidrotermal situado no
campo hidrotermal Lucky Strike.
Fotografia: ROV Victor.
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
LabHorta – “Large Scale Facility” para estudos experimentais com
organismos de profundidade.
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.
Recolha
dasdas
jaulas
no Outono,
Inverno
e Primavera
Deposição
jaulas
durante as
missões
de Verão
Biologia extrema do Bathymodiolus azoricus.
Ecotoxicologia
e Proteómica
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.
Genómica - Transcriptómica
Imunologia
Estudo da danificação
do ADN e enzimas de
reparação.
Transcriptoma do
Bathymodiolus
Estudos de imunoreacção.
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).
Hemócitos, biomineralização, regeneração de ossos.
Este estudo estabeleceu a investigação
relativa à influência da pressão hidrostática
na biomineralização da concha de B.
azoricus sujeito a simulações hiperbáricas
pós-captura.
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
30
Nº acum ulativo de cruze iros
25
20
Menez Gw en
15
Lucky Strike
10
5
0
1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003
Anos
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
Workshop “Azores Triple Junction Hydrothermal Vents Marine Protected Area Management Plan”
Horta (Açores): 18 e 19 de Junho 2002
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
CTT - 2006
Celebrando os sítios hidrotermais dos Açores