Universidade Federal de Minas Gerais
Departamento de Biologia Geral - ICB
Ecologia Energética
Produção Secundária
Aula 4 – Nutrição – Parte II
(filtração, assimilação e status nutricional)
Prof. Dr. Ricardo Motta Pinto Coelho
Departamento de Biologia Geral
Instituto de Ciências Biológicas
Universidade Federal de Minas Gerais
UFMG – ICB – Depto. Biologia Geral, Lab. Gestão Ambiental de Reservatórios
O lago de
Constance situase no sul da
Alemanha, na
divisas com a
Suíça e Áustria.
Trata-se de um
lago pré-alpino,
profundo (> 150
m), de grande
porte (> 500
Km2). Sendo a
principal reserva
de água potável
do sul da
Alemanha, o
lago é objeto de
intensas
pesquisas
limnológicas
Existem dois
grandes centros
de pesquisa em
suas margens
(Konstanz e
Uberlingen) .
Lago de Constança (Bodensee), Alemanha Federal
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O uso de novas tecnologias foi
primordial para o
desenvolvimento teórico da
ecologia trófica. Nesse sentido,
destacam-se o uso de técnicas
experimentais para o trabalho de
campo associadas ao uso de
radioisótopos. Essas técnicas
foram usadas no Lago de
Constance para determinar o
papel da herbivoria do
zooplâncton. Foram examinadas
os ciclos diurnos, a sazonalidade
e o papel de diferentes “guildas
tróficas” no fluxo de energia
entre produtores primários e
consumidores do lago (PintoCoelho, 1991)
Taxas de filtração e ingestão
O início dos estudos sobre produção em organismos do zooplâncton
(herbívoros) começa com a estimativa das taxas de ingestão de
alimento. Os animais podem filtrar partículas muito pequenas (< 20
:m), tais como algumas espécies de Daphnia, ou então são capazes de
"quebrar" pedaços de colônias ou agregados de detritos, tal como
acontece com algumas espécies de copépodes (Thermocyclops).
As taxas de filtração são expressas um função do volume de água
filtrado por unidade de tempo enquanto que a taxas de ingestão
dependem da concentração de partículas nutritivas, sendo expressas em
função desta variável por unidade de volume.
Um dos métodos mais usados para determinar essas taxas consiste no
uso de partículas marcadas com radioisótopos. Burns e Rigler (1967)
foram um dos primeiros limnologistas a usar tal método para estudar o
comportamento alimentar de Daphnia rosea. O fermento Rhodotorula
glutinis, isolado a partir da água do lago, foi usado como partícula
alimentar. Um meio de cultura contendo fósforo radioativo (32P) foi
preparado e nele inoculado o fermento.
Após um período de incubação onde o isótopo foi uniformemente assimilado pela
levedura, o meio de cultura foi centrifugado e o precipitado lavado várias vezes com
meio de cultura sem radioisótopo. Desta maneira, somente o 32P que estava
incorporado nas células da levedura permaneceu na solução alimentar. O experimento
consistiu, então, em expor as Daphnia por um curto período de tempo (2-3 minutos)
nesta solução nutritiva contendo as leveduras. Após este período, os cladóceros foram
anesteziados (para prevenir defecação) e a radioatividade incorporada pelos animais
foi medida. As taxas de filtração (FR) e ingrestão (IR) podem ser obtidas utilizando
as equações a seguir:
onde:
FR: taxa de filtração;
IR: taxa de ingestão;
dpm: desintegrações radiativas por minuto;
C é a concentração de partículas nutritivas.
Experimentos “in situ” para a
determinação das taxas de consumo de
algas pelo zooplâncton no L. Constance.
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Os experimentos consistiam de
uma curta exposição (5-10 min)
do zooplâncton a uma solução
algal onde as algas eram
previamente marcadas com
14C. Em seguida, o zooplâncton
era filtrado e rapidamente
congelado. A seguir, as amostras
eram submetidas a uma
ultrassecagem (liofilizador)
antes de serem processadas para
serem submetidas ao processo
de contagem de radiação (cpm,
dpm). Essa técnica permitiu a
determinação das taxas de
filtração de cada uma das
espécies que compõem o grupo
de herbívoros do
mesozooplâncton do Lago de
Constance.
As taxas de ingestão
crescem em resposta a
aumentos na
concentração de
partículas nutritivas até
um limite definido, o
chamado threshold
level (ILL). No caso
das leveduras, ele está
ao redor de 10.0000
cel.ml-1. As taxas de
filtração aumentam até
que o limite ILL seja
atingido. A partir daí,
essas taxas sempre
dimimuem ao passo
que as taxas de
ingestão permanecem
constantes. Na figura,
os três modelos que
procuram explicar a
relação FR, IR e C são
ilustrados.
As taxas de filtração são afetadas por vários fatores: espécie,
tamanho, estágio de desenvolvimento do animal.
Nos gráficos, ao lado,
temos as taxas de
filtração de dois
“organismos chave” no
zooplâncton do lago, ou
seja, Daphnia galeata e
D. hyalina. Essas duas
espécies dominam a
biomassa da
comunidade em
períodos de grande
metabolismo no lago
tais como durante o
“clear water phase” fase
na qual o zooplâncton
local consome
praticamente toda a
produção primária da
zona pelágica.
A técnica ainda nos
possibilitou a
determinação das taxas
de filtração de outras
espécies importantes
para o zooplâncton
local tais como os
copépodes
Eudiaptomus gracilis e
o ciclopóide
Mesocyclops
Variações diurnas na taxa de pastoreio (grazing) do zooplâncton
Community Grazing and Ingestion Rates of Zooplankton
Lake Constance (Bodensee), Germany 1988-1989
A pesquisa ainda nos possibilitou uma avaliação preliminar da importância do
zooplâncton de pequeno porte (rotíferos) no metabolismo geral do lago
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Lake Constance (Überlingersee, 1988
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A Nutrição do zooplâncton
na
Represa da Pampulha
Moina micrura
Daphnia laevis
Satus Nutricional do
Zooplâncton
Os organismos apresentam
uma dinâmica espaçotemporal muito nítida em
relação à estocagem de
lipídeos totais em suas
células. Essa dinâmica
reflete, por exemplo, as
estratégias de alimentação
dos organismos no
ambiente. O exemplo,
ao lado, indica os padrões
diurnos de estocagem de
lipídeos no zooplâncton
(valores mais elevados à
noite). A pesquisa realizada
no reservatório da
Pampulha.. Dados da
dissertação de mestrado em
ECMVS de Andréia Costa
(1997).
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Temperatura da água e o oxigênio dissolvido em tanques de plâncton após
receberem a fertilização por nutrientes e matéria orgânica.
Efeitos da fertilização sobre o pH e a condutividade elétrica da água
Efeitos da fertilização sobre a biomassa de algas (clorofila-a) e o fósforo total
Efeitos da fertilização sobre a disponibilidade de nitrogênio na água dos tanques
Efeitos da fertilização sobre o zooplâncton total e copépodes Cyclopoida
Efeitos da fertilização na sucessão dos principais componentes
zooplâncton em tanques de plâncton (Furnas, Minas Gerais, Brasil).
Painel superior: Moina e Brachionus. Painel inferior: copepoditos e
nauplis de Cyclopoida.
O status nutricional do
zooplâncton atinge o seu valor
máximo em situções
intermediárias de disponibilidade
de nutrientes (N e P) na água. A
eutrofização artificial dos
tanques, desse modo, não garante
necessariamente uma comunidade
zooplanctônica de boa qualidade
nutricional.
Fig - Evolução sazonal da temperatura da água (A), oxigênio dissolvido
(B) e condutividade elétrica no reservatório da Pampulha. A linha vertical
refere-se à data da realização do ciclo nictemeral.
Fig - Evolução sazonal
do biovolume do
fitoplâncton (A),
biomassa integrada de
Daphnia laevis (B) e
lipídeos totais do
zooplâncton. A linha
vertical refere-se à data
da realização do ciclo
nictemeral. Notar que o
período de maior
ocorrência de
cianobactérias
corresponde ao período
onde o status nutricional
do zooplâncton ficou
mais comprometido.