Estudo da resposta fototáctica do microfitobentos estuarino

Abstract

O microfitobentos (MPB) é um dos grupos de produtores primários estuarinos mais importantes, formando biofilmes dominados por comunidades de diatomáceas na superfície dos sedimentos intertidais. As comunidades microfitobênticas intertidais são reconhecidas pela característica conspícua de executarem movimentos migratórios verticais, que afectam a produtividade primária dos ecossistemas estuarinos. O presente estudo teve como objectivo a caracterização da resposta fototáctica do MPB, pela monitorização da variação de biomassa microfitobêntica na zona fótica em resposta às variações na irradiância incidente. O trabalho foi desenvolvido através da aplicação de duas técnicas não-invasivas: (a) fluorescência da clorofila (chl) in vivo (PAM – Fluorometria de pulso modulado), com medição de nível mínimo de fluorescência (Fo) e (b) Análise Espectral de Reflectância, com quantificação da biomassa pelo Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI). Estas metodologias foram aplicadas a sedimentos com diferentes granulometrias e diferente composição taxonómica a fim de caracterizar e comparar as respostas fototácticas de diferentes comunidades microfitobênticas. As medições foram realizadas em amostras intactas de sedimento, expostas simultaneamente a diferentes níveis de irradiância entre 0 e 1500 μmol m-2 s-1. A resposta fototáctica foi caracterizada quantitativamente pela construção de curvas de fotoacumulação (curva biomassa vs. irradiância). Foram encontradas correlações altamente significativas entre Fo e chl a (r2=0.932, P<0.001) e entre NDVI e chl a (r2=0.837, P<0.001) o que permitiu confirmar a viabilidade do uso das técnicas não-invasivas para estimar a biomassa do MPB. Os resultados revelaram uma resposta migratória bifásica, incluindo uma resposta positiva sob luz baixa (do escuro até 50-100 μmol m-2 s-1), indicando migração ascendente em resposta à luz, e uma resposta negativa (fotofóbica), levando à diminuição expressiva da biomassa, sob irradiâncias acima de 100 - 200 μmol m-2 s-1. Este padrão de resposta fototáctica foi observado para os diferentes biofilmes estudados. Todavia, foram encontradas diferenças expressivas entre os dois tipos de amostra, com os biofilmes de sedimentos mais arenosos a exibirem uma menor amplitude de resposta fototáctica. Os resultados, em geral, permitem concluir que a resposta migratória em função da mutabilidade das condições luminosas pode funcionar como um mecanismo de fotoregulação e fotoprotecção comportamental, em alternativa aos mecanismos fisiológicos, evitando danos no aparelho fotossintético e optimizando a fotossíntese.

Microphytobenthos (MPB) is one of the most important group of estuarine primary producers, forming diatom-dominated biofilms on the surface of intertidal sediments. The intertidal MPB assemblages are known to undergo vertical migratory movements, largely affecting the primary productivity of estuarine tidal flats. This work aimed the characterization of the migratory phototactic response of natural MPB, by monitoring the variation in MPB biomass present in the photic zone, as a response to changes in incident irradiance, by applying two non-invasive techniques: (a) in vivo chlorophyll (chl) fluorescence (PAM - Pulse Amplitude Modulated fluorometry), by measuring minimum fluorescence level, Fo, and (b) high-resolution reflectance spectral analysis, by estimating the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI). Measurements were carried out on undisturbed samples simultaneously exposed to different irradiance levels, and the phototactic response was characterized by constructing photo-accumulation curves (biomass vs. irradiance). Highly significant correlation was found between Fo and chl a (r2=0.932, P<0.001) and between NDVI and chl a (r2=0.837, P<0.001) enabling the noninvasive estimation the MPB biomass using both techniques. The results revealed a bi-phasic migratory light response, that included a positive response under low light and a negative response (photophobic) under high light levels. Typical photo-accumulation curves displayed an increase from darkness to 50- 100 μmol m-2 s-1, indicating light-induced upward migration and a pronounced decrease above 100 – 200 μmol m-2 s-1 light level, indicating high light-induced downward migration. The same general phototactic response pattern was observed in biofilms from two locations with different sediments type and taxonomic composition. Nevertheless, significant differences were found between the two types of samples, with biofilms from the sandiers site exhibiting smaller amplitude of the phototactic response. In general, it was conclued that MPB use vertical migration as a behavioural photo-protective mechanism, for controlling exposure to variability light conditions, thus avoiding photo-physiological mechanism and photo-inhibition by moving to a depht where light conditions is optimal.