Efeitos da radiação solar e ultravioleta no bacterionesuston

Abstract

Apesar de desempenharem um papel fundamental nos fluxos de energia e de matéria através das redes tróficas aquáticas, os microrganismos são mais susceptíveis aos efeitos da RUV devido às suas reduzidas dimensões. Dada a sua localização, a SML pode ser considerada como um nicho ecológico modelo para o estudo dos efeitos da radiação solar, particularmente to tipo UV-B, podendo potencialmente ajudar a obter mais informações sobre os efeitos do aumento dos níveis de RUV-B à superfície da Terra nas redes tróficas aquáticas. Foi objectivo deste trabalho inferir o impacto da radiação solar e da RUV-B nas actividades metabólicas e diversidade do bacterioneuston e bacterioplâncton, através de estudos diários in situ e de microcosmos em laboratório. Para tal usaram-se como descritores do metabolismo heterotrófico bacteriano as taxas de actividade ectoenzimática bacteriana (leucinaaminopeptidase, β-glucosidase, lipase, fosfatase, β-glucosidase e sulfatase) e as taxas de incorporação de monómeros (acetato, glucose, leucina). A análise da composição das comunidades bacterianas foi feita por DGGE (Denaturing Gradient Gel Electrophoresis). Através das experiências in situ não foi possível detectar padrões diários consistentes de actividade e diversidade bacterianas, demonstrando a dificuldade do estudo de ciclos dia-noite em áreas costeiras, onde relações complexas entre a MOD e as bactérias, bem como de ciclos tidais, dificulta a determinação dos efeitos directos da radiação solar. Apenas um reduzido número de diferenças estatisticamente significativas entre as taxas de actividade heterotrófica no bacterioneuston e no bacterioplâncton foram observadas. Para além disso, a observação de fortes correlações entre os níveis de actividade e diversidade no bacterioneuston e bacterioplâncton permite sugerir que a comunidade microbiana da microcamada superficial tem origem nas águas subsuperficiais, acumulando-se à superfície através de processos físicos. Experiências de microcosmos usando radiação artificial UV-B revelaram forte inibição das actividades bacterianas aquando da exposição, tanto para o bacterioneuston como para o bacterioplâncton. Em geral, as taxas de inibição observadas foram similares em ambas as comunidades. Em alguns casos foi ainda possível observar a estimulação das actividades metabólicas pela RUV-B, mais substancial no bacterioneuston, possivelmente resultante de efeitos positivos indirectos da radiação UV-B na labilidade da MOD. A análise da composição das comunidades verificar a ocorrência de diferentes respostas nas duas comunidades, sugerindo uma possível adaptação do bacterioneuston a elevadas intensidades de RUV-B. A comparação dos efeitos da RUV nas actividades metabólicas das comunidades bacterianas estuarinas e dulçaquícolas permitiu ainda verificar um impacto negativo mais acentuado da radiação nas amostras de água doce. Isto sugere que os ecossistemas dulçaquícolas poderão ser particularmente vulneráveis ao efeito do aumento da RUV associado à deplecção da camada do ozono.

ABSTRACT: Playing a crucial role in the fluxes of energy and matter through aquatic food webs aquatic microorganisms are more susceptible to the effects of UVR as a result of their small size. Due to its location, the SML can be considered a model ecological niche to the study of the effects of solar, in particular UV-B radiation, with the potential to help gaining insights about the effects of increased UV-B radiation reaching the Earth as a results of ozone depletion on aquatic trophic webs. The aim of this work was to infer about the impact of solar radiation and artificial UV-B radiation on the metabolic activities and diversity of bacterioneuston and bacterioplankton from the study of in situ diel cycles and laboratorial microcosms. For that, we used as descriptors of bacterial heterotrophic metabolism, the rates of bacterial ectoenzyme activity (leucineaminopeptidase, β-glucosidase, lipase, phosphatase, β-glucosidase and sulphatase) and monomer incorporation (acetate, glucose, leucine). Consistent diel patterns of bacterial activity and diversity were not detected from in situ experiments, demonstrating the difficulty of assessing day-night cycles in coastal areas, where complex relations between DOM and bacteria, as well as the occurrence of tidal cycles, hamper the assessment of the direct effects of solar radiation. Only a small number of statistically significant differences were found between heterotrophic activity rates in bacterioneuston and bacterioplankton. Furthermore, the occurence of strong correlations between activity levels and diversity in bacterioneuston and bacterioplankton suggests that the microbial community at the microlayer could be originated at the underlying waters, accumulating at the surface due to physical processes. Microcosm experiments using artificial UV-B radiation sources revealed strong and similar inhibition of bacterial activities upon exposure, for bacterioneuston and bacterioplankton. However, in some cases it was also possible to observe stimulation of bacterial activities by UV-B radiation, slightly higher for bacterioneuston, possibly as a result of indirect positive effects of UV-B on DOM lability. The variation of the bacterial diversity during the irradiation period showed differential responses of bacterioneuston and bacterioplankton, being the subsurface community much more affected, thus suggesting a possible adaptation of bacterioneuston to high intensities of UV-B radiation. The comparison of the effects of UVR on the metabolic activities of estuarine and freshwater bacterial communities also allowed verifying a stronger negative impact of radiation in the samples from the freshwater site. This suggests that freshwater ecosystems may be particularly vulnerable to the effects of increased RUV associated with ozone depletion.