INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA EM PROCESSOS BIOLÓGICOS

BIOTECNOLOGIA

Processos BioOceanograficos

Influência da temperatura em processos biológicos  (Ênfase - bioincrustação)

Introdução

A bioincrustação marinha é um processo resultante da colonização ou do crescimento de bactérias, algas e/ou invertebrados sobre superfícies submersas, sejam elas naturais (rochas, madeira) ou feitas pelo homem (cais, plataformas, cascos de navios, boias, cabos e etc).

A grande maioria das espécies marinhas vivem no bentos, sendo a maior parte em fundos consolidados. Segundo uma definição prática, dada por Railkin (2004), a bioincrustação consiste em grandes concentrações de biomassa em substratos consolidados submersos. De acordo com Da Gama et al (2009), 99% da biomassa total bentônica mundial está concentrada ao redor dos continentes, em uma área correspondente a 25% do leito submarino global. A concentração da biomassa viva nesta área é entre 10 e 1000 vezes superior à biomassa das zonas oceânicas do planeta.

É importante salientar que apesar de ser um processo natural, a bioincrustação sobre estruturas artificiais acarreta uma série de transtornos e prejuízos a atividades marítimas, pois faz com que as superfícies se tornem irregulares e rugosas, provocando um incremento no arrasto pela água em até 80%. De acordo com Da Gama et al (2009), em águas temperadas a incrustação pode ocasionar um aumento no consumo de combustível de 35 a 50% em um navio submetido há 6 meses de bioincrustação no mar. Em águas tropicais geralmente a bioincrustação se desenvolve mais rapidamente, atingindo milhares de indivíduos por m2 e uma espessura superior a 15 cm, o que pode provocar maiores prejuízos no que tange o consumo de combustível.

Em instalações flutuantes fixas, como boias de navegação, a bioincrustação atua aumentando a massa, consequentemente reduzindo sua flutuabilidade, e alteração do hidrodinamismo, provocando alterações na força de arrasto nas mesmas, o que pode levar ao rompimento de seus cabos de sustentação e provocar alterações significativas em seu posicionamento, consequentemente no seu propósito planejado de uso. Outro revés trazido pela bioincrustação é tornar cabos submarinos quebradiços, reduzindo sua vida útil.

Variedade de espécies incrustantes

Existe nos oceanos uma enorme diversidade de organismos incrustantes, com diferentes origens filogenéticas, estratégias de vida, nutrição e habilidades competitivas. Dentre os principais grupos taxonômicos de espécies pertencentes a comunidades incrustantes, pode-se destacar:

• Reino Monera - Procariontes unicelulares, Bactérias e cianobactérias formadoras de biofilme ou filamentosas;
• Reino Protista - Eucariontes unicelulares, Foraminíferos bentônicos, Diatomáceas bentônicas formadoras de biofilme;
• Reino Plantae - Eucariontes multicelulares fotoautotróficos, Macroalgas verdes, Macroalgas pardas, Macroalgas vermelhas eretas ou crostosas;
• Reino Animalia - Eucariontes multicelulares heterotróficos, Esponjas, Corais, anêmonas, hidrozoários, zoantídeos, gorgônias, Braquiópodos, Briozoários,  Poliquetas tubícolas, Cirripédios (cracas), Lírios-do-mar (crinóides), mexilhões, ostras, Ascídias e desovas bentônicas de várias espécies.

                A questão temperatura

A temperatura possui uma grande importância nos padrões e processos biológicos. Segundo Kordas et al. (2011), décadas de pesquisas demonstraram que a variação na temperatura tem efeitos importantes e facilmente mensuráveis ​​nos processos bioquímicos e taxas fisiológicas. Isto porque se traduzem na sobrevivência, crescimento e reprodução dos organismos. A temperatura desempenha um papel importante na determinação de quando e onde espécies, particularmente espécies ectotérmicas, podem sobreviver e prosperar. A variação na temperatura explica grande parte do padrões temporais observados na distribuição e abundância de espécies em todo o mundo.

Um fato biologicamente importante acerca da temperatura é a mudança climática de origem antropogênica em escala mundial. Modelos climáticos sugerem que a média da temperatura da superfície da terrestre aumentará entre 1,7 e 4,4 °C até o final do século, com aumentos das temperaturas médias e a frequência e magnitude de eventos extremos de temperatura ( IPCC, 2007 ), com magnitudes variando de lugar para lugar.

Segundo Kordas et al. (2011), os efeitos gerais do aquecimento já são observável através de uma ampla variedade de sistemas e táxons, com mudanças na distribuição, abundância de espécies e ciclo de vida. No entanto, em nem todas as espécies houve correspondência com o previsto sendo que para a grande maioria das espécies existem pouquíssimos, ou nenhum, dado. Para se compreender melhor esse impacto climático se faz necessário analisar conjuntamente os processos climatológico e biofísico com o fisiológico e demográfico para uma compreensão mais refinada de como a temperatura influencia a distribuição e abundância de espécies ( Helmuth, 2009 ).

A temperatura não é a única determinante de onde uma espécie pode viver de maneira bem sucedida.

A importância biológica da temperatura

Apesar de não ser a única determinante de onde uma espécie pode viver de maneira bem sucedida, a temperatura é um dos fatores mais importantes que afetam processos biológicos. A ligação entre temperatura e processos biológicos é cinética, o aumento da temperatura faz com que átomos se tornem mais enérgicos, processos tais como a velocidade de difusão e as moléculas de um fluido colidem umas com as outras mais frequentemente. Para reações catalisadas por enzimas, temperaturas mais elevadas aumentam a probabilidade de que as enzimas colidam e se liguem moléculas de substrato durante um determinado período de tempo, aumentando a velocidade e eficiência de reações bioquímicas. Porém é importante salientar que as enzimas são proteínas, que são em grande parte mantidas juntas por ligações de hidrogênio, e temperaturas que excedem limites químicos podem enfraquecer estas ligações causando efeitos deletérios quanto as funções da enzima em questão.

A função metabólica é fortemente dependente da temperatura. Para ectotermas elevações na temperatura aumenta a taxa metabólica basal e a taxa em que os estoques de energia estão esgotados. A temperatura também determina o taxa metabólica máxima, que determina os limites de atividades de manutenção, crescimento e reprodução (através da construção dos tecidos somático e gonadal).

A figura 1 extraída de Kordas et al., 2011 trás uma série de Relações entre temperatura e taxas biológicas em quatro gráficos:

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