Do plâncton ao bentos: influência de diferentes fatores físicos, químicos e biológicos no processo de bioincrustação
Autor: Vanessa Ochi Agostini (Currículo Lattes)
Resumo
A bioincrustação representa um grave problema econômico devido aos danos causados a substratos consolidados artificiais (embarcações, plataformas e dutos de petróleo). O processo consiste na adesão de vários organismos, iniciando pelo biofilme bacteriano, seguido do perifíton e terminando na colonização do metazooplâncton (invertebrados). No entanto, os fatores que influenciam esta colonização ainda não são bem explicados, sendo as características da superfície, a comunidade bacteriana associada ao substrato e a disponibilidade de larvas de invertebrados no plâncton fatores em potencial. Por este motivo, a presente Tese teve como objetivo principal avaliar a influência de diferentes fatores físicos, químicos e biológicos (textura, composição, material, posição, orientação, exposição ao meio, cor e tamanho do substrato, bem como densidade de bactérias do biofilme, idade e composição do biofilme microbiano, potencial de colonização do metazooplâncton e presença de tinta anti-incrustante) para a colonização de bactérias, perifiton e zooplâncton em substratos consolidados, caracterizando a sucessão ecológica inicial associada ao processo de bioincrustação. Entretanto, para isso era necessário obter, através de comparações entre metodologias, um protocolo para o estudo de bactérias marinhas, possibilitando a análise eficiente, rápida e econômica desta comunidade. Desta forma, foi realizado um cultivo laboratorial, sendo analisada a densidade e o tamanho celular de bactérias marinhas tanto planctônicas quanto associadas ao biofilme com 6 e 12 dias de exposição, sendo os resultados comparados entre o citômetro de fluxo (utilizando diferentes técnicas de marcação), microscopia de epifluorescência (amostras marcadas com laranja de acridina) e microscopia eletrônica de varredura. Após identificar a metodologia de melhor custo-benefício, foi avaliada de forma piloto a influência de diferentes fatores físicos, químicos e biológicos, incluindo a densidade de bactérias do biofilme, para a colonização de invertebrados em conchas de moluscos vazias (substrato modelo), através de experimentos e observações de campo (Praia dos Concheiros, RS, Brasil). Posteriormente a identificação dos principais fatores de influência para o processo de bioincrustação, foram avaliados/selecionados antimicrobianos com o objetivo de inibir as bactérias e fungos em cultivos marinhos de forma atóxica para os demais componentes do plâncton (fitoplâncton e zooplâncton), sendo o tratamento selecionado utilizado para testar a relação entre a densidade de bactérias do biofilme e a sucessão ecológica no substrato consolidado através de um experimento laboratorial marinho, onde substratos de acrílico expostos a diferentes situações, texturas e orientações estiveram em contato com plâncton por até 12 dias. Em seguida, para investigar os efeitos do biofilme microbiano (idade e composição) e do material do substrato na colonização do metazooplâncton foram realizados um experimento laboratorial e um experimento de campo (Mar Mediterrâneo, Gênova, Itália). Com relação aos resultados, a citometria de fluxo (sem marcador) promoveu uma quantificação de bactérias tanto planctônicas quanto associadas ao biofilme de forma eficiente, rápida e econômica quando comparada ao uso de marcadores e às técnicas de microscopias (eletrônica de varredura e epifluorescência); em contrapartida, ambas as técnicas de microscopia apresentam dados mais precisos de tamanho celular. A textura (alta ornamentação, > 20µm), a cor (ocre), o tamanho (<50 mm² ou >1.351 mm²), a composição (calcítica ou biominerálica), a orientação (horizontal) e o material (madeira e fibra de concreto) do substrato desempenharam um importante papel no estabelecimento do metazooplâncton. A pintura anti-incrustante não inibiu a colonização de bactérias no substrato, entretanto o perifíton/protozooplâncton e o metazooplâncton foram parcialmente inibidos. O potencial metazooplanctônico é importante, principalmente em termos de taxa, embora a colonização não seja necessariamente proporcional, no tempo e no espaço, à disponibilidade/quantidade destes organismos na coluna dágua. O tempo também exerceu um papel fundamental na composição da comunidade, embora uma maior densidade de bactérias associada a biofilmes maduros seja o principal fator de influência para o desencadeamento da sucessão ecológica, principalmente para o assentamento de invertebrados com ciclo de vida meroplanctônico. Esta hipótese foi testada de forma eficaz pela utilização da combinação de antimicrobianos (g L-1): 0,025 de penicilina + 0,08 de estreptomicina + 0,04 de neomicina + 0,005 de nistatina que se mostrou eficiente na inibição de bactérias tanto planctônicas (92 %) quanto associadas ao biofilme (93 %). Embora as cianobactérias (perifíton) associadas ao biofilme exerçam um papel secundário para o assentamento do meroplâncton e primário para a colonização do ticoplâncton e do holoplâncton. Dentre os fatores testados para a ocorrência da bioincrustação, a densidade de bactérias heterotróficas associadas ao biofilme exerceu o efeito mais significativo, o que pode ser ainda intensificado dependendo dos fatores físicos (textura, orientação, tamanho do substrato) e químicos (material, composição, cor do substrato) que estão interagindo conjuntamente.