Vulcões de lama e bactérias

Quer nas margens continentais, quer nas dorsais oceânicas podemos encontrar ambientes particulares com capacidade de sintetizar matéria orgânica na ausência de luz. Estes são os ambientes quimiossintéticos onde a produção primária não depende da luz solar.

Em zona de margem os ambientes quimiossintéticos dependem da presença de uma fonte de metano no sedimento e têm o nome de “fontes frias” por oposição às fontes hidrotermais, que se formam em zona de separação de placas, e que apresentam fluidos reduzidos extremamente quentes. A característica mais especial destes ambientes é o facto de não dependerem do carbono orgânico que provém da superfície. A produção primária realizada pelos microrganismos suporta este oásis de vida, que apesar de uma grande biomassa, tem uma diversidade específica inferior à dos ecossistemas batiais vizinhos. São  ambientes geralmente  dominados  por  espécies  simbiotróficas,  ou  seja,  megafauna  e  macrofaunas hospedeiras  de  bactérias  simbiontes  quimioautotróficas,  autênticas  fábricas  de  produção de alimento.

Vulcões de lama

Os vulcões de lama, comuns em áreas de complexos acrecionários, formam-se quando sedimentos argilosos plásticos carregados de gás a grande pressão, existentes em profundidade, são extruídos à superfície do fundo do mar, após atravessarem a coluna sedimentar sobrejacente, vulgarmente utilizando fracturas pré existentes, Vídeo 1.

Vídeo 1 – Os vulcões de lama são zonas hidrotermais que expelem líquidos a baixa temperatura e gases provenientes de bolsas na crosta terrestre. Existem no leito do mar e na terra, sendo um dos mais famosos o do Parque Yelowstone, nos Estados Unidos.

De acordo com um artigo publicado na revista científica britânica Nature, um grupo de cientistas franceses e alemães descobriram ajudantes microscópicos que desempenham um papel importante na redução de um gás cau­sador do efeito estufa, responsável pelas mudanças climáticas.

Os “ajudantes anónimos” são os microrganismos devoradores de metano que vivem no fundo do mar na boca dos chamados vulcões de lama. A equipa de cientistas franco-germânica, chefiada por Antje Boetius, do Instituto Max Planck de Microbiologia Marinha de Bremen, Alemanha, descobriu três comunidades de organismos unicelulares em volta do vulcão de lama Haakon Mosby, no sul do arquipélago de Spitsbergen, no Árctico norueguês, Imagem 1.

HakonImagem 1 – O vulcão de lama Haakon Mosby tem cerca de um quilómetro de diâmetro e ergue-se a cerca de 10 metros do fundo do mar. Os microrganismos são capazes de limpar cerca de 40% do metano emitido por este vulcão de lama. O metano é 21 vezes mais eficaz em reter na Terra a radiação solar – efeito estufa – que o dióxido de carbono (CO2). Ambos os gases têm fontes naturais e causadas pelo homem.

Uma destas bactérias pertence a uma espécie desconhecida para os cientistas e outra é uma bactéria que quebra o metano, usando oxigénio. Analisando o genoma da bactéria, os investigadores encontraram um gene que codifica uma proteína chamada metano monoxigenase. As bactérias metanotróficas, que usam o metano (CH4) como fonte de energia e de carbono, usam proteínas do tipo Fe-O-Fe, chamadas monoxigenases, para catalisar a oxidação do metano em metanol, Imagem 2.

hyd_gas_ovImagem 2 – As fontes frias, tal como as fontes hidrotermais,  albergam comunidades  caracterizadas  por uma  produção  primária  quimioautotrófica  e  com  associações  simbióticas  entre  bactérias eucariotas. O  metano e o sulfureto são as principais fontes de energia e  são oxidados por espécies  bacterianas  na presença  de oxigénio.  As altas concentrações  de metano, hidrocarbonetos  ou  sulfureto  podem  estar  presentes  no  fluido,  sendo  que  as  concentrações  e o  fluxo  têm  grandes  efeitos  na  composição  da  comunidade  quimioautotrófica  adjacente. Em sedimentos anóxicos  controlados  por difusão, todo o metano produzido  por metanogénese  é oxidado  na zona  de transição  metano/sulfato  e nunca  alcança as águas do  fundo. Nas  fontes frias, a água  saturada de  metano  existente  nos  poros  do sedimento é transportada na direção  da superfície do sedimento  e a grande  disponibilidade  de metano leva a taxas mais altas de oxidação  anaeróbica  de metano na superfície dos sedimentos.

Hidratos de Metano

Hidratos de metano são sólidos cristalinos onde moléculas de gás ficam aprisionadas numa estrutura tipo-gelo formada pelas moléculas de água, o que acontece em certas condições de pressão relativamente alta (vulgarmente em profundidades de água superiores a algumas centenas de metros) e temperatura baixa (geralmente inferior a 4ºC). Dado que uma unidade de volume de hidratos de metano pode libertar por dissociação um volume de gás cerca de 160 vezes superior, é de grande interesse o seu estudo, pois a sua dissociação pode provocar a libertação de quantidades muito significativas de metano para a atmosfera, com possíveis implicações nas mudanças climáticas globais (contribuição para o efeito de estufa). Por outro lado, a dissociação dos hidratos de metano provoca também a fluidização dos sedimentos que os contêm podendo criar desprendimentos massivos de sedimentos das vertentes continentais.

Nos últimos anos tem-se verificado um enorme interesse generalizado na investigação dos hidratos de metano a nível mundial e no desenvolvimento da tecnologia que permita a sua exploração, particularmente em países como o Japão, Índia, Estados Unidos e Alemanha, pois estes, atendendo às elevadíssimas reservas estimadas podem vir a tornar-se um recurso energético importante no futuro.

Fontes consultadas:

  • https://www.nature.com/articles/nature05227
  • https://archimer.ifremer.fr/doc/00074/18518/16164.pdf
  • Bettencourt, R., Rodrigues,  M., Barros,  I., Cerqueira,  T., Freitas, C., Costa, V., Pinheiro, M., Egas, C., Santos, R.S. (2014). Site-related differences  in gene  expression and  bacterial densities in the mussel  Bathymodiolus azoricus  from the Menez  Gwen and  Lucky Strike deep-sea hydrothermal  vent  sites.  Fish  Shellfish  Immunol
  • Desbruyères, D.,  Almeida,  A., Biscoito, M., Comtet,  T., Khripounoff,  A., Le Bris, N., Sarradin, P.M.,  Segonzac,  M.  (2000).  A  review  of  the  distribution  of  hydrothermal  vent  communities along the northern Mid-Atlantic Ridge: dispersal vs. environmental controls. Hydrobiologia, 440, 201–216. doi:10.1023/A:1004175211848

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