Produção bacteriana em ambientes estuarinos: condições de incubação e factores de conversão

Abstract

O bacterioplâncton heterotrófico desempenha um papel muito importante no ciclo biogeoquímico oceânico do carbono. A produtividade de biomassa bacteriana (PBB) converte a matéria orgância dissolvida (MOD) em matéria orgânica particulada (MOP), que fica disponível para os niveis tróficos superiores da cadeia alimentar. A PBB é determinada através da taxa de incorporação da leucina. Existem dois grandes problemas com este método: a utilização de factores de conversão para uma medição correcta da PBB e as condições de incubação sob as quais a leucina é incorporada. De modo a dar resposta a estes problemas amostras de água de duas estações de colheita (zona marinha e zona salobra) do sistema estuarino da Ria de Aveiro foram incubadas sob duas condições principais (condições de campo e de laboratório) e foram determinados factores de conversão específicos (tanto empíricos como semi-teóricos) para ambas as zonas deste sistema estuarino. Relativamente aos ensaios das condições de incubação, descobriu-se que, em condições laboratoriais (luz PAR vs. escuro), a produtividade foi superior quando as amostras são incubadas no escuro e que, para as condições de campo (in situ luz vs. in situ escuro) não foi observado nenhum padrão de variação. Nas experiências de DGGE encontrou-se, com excepção da água de superfície da zona marinha, que as várias condições de incubação não eram representativas das amostras originais. A PBB deve ser determinada nas condições de in situ luz mas, quando isto não é possível, e é necessário determinar a PBB em condições laboratoriais, deve-se realizar as incubações no escuro. Das experiências dos factores de conversão foi determinada uma diluição isotópica média e um factor de conversão semi-teórico médio de 5.07 e 7.51 Kg C mol-1 para a zona marinha e de 5.15 e 7.75 Kg C mol-1 para a zona salobra, respectivamente. Uma média de um factor de conversão empírico de 20.18 Kg C mol-1 foi obtido para a zona marinha e de 10.91 Kg C mol-1 para a zona salobra. Os resultados mostram que a PBB tem sido subestimada no sistema estuarino da Ria de Aveiro. As experiências de DGGE realizadas ao longo dos ensaios dos factores de conversão mostram que a consituição da comunidade bacteriana das amostras originais é diferente da comunidade nas amostras filtradas e diluídas utilizadas para a determinação dos factores de conversão empíricos. Também foi observado que a estrutura da comunidade bacteriana muda ao longo dos tempos de incubação e que esta é seleccionada quando se adiciona [3H]leucina às amostras. À luz das nossas descobertas concluímos que a PBB não tem sido correctamente determinada ao longo dos anos e que, para além de ser necessária a determinação de factores de conversão específicos para cada sistema, um novo problema surge quando a PBB é determinada com métodos radioactivos: a selecção da comunidade bacteriana, uma vez que a comunidade que incorpora a [3H]leucina é diferente, tornando-se óbvio que esta afecta grandemente a constituição da comunidade bacteriana.

Heterotrophic bacterioplankton play a very important role in the ocean’s biogeochemical carbon cycle. Bacterial biomass production (BBP) converts dissolved organic matter (DOM) into particulate organic matter (POM), which becomes available to the higher trophic levels of the food web. BBP is assessed by leucine incorporation rates. Two major problems are found with this method: the incubation conditions under which the leucine is incorporated and the use of specific conversion factors to an accurate measurement of BBP. In order to give an answer to these problems, water samples from two sampling stations (marine and brackish zone) of the estuarine system Ria de Aveiro were incubated under two main conditions (field and laboratory conditions) and specific conversion factors (both empirical and semitheoretical) were determined in both zones of the estuarine system. Concerning the incubation conditions assays we found that, in laboratory conditions (PAR light vs. dark), BBP was superior when samples were incubated in the dark and that in the field conditions (in situ light vs. in situ dark) no pattern of variation was observed. In the DGGE experiments it was found that with the exception of surface water of marine zone, the several incubation conditions were not generally representative of the original samples. BBP must be determined in situ conditions, but when it is not possible, laboratory incubation for BPP determination must be done in dark. From the experiments of the conversion factors it was determined an average isotope dilution and an average semitheoretical conversion factor of 5.07 and 7.51 Kg C mol-1 for the marine station and of 5.15 and 7.75 Kg C mol-1 for the brackish water station, respectively. An average empirical conversion factor of 20.18 Kg C mol-1 was obtained for the marine zone and of 10.91 Kg C mol-1 was obtained for the brackish water station. The results show that BBP has been underestimated in the estuarine system of Ria de Aveiro. The DGGE experiments performed throughout the empirical conversion factor assays show that bacterial assemblages of original samples are different from the filtered and diluted samples used for empirical factor determination. It was also observed that bacterial community structure changes over the incubation periods and that this one is selected when [3H]leucine is added to the samples. In light of our findings we conclude that BBP has not been correctly measured over the years and that besides the necessity to determine the best incubation conditions and the specific conversion factors to each system, a new problem arises when BBP is determined with radioactive methods: the selection of bacterial community since community that uptakes the [3H]leucine, becoming obvious that this one affects greatly bacterial community assemblages.