Comunidades de chaminés submarinas

Autores: João Antonio C. Veloso, Nicholas Negreiros, Thais R. Semprebom, Raphaela A. Duarte Silveira e Douglas F. Peiró



Fotografia submarina de fluidos semelhante a fumaça saindo de várias chaminés submarinas vistas por cima. Na fotografia, os fluidos possuem coloração branca.

Chaminés submarinas brancas vistas de cima. Fonte: NOAA/Flickr (CC BY 2.0).



As fontes hidrotermais, fumarolas ou chaminés submarinas são como um intenso fluxo de fluido, semelhante a fumaça de uma chaminé, saindo de fissuras ao longo do assoalho oceânico. Essas fontes provêm de atividade vulcânica ativa, ou seja, com magma que jorra do manto terrestre para o fundo dos oceanos e resfria em forma de basalto, formando grandes montanhas submarinas.


O que sai dessas montanhas submarinas é a própria água do mar, com altas temperaturas e carregando elementos da crosta oceânica logo após adentrá-la. Esses elementos precipitam em contato com a água do mar fria, dando uma coloração negra (ferro e enxofre precipitados) ou cinza (bário, cálcio e sílica precipitados) para as chaminés submarinas.



AMBIENTE DAS FUMAROLAS


As chaminés submarinas sustentam uma grande biodiversidade. Contudo, o ambiente hidrotermal apresenta características particulares como alta temperatura, baixa concentração de oxigênio, alta acidez e alta concentração de metais pesados, dentre outras. Essas características tornam este habitat desfavorável para a maioria dos animais do fundo do mar e fazem com que muitos animais sejam endêmicos nesses habitats, ou seja, não vivem em nenhum outro local.


Mapa com as localizações das fontes hidrotermais nos oceanos marcadas por pontos coloridos na Antártida, nas montanhas submarinas do Oceano Pacífico e Atlântico, no círculo de fogo do Pacífico, no Mar Mediterrâneo e no Polo Norte.

Localização das fontes hidrotermais. Fonte: adaptado de Steven L. Chown/Plos Biology (CC BY 4.0).



Entre os seres vivos que vivem no habitat de uma fumarola, as bactérias quimiossintetizantes (que têm a capacidade de produzir matéria orgânica sem usar a luz solar ou fazer fotossíntese) que oxidam o enxofre (retiram energia do sulfeto para a sobrevivência) e as que se alimentam de metano (metanotróficas) são os principais produtores primários dessas regiões, apresentando-se principalmente em três formas:

  • suspensas na coluna d’água;

  • em um tapete bacteriano em superfícies duras (tubos, conchas, lava basáltica resfriada, etc.);

  • em uma relação simbiotrófica dentro dos tecidos dos animais.


Além dos produtores quimiossintetizantes, os grupos de animais dominantes no ecossistema das fontes hidrotermais são de moluscos, artrópodes e poliquetas, abrangendo cerca de 36%, 34% e 18% de todos os animais das chaminés, respectivamente. Esses grupos são capazes de se adequar às características extremas no ambiente, já que encontram proteção em conchas ou tubos contra a intensa precipitação contínua de partículas das fontes hidrotermais.


Por outro lado, apesar dos grupos dominantes, as comunidades das fontes hidrotermais do Oceano Atlântico diferem nitidamente das do Oceano Pacífico. Nas fontes do Atlântico, os táxons predominantes não são de poliquetas, como as do Pacífico, mas de camarões que consomem bactérias simbióticas filamentosas que crescem em seu aparelho bucal e na superfície interna de suas carapaças.



POLIQUETAS


Entre os poliquetas, os representantes tubícolas (vivem em tubos) da espécie Riftia pachyptila são animais endêmicos do ambiente hidrotermal.


Esquema da morfologia do poliqueta tubícola Riftia pachyptila com zoom na morfologia do celoma destacando-se a localização do vaso sanguíneo do animal, nutrientes e bactérias endossimbióticas.

Esquema das estruturas morfológicas de um poliqueta tubícola Riftia pachyptila. Fonte: adaptado de Alf Hakon Hoel/Wikimedia Commons (CC BY-SA 4.0).



Os poliquetas tubícolas adultos dessa espécie não possuem trato digestivo e vivem em uma simbiose obrigatória com bactérias oxidantes de sulfeto que se localizam em um órgão chamado trofossoma, ocupando a maior parte do corpo do poliqueta (3,7 bilhões de células bacterianas por 1 g de tecido de trofossoma).


O animal vive dentro de um tubo, expondo apenas um tentáculo vermelho (obturáculo) utilizado para captar oxigênio (O2), sulfeto de hidrogênio (H2S) e dióxido de carbono (CO2). Essas substâncias são transportadas pelo sistema sanguíneo para as bactérias no trofossoma que, enquanto são alimentadas, produzem matéria orgânica para alimentar o poliqueta, promovendo uma forma de nutrição chamada simbiotrófica.



Duas fotos sobrepostas de espécies de poliquetas endêmicos do ambiente das fontes hidrotermais. A foto maior de fundo com um grupo de poliquetas da espécie Riftia pachyptila. A foto menor no canto inferior direito com um poliqueta representante da espécie Alvinella pompejana.

Dois poliquetas endêmicos do ambiente hidrotermal, (a) Riftia pachyptila e (b) Alvinella pompejana. Fonte: adaptado de NOAA/Wikimedia Commons (CC0) e University of Delaware College of Marine Studies/Wikimedia Commons (CC0).



Outro poliqueta frequente das fumarolas é o verme-de-pompeia, Alvinella pompejana. Esses animais vivem nas paredes das chaminés negras e podem tolerar uma temperatura de mais de 40 °C, alimentando-se de tapete bacteriano. Vale mencionar que muitos organismos pertencentes ao ecossistema das fontes hidrotermais não suportam uma condição de temperatura superior a 15–20 °C.



FILTRADORES


No grupo dos filtradores há um grande número de moluscos gigantes das espécies Turneroconcha magnifica e Bathymodiolus thermophilus residentes do ecossistema das chaminés submarinas, caracterizados pelo modo simbiotrófico de nutrição. Entretanto, diferentemente dos poliquetas tubícolas, os moluscos preservam seus tratos digestivos, podendo destinar parte de sua nutrição por filtração de partículas suspensas na água marinha, enquanto bactérias oxidantes de sulfeto e metanotróficas são localizadas em suas brânquias hipertrofiadas.


Foto de um molusco da espécie Turneroconcha magnifica enterrado no sedimento.

Molusco Turneroconcha magnifica no sedimento ao redor de uma fumarola. Fonte: NOAA/Flickr (CC BY 2.0).



Além disso, os moluscos utilizam seus pés longos para absorver o fluido hidrotérmico de rachaduras ou fissuras profundas na lava basáltica, enquanto os poliquetas Riftia pachyptila usam apenas compostos dissolvidos na água ao redor. Portanto, os poliquetas estão mais associados às chaminés negras quentes, enquanto os bivalves podem se estabelecer em chaminés brancas resfriadas.