Do plâncton ao bentos: influência de diferentes fatores físicos, químicos e biológicos no processo de bioincrustação

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2018
Autor(a) principal: Agostini, Vanessa Ochi
Orientador(a): Muxagata, Erik, Macedo, Alexandre José
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Bactéria
Meroplâncton
Substrato consolidado
Perifíton
Zooplâncton
Bacteria
Meroplankton
Hard substrate
Periphyton
Zooplankton
Link de acesso: https://repositorio.furg.br/handle/123456789/12215
Resumo: Tese (Doutorado)
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spelling Agostini, Vanessa OchiMuxagata, ErikMacedo, Alexandre José2025-02-18T19:28:11Z2025-02-18T19:28:11Z2018AGOSTINI, Vanessa Ochi. Do plâncton ao bentos: influência de diferentes fatores físicos, químicos e biológicos no processo de bioincrustação. 2018. 108 f. Tese (Doutorado em Oceanografia Biológica) - Programa de Pós-graduação em Oceanografia Biológica, Instituto de Oceanografia, Universidade Federal do Rio Grande, Rio Grande, 2018.https://repositorio.furg.br/handle/123456789/12215Tese (Doutorado)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 xiii 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 d’água. 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.Biofouling represents a serious economic problem due to damage on artificial hard substrates (vessels, platforms and oil pipelines). The process consists of the adhesion of several organisms, beginning with the bacterial biofilm, followed by the periphyton and ending in the metazooplankton colonization (invertebrates). However, the factors that influence this settlement are still not well explained, being the characteristics of the surfaces, the bacterial community associated to the substrate, and the availability of invertebrate larvae in the plankton are potential features. For this reason, the main objective of this thesis was to evaluate the influence of different physical, chemical and biological factors (substrates texture, composition, material, position, orientation, medium exposure, color and size, as well as biofilm bacteria density, microbial biofilm age and composition, metazooplankton colonization potential, and presence of antifouling paint) for the colonization of bacteria, periphyton and zooplankton on hard substrates, characterizing the initial ecological succession associated to the biofouling process. However, it was necessary to obtain, through comparisons between methodologies, a protocol for the study of marine bacteria, allowing the efficient, fast and economic analysis of this community. In this way, a laboratory culture was performed, analyzing the density and cellular size of both planktonic and biofilm associated marine bacteria at 6 and 12 days of exposure, and the results were compared between the flow cytometer (using different stain techniques), epifluorescence (samples stained with acridine orange) and scanning electron microscopy. After identifying the most cost benefit methodology, the influence of different physical, chemical and biological factors, including biofilm bacteria density, for the colonization of invertebrates on mollusks empty shells (model substrate) was evaluated in a pilot way, through of experiments and field observations (Concheiros Beach, RS, Brazil). After the identification of the main influencing factors for the biofouling process, antimicrobials were evaluated/selected to inhibit bacteria and fungi in marine cultures in a non-toxic way to the other plankton components (phytoplankton and zooplankton). The selected treatment was used to test the relationship between the biofilm bacteria density and the ecological succession on hard substrate through a marine laboratory experiment where acrylic substrates were exposed to different situations, textures and orientations in contact with plankton for up to 12 days. Afterwards, a laboratory experiment and a field experiment (Mediterranean Sea, Genoa, Italy) were carried out to investigate the effects of microbial biofilm (age and composition) and substrate material on colonization of metazooplankton. About the results, flow cytometry (unstained) promoted a quantification of planktonic and associated-biofilm bacteria in an efficient, fast and economical way when compared to the use of stains and scanning and epifluorescence microscopies; in contrast, both microscopy techniques present more accurate data of cell size. The substrate texture (high ornamentation, > 20 μm), color (ocher), size (<50 mm² or > 1,351 mm²), composition (calcitic or biomineral), orientation (horizontal) and material (wood and concrete fiber) played an important role in the establishment of metazooplankton. The antifouling paint did not inhibit the colonization of bacteria on the substrate, however the periphyton/protozooplankton and the metazooplankton were partially inhibited. The metazooplankton potential is important, especially in terms of taxa, although colonization is not necessarily proportional, in time and space, to the availability/quantity of these organisms in the water column. The time also played a fundamental role in the composition of the community, although a higher density of bacteria associated with mature biofilms was the main influence factor for the activation xv of the ecological succession, mainly for the invertebrates’ settlement with meroplanktonic life cycle. This hypothesis was effectively tested by the use of the antimicrobials combination (g L-1 ): 0.025 penicillin + 0.08 streptomycin + 0.04 neomycin + 0.005 nystatin which proved to be efficient in inhibiting both planktonic (92 %) and biofilm-associated (93 %) bacteria. Although the biofilm-associated cyanobacteria (periphyton) play a secondary role for the meroplankton settlement and primary for tycoplankton and holoplankton colonization. Among the factors tested for the occurrence of biofouling, the density of heterotrophic bacteria associated with biofilm had the most significant effect, which may be further intensified depending on the physical (texture, orientation, substrate size) and chemical factors (material, composition, color of the substrate) that are interacting together.porBactériaMeroplânctonSubstrato consolidadoPerifítonZooplânctonBacteriaMeroplanktonHard substratePeriphytonZooplanktonDo plâncton ao bentos: influência de diferentes fatores físicos, químicos e biológicos no processo de bioincrustaçãoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da FURG (RI FURG)instname:Universidade Federal do Rio Grande (FURG)instacron:FURGORIGINALTESE VANESSA AGOSTINI.pdfTESE VANESSA AGOSTINI.pdfapplication/pdf5130980https://repositorio.furg.br/bitstreams/8919c3a4-be0b-4400-86e6-2ac3f15eb841/download7ba97962c2f6186f6d62f6ab02f88f1cMD51trueAnonymousREADLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://repositorio.furg.br/bitstreams/a45bc03e-10a4-41da-82d0-c699242e37f3/download8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52falseAnonymousREADTEXTTESE VANESSA AGOSTINI.pdf.txtTESE VANESSA AGOSTINI.pdf.txtExtracted texttext/plain102705https://repositorio.furg.br/bitstreams/d4556e27-c92f-43d9-b690-7454d9b9df0e/download32e8df01e9e4a362001d5d7ba1a87406MD53falseAnonymousREADTHUMBNAILTESE VANESSA AGOSTINI.pdf.jpgTESE VANESSA AGOSTINI.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg3543https://repositorio.furg.br/bitstreams/3f06d092-0de0-4b17-831b-d6eb122ad037/download24beccb177e56e3d68025c6abec5a404MD54falseAnonymousREAD123456789/122152025-12-10 01:26:05.879open.accessoai:repositorio.furg.br:123456789/12215https://repositorio.furg.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.furg.br/oai/request || http://200.19.254.174/oai/requestrepositorio@furg.br||sib.bdtd@furg.bropendoar:2025-12-10T04:26:05Repositório Institucional da FURG (RI FURG) - Universidade Federal do Rio Grande (FURG)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