Análisis de Pigmentos Fotosintéticos en monitoreos ambientales

Transcripción

1 Análisis de Pigmentos Fotosintéticos en monitoreos ambientales I Congreso Nacional de Ciencias Ambientales Soraya J. Silva C. Septiembre 2015 ssilva@ivic.gob.ve soraya.silva@uleam.edu.ec

2 Fitoplancton!!!

3 Clases: Bacillariophyta - diatomeas - Chaetoceros sp., Skeletonema sp. Dinophyceae - dinoflageladoss - Amphidinium sp., Gymnodinium sp. Prymnesiophyceae - Emiliania sp.,phaeocystis sp.,pavlova sp. Cyanophyta - cianobacteria, algas verde-azules : Mycrocystis sp. Synechococcus sp. Trichodesmium sp

4 Prochlorophyta - proclorofitas - Prochlorococcus sp. Chlorophyceae - clorofitass, algas verdes - Dunaliella sp. Cryptophyta - criptomonadas - Chroomonas sp., Rhodomonas sp. Rhodophyta algas rojas - Porphyridium purpureum Eustigmatophyta algas verde-amarillenta - Nannochloropsis sp. Chrysophyceae, Euglenophyta, Prasinophyceae and Raphidophyceae

5 Worden et al., 2015

6 La clorofila a es un indicador de la biomasa del fitoplancton y puede ser estimada en una escala global y regional usando técnicas como sensores remotos, para lo que es importante conocer la calidad de la data que se usa en el desarrollo de los algoritmos. Por que estudiar pigmentos? El Fitoplancton constituye la base de la trama alimenticia en los océanos, Sin la producción del fitoplancton no pudieramos respirar en este planeta! Esta compuesto de pigmentos, siendo el mas dominante la Clorofila a, el cual a través de fotosíntesis convierte la energia lumínica en energía química,

7 Muestra Cultivo fitoplancton Análisis de Fitoplancton a través De Fotopigmentos y HPLC Separación y Cuantificación Pigmentos por HPLC HPLC: Técnica de referencia establecida para el análisis de clorofila a y pigmentos asociados. CHEMTAX % Contribución de cada clase de fitoplancton a la biomasa total (Clorofila a)

8 La aplicaciòn de análisis de pigmentos en oceanografía biológica se debe en gran parte a Shirley Jeffrey. A quien le asignaron el reto en su primer postdoc con George Humphrey(1960) de: Conseguir una técnica química simple para determinar la abundancia del fitoplancton

9 Como se estudiaba el fitoplancton? Aun se estudia así

10 Die numerische Erfassung von Phytoplankton-Arten gleicht einer Danaiden- Arbeit die mit einer Zerstoerung von Koerper und Seele einhergeht Haeckel, 1890 (El contaje de fitoplancton es una tarea que no puede lograrse sin la ruina del cuerpo y alma) Clorofilas y carotenoides son marcadores quìmicos ùtiles que en el océano se encuentran en el fitoplancton. Al separarlos por cromatografìa, podemos determinar la composición y abundancia de las poblaciones del fitoplancton.

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12 Desarrollo de sistemas de HPLC Abaychi and Riley 1979 Mantoura and Llewellyn 1983 Wright and Shearer 1984 Zapata et al Wright et al Kraay et al Goericke and Repeta 1993 van Heukelem et al Barlow et al Zapata et al. 2000

13 Chlorophyll a Div-chl a Chlorophyll b div-chl b Chlorophyll c1c2 Chlorophyll c3 Alloxanththin Antheraxanthin β-carotene Canthaxanthin Diadinoxanthin Diatoxanthin Echinenone But-Fucoxanthin Fucoxanthin Hex-Fucoxanthin Gyroxnthin Lutein Principales fotopigmentos del Fitoplancton Chlorophytes x x x x x Chrysophytes x x x x x x x x Cryptophytes x x x x Cyanobacteria x x x (Pelagic) Cyanobacteria x x x x x (benthic) Diatoms x x x x x x Dinoflagellates x x x x x Euglenophytes x x x x x x Eustigmatophytes x x Prymnesiophytes x x x x x x x x (Haptophyta) Pelagophytes x x x x x x x Prasinophytes x x x x Prochlorophytes X x x Raphidophytes x x x x x x Karenia x x x x x x x x x Paerl et al., 2003

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16 Cromatograma típico resultante

17 Interpretación de los resultados 1. Regresión linear simple o múltiple Gieskes and Kraay 1983 No distingue grupos algales que comparten pigmentos

18 Interpretación de los resultados Difícil configurar!! [Chla] Prochl = 0.91([Chlb] - 2.5[Prasino]) [Chla] Cyano = 2.1{[zeax] -0.07([Chlb] - 2.5[Prasino])} [Chla] Chrys = 0.9[19 -but] Chrys [Chla] Prym = 1.3[19 -hex] Prym [Chla] Bacill = 0.8{[fuco] - (0.02[19 -hex] Prym [19 -but] Chrys )} [Chla] Dino = 1.5[perid] [Chla] Pras = 2.1[prasino]

19 Interpretación de los resultados CHEMTAX (Mackey et al., 1996, Wright et al., 1996)

20 Basado en la plataforma MATLAB Puede distinguir grupos algales con composición de pigmentos cualitativamente idénticas, usando diferencias en las proporciones de pigmentos (Wright et al, 1996). Requiere introducir los components de la mezcla algal esperada, el programa lo optimiza. Por lo que el analisis microscopico de las muestras es esencial!

21 Un ejemplo donde se aplicó HPLC-CHEMTAX para estudiar las comunidades del fitoplancton. Phytoplankton community structure and stocks in the East Antarctic marginal ice zone (BROKE survey, January - March 1996) determined by CHEMTAX analysis of HPLC pigment signatures S. W. Wright and R. L. van den Enden Deep-Sea Research II, 47,

22 University of South Carolina, USA University of South Florida, USA Universidad de Oriente, Venezuela Fundación La Salle, Venezuela Pinckney et al., Phytoplankton community structure and depth distribution changes in the Cariaco Basin between 1996 and Deep Sea Research I.

23 Disminución de Diatomeas y variabilidad estacional de la Comunidad. Aumento taxa mas pequeñas

24 Isla Greenwich, Islas Shetland del Sur, Antarctica

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27 Fernández et al., 2013 Late Holocene changes in Cyanobacterial community structure in maritime Antarctic lakes, Journal of Paleolimnology.

28 Tamm M, Freiberg R, Tõnno I, Nõges P, Nõges T (2015) Pigment-Based Chemotaxonomy A Quick Alternative to Determine Algal Assemblages in Large Shallow Eutrophic Lake?. PLoS ONE

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30 HABs FAN

31 Ecological use of marine phytoplankton pigments at the Antares-ChloroGIN time-series-stations Workshop Latin American Regional Project, 2013.

32 ANTARES Red latinoamericana creada en 2003 con el objetivo de estudiar cambios a largo plazo en ecosistemas costeros.

33 Fitoplancton en costa de Manta, Ecuador!

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38 Que pasaría si desaparece el fitoplancton??

39 Disminución global del fitoplancton Daniel G. Boyce Marlon R. Lewis Boris Worm

40 mas de 1 % por año

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