Como el color del mar afecta R(l)

El color del mar representa la cantidad relativa de radiacion que esta emergiendo del agua a diferentes longitudes de onda. Esto debido a las PROPIEDADES OPTICAS DEL MAR.

400.00 500.00 600.00 700.00Wavelength (nm)

0.0000

0.0040

0.0080

0.0120

0.0160

Refle

ctanc

e (sr-

1)

REFLECTANCIA

Relacion con [Clorofila-a]

Relación con [acdom]

R(400)R(555) > [Cla]

R(400)R(555) < [Cla]

ESTIMACIONES POR SENSORES REMOTOS

Componentes del agua que absorben y/o dispersan la luz

Absorción por las Moléculas de Agua Absorción por el Fitoplancton Absorción por detritos orgánicos Absorción por Partículas Minerales Absorción por la Materia Orgánica Disuelta

(CDOM)

a = aw+aph + ap+as,y,CDOM

COMPOSICION DE PIGMENTOS Y GRUPOS DEL FITOPLANCTON

Todo el fitoplancton tiene clorofila a

Profundidad(m)

Profundidad(m)

Diatomeas(Bacillariophyta)

Mas de 10,000 taxas descritosTamaño varia entre 5 – 200 mm (4 mm)Células aisladas o en cadena

Division Penadas Centrales

Estructura: Frustula de silica y material orgánico que se acomodan en dos valvas

Debido a su capacidad de rápido crecimiento son las primeras en surgir cuando existen condiciones de alta concentración de nutrientes (Nitratos)

Dinoflagelados(Dinophyta)

CosmopolitasTamano varia entre 50 y 500 mm (microplanton)Con/sin placas de celulosa en su pared celularCon dos flagelos (longitudinal y transversal)

Division: Tecados (Con Teca de celulosa) Atecados (Sin Teca de celulosa)

Se ven favorecidos en regiones tropicales con mayor estabilidad en la columna de agua y menor concentración de nutrientes

Flagelados(Div. Haptophyta y Chrysophyta)Algas unicelularesTamaño entre 2 – 100 mm 1 a 2 flagelos

HAPTOPHYTA: Clase Prymesiophyceae – Cocolitoforidos y flagelados Cubiertos por placas de calcita (Ca CO3)

< 30 mm Tipicas de aguas calidas (Tropicales) Emiliana huxley

CHRYSOPHYTA: Clase Chrysophyceae (silicoflagelados) Mayoría de agua dulce (unicelular, colonias o filamentos) Marinas: Silicoflagelados (Celulas de 20 a 100 mm) Flagelados nano y picoplantonicas Clase Raphydophyceae (cloromonadas)Mayoría de agua dulce pero ya se observan blooms costerosCélulas muy frágiles (difíciles de preservar)Dos flagelos30 a 100 mm

Cryptomonads(Cryptophyta)

o Flagelados del nanoplanctono Marinas, estuarinas y agua dulceo Su importancia en el medio marino se destaca después del HPLC (pigmento tipico Aloxantina)o Simbiosis con algunos organismos (ciliado Mesodinium rubrum)o Poseen ficobiliproteinas (ficocianina y ficoeritrina) como las cianobacterias pero la diferencia esta en que en cianobacterias las ficobiliproteinas están en estructuras (ficobilisomas) adheridas a la face externa de los tilacoides.

Rhodomonas salina

Algas Verdes(Chlorophytas)

Su presencia como parte del fitoplancton marino se hace a partir de HPLC (Clorofila-b)Tamaño entre 6 – 20 mmClase Chlorophyceae

< 20 mmForma ovoide2 o 4 flagelosEj. Dunaniella, Chlamuydomonas, Chlorella

Clase Prasinophyceae2 – 30 mmForma variada (redonda, ovalada, “frijol”)

Cuatro flagelosEj. Tetrasselmis

Euglenoides(Euglenophyta)

• Abundantes en agua dulce y marina • Pueden utilizar solubles orgánicos para crecer (indicadores de polución orgánica)• Forma fusiforme• 40 – 60 mm de largo• Uno o dos flagelos• Generos marinos Eutreptia y Eutreptiella con dos flagelos

Algas Verde-Amarillas(Eustigmatophyta)

Nannochloropsis spp

• Microalgas cocoides• Mayoría de agua dulce• Se conocen 6 géneros y 12 especies• No se conoce mucho sobre la ecología de especies marinas• N. oculata es muy utilizada en la maricultura

• Esféricas u ovaladas• Tamaño de 2 a 18 mm

Algas Rojas(Rhodophytas)

o Pocos géneros pertenecen al fitoplanctono Unicelulareso Células esféricas 5 -10 mm tamañoo No poseen flagelo

o Marinas: Rhodella spp y Porphyridium purpureum

Cianobacterias(Cyanophyta)

heterociste

Células ProcariotasNo poseen cloroplastosCélulas aisladas o en cadenaMuy abundantes y diversas en estuarios y zonas lodosas

Trichodesmium

En el océano hay menor diversidad: Trichodesmium y Synechococcus (0.8 a 1.5 mm)Florecen en aguas cálidas , altas irradiancias y bajas concentraciones de CO2

Pared celular muy compleja que consiste de varias capas: pared celular de dos capas (interna de clulosa y externa de compuestos pecticos mucilaginoso), a veces una tercer capao vaina mucilaginosa segregada por la misma celula. Todo esto hace que la extraccion de sus pigmentos sea mas dificil que en otros grupos (ver clase de metodologia)

Proclorofitas(Prochlorophytas)

Procariota que estructura celular como las cianobacterias pero NO contiene ficobiliproteinas. Se descubrió en a mitad de los 70’sSe determino su importancia en los océanos con el uso de la citometria de flujoTamaño 0.5 mm (unicelulares) y 1 mm (filamentos)Tilacoides organizados alrededor de la célula (parte externa)

tilacoides

Prochlorococcus es la especie observada mayormente en los océanosPertenece al picoplancton (0.6 a 0.8 mm diámetro y hasta 1.6 mm de largo)

Composición de Pigmentos: NO tiene clorofila-a y b ni ficobiliproteinas Divinil Cla y b y MgDVP (~ clorofila-a)

Pigmentos

UniversalChl a

EspecificosAlloxanthinPeridininPrasinoxanthinDivinyl Chl aDivinyl Chl b

Jeffrey and Vesk (1997)

CÓDIGO:●= Pigmento mayor (>10%)•= Pigmento menor (1-10%) ∙= Pigmento traza (< 1%)

Pigmentos

UniversalChl a

especificosAlloxanthinPeridininPrasinoxanthinDivinyl Chl aDivinyl Chl b

comparten FucoxanthinChl bZeaxanthinViolaxanthin

PIGMENT ABBREVIATION CLASSIFICATION ALGAL GROUPS

Monvinyl chlorophyll a Chla Chla All groups except Prochlorococcus

Divinyl chlorophyll a DVChla Chla Cyanobacterium Prochlorococcus

Chllorophyll b Chlb APSChlorophytes,Prasinophytes,Euglenophytes

19’-Butanoyloxyfucoxanthin But APS Chrysophytes,Prymnesiophytes

Fucoxanthin Fuco APS

Diatoms,Prymnesiophytes,

Chrysophytes,Raphidophytes

19’-Hexanoyloxyfucoxanthin Hex APS Prymnesiophytes

Peridinin Peri APS Dinoflagellates

Prasinoxanthin Pras APS Prasinophytes

Alloxanthin Allo APP Cryptophytes

Diatoxanthin Diat APP Diatoms,Prymnesiophytes

Diadinoxanthin Diad APP Diatoms, Dinoflagellates, Prymnesiophytes,Chrysophytes, Raphidophytes, Euglenophytes

Violaxanthin Viol APP Chlorophytes, Raphidophytes

Lutein Lut APP Chlorophytes, Rhodophytes

Zeaxanthin Zea APPCyanobacteria (including Prochlorococcus)

Rhodophytes, Prochlorophytes,Chlorophytes, Estigmatophytes

Barocio-Leon et al, 2006

Función

ESPECTROS DEABSORCION

Espectros de Absorción en Células

400 500 600 700

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

T. suecicaA . carteraeC . m uelleri LLC . m uellerii H L

Composición dePigmentos

Aclimatación a la luz

Como ocurren?

Fotoadaptacion & Fotoaclimatacion

La composición de pigmentos de una especie es reflejo de una fotoadaptacion evolutiva a su ambiente.

La respuesta del fitoplancton a la calidad espectral de la luz en dado momento (temporal), se le denomina fotoaclimatacion. Esto se puede reflejar tanto en cambios en:

- composición de pigmentos - concentración interna de

pigmentos/célula (Efecto Paquete).

Pigmentos

Chaetoceros muelleri (LA)

2%

40%

11%

2%

0%

24%

5%2%

13%

1%

Chlorophyll_c2

Chlorophyllide_a

Fucoxanthin

Neoxanthin

Prasinoxanthin

Diadinoxanthin

Diatoxanthin

Chl_a Allomer

Chl_a Epimer

a+b-Carotene 400 500 600 700

l(nm )

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Chaetoceros muelleri (LB)

6%

1%6%

6%10%

52%

12%

1%

6%

Chlorophyll_c2

Chlorophyll_c1

Chlorophyllide_a

Fucoxanthin

Diadinoxanthin

Diatoxanthin

Chl_a Allomer

Chl_a Epimer

a+b-Carotene

LA

LB

Amphydinium carterii (LA)

2%

33%

25%

33%

4% 3%

Chlorophyll_c2

Chlorophyllide_a

Peridinin

Diadinoxanthin

Diatoxanthin

a+b-Carotene

400 500 600 700

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Amphydinium carterii (LB)

45%

0%

1%

3%

0%

20%

0%

0%

30%

1% Chlorophyll_c2

Peridinin

Neoxanthin

Violaxanthin

Hex-Fuco

Diadinoxanthin

Alloxanthin

Diatoxanthin

Zeaxanthin

a+b-Carotene

Tetrasselmis suecica (LA)

7%

11%

10%

54%

15%

0%

3%

Chlorophyllide_a

Neoxanthin

Violaxanthin

Zeaxanthin

Lutein

Monovinyl_Chl_b

a+b-Carotene

Tetrasselmis suecica (LB)

2%

5%7%

0%

8%

0%

78%

Chlorophyllide_a

Neoxanthin

Violaxanthin

Zeaxanthin

Lutein

Monovinyl_Chl_b

a+b-Carotene

19%

7%

49%

14%

1%

1%

10%

LB

Chlorophyll_c2Chlorophyllide_aAlloxanthinChl_a AllomerChl_a EpimerPheophytin_aa+b-Carotene

11%

6%

66%

7%

0%

1%

8%

LA

Chlorophyll_c2Chlorophyllide_aAlloxanthinChl_a AllomerChl_a EpimerPheophytin_aa+b-Carotene

Rhodomonas spp

400 500 600 700

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

LA

LB

Mecanismos de protección al exceso de luz

DiadinoxanthinaDiatoxanthinaViolaxanthinaZeaxanthina

CarotenoidesCiclo de las Xantofilas

Regula la disipación del exceso de energía en los Centros de Reacción Exceso de energía disipada como calor Mecanismo a corto plazo – minutos a horas

Ciclo de las Xanthofilas

EuglenophyceaeDinophyceaeChrysophyceaeBacillariophyceaeXanthophyceaeChloromonadophyceae

ChlorophyceaePhaeophyceaeVegetales Superiores

Luz

Luz

Luz

Oscuro

Oscuro

Oscuro

Concentración Interna

Influencia del Tamaño/Pigmentos por Célula

Efecto Paquete …Existen diferencias en el espectro de absorción de los pigmentos que están libres o extraídos en un solvente en comparación a los mismos inseridos dentro de una célula/cloroplasto/arreglo de tilacoides. Existe lo que se denomina un “empaquetamiento” o “efecto paquete”.

* ( ) ( ) /ph pha a TChlal l

Coeficiente de Absorción Especifico de la Clorofila-a (m2 mgChla-1):

)675(/)440( phph aa

Ciotti et al, 2002

FlatteningEffect

Ciotti et al, 2002

Ohi et al, 2005

Variaciones Diurnas/EstacionalesCl

a/ce

lula

Sensores Remotos

Bricaud et al., 04

Barocio-Leon et al, 06

(440) Bpha A TChla

A=0.0386B=0.651A=0.1128B=0.903

Bricaud et al, 2004

Barocio-Leon et al, 2006

A=0.06B=0.65 En Mobley, 1974

( ) . (440)ph pha S al

Forma del Espectro de Absorción Prieur & Sathyendranath, 1981

Forma del Espectro

Barocio-Leon et al., 2006

Variaciones de la Forma

400 450 500 550 600 650 700l (nm )

0

0.04

0.08

0.12

0.16

a*ph

(l) (

m2 (m

g Cl

aT)-1

)

400 450 500 550 600 650 700l (nm )

0

0.2

0 .4

0 .6

0 .8

1

A (a

dim

ensi

onal

)

G A _N ov 02G A _N ov 03G A _Jun 03G F _N ov02G F _N ov03G F _Jun 03F lo rac ion

Barocio-Leon, 2006

Variación Estacional/Interanual Variación Especifica: Floración