Os processos fotoquímicos e microbianos atuam em interligação na reciclagem e transformação do carbono nos sistemas aquáticos. A radiação solar desencadeia uma série de reações químicas na matéria orgânica dissolvida (MOD) que resultam na perda de cor (photobleaching) e na sua oxidação. A perda de cor conduz a um aumento da penetração da radiação UV ao longo da coluna de água com consequentes efeitos nefastos para a componente biológica. Nestas reações são produzidas e estão envolvidas diversas espécies reativas que participam na degradação de moléculas orgânicas e que inibem a atividade bacteriana. No entanto, nestes processos são também libertados nutrientes e compostos biologicamente as similáveis, que podem aumentar a atividade microbiana, potenciando a transformação do carbono e energia para as cadeias tróficas. O principal objetivo deste projeto é avaliar o impacto da radiação solar no ciclo do carbono num ambiente estuarino. Para tal, as interações entre a radiação solar, a MOD e o bacterioplâncton serão investigados no ambiente natural e simuladas experimentalmente. Realizar-se-ão estudos no campo em duas zonas com características distintas na Ria de Aveiro para identificar os fatores que influenciam a penetração da radiação solar na água e os perfis de variação sazonal e espacial de abundância, atividade e diversidade bacteriana. Adicionalmente, serão efetuados ensaios experimentais para elucidar os mecanismos envolvidos nas reações fotoquímicas da MOD, as respostas do bacterioplâncton às transformações resultantes e à exposição direta ao UV, e o papel das diferentes espécies reativas nas fotoreações e o seu impacto na atividade bacteriana. Durante os procedimentos experimentais avaliar-se-á também a contribuição das diferentes radiações (UV-B, UV-A e PAR) para as transformações fotoquímicas da MOD. As alterações induzidas pela exposição à radiação na composição da MOD serão determinadas pela absorvância no UV/Visível e por espectroscopia da matriz de fluorescência de excitação e emissão (EEEMS).
Variações no peso molecular da MOD serão determinadas por ultrafiltração e HPLC-SEC. As respostas do bacterioplâncton às transformações fotoquímicas e à exposição direta à radiação UV serão avaliadas através da determinação de diversos parâmetros de abundância, atividade e diversidade. A abundância bacteriana será estimada por microscopia de epifluorescência. A atividade bacteriana será determinada pela produção de biomassa e por taxas de degradação extracelular de polímeros e incorporação de monómeros. A diversidade bacteriana será caracterizada por Denaturing Gel Gradient Electrophoresis (DGGE) após a extração e amplificação do fragmento V3 do gene 16S rRNA. Este método permitirá selecionar amostras para pirosequenciar no sentido de aceder à estrutura das comunidades bacterianas com uma elevada resolução e para avaliar a sua resposta à exposição UV e às fototransformações da MOD. A contribuição das diferentes espécies reativas para as reações fotoquímicas da MOD serão avaliadas através da adição de diversos compostos inibidores e o seu impacto na atividade bacteriana será avaliada através de indicadores de stress celular (produção de espécies de oxigénio reativas intracelulares, oxidação de lípidos e proteínas, atividade de enzimas antioxidantes e lesões no DNA. Estudos desenvolvidos anteriormente pela equipa permitiram identificar os fatores que influenciam a densidade, atividade e diversidade microbianas e as transformações fotoquímicas que ocorrem no ambiente estuarino, assim como os efeitos diretos da radiação UV na distribuição das bactérias. No entanto, a importância global das transformações fotoquímicas da MOD, os mecanismos envolvidos nas fotoreações e as interações com as comunidades bacterianas, assim como o balanço entre efeitos negativos e positivos resultantes da irradiação da MOD nas bactérias, ainda não foram investigados. Com uma abordagem global que avalia conjuntamente efeitos estimulantes e inibidores da radiação solar nos processos fotoquímicos e microbianos, desenvolvido por duas equipas com conhecimentos sólidos em áreas científicas complementares, e recurso a metodologias de análise avançadas e recentes, é esperado que este trabalho introduza avanços no conhecimento científico ao nível dos mecanismos envolvidos nas fotoreações da MOD e nas respostas do bacterioplâncton. De facto, este estudo será o primeiro a usar técnicas inovadoras como a pirosequenciação para investigar o impacto na diversidade do bacterioplâncton à radiação UV e às
fototransformações da MOD.
