Flow cytometry (FCM) is a well established technique used for enumeration and characterization of marine biological particles, which fulfills the scientific demands of rapid cell counting automation. FCM allows the discrimination of pico- and nanoplankton populations regarding its abundance, cell size, and pigment content both by natural or induced fluorescence. The cyanobacterium Prochlorococcus is widespread in the euphotic zone of the tropical and subtropical oceans, and is considered the smallest and most abundant photosynthetic organism in the planet. Synechococcus, other important cyanobacterium genus present in the picoplankton, is highly diverse and is widely distributed in marine ecosystems from cold and mesotrophic, to warm, open ocean oligotrophic waters. Photosynthetic pico- and nanoeukaryotes display a range of physiologies and life strategies. Although its abundance is generally lower, the larger cell size leads to a significant contribution to the epipelagic community biomass. In this thesis I aimed to investigate the abundance and carbon biomass distribution of heterotrophic bacteria, Prochlorococcus, Synechococcus, autotrophic pico- and nanoeukaryotes in the Southwest Atlantic Ocean off Brazil, their relation to the different water masses and the influence of hydrodynamic (South Atlantic Central Water intrusion) and biological processes (Trichodesmium spp. and Mesodinium rubrum blooms) on such distributions. / A citometria de fluxo (FCM, sigla em inglês) é uma técnica bem estabelecida, usada para enumeração e caracterização de partículas biológicas marinhas, a qual supre a demanda científica por automação rápida de contagem de células. A FCM permite a discriminação de populações pico- e nanoplanctônicas no que concerne à sua abundância, tamanho de célula e pigmentação, tanto por fluorescência natural ou induzida. A cianobactéria Prochlorococcus é amplamente disseminada pela zona eufótica dos oceanos tropicais e subtropicais, sendo considerada o menor e mais abundante organismo fotossintético do planeta. Synechococcus, outro importante gênero de cianobactérias presente no picoplâncton, é diverso e amplamente distribuído em ecossistemas marinhos, de águas frias e mesotróficas à regiões oceânicas quentes e de águas oligotróficas. Pico- e nanoeucariotos fotossintéticos apresentam uma grande variedade de fisiologias e estratégias de vida. Embora a abundância destes grupos seja geralmente menor, o maior tamanho de suas células resulta numa contribuição significante dos mesmos para a biomassa da comunidade epipelágica. Na presente tese eu objetivei investigar a abundância e a distribuição da biomassa de carbono de bactérias heterotróficas, Prochlorococcus, Synechococcus, pico- e nanoeucariotos autotróficos no sudoeste do Oceano Atlântico ao largo do Brasil, sua relação com as diferentes massas d\'água e a influência de processos hidrodinâmicos (como a intrusão da Água Central do Atlântico Sul) e biológicos (florações de Trichodesmium spp. e Mesodinium rubrum) em tais distribuições.

Flow cytometry (FCM) is a well established technique used for enumeration and characterization of marine biological particles, which fulfills the scientific demands of rapid cell counting automation. FCM allows the discrimination of pico- and nanoplankton populations regarding its abundance, cell size, and pigment content both by natural or induced fluorescence. The cyanobacterium Prochlorococcus is widespread in the euphotic zone of the tropical and subtropical oceans, and is considered the smallest and most abundant photosynthetic organism in the planet. Synechococcus, other important cyanobacterium genus present in the picoplankton, is highly diverse and is widely distributed in marine ecosystems from cold and mesotrophic, to warm, open ocean oligotrophic waters. Photosynthetic pico- and nanoeukaryotes display a range of physiologies and life strategies. Although its abundance is generally lower, the larger cell size leads to a significant contribution to the epipelagic community biomass. In this thesis I aimed to investigate the abundance and carbon biomass distribution of heterotrophic bacteria, Prochlorococcus, Synechococcus, autotrophic pico- and nanoeukaryotes in the Southwest Atlantic Ocean off Brazil, their relation to the different water masses and the influence of hydrodynamic (South Atlantic Central Water intrusion) and biological processes (Trichodesmium spp. and Mesodinium rubrum blooms) on such distributions. / A citometria de fluxo (FCM, sigla em inglês) é uma técnica bem estabelecida, usada para enumeração e caracterização de partículas biológicas marinhas, a qual supre a demanda científica por automação rápida de contagem de células. A FCM permite a discriminação de populações pico- e nanoplanctônicas no que concerne à sua abundância, tamanho de célula e pigmentação, tanto por fluorescência natural ou induzida. A cianobactéria Prochlorococcus é amplamente disseminada pela zona eufótica dos oceanos tropicais e subtropicais, sendo considerada o menor e mais abundante organismo fotossintético do planeta. Synechococcus, outro importante gênero de cianobactérias presente no picoplâncton, é diverso e amplamente distribuído em ecossistemas marinhos, de águas frias e mesotróficas à regiões oceânicas quentes e de águas oligotróficas. Pico- e nanoeucariotos fotossintéticos apresentam uma grande variedade de fisiologias e estratégias de vida. Embora a abundância destes grupos seja geralmente menor, o maior tamanho de suas células resulta numa contribuição significante dos mesmos para a biomassa da comunidade epipelágica. Na presente tese eu objetivei investigar a abundância e a distribuição da biomassa de carbono de bactérias heterotróficas, Prochlorococcus, Synechococcus, pico- e nanoeucariotos autotróficos no sudoeste do Oceano Atlântico ao largo do Brasil, sua relação com as diferentes massas d\'água e a influência de processos hidrodinâmicos (como a intrusão da Água Central do Atlântico Sul) e biológicos (florações de Trichodesmium spp. e Mesodinium rubrum) em tais distribuições.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-08-16T16:46:32Z No. of bitstreams: 1 Mega, A. M..pdf: 4299230 bytes, checksum: 4ff04b898e1e7eebe891e2a5a4dfcd98 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-16T16:46:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mega, A. M..pdf: 4299230 bytes, checksum: 4ff04b898e1e7eebe891e2a5a4dfcd98 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geoquímica, Niterói, RJ / Os oceanos funcionam como um reservatório natural de carbono, no qual sua solubilidade na superfície dos oceanos varia de acordo com a temperatura. Antes do período industrial, as variações na concentração de CO2 atmosférico estavam fortemente associadas às transições glacial-interglacial (G-IG), onde os menores valores de CO2 na atmosfera foram registrados nos períodos glaciais, decorrente do aumento da solubilidade do CO2 nos oceanos. Nesses períodos, o aumento da solubilidade do CO2 na coluna d’água estimulou a produção de íons carbonato, beneficiando organismos que calcificam carbonato de cálcio (CaCO3) em suas conchas e esqueletos. O processo inverso, ou seja, menor solubilidade do CO2 e, consequentemente, menor disponibilidade de íons carbonatos nos oceanos marcou os períodos interglaciais. O presente estudo teve como objetivo avaliar os efeitos das variações no peso-normalizado pelo tamanho (do inglês, size-normalized weight, SNW) de foraminíferos planctônicos durante os últimos 70.000 anos no Sudoeste do Atlântico visando compreender os efeitos da calcificação e/ou dissolução do carbonato e da microestrutura das testas de foraminíferos planctônicos que viviam na porção superior da coluna d'água (G. ruber-white e G. sacculifer-sem saco). Para tanto, foi utilizado um testemunho coletado na Bacia de Santos a 2225 m de profundidade, que compreende os últimos 185 mil anos, dos quais os primeiros 70 mil anos foram estudados. Os resultados mostraram que ambas as espécies apresentaram um aumento do SNW na transição entre os períodos G-IG, associado com indícios de dissolução nas testas do período glacial, quando observada a microestrutura. Esses resultados demonstram a ação corrosiva das águas de fundo durante os glaciais e diferem dos obtidos em outros estudos realizados no Atlântico Norte que registram características menos corrosivas durante o último glacial em profundidades de até 3500 metros. A redução no peso das testas durante o período glacial foi atribuída à ação da dissolução dos carbonatos. A dissolução pode ocorrer abaixo da camada denominada lisoclina, porém apesar da grande mudança na profundidade da lisoclina durante os glaciais no Atlântico Sul, o testemunho, ainda assim, estaria 800 m acima da influência da lisoclina. Acima da lisoclina, a dissolução dos carbonatos pode ocorrer por diversos outros fatores, tais como pelo aumento da geração de CO2 pela atividade bentônica durante eventos de aumento de produtividade. Essa atividade bentônica tornaria a camada da interface água-sedimento corrosiva às estruturas carbonáticas. Nesse sentido, foram registrados no testemunho estudado um aumento nos teores de sílica e ferro, nutrientes que poderiam estimular um aumento da produtividade primaria, o que se refletiria nos altos níveis de carbono orgânico também registrados no testemunho durante o período glacial, estimulando, assim, a atividade bentônica. Outra possibilidade que explicaria a dissolução observada é decorrente de mudança na geometria das massas d’água durante os glaciais, o qual promoveria o contato do sedimento com massas d’água Antárticas (Águas de Fundo Antárticas-AFA), que são mais corrosivas. Entretanto, estudos anteriores realizados com o mesmo testemunho e baseados em isótopos de neodímio não corroboram a ocorrência de mudanças na geometria das massas d’água na região, pelo menos para os últimos 25 mil anos. / Oceans work as a natural reservoir of carbon, where the solubility in the surface varies with temperature. Before the industrial period, variations in the atmospheric CO2 concentration were strongly associated with the glacial-interglacial (G-IG) transitions, where the lowest atmosphere CO2 values were recorded in the glacial periods, due to the increase in the CO2 solubility. In these periods, the increase of the CO2 solubility in the water column stimulated the production of carbonate ions, benefiting organisms that calcify calcium carbonate (CaCO3) in their shells. The inverse process, that is, the lower CO2 solubility and, consequently, lower carbonate ions availability in the oceans marked the interglacial periods. The objective of this study was to evaluate the effects of size-normalized weight during the last 70.000 years in the Southwest Atlantic to understand the effects of calcification and/or dissolution of carbonate and microstructure analysis of the Planktonic foraminifera that lived in the upper portion of the water column (G. ruber-white) and G. sacculifer). For that, a core collected in the Santos Basin at 2225 m depth was used, which includes the last 185 thousand years, of which the first 70 thousand years were studied. The results showed that both species showed an increase in SNW at the transition between the G-IG periods, associated with evidence of dissolution in the glacial period, when the microstructure was observed. These results demonstrate the corrosive action of the bottom waters during the glaciers and differ from those obtained in other studies conducted in the North Atlantic that record less corrosive characteristics during the last glacial in depths of up to 3500 meters. The reduction in the weight of the shells during the glacial period was attributed to the action of the carbonate dissolution. The dissolution may occur below the lysoclin layer, but despite the large change in lysoclin depth during the glaciers in the South Atlantic, the corer would still be 800 m above the influence of lysoclin. Above lysoclin, the carbonate dissolution can occur due to several other factors, such as the increase of CO2 generation by benthic activity during productivity increase events. This benthic activity would make the water-sediment interface layer corrosive to carbonate structures. In this sense, an increase in silica and iron contents was recorded in the studied corer, nutrients which could stimulate an increase in primary productivity, which would be reflected in the high levels of organic carbon also recorded in the corer during the glacial period, stimulating benthic activity. Another possibility that would explain the observed dissolution is due to a change in the geometry of the water masses during the glaciers, which would promote the contact of the sediment with Antarctic water masses (Antarctic Bottom Water-ABW), which are more corrosive. However, previous studies carried out with the same evidence and based on neodymium isotopes do not corroborate the occurrence of changes in the geometry of water masses in the region, at least 25 ka years