Quantificação e classificação de fitoplâncton por espetrofotometria

Abstract

A biodiversidade aquática encontra-se constantemente ameaçada devido, sobretudo, às alterações climáticas que se têm verificado nos últimos anos. Em resposta a essa ameaça, surgiu a necessidade da implementação de um plano de gestão das zonas costeiras. Assim, com o intuito de se obter informação sobre a saúde ecológica dos ecossistemas marítimos, tais como o tipo de alterações que ocorrem e o motivo das mesmas, têm sido construídas estruturas que fornecem à comunidade científica, responsável por monitorizar este ecossistema, informação valiosa de como contrariar essas alterações. Esta dissertação visa a sensorização de uma das variáveis marítimas, especificamente, a quantificação e classificação de fitoplâncton em determinadas áreas marítimas. O fitoplâncton, capaz de realizar fotossíntese, encontra-se na base da cadeia alimentar marítima, sendo que o estudo das suas comunidades em determinadas zonas é fundamental para a compreensão da dinâmica e da saúde ecológica, do estado nutricional, bem como, da existência de algas potencialmente prejudiciais. Assim, com o objetivo de estudar as comunidades de fitoplâncton, desenvolveu-se um sistema de baixo custo, com baixo consumo de energia e que possibilitasse uma monitorização contínua da quantidade e das classes de fitoplâncton marítimo, através da espetrofotometria. Mais especificamente, utiliza a deteção por fluorescência, uma vez que o fitoplâncton apresenta caraterísticas óticas específicas, ou seja, absorve naturalmente luz na gama espetral visível e fluoresce na gama espetral entre 650 nm a 750 nm. Para tal, este sistema incorpora LEDs (Light Emitting Diodes) como fonte de luz e fotodíodos para a quantificação da intensidade de luz fluorescente emitida pelo fitoplâncton. Neste sistema foi demonstrado com sucesso a medição de várias amostras de três espécies de fitoplâncton. Os resultados obtidos permitiram: (1) verificar a existência de pigmentos fluorescentes nas diferentes amostras e gama espectral fluorescente; (2) confirmar que à medida que o número de células de fitoplâncton diminui, a emissão fluorescente diminui proporcionalmente; (3) verificar, através da obtenção de gráficos 3D de cada espécie com recurso a um fluorímetro comercial, a sua própria impressão ótica sendo possível, futuramente, a sua diferenciação.

The aquatic biodiversity is constantly threatened, mainly due to the climate changes that have occurred in recent years. In response to this threat, appeared a need to develop a plan coastal zone management. Thus, in order to obtain information about the ecological health of marine ecosystems, such as the type of changes that occur and their reason, have been built structures which provide the scientific community, responsible for monitoring this ecosystem, valuable information on how to counteract these changes. This thesis discusses the monitoring of one of the variables, specifically, the quantification and classification of phytoplankton in certain maritime areas. The phytoplankton, able to do photosynthesis, is in the bottom of the food chain at sea, and the study of their communities in certain areas is crucial to understanding the dynamics and ecological health, nutritional status, as well as the existence of algae, which are potentially harmful. So, with the objective of studying the communities of phytoplankton, was developed a microsystem of low cost, with low energy consumption and able to do continuous monitoring of the quantity and of the classes of marine phytoplankton, through the spectrophotometry. It uses the detection by fluorescence, once the phytoplankton presents specific optical features, e.g, it absorbs naturally light in visible spectral range and fluorescence in the spectral range between 650 nm to 750 nm. Thus, this microsystem is built by LEDs (light Emitting Diodes) as light source and by a photodiode to quantify the intensity of emitted fluorescent light by phytoplankton. This system demonstrated with success the measuring of various samples of three species of phytoplankton. The results obtained allowed: (1) verify the existence of fluorescent pigments in different samples and their fluorescent spectral range; (2) confirm that, with the decreases of the number of cells of phytoplankton, the fluorescent emission decreases proportionally; (3) verify, through the achievement of 3D graphics for each species using a commercial fluorometer, its own optical printing, being possible in the future, their differentiation.