Uma abordagem por modelagem 3D de alta resolução Por Fayçal Kessouri Tradução:  Catarina R. Marcolin O meu trabalho tem como foco a modelagem de sistemas plactônicos utilizando um modelo de acoplamento físico-biogeoquímico. Este tipo de modelo é uma representação virtual 3D dos principais constituintes dos níveis tróficos mais baixos do ecossistema marinho. Inclui plâncton, bactérias e os nutrientes que os suportam sobre condições hidrológicas e forçantes atmosféricas realísticas.  O modelo biogeoquímico com o qual trabalhei mostra o impacto de correntes dinâmicas sobre os nutrientes que suportam o plâncton marinho, incluindo nitrato, fostato e silicato. Como eles estão distribuídos no oceano? Como são consumidos? Quem os consome? O modelo biogeoquímico mostra apenas uma parte das complexas relações  entre diferentes componentes de um ecossistema. Alguns exemplos são como os apresentados  a seguir na figura 1 abaixo: matéria inorgânica alimenta o fitoplâncton quando certas condições abióticas estão disponíveis (luz suficiente, camada estratificada dos oceanos), zooplâncton se alimenta de fitoplâncton. A matéria orgânica é mineralizada em inorgânica e serve de alimento para as bactérias, as quais liberam matéria orgânica e inorgânica dissolvidas, e o ciclo continua. O plâcton marinho é a base de toda a vida marinha. Eles influenciam a pesca, a economia mundial, a saúde humana e tem um importante papel na manutenção da biodiversidade. O plâncton é composto de: Fitoplâncton: contém a maior massa de produtores marinhos do mundo. Algumas estimativas mostram que os produtores marinhos produzem mais da metade do oxigênio que respiramos na Terra. Zooplâncton: se alimentam de fitoplâncton (veja também o post da Catarina ). Representam a maior migração animal diária do planeta.  Bacterioplâncton e virioplâncton: constituem a maior biomassa do planeta, procariotos e vírus são frequentemente esquecidos quando falamos em redes tróficas marinhas clássicas (leia mais aqui ). O mar Mediterrâneo fica entre três continentes (Europa, África e Ásia) e, portanto, está sujeito a pressões físicas da descargas de rios e de depósitos atmosféricos de matéria orgânica e inorgânica, os quais tem dois níveis de impactos: (1) equilíbrio geral de matéria orgânica e inorgânica em todo o mar, (2) eutrofização (elevação no nível de nutrientes) de águas costeiras. Um dos nossos achados mais importantes usando este modelo é a quantificação de todas as importações e exportações de matéria nos últimos dez anos entre o Mediterrâneo e os ambientes adjacentes (continentes e oceano Atlântico). Nós estimamos que o Mediterrâneo enriquece o Atlântico em mais de 140 X 109 mols de nitrogênio todos os anos através do estreito de Gibraltar.  O mar Mediterrâneo tem uma característica em comum com o Oceano Atlântico Norte e o Oceano Ártico: zonas de convecção profundas. No Mediterrâneo, uma mistura intensa é observada quase todos os invernos por dois meses. Imagine uma gota de água se movendo do fundo do Mediterrâneo a uma profundidade de 2300 m e subindo para a superfície em um único dia. Esta convecção de retorno a partir de gradientes criados por trocas de calor na superfície e fluxos de água doce é o motor da circulação termohalina global. Esta circulação criada por um gradiente de densidade é estimada estar numa escala de 70 anos no Mediterrâneo e 1000 anos nos oceanos do mundo. As massas de águas profundas contem altas concentrações de nutrientes, os quais são propagados para a superfície durante eventos de mistura profunda. Quando a mistura se interrompe no final do inverno, alguns dos nutrientes são aprisionados nas águas superficiais e uma grande floração de fitoplâncton é formada, cobrindo uma área de 5 mil a 20 mil km2 (figura 2). Florações de fitoplâncton podem ser tão grandes que podem ser observadas do espaço por satélites e são, portanto, bem modeladas. Essas florações de fitoplâncton ocorrem diretamente acima do local da convecção profunda, o qual é referido como o giro norte do Noroeste do mar Mediterrâneo. Este giro é provocado por fortes correntes ciclônicas (sentido anti-horário no hemisfério norte). Sobre Fayçal Kessouri : Atualmente sou pós-doutorando no Departamento de Oceano e Atmosfera da Universidade da Califórnia em Los Angeles, CA, EUA e o meu doutorado foi desenvolvido na Universidade de Toulouse na França (Laboratoire d’Aerologie). Meu campo de trabalho é biogeoquímica oceânica e modelagem 3D de ecossistemas planctônicos, especialmente forçantes físicas. Eu trabalhei com os impactos da convecção profunda no ecossistema planctônico no mar Mediterrâneo e atualmente estou trabalhando com o sistema de ressurgência da corrente da Califórnia e seus impactos na acidificação e hipóxia na costa oeste americana. Meu desejo em conseguir treinamento em modelagem numérica me motivou a trabalhar com um time de físicos para adquirir uma visão mais integrada do funcionamento dos ecossistemas e seus impactos. Isso me ajudou a estudar processos dinâmicos tais como a convecção que sempre me fascinou. Estou convencido de que a modelagem é uma ferramenta perfeita para complementar as redes de observações que tem sido feitas, especialmente se você quer estudar diferentes escalas espaciais e temporais. #ciênciasdomar #fayçalkessouri #convidados #modelagem #oceanografiafísica #plâncton #catarinarmarcolin

Por Lilian P. de Oliveira Para continuar com a discussão sobre quando colocar filhos no cronograma ( acesse aqui ), convidamos a bióloga Lilian P. de Oliveira para compartilhar conosco seu depoimento. Todos nós temos sonhos e objetivos na vida. Eu, como não sou diferente, sempre sonhei em casar e constituir uma família, assim como ter uma vida profissional estável. Durante minha vida escolar me fascinavam as aulas de biologia, assim como as de artes plásticas... nada a ver, eu sei! Mas a biologia falou mais alto e iniciei o curso de graduação em Ciências Biológicas e da Saúde. Foram quatro anos de muita dúvida, não sabia se conseguiria estágio, emprego, o que faria do meu futuro profissional. No final da graduação, um amigo me indicou um estágio no laboratório de Zooplâncton do Instituto Oceanográfico da USP (IOUSP). Quase nem acreditei! Marquei para conversar com o professor que coordenava o laboratório e ele me aceitou como estagiária. Em uma semana lá estava eu aprendendo a identificar copépodos e outros organismos marinhos microscópicos (Leia mais em “Para o plâncton, tamanho é documento...”). Fiquei no laboratório participando dos projetos de pesquisa, conheci diversas pessoas e fiz amigos especiais que fazem parte da minha vida até hoje! Após dois anos ingressei na pós-graduação no curso de Oceanografia Biológica do Instituto, os meses que seguiam seriam de muito estudo e dedicação ao meu projeto.  Em paralelo, a vida pessoal seguia também! Montei minha casa, me casei e uma nova fase se iniciou. Parte do meu objetivo foi alcançado, mas a maternidade estava presente em meus planos, seria para o ano seguinte ao término do mestrado. Como não podemos controlar tudo na vida, o inesperado aconteceu, engravidei um ano após o início do curso... tensão total! Não sabia se meu desespero era por ser muito imatura emocionalmente, por não ter uma vida profissional estável, por estar no meio do mestrado... na verdade acho que foi tudo isso e mais um pouco! A cada semana gestacional sentia a transformação no meu corpo, nos hormônios e a “ficha caiu”, um bebê logo estaria em meus braços dependente de mim 100%. Meu Deus, o que eu faço? Era o pensamento diário que martelava em minha mente. Se não bastasse essa dúvida de como ser mãe, como cuidar de um ser tão frágil, ainda tinha meu trabalho. Faltava muito ainda para finalizar, então segui com a evolução dos meus dois bebês, a Letícia e a dissertação! Adiantei tudo o que pude do trabalho em laboratório para que quando ela chegasse eu pudesse ficar em casa apenas redigindo. E tudo deu certo, contei com a ajuda e compreensão de todos os envolvidos. Chegou o dia, a Letícia nasceu em 17 de dezembro de 2008, branquinha, olhos azuis, uma princesa rsrsrs!! Os três dias que permanecemos na maternidade foram perfeitos, podia dormir, me alimentar bem para ter energia e amamentá-la, mas o sonho acabou quando voltei para casa. Sabia que no início seria muito difícil, um bebê não vem com manual de instruções, fui me adaptando a cada dia com essa nova relação, tudo era novidade para nós duas. Além de cuidar dela tinha que analisar alguns resultados e redigir o texto da dissertação. Meu prazo estava próximo, teria que entregar em seis meses. Alguns dias não sentia nem vontade de ligar o computador para trabalhar, passava o dia “babando” a filhota! A cada dia uma mudança, era nítida a evolução, o aprendizado. Somos muito perfeitos, nosso organismo trabalha sincronizado e o desenvolvimento acontece muito naturalmente. Fui abençoada em poder acompanhar essa fase da vida dela. Os dias passaram e meu prazo estava chegando ao fim, o que fortalecia era saber que ao terminar teria mais tempo para me dedicar a minha filha, isso ajudou muito, era meu combustível. Consegui finalizar as correções do professor, imprimir o trabalho e apresentá-lo à banca de julgamento da pós-graduação... Pronto, mais um parto bem sucedido rsrsrsrsrs! Afastei-me de tudo e desempenhei apenas o papel de mãe durante os meses seguintes. Cheguei a pensar que estava livre, que tudo seria mais fácil a partir daquele momento, mas o questionamento em relação ao meu futuro continuava... deparei-me com duas opções: a primeira seria voltar para a pesquisa, continuar meu trabalho e posteriormente encarar um doutorado... seria perfeito!! Na área profissional estaria realizada, mas existiam pontos negativos nessa escolha, teria que me deslocar de um lado ao outro da cidade, gastar 4 horas por dia no transito “louco” de São Paulo, viajar para as coletas e ficar dias longe de casa. A segunda opção era trabalhar com meu marido em uma empresa de importação e vendas na área administrativa, como já tinha experiência recebi essa proposta... acho que atraio esse tipo de função devido à minha organização exagerada! Teria vantagens, pois o escritório ficava no mesmo bairro onde morávamos na época e a cinco minutos da escola onde a Letícia ficaria, estaria próxima da minha família e sem desgaste emocional. Foi um momento complicado, teria que escolher entre minha carreira e minha família... minha vontade era sumir, desaparecer e não ter que fazer escolha nenhuma, não tinha ideia do que eu queria. A princípio optei pelo emprego administrativo, mas tinha sempre em mente que voltaria para a pesquisa em breve, mas o tempo foi passando, me adaptei as funções exercidas na empresa e a comodidade de estar com minha família fez toda a diferença. Já não pensava mais em voltar para a área, estava desatualizada. Passei um período muito triste, pois sentia que abandonei um sonho, que joguei fora os anos de estudo e de trabalho, sempre me questionava se havia escolhido o melhor caminho. Passaram-se seis anos e hoje vejo que minha escolha foi correta, estou realizada profissionalmente, pois tenho um bom trabalho, desempenho uma função de confiança na empresa e sou agradecida pela minha linda família. A Letícia participa diretamente da minha vida, é minha amiga e companheira, fazemos muitas coisas juntas e isso é maravilhoso! Sou muito feliz com a vida que escolhi.  Sobre a autora: Lilian P. de Oliveira é bióloga, mestre em Ciências pela Universidade de São Paulo e super mãezona. Participou de vários projetos de pesquisa junto ao Laboratório de Sistemas Planctônicos, no qual desenvolveu seu projeto de Mestrado “Análise comparativa da distribuição das famílias Salpidae e Doliolidae em relação ao zooplâncton total na plataforma continental sudeste do Brasil por meio de técnicas semi-automáticas de identificação e contagem” que descreve a distribuição de salpas e dolíolos (“primos” das águas-vivas), que são ecologicamente importantes no ambiente marinho e se alimentam de organismos planctônicos, inclusive de larvas de peixes. Lilian analisou material biológico coletado na costa do Brasil durante cruzeiros oceanográficos realizados pelo Instituto Oceanográfico, utilizando um scanner a prova de água, chamado ZooScan, que gera imagens dos organismos para facilitar a contagem e mensuração do seu tamanho. Saiba mais sobre o trabalho da Lilian clicando aqui . #carreira #convidados #filhos #silviagonsales #lilianpdeoliveira #mulheresnaciência

By Jana M. del Favero Edited by Katyanne M. Shoemaker Would you be able to explain your research to an audience of academics from all different disciplines, in just 3 minutes, with only one slide? That is the premise of a competition called the Three Minute Thesis (3MT). 3MT was created at the University of Queensland, Australia in 2008, and it has been performed at the University of Massachusetts Dartmouth, USA since 2011. (Details about the competition can be found here: http://www.threeminutethesis.org ). While thinking about the goals of this blog, I decided to participate in the competition this year, as it does exactly what we try to do here: talk about science to a diverse audience while keeping it interesting and educational. I signed up thinking only about the training; I would have to prepare and memorize my text and then deliver the presentation (in English!). Of course, I also had the ultimate goal of winning (who turns down a chance to earn $1,000?). Unfortunately, I did not get rich on April 29th, 2015, but as expected, it was great practice and lots of fun. It was interesting to watch presentations about the research from various fields: engineering, arts, administration, etc. There were nervous people and people who seemed to have come straight from a theater stage. You can watch some videos of previous years by visiting the following website: http://www.umassd.edu/graduate/spotlights/three-minutethesiscompetition/ . You can read the transcript of my talk and learn more about my research below: Many people do not know, but fisheries management is not just based on adult population data. It is also important to study early life stages for better stock management. For example, as fish eggs are usually spawned in the water column, knowing when and where they are helps to define spawning sites and periods. But, before doing any kind of fish studies, it is necessary to know who they are. Fish egg identification is time consuming and difficult. After sampling on board, you need to sort all of the fish eggs from the plankton sample, using a microscope. Sorting the eggs from the family I am studying is easy because their eggs have an ellipsoid shape. The problem is reaching the species identification. As each group presents different size and shape, the identification has previously been done by manually measuring each egg and then counting. In my doctoral thesis, I want to verify long-term fluctuations in the abundance and distribution of eggs from a fish named Argentine anchovy on the Brazilian coast. This small fish is one of the most common fisheries resources in Argentina and Uruguay. At the Brazilian coast they haven’t been commercially fished yet, but some studies have suggested that Argentine anchovy can be sustainably fished in Brazilian waters. Coming back to my thesis, when I mentioned that I am studying long-term fluctuations, I didn’t mention that by long-term I meant 40 years of data, totaling almost 2000 samples. That is a huge amount of samples and it would take my whole PhD period just to identify all the eggs. The solution was to create a faster and more accurate methodology, so I did it. I used a digital camera attached to a microscope to image the eggs, and using the photos, I got the measurements. After that, I created a model that automatically gave me the counts of eggs within each species. This new model has over 90% accuracy and can be used by any researcher to optimize their time and effort. In the end, besides taking four years to identify the eggs for my thesis, I identified more than 100,000 anchovy eggs in just one year, allowing enough time to continue my research project.   If you are interested in this methodology, the paper is already in publication, and it can be accessed in the following link or requested by email. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jfb.12594/abstract See you soon. #fisheggs #chatjanamdelfavero #ocean #marinescience #chat

Por Maria Luiza Flaquer da Rocha A contaminação pode ser definida como a condição na qual substâncias estão presentes onde normalmente não estariam, ou quando ocorrem em concentrações acima dos níveis naturais para uma determinada região. A maior parte da contaminação que chega aos oceanos vem de atividades realizadas em terra e os ecossistemas costeiros, que incluem as áreas mais produtivas dos oceanos, são os mais diretamente afetados. Um dos principais resultados é a diminuição da biodiversidade e, como consequência, dos recursos naturais. É necessário, portanto, entender e quantificar os impactos causados por atividades humanas que afetam as regiões marinhas. Fonte Um dos estudos que fiz no meu trabalho de doutorado foi a avaliação dos níveis de metais pesados (que são metais ou semi-metais da tabela periódica de elementos químicos cujas densidades são maiores que 5 g/cm3 e são potencialmente danosos para a maioria dos organismos) presentes na baía de Santos, no Estado de São Paulo, pela da análise do tecido muscular de um linguado chamado Achirus lineatus (Foto_1). Eu escolhi esse peixe porque ele vive em contato muito próximo com o sedimento (no fundo do oceano), pois gosta de ficar enterrado para se proteger dos predadores e poder surpreender a sua presa, que pode ser um camarão ou um poliqueta desavisado. E isto pode ser um problema para o Achirus porque é no sedimento que se encontra, normalmente, a maior concentração de contaminantes. Os metais, por exemplo, quando entram nos sistemas aquáticos, podem permanecer dispersos na coluna d´água ou podem “grudar” em partículas minerais como areia, silte e argila e afundar. Foto 1 – Linguado Achirus lineatus (Actinopterygii, Pleuronectiformes). Fonte Mas por que investigar a presença de metais no ambiente? Porque os metais podem se bioacumular (processo de absorção de compostos químicos do meio) nos peixes e causar distúrbios no crescimento, na reprodução, no sistema imunológico, patologias na pele, brânquias, fígado e rins, além de deformações no esqueleto dos mesmos (foto_2). Além disso, podem também afetar a nós, seres humanos, ao consumirmos esses peixes contaminados. Por isso, esse tipo de estudo é tão importante. Foto 2 – Esquema mostrando como o peixe pode absorver os metais. Bom, mas onde entra a física nuclear? Depois que coletei os peixes que queria (foto_3), retirei uma parte do tecido muscular dos peixes que foi, posteriormente, seco e triturado para ser transformado em uma espécie de pastilha. Essa pastilha foi colocada num porta-amostra e depois inserida num acelerador de íons (foto_4), num método chamado Particle Induced X-Ray Emission ( PIXE) ou Emissão de Raios-X Induzido por Partículas. Esse método é baseado numa técnica de física nuclear, onde a amostra a ser analisada é irradiada por partículas carregadas liberando raios-X característicos (feixe de íons com energia de 3 MeV/u.m.a. ou Megaelétron-Volt, unidade de medida de energia, empregada em física atômica e nuclear, equivalente a um milhão de elétrons-volt), que são detectados por um espectrofotômetro que é um instrumento de análise capaz de medir e comparar a quantidade de luz absorvida, transmitida ou refletida por uma determinada amostra. O método é sensível para elementos da tabela periódica e permite determinar, por correspondência, a composição elementar de amostras muito pequenas, com menos de 0,1 mg de massa. O feixe bombardeia uma área de 4 mm2, permitindo a determinação e a quantificação dos elementos investigados. Foto 3 – B. Pq. Velliger II (IOUSP) na baía de Santos (SP) e a rede de arrasto de fundo com os peixes coletados. Fotos: Diego Moraes. Dessa maneira, eu pude saber se o peixe que reside na baía de Santos estava contaminado com metais pesados. Se você ficou interessado nesse método e quer mais informações, você pode dar uma olhada nesse site , que é do laboratório onde essa análise foi realizada. Fica na Universidade Federal do Rio Grande do Sul, em Porto Alegre. Quando analisei os resultados, pude identificar alguns elementos metálicos presentes na musculatura dos linguados, dentre eles: cromo (Cr), arsênio (As), selênio (Se), chumbo (Pb) e mercúrio (Hg). O cromo é um elemento essencial para sistemas biológicos, embora em excesso seja tóxico causando danos ao fígado e ao rim. Pouco se sabe sobre os efeitos do arsênio e do selênio, mas há indicações que esses elementos afetam de alguma forma o processo reprodutivo dos peixes. O chumbo é um elemento que se acumula principalmente no tecido ósseo. Entre os elementos metais, o mercúrio é um dos mais danosos para os peixes; a maior parte do mercúrio é absorvida na forma de metil-mercúrio (MeHg), a qual é rapidamente assimilada pela trato digestório. Esse metal tende a se acumular no fígado e no rim, ou pode se ligar aos aminoácidos no tecido muscular. Todos os valores que encontrei nas amostras estavam acima dos valores de referência desenvolvidos pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária do Ministério da Saúde (ANVISA) do governo brasileiro, os chamados “Limites Máximos de Tolerância” ou LMT, para contaminantes inorgânicos em pescado. As descargas de metais pesados no ambiente marinho têm se tornado motivo de grande preocupação em todo o mundo devido à toxicidade e comportamento bioacumulativo dos elementos. Estudos sobre metais pesados auxiliam a prevenção da degradação dos sistemas marinhos, mas também são importantes sob o ponto de vista da saúde pública, ao medir a concentração de metais nos organismos, principalmente daqueles que oferecem risco à saúde humana e que podem acarretar problemas neurológicos, gástricos, lesões renais e mesmo câncer, como no caso do chumbo. Infelizmente os peixes marinhos não podem nos contar todos os danos que estão sofrendo com a poluição, mas a inclusão de estudos como este em avaliações ambientais pode auxiliar no detalhamento das alterações que estão ocorrendo no ambiente! Gostou do assunto e quer saber um pouco mais? Acesse a minha tese aqui . Foto 4 – Detalhe do acelerador de partículas chamado Tandetron 3MV e ao lado, destaque para o monitor com o resultado da espectrofotometria dado por um gráfico. Laboratório de Implantação Iônica do Instituto de Física – UFRGS). Fotos: Dr Wellington Fernadez. Sobre Maria Luiza Flaquer da Rocha : Graduação em Ciências Biológicas na Universidade Presbiteriana Mackenzie. Mestrado em Oceanografia Biológica no Instituto Oceanográfico da Universidade de São Paulo (IOUSP).Assistente de Pesquisa na Experimental Hatchery (RSMAS) – Projeto: Shrimp larvae culture system / Algae culture e monitoria na aula prática da disciplina Aquaculture Management I e II na University of Miami – EUA. Doutorado em Oceanografia Biológica no IOUSP. Pós-Doutorado em Oceanografia Biológica (IOUSP) em parceria com o Laboratório de Implantação Iônica do Instituto de Física da Universidade Federal do Rio Grande do Sul.Atividade atual Pesquisadora bolsista, junto à Coleção Biológica Prof. Edmundo F. Nonato (ColBIO) do IOUSP, de outubro de 2011 até a presente data. E mãe do Rafael Soares, autor do post “ O filho que concorreu com a ciência e empatou ”. #ciênciasdomar #biologiamarinha #convidados #marialuizaflaquerdarocha #interdisciplinaridade #radiação