Matheus Casarini Siqueira
Em 27 de janeiro de 2026 às 13:00h, o aluno de doutorado do programa de pós-graduação em Biodiversidade Vegetal e Meio Ambiente do Instituto de Pesquisas Ambientais IPA– SP, Matheus Casarini Siqueira, defendeu sua tese intitulada, “Respostas de tolerância de espécies da Mata Atlântica a metais pesados e ozônio troposférico”, através de videoconferência. A sessão pública foi aberta pela Profa. Dra. Marisa Domingos, na qualidade de Orientadora e Presidente da Comissão Julgadora, e os membros da Banca examinadora foram os professores doutores: Catarina Carvalho Nievola, Evandro Alves Vieira, Silvia Ribeiro de Souza e Fernanda Anselmo Moreira.
Os resultados da tese contribuem significativamente para o avanço do conhecimento científico sobre tolerância de espécies da Mata Atlântica a estressores ambientais como metais pesados e ozônio troposférico. Em síntese, a tese estabelece um protocolo otimizado para cultivo de espécies nativas em hidroponia, e classifica Schinus terebinthifolia como uma espécie-modelo eficaz para estudos de estresse abiótico, evidenciando sua tolerância aos metais pesados Cu, Zn e Ni. A tese demonstra que a espécie possui também resiliência ao ozônio troposférico, exibindo uma resposta hormética que potencializa seu crescimento sob concentrações moderadas. A espécie mantém capacidade de acumulação radicular de metais e seu aparato de defesa antioxidante mesmo sob a pressão combinada de metais pesados e ozônio troposférico. O combinado perfil fisiológico e bioquímico de S. terebinthifolia apresenta características desejáveis como uma candidata para a revegetação e restauração ecológica de áreas urbanas e degradadas que sofrem simultaneamente com a poluição do solo por metais pesados e a poluição atmosférica por ozônio. A investigação comparativa entre cinco espécies sob estresse por metais pesados revelou que a tolerância não é eficazmente predita pela taxa de crescimento, mas pelo hábito de vida e estratégias fisiológicas/bioquímicas específicas. Portanto, avaliação dos aspectos ecológicos, fisiológicos e bioquímicos se mostra uma ferramenta eficiente na busca por espécies tolerantes à estressores abióticos e auxilia na seleção de outras espécies com potencial de tolerância.
Respostas de tolerância de espécies da Mata Atlântica a metais pesados e ozônio troposférico
ABSTRACT
Copper (Cu), zinc (Zn), and nickel (Ni) are heavy metals (HMs) and micronutrients essential for plant growth and development. However, due to increased anthropogenic activities, there is a growing influx of these elements into natural environments, mainly in locations near emission sources such as urban forest fragments, posing risks to the environment and biota. In addition to increased levels of heavy metals, atmospheric pollution activities are also causing an increase in the concentration of potentially toxic gases, such as ozone (O3). In order to ensure their survival, plants have developed various physiological and biochemical mechanisms to protect against these stressors, such as antioxidants, root organic acids, phytochelatins, and amino acid regulation. However, the capacity for synthesis of these organic compounds, as well as physiological responses to the combination of abiotic stressors, are still unknown in several plant species, especially those of the Atlantic Forest. Species with different life habits and growth rates should exhibit distinct tolerance strategies in the face of environmental stressors. The project had the following objectives: 1) To systematize a hydroponic cultivation method for native species of the Atlantic Forest; 2) To evaluate the tolerance and production of biochemical defence compounds in seedlings of species with different life habits, native to the Atlantic Forest, cultivated in a hydroponic solution enriched with MPs (Cu + Zn + Ni); 3) To investigate the effects of O3 on a species tolerant to MPs; 4) To verify if the combination of stressors (HMs + O3) influences the ability to maintain tolerance in the native species tolerant to HMs. The thesis consisted of experimental stages, divided into chapters. In the first stage, the hydroponic method and the concentrations of HMs in a model species (Schinus terebinthifolia) were determined. In the second stage, the tolerance capacity of 5 species with different life habits was determined (Schinus terebinthifolia – tree – fast growth; Cariniana legalis – tree – slow growth; Seemania sylvatica – herbaceous – fast growth; Passiflora edulis – liana – fast growth; Aechmea fasciata – epiphyte – slow growth) through the analysis of physiological and biochemical tolerance parameters. In the third stage, an experiment was conducted with the HMs-tolerant species (S. terebinthifolia) identified in the previous stage. In this stage, exposure to ozone was carried out both alone and in combination with stressors (HMs + O3). In the first stage, we identified that the “Dutch Bucket” hydroponic method is viable for cultivating S. terebinthifolia under perlite or phenolic foam. In this stage, we established the maximum concentrations of HMs capable of inducing stress without compromising plant survival (50 µM of copper, zinc, and nickel). In the second stage, we identified that S. terebinthifolia and A.fasciata are HM-tolerant species, C.legalis is moderately tolerant, while P.edulis and S. sylvatica are sensitive species, suggesting that the life habit of the plants appears to be related to their tolerance capacity to HMs, while the growth rate (fast growth vs. slow growth) does not prove to be a reliable predictor as a tool for tolerance analysis. In the third stage, we identified that the HM-tolerant species (S. terebinthifolia) is also tolerant to O3 in isolation, exhibiting high stomatal activity and a hormetic response in biomass. We identified that the combination of stressors (HMs + O3) did not interfere with this species’ tolerance capacity to HMs, demonstrating this species’ high tolerance capacity to environmental stressors.
Key words: Pollution, copper, zinc, nickel, life-habit, hormetic effect.
RESUMO
Cobre (Cu), zinco (Zn) e níquel (Ni) são metais pesados (MPs) e micronutrientes essenciais para o crescimento e desenvolvimento vegetal. No entanto, devido ao aumento das ações antrópicas, há a entrada crescente desses elementos nos ambientes naturais, principalmente em locais próximos às fontes emissoras como fragmentos florestais urbanos, impondo riscos ao meio ambiente e à biota. Além de aumento nos níveis de metais pesados, atividades poluidoras atmosféricas também vêm causando elevação na concentração de gases potencialmente tóxicos, como o ozônio (O3). A fim de garantir sua sobrevivência, as plantas desenvolveram diversos mecanismos fisiológicos e bioquímicos de proteção a estes agentes estressores, como antioxidantes, ácidos orgânicos radiculares, fitoquelatinas e regulação de aminoácidos. Contudo, a capacidade de síntese destes compostos orgânicos, bem como respostas fisiológicas à combinação de estressores abióticos, ainda são desconhecidas em diversas espécies vegetais, em especial as espécies da Mata Atlântica. Espécies de diferentes hábitos de vida e taxas de crescimento devem apresentar estratégias de tolerância distintas frente à estressores ambientais. O projeto teve os objetivos de 1) Sistematizar método de cultivo hidropônico para espécies nativas da Mata Atlântica; 2) Avaliar a tolerância e produção de compostos bioquímicos de defesa em mudas de espécies de diferentes hábitos de vida, nativas da Mata Atlântica, cultivadas em solução hidropônica enriquecida com MPs (Cu + Zn + Ni); 3) Investigar os efeitos do O3 em uma espécie tolerante à MPs; 4) Verificar se a combinação de estressores (MPs + O3) influencia na capacidade de manutenção da tolerância da espécie nativa tolerante aos MPs. A tese consistiu em etapas experimentais, divididas em capítulos. Na primeira etapa foi realizada a determinação do método hidropônico e das concentrações de MPs em uma espécie modelo (Schinus terebinthifolia). Na segunda etapa, foi realizada a determinação da capacidade de tolerância de 5 espécies de diferentes hábtios de vida (Schinus terebinthifolia – arbórea – crescimento rápido; Cariniana legalis – arbórea – crescimento lento; Seemania sylvatica – herbácea – crescimento rápido, Passiflora edulis – liana – cresciemnto rápido; Aechmea fasciata – epífita – crescimento lento) através da análise de parâmetros fisiológicos e bioquímicos de tolerância. Na terceira etapa foi realizado experimento com a espécie tolerante à MPs (S. terebinthifolia) identificada na etapa anterior. Nesta etaá, foi realizada a exposição ao ozônio isoladamente, e também em combinação de estressores (MPs + O3). Na primeira etapa identificamos que o método hidropônio “Dutch Bucket” é viável para o cultivo de S. terebinthifolia sob perlita ou espuma fenólica. Nesta etapa, estabelecemos as concentrações máximas de MPs capazes de induzir estresse sem comprometer a sobrevivência das plantas (50 µM de cobre, zinco e níquel). Na segunda etapa identificamos que Schinus terebinthifolia e Aechmea fasciata são espécies tolerântes à MPs, Cariniana legalis é moderadamente tolerante, enquanto Passiflora edulis e Seemania sylvatica são espécies sensíveis, sugerindo que o hábito de vida das plantas aparenta ter relação com a capacidade de tolerância à HMs, enquanto que a taxa de crescimento (cresciemnto rápido x crescimento lento) não se mostra um preditor confiável como ferramenta de análise de tolerância. Na terceira etapa, identificamos que a espécie tolerante a MPs (Schinus terebinthifolia) é também tolerante ao O3 isoladamente, exibindo alta atividade estomática e resposta hormética na biomassa. Identificamos que a combinação de estressores (HMs + O3) não interferiu na capacidade de tolerância desta espécie aos MPs, evidenciando a alta capacidade de tolerância desta espécie à estressores ambientais.
Palavras-chave: Poluição, cobre, zinco, níquel, ozônio, hábito de vida, efeito hormético.
Matheus Casarini Siqueira
Respostas de tolerância de espécies da Mata Atlântica a metais pesados e ozônio troposférico
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