Marcela Regina Gonçalves da Silva Engela
No dia 26 de abril de 2016 as 9h, a aluna do programa de Pós-graduação em Biodiversidade Vegetal e Meio Ambiente do Instituto de Botânica de São Paulo (IBt), Marcela Regina Gonçalves da Silva Engela (Bolsista FAPESP), defendeu sua dissertação de mestrado intitulada: “Variações no conteúdo e na composição de carboidratos solúveis e de compostos fenólicos em espécies arbóreas de Floresta Estacional Semidecidual em resposta a poluentes aéreos”. A banca examinadora foi composta pela Dr. Marisa Domingos (orientadora/IBt), Dr. Regina Maria de Moraes (IBt) e Dr. Déborah Yara Alves Cursino dos Santos (USP).
O trabalho teve como objetivo geral a contribuição para ampliar o conhecimento do potencial de tolerância de espécies arbóreas nativas da Floresta Estacional Semidecidual na Região Metropolitana de Campinas à poluição atmosférica ao verificar: 1) se ocorreriam mudanças sazonais nos conteúdos de carboidratos e de compostos fenólicos; 2) se variações horárias nos níveis de carboidratos e em parâmetros da fotossíntese nessas espécies, ao longo do dia, seriam estreitamente relacionadas, de modo a refletir apenas as oscilações em variáveis microclimáticas.
Variações no conteúdo e na composição de carboidratos solúveis e de compostos fenólicos em espécies arbóreas de Floresta Estacional Semidecidual em resposta a poluentes aéreos
ABSTRACT
In recent decades, nitrogen oxides, sulfur oxides, ozone and particulate material containing toxic compounds have contaminated the atmosphere at the Metropolitan Region of Campinas (MRC), as a result of the increasing land use and occupation by man in the region. Once absorbed by plants, such pollutants can increase the cellular levels of reactive oxygen species, which are highly toxic and may induce oxidative damage in cell structures and cause physiological and biochemical disorders in plants. In response, the plants may increase the concentration of antioxidant compounds, including carbohydrates and phenolic compounds. Thus, the general objective of this study was to contribute to enlarge the knowledge on the potential tolerance of native tree species from the Semideciduous Atlantic Forest in MRC to air pollution, by determining whether seasonal changes are detectable in the contents of carbohydrates and phenolic compounds and whether hourly variations in the levels of carbohydrates and photosynthesis in these species, throughout the day, are closely related, thus reflecting only fluctuations in climatic variables. Two experimental steps were conducted. In the first, the seasonal composition and levels of carbohydrates and phenolic compounds in leaves of Croton floribundus Spreng, Astronium graveolens Jacq and Piptadenia gonoacantha (Mart) Macbr sampled in three forest fragments were characterized during dry and wet seasons in 2012 and 2013. The daily profile in the levels of carbohydrates and in photosynthetic parameters in trees of C. floribundus and A. graveolens were measured during the second experimental step conducted during dry and wet periods in 2014. The results of the first experimental step, as a whole, permitted to conclude that the analysis of primary and secondary metabolites contributed to establish the tolerance level of tree species to seasonal variations in climatic conditions and pollutant levels. Carbohydrates (mainly starch) and phenolic compounds (mainly flavonoids) were appropriate markers of increased tolerance against environmental stresses in leaves of C. floribundus and A. graveolens, respectively. P. gonoacantha seemed to be the most vulnerable tree species to environmental stresses. The levels of the metabolites analyzed varied seasonally; the trees sampled in wet periods tended to present high levels of secondary metabolites and total soluble carbohydrates and those sampled in the dry period tended to accumulate only flavonoids. The increase in levels of solar radiation, relative humidity, air temperature and pollutant concentrations affected only the concentrations of total soluble carbohydrates, starch and flavonoids, in both sampling periods. The results of the second experimental step showed that there is a drop in conductance and liquid carbon assimilation during the day trees in A. graveolens and C. floribundus. Still, that the association between production of soluble carbohydrates and gas exchange throughout the day was modulated by hourly fluctuations in climatic variables and air pollutant levels only in trees of A. graveolens.
Keywords: Environmental stresses, air pollution, seasonal climate, Semideciduous Atlantic Forest, carbohydrates, phenolic compounds.
RESUMO
Nas últimas décadas, óxidos de nitrogênio, óxidos de enxofre, ozônio e materiais particulados contendo elementos e compostos tóxicos têm contaminado a atmosfera da Região Metropolitana de Campinas (RMC), como resultado do crescente uso e ocupação da terra pelo homem na região. Uma vez absorvidos pelas plantas, tais poluentes podem formar espécies reativas de oxigênio com alto poder oxidativo, que danificam estruturas celulares e causam distúrbios fisiológicos e bioquímicos em plantas. Em resposta, estas podem elevar a concentração de compostos antioxidantes, incluindo carboidratos e compostos fenólicos. Assim, o objetivo geral do presente estudo foi contribuir para ampliar o conhecimento do potencial de tolerância de espécies arbóreas nativas da Floresta Estacional Semidecidual na RMC à poluição atmosférica, ao verificar se ocorrem mudanças sazonais nos conteúdos de carboidratos e de compostos fenólicos e se variações horárias nos níveis de carboidratos e em parâmetros da fotossíntese nessas espécies, ao longo do dia, estão estreitamente relacionadas, de modo a refletir apenas as oscilações em variáveis microclimáticas. Duas etapas experimentais foram conduzidas. Na primeira, foi feita a caracterização sazonal, nas estações secas e úmidas de 2012 e 2013, da composição e níveis de carboidratos e compostos fenólicos em árvores de Croton floribundus Spreng., Astronium graveolens Jacq.e Piptadenia gonoacantha (Mart.) Macbr em três fragmentos florestais na RMC. Na segunda etapa, realizada nos períodos seco e úmido de 2014, foi caracterizado o andamento diário nos níveis de carboidratos, em paralelo a medidas de parâmetros da fotossíntese, em árvores de C. floribundus e A. graveolens. Os resultados da primeira etapa experimental, em seu conjunto, permitiram concluir que a análise da ocorrência e das concentrações de metabólitos primários e secundários contribuiu para o estabelecimento do nível de tolerância das espécies arbóreas, frente a variações sazonais nas condições climáticas e nos níveis de poluentes. Carboidratos (principalmente amido) e compostos fenólicos (principalmente flavonoides) foram marcadores adequados do aumento de tolerância aos estresses ambientais em folhas de C. floribundus e A. graveolens respectivamente. P. gonoacantha pareceu ser a espécie arbórea mais vulnerável aos estresses ambientais. Os níveis de compostos analisados variaram sazonalmente; as árvores amostradas nos períodos úmidos tenderam a apresentar altos níveis de compostos secundários e carboidratos solúveis totais e as amostradas no período seco altas concentrações de flavonoides. O aumento nos níveis de radiação solar, umidade relativa, temperatura do ar e na concentração dos poluentes mencionados anteriormente afetaram somente as concentrações de carboidratos solúveis totais, amido e flavonoides, em ambos os períodos de amostragem. Os resultados da segunda etapa experimental demonstraram que houve queda na condutância e assimilação líquida de carbono ao longo do dia em árvores de A. graveolens e C. floribundus. Ainda, a associação ao longo do dia entre produção de carboidratos solúveis e as trocas gasosas foi modulada por oscilações horárias em variáveis microclimáticas e nos níveis de poluentes atmosféricos somente em árvores de A. graveolens.
Palavras-chave: Estresses ambientais, poluição atmosférica, clima sazonal, Floresta Semidecidual Atlântica, carboidratos, compostos fenólicos
VOLTAR AS DISSERTAÇÕES E TESES