Geane Martins Barbosa
Em 26 de abril de 2022, por meio de videoconferência a aluna Geane Martins Barbosa do programa de Pós-Graduação em Biodiversidade Vegetal e Meio Ambiente do Instituto de Pesquisas Ambientais (IPA), bolsista FAPESP (n° 2019/03001-4) defendeu a dissertação de mestrado intitulada: “Níveis de tolerância de espécies da Floresta Atlântica ao excesso de metais e elevação da temperatura”.
A banca examinadora foi presidida pela orientadora Dra Marisa Domingos (IPA) e contou com a participação do Dr. Armando Reis Tavares (IAC), Dr. Ricardo Keiichi Nakazato (IPA) e coorientadora Mirian Cilene Spasiani Rinaldi (IPA).
Níveis de tolerância de espécies da Floresta Atlântica ao excesso de metais e elevação da temperatura
ABSTRACT
Currently, most of the Atlantic Forest exists in small fragments, composed of secondary forests in early and middle successional stages. In urban areas, these fragments have been affected by a variety of pollutants, such as heavy metals adsorbed to particulate matter suspended in the atmosphere. Due to the high toxicity of heavy metals and their persistence in the environment, they constitute a threat to vegetation, which can induce metabolic changes characteristic of oxidative stress. Metals accumulated at toxic levels to plants can induce the formation of reactive oxygen species (ROS), which can cause cell death due to oxidative stress. Tolerance and adaptation mechanisms can attenuate the damage caused by oxidative stress in order to maintain the redox state in plants in balance. The antioxidant defense consists of the enzymatic and non-enzymatic systems. The toxicity of metals, such as Cu, Zn and Ni, depends on the intensity of stress and the sensitivity of the species. Within this approach, the PEFI (Parque Estadual das Fontes do Ipiranga) is one of the most significant remnants of Atlantic Forest in urban areas of the country. It is located in the southern region of the city of São Paulo and receives numerous atmospheric pollutants, such as particulate matter containing the aforementioned metals. In addition, studies indicate that PEFI has also been affected by the increasing air temperature increase, caused by anthropic impacts of land use and land cover. However, the tolerance levels of many plant species from Atlantic Forest fragments, such as the PEFI, are not well settled when subjected to air pollutants and climate change. Based on the results of previous studies carried out by our research team, where it was concluded that: pioneer trees are more tolerant against oxidative stress than non-pioneer species; non-pioneer trees have higher levels of ROS and a less effective antioxidant metabolism, this work was based on the hypothesis that some functional groups of the plant community present in PEFI, such as pioneer species, may be less susceptible to metals of vehicular origin, and elevation of temperature, while non-pioneer species may be more susceptible to these stressors. Therefore, the present study evaluated the temporal profile of antioxidant defenses and cell damage indicators in roots and leaves of species of different functional groups, being a pioneer tree species, Croton floribundus, and a non-pioneer tree species, Esenbeckia leiocarpa, subjected to temperature elevation and excess of Cu, Zn and Ni metals in the soil. The results obtained indicated that the temperature influenced the parameters height and number of leaves of C. floribundus. In E. leiocarpa, the height parameter was higher in treatments with the addition of metals, with no variation in the number of leaves. The pioneer species showed greater tolerance to oxidative stress caused by temperature factors and soil metals and the non-pioneer species did not show an efficient mechanism for detoxification of ROS when subjected to temperature elevation, simulating climate change, and to excess metals.
Keywords: Antioxidants, Climate Change, Metals, Atlantic Forest, Functional Groups.
RESUMO
Atualmente, a maior parte da Mata Atlântica existe em pequenos fragmentos, compostos por florestas secundárias em estágios sucessionais iniciais e médios. Em áreas urbanas, esses fragmentos vêm sendo afetados por uma diversidade de poluentes, como metais pesados adsorvidos ao material particulado suspenso na atmosfera. Devido alta toxicidade dos metais pesados e a persistência destes no ambiente, estes constituem uma ameaça à vegetação, os quais podem induzir alterações metabólicas características do estresse oxidativo. Os metais acumulados em níveis tóxicos para as plantas induzem a formação de espécies reativas de oxigênio (EROs), causando a morte celular devido ao estresse oxidativo. Os mecanismos de tolerância e adaptação podem atenuar os danos causados pelo estresse oxidativo a fim de manter em equilíbrio do estado redox nas plantas. A defesa antioxidante é constituída pelos sistemas enzimático e não enzimático. A toxicidade de metais, como Cu, Zn e Ni, depende da intensidade do estresse e sensibilidade das espécies. Dentro desta abordagem, o PEFI (Parque Estadual das Fontes do Ipiranga) é um dos mais significativos remanescentes de Mata Atlântica em área urbana do país. Está situado na região sul do município de São Paulo e recebe inúmeros poluentes atmosféricos, como o material particulado contendo os referidos metais. Além disso, estudos indicam que o PEFI também vem sendo afetado pelo aumento crescente da temperatura do ar, causado por impactos antrópicos do uso e cobertura do solo. Porém, os níveis de tolerância de muitas espécies vegetais de fragmentos de Mata Atlântica, como o PEFI, não são bem estabelecidos quando submetidas aos poluentes aéreos e alterações climáticas. Com base em resultados de estudos realizados anteriormente por nossa equipe de pesquisa, onde foi concluído que: árvores pioneiras são mais tolerantes contra o estresse oxidativo do que as espécies não pioneiras; árvores não pioneiras apresentam maiores níveis de EROs e um metabolismo antioxidante menos eficaz, este trabalho se baseou na hipótese de que alguns grupos funcionais da comunidade vegetal presente no PEFI, como as espécies pioneiras, podem ser menos suscetíveis aos metais de origem veicular, e elevação de temperatura, enquanto espécies não pioneiras podem ser mais suscetíveis a esses estressores. Sendo assim, no presente estudo avaliou-se o perfil temporal das defesas antioxidantes e dos indicadores de danos celulares em raízes e folhas de espécies de diferentes grupos funcionais, sendo uma espécie arbórea pioneira, Croton floribundus, e uma espécie arbórea não pioneira, Esenbeckia leiocarpa, submetidas à elevação de temperatura e ao excesso dos metais Cu, Zn e Ni no solo. Os resultados obtidos indicaram que a temperatura influenciou os parâmetros altura e número de folhas de C. floribundus. Em E. leiocarpa o parâmetro altura foi maior nos tratamentos com adição de metais, não apresentando variação em número de folhas. A espécie pioneira mostrou maior tolerância ao estresse oxidativo causado pelos fatores de temperatura e metais no solo e a não pioneira não apresentou mecanismos eficientes para detoxificação das EROs quando submetidas à elevação da temperatura, simulando as mudanças climáticas, e ao excesso de metais.
Palavras-chave: Antioxidantes, Mudanças Climáticas, Metais, Floresta Atlântica, Grupos Funcionais.
Geane Martins Barbosa
Níveis de tolerância de espécies da Floresta Atlântica ao excesso de metais e elevação da temperatura
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