Fluorescência da clorofila a como ferramenta para monitoramento ambiental em restinga

Página do item simplificado
dc.contributor.advisor1Silva, Diolina Moura
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0003-3885-280X
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0341541450627705
dc.contributor.authorSilva Junior, Romário de Oliveira
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0003-2044-3661
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2462240761208325
dc.contributor.referee1Cavatte, Paulo Cezar
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0003-2963-7673
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8029279967950425
dc.contributor.referee2Rodrigues, Maisa Isabela
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0003-2654-8245
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/0157130804112993
dc.contributor.referee3Arantes, Sara Dousseau
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0001-6202-4153
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/6966978781439168
dc.contributor.referee4Nesi, Adriano Nunes
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/0000-0002-9581-9355
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/4220071266183271
dc.contributor.referee5Menino, Maria Regina Rodrigues de Sousa Botelho de Gusmão Valério
dc.contributor.referee5IDhttps://orcid.org/0000-0001-9284-5366
dc.contributor.referee5Latteshttp://lattes.cnpq.br/
dc.date.accessioned2025-05-28T20:47:29Z
dc.date.available2025-05-28T20:47:29Z
dc.date.issued2024-05-27
dc.description.abstractThe rupture of the Fundão Dam in 2015 released about 50 million m³ of mining waste into the Rio Doce basin, marking a significant event in Brazil's environmental history. This disaster caused severe impacts on adjacent ecosystems, including the Restinga vegetation, which plays a crucial role in coastal protection and pollutant filtration. This study investigated the long-term ecological impacts of the disaster using chlorophyll a fluorescence (FChl) as a sensitive and precise method to monitor the phytotoxic effects of metal contamination in the Restinga ecosystem. Common herbaceous species in the Restinga—Blutaparon portulacoides, Canavalia rosea, Ipomoea imperati, Ipomoea pes caprae, and Scaevola plumieri—were selected to evaluate temporal changes in metal concentrations in their leaves and the effects on photosynthetic metabolism. The experiments included in situ studies to monitor metal concentrations and their effects on photosynthesis over three years, and ex situ experiments with plants cultivated in greenhouses subjected to different concentrations of formulated nutrient solutions. A gradual increase in metal levels was observed during periods of higher precipitation and Rio Doce flow, with I. pes-caprae showing higher values of the Bioaccumulation Factor (BAF). The plants showed an increase in Photosystem I (PSI) activity to compensate for inhibitory effects on Photosystem II (PSII), particularly during periods of higher contaminant exposure. This adjustment involved increased cyclic electron transport, regulating the energy balance between ATP and NADPH and neutralizing oxidative damage. The stress tolerance mechanisms in situ could be mimicked under different mineral stress conditions, conducted through two ex situ experiments. In the first experiment, the best nutritional solution was determined to investigate different contaminants in Restinga plants. A nutrient solution formulated at 75% ionic strength showed higher accumulation of nitrogen (N), phosphorus (P), and sodium (Na), and changes in chlorophyll a fluorescence in the first ten days of treatment, indicating a rapid photochemical adjustment during the initial days of nutritional alteration. The JIP test parameters stood out for distinguishing between treatments, although the performance indices (PITOTAL and PIABS) did not allow for such distinction, suggesting the action of regulatory mechanisms to maintain energy and avoid photoinhibition. Additionally, a second ex situ study focused on Canavalia rosea, which was cultivated with nutrient solution and subjected to high concentrations of Cu, Mn, and Zn. The results revealed that Cu had the most deleterious effect on photosynthetic attributes, while Zn stimulated protective mechanisms. FChl indicated inhibition of electron transport and increased energy dissipation, evidencing photochemical damage. The increased production of phenolic compounds suggested an antioxidant response to stress caused by these metals. Chlorophyll a fluorescence proved to be an effective tool for monitoring the impacts of mineral waste contamination in the Restinga ecosystem. The Restinga plants developed adaptive mechanisms, such as cyclic electron transport, to mitigate oxidative damage and maintain photosynthetic productivity during mineral stress both in situ and ex situ. This study provides valuable insights for the conservation and rehabilitation of fragile ecosystems affected by environmental disasters
dc.description.resumoO rompimento da Barragem de Fundão em 2015 lançou cerca de 50 milhões de m³ de rejeitos de minério na bacia do Rio Doce, representando um marco na história ambiental do Brasil. Este evento causou graves impactos nos ecossistemas adjacentes, incluindo a vegetação de Restinga, que desempenha um papel crucial na proteção costeira e na filtragem de poluentes. Este trabalho investigou os impactos ecológicos de longo prazo do desastre, utilizando a fluorescência da clorofila a (FChl) como método sensível e preciso para monitorar os efeitos fitotóxicos da contaminação por metais no ecossistema da Restinga. Foram selecionadas espécies herbáceas comuns na Restinga: Blutaparon portulacoides, Canavalia rosea, Ipomoea imperati, Ipomoea pes-caprae e Scaevola plumieri, para avaliar as alterações temporais nas concentrações de metais em suas folhas e os efeitos no metabolismo fotossintético. Os experimentos incluíram estudos in situ para monitorar as concentrações de metais e seus efeitos na fotossíntese ao longo de três anos e experimentos ex situ com plantas cultivadas em estufas submetidas a diferentes concentrações de soluções nutritivas formuladas. Observou-se um aumento gradual nos níveis de metais durante os períodos de maior precipitação e vazão do Rio Doce, com I. pes-caprae apresentando maiores valores do Fator de Bioacumulação Vegetal (BAF). As plantas mostraram um aumento na atividade do Fotossistema I (FSI) para compensar os efeitos inibitórios no Fotossistema II (FSII), principalmente durante períodos de maior exposição aos contaminantes. Este ajuste envolveu o aumento do transporte cíclico de elétrons, regulando o balanço energético entre ATP e NADPH e neutralizando os danos oxidativos. Os mecanismos de tolerância relacionados ao estresse in situ puderam ser mimetizados em diferentes condições de estresse mineral, realizado através de dois experimentos ex situ. No primeiro experimento, foi verificada a melhor solução nutricional para investigar diferentes contaminantes em plantas da Restinga. Uma solução nutritiva formulada a 75% de força iônica apresentou maior acúmulo de nitrogênio (N), fósforo (P) e sódio (Na), e alterações na fluorescência da clorofila a nos primeiros dez dias de tratamento, indicando um rápido ajuste fotoquímico durante os primeiros dias de alteração nutricional. Os parâmetros do teste JIP destacaram-se por distinguir entre os tratamentos, embora os índices de desempenho (PITOTAL e PIABS) não tenham permitido essa distinção, sugerindo a ação de mecanismos regulatórios para manter a energia e evitar a fotoinibição. Além disso, um segundo estudo ex situ foi direcionado a Canavalia rosea, que foi cultivada com solução nutritiva e submetida a altas concentrações de Cu, Mn e Zn. Os resultados revelaram que o Cu teve o maior efeito deletério nos atributos fotossintéticos, enquanto o Zn estimulou mecanismos de proteção. A FChl indicou inibição do transporte de elétrons e aumento na dissipação de energia, evidenciando danos fotoquímicos. A produção aumentada de compostos fenólicos indicou uma resposta antioxidante ao estresse causado por esses metais. A fluorescência da clorofila a demonstrou ser uma ferramenta eficaz para monitorar os impactos da contaminação por resíduos minerais no ecossistema da Restinga. As plantas da Restinga desenvolveram mecanismos adaptativos, como o transporte cíclico de elétrons, para mitigar danos oxidativos e manter a produtividade fotossintética durante o estresse mineral tanto in situ quanto ex situ. Este estudo fornece insights valiosos para a conservação e reabilitação de ecossistemas frágeis afetados por desastres ambientais
dc.description.sponsorshipFundação Espírito-santense de Tecnologia (FEST)
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/19598
dc.languagepor
dc.language.isopt
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseDoutorado em Biologia Vegetal
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Humanas e Naturais
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Biologia Vegetal
dc.rightsopen access
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0/
dc.subjectContaminação por metais
dc.subjectMonitoramento ambiental
dc.subjectBioacumulação
dc.subjectFluorescência da clorofila
dc.subjectFotoproteção
dc.subjectRestinga
dc.subjectDesastre ambiental
dc.subjectMetal contamination
dc.subjectEnvironmental monitoring
dc.subjectBioaccumulation
dc.subjectChlorophyll fluorescence
dc.subjectPhotoprotection
dc.subjectEnvironmental disaster
dc.subject.cnpqAgronomia
dc.titleFluorescência da clorofila a como ferramenta para monitoramento ambiental em restinga
dc.title.alternativeChlorophyll a fluorescence as a tool for environmental monitoring in restinga
dc.typedoctoralThesis
foaf.mboxemail@ufes.br
Arquivos
Pacote Original
Agora exibindo 1 - 1 de 1
Imagem de Miniatura
Nome:
RomariodeOliveiraSilvaJunior-2024-Tese.pdf
Tamanho:
4.14 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Descrição:
Baixar
Licença do Pacote
Agora exibindo 1 - 1 de 1
Imagem de Miniatura
Nome:
license.txt
Tamanho:
1.71 KB
Formato:
Item-specific license agreed upon to submission
Descrição:
Baixar
Coleções
Doutorado em Biologia Vegetal