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Percorrer UA01-Teses por Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) "06:Água Potável e Saneamento"
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- Análise de métodos de classificação automática de uso do solo associadas à caracterização e quantificação de áreas regadas - Caso de estudo Campina de Faro, AlgarvePublication . Marques, Jonat Stefani Justa; Martins, Fernando Miguel Granja; Costa, Luís Ricardo Dias daA região Algarvia, com um clima temperado de características mediterrânicas, enfrenta uma crescente incidência de fenómenos de seca hidrológica prolongada, o que agrava de forma significativa os desafios relacionados com a escassez de recursos hídricos na região. A estimativa de valores do consumo de água subterrânea em áreas de regadio na região Algarvia consiste numa variável difícil de controlar e quantificar, não só devido ao elevado número de captações particulares, mas também por causa da variação meteorológica, que afeta os regimes de rega e das áreas regadas. Através da informação extraída pelo processamento de imagens digitais obtidas por deteção remota, juntamente com os valores das dotações de rega, pretende-se contribuir para estimativas do balanço hídrico do sistema aquífero de Campina de Faro mais precisas. Neste trabalho, estudou-se a classificação de uso e ocupação do solo para desenvolver uma metodologia de classificação automática de áreas agrícolas e espaços verdes regados, usando imagens de satélite Sentinel-2, aplicados à Campina de Faro. O projeto permitiu caracterizar com precisão as principais culturas agrícolas e espaços verdes regados na área de estudo e estimar o volume de água utilizado na rega com base nas dotações de rega das diferentes culturas. A metodologia desenvolvida é facilmente replicável para diferentes períodos e zonas, oferecendo uma ferramenta útil para a gestão dos recursos hídricos na região do Algarve. Os resultados obtidos permitiram a classificação das principais áreas e culturas regadas no sistema aquífero, bem como a quantificação da sua variação ao longo do tempo. Para além disso, foram aplicadas dotações de rega oficiais da DGADR, com o objetivo de estimar o volume de água utilizado na rega destas parcelas agrícolas, de forma a quantificar o volume de água extraído do aquífero para a agricultura e golfe. Os valores obtidos estão próximos dos valores oficiais reportados nos Planos de Gestão da Região Hidrográfica, o que demonstra, de certa forma, a fiabilidade dos resultados alcançados com esta metodologia.
- Impact of climate change on pharmaceutical mixtures uptake and toxicity on the Mediterranean Mussel Mytilus galloprovincialisPublication . Castelli, Melisa; Guerreiro, Pedro M.; Benedetti, MauraOs produtos farmacêuticos estão a emergir como contaminantes, sendo cada vez mais frequentemente detetados em ambientes aquáticos devido á sua utilização generalizada pelos seres humanos. As estações de tratamento de águas residuais (ETARs) convencionais não têm a capacidade de remover adequadamente estas substâncias, o que resulta na sua introdução e persistência nos ecossistemas marinhos, representando riscos significativos para os organismos aquáticos. Este estudo investiga a bioacumulação e os impactos biológicos de misturas farmacêuticas no mexilhão do Mediterrâneo, Mytilus galloprovincialis, em concentrações ambientais realistas encontradas naturalmente em águas superficiais, destacando a importância da compreensão dos efeitos dos contaminantes emergentes no contexto das alterações climáticas. Nas últimas décadas, a presença de substâncias farmacêuticas em ambientes aquáticos tem causado uma crescente preocupação devido aos seus efeitos potencialmente nocivos nos organismos não-alvo. Esses compostos, que incluem uma ampla gama de medicamentos como analgésicos, antidepressivos, anticonvulsivos, entre outros, são frequentemente detetados em massas de água devido ao despejo contínuo de efluentes de estações de tratamento de águas residuais (ETARs). Embora as ETARs desempenhem um processo essencial para a remoção de muitos poluentes, a sua eficiência na remoção de diversos compostos farmacêuticos é limitada, permitindo que esses contaminantes entrem no ambiente aquático, e se espalhem continuamente nas bacias hidrográficas e no meio marinho. A presença de produtos farmacêuticos em ambientes marinhos é particularmente preocupante devido à sua natureza bioativa e ao seu potencial de bioacumulação em organismos aquáticos. Estes fármacos são concebidos para serem biologicamente ativos em dosagens baixas, o que aumenta as preocupações sobre os seus possíveis impactos ambientais, mesmo que em pequenas concentrações. Além disso, muitos destes compostos não são completamente metabolizados ou degradados biologicamente e podem, mesmo após utilizados, tornar-se persistentes. .Estes compostos podem afetar negativamente os organismos aquáticos através de múltiplos mecanismos de ação, incluindo inibição de enzimas essenciais, indução de stress oxidativo e interferência nos sistemas hormonal e imunológico. Mytilus galloprovincialis, um mexilhão mediterrâneo amplamente distribuído, é frequentemente utilizado como bioindicador para avaliar a qualidade ambiental devido à sua capacidade de filtrar grandes volumes de água e acumular contaminantes nos seus tecidos. Estudos anteriores demonstraram que vários produtos farmacêuticos podem acumular-se nos tecidos dos mexilhões, causando uma variedade de respostas biológicas adversas que vão desde o stress oxidativo e danos genéticos, até a alterações no metabolismo lipídico e na função imunológica dos organismos. Este estudo investiga especificamente a bioacumulação e os efeitos biológicos de uma mistura farmacêutica composta por várias classes de medicamentos encontradas em concentrações presentes no ambiente aquático em Mytilus galloprovincialis sob condições de alterações climáticas, considerando fatores ambientais como acidificação dos oceanos e ondas de calor marinho. Estes fatores de stress ambiental são particularmente relevantes no contexto das alterações climáticas, pois podem alterar a bioacessibilidade e a toxicidade dos contaminantes, e potenciar o seu efeito num organismos em metabolismo acrescido. Entre os produtos farmacêuticos testados, a venlafaxina e a carbamazepina (utilizadas respetivamente como antidepressivo e anticonvulsivo) demonstram uma bioacumulação significativa em comparação com tratamentos de controlo não expostos à mistura, enquanto o ibuprofeno (anti-inflamatório), e o ramipril (vasodilatador e diurético) permanecem abaixo dos limites de deteção. Além disso, a contaminação pré-existente apresenta desafios para uma maior depuração e bioacumulação de metformina e gemfibrozil (utilizadas no tratameto da diabetes e do colesterol elevado). Estes resultados realçam a importância de considerar não só a presença de contaminantes, mas também quais os níveis de bioacumulação e o potencial de potenciais efeitos tóxicos nos organismos marinhos, mesmo em condições de hipercapnia e stress térmico. Os resultados obtidos mostraram que a hipercapnia e as ondas de calor dinâmicas, tanto isoladamente quanto em combinação, influenciaram a bioacumulação dos antiepilépticos carbamazepina e dos antidepressivos venlafaxina. Notavelmente, níveis significativos do regulador lipídico gemfibrozil e do antidiabético metformina foram destacados em todos os tratamentos, sugerindo níveis basais potenciais desses medicamentos no ambiente marinho. A análise das respostas celulares e bioquímicas revelou efeitos na modulação dos parâmetros imunológicos e do metabolismo lipídico, aumento da fragmentação do DNA e apoptose celular, além de um aumento do estresse oxidativo em organismos expostos aos estressores combinados das mudanças climáticas e à mistura de substâncias farmacêuticas. Interessantemente, a coexposição a ondas de calor e substâncias farmacêuticas reduziu significativamente a fragmentação do DNA, enquanto a acidificação combinada com a mistura aumentou o estresse oxidativo, sugerindo que as condições de hipercapnia podem ter um impacto mais pronunciado nos efeitos da mistura de substâncias farmacêuticas em Mytilus galloprovincialis em comparação com as mudanças de temperatura. As análises químicas e de biomarcadores indicaram frequentes interações sinérgicas ou antagónicas entre os estressores das mudanças climáticas e a mistura de substâncias farmacêuticas, especialmente quando combinados. Estas descobertas sugerem ameaças potenciais para a saúde de Mytilus galloprovincialis em áreas costeiras com altos níveis de medicamentos e impactos climáticos concomitantes. Dada a importância ecológica desta espécie e seu valor econômico no mercado de frutos do mar, estudos de longo prazo são essenciais para elucidar as consequências ecológicas das misturas farmacêuticas sob cenários previstos de mudanças nas condições oceânicas. Testar misturas farmacêuticas é fundamental devido à sua presença constante e aos potenciais efeitos cumulativos e interativos que possam surgir nos organismos marinhos. Considerar fatores relacionados com as mudanças climáticas, como a acidificação dos oceanos e as ondas de calor, é essencial, pois esses fatores podem modular a biodisponibilidade e a toxicidade dos contaminantes, levando a interações complexas que influenciam a saúde dos organismos e a estabilidade dos ecossistemas. Este estudo reforça a necessidade de realizar estudos de riscos ambientais abrangentes que integrem os impactos das misturas de contaminantes químicos e das alterações climáticas. Compreender as interações entre misturas de contaminantes farmacêuticos e fatores de stress ambiental é fundamental para o desenvolvimento de estratégias de mitigação eficazes e políticas ambientais que protejam a biodiversidade marinha e garantam ecossistemas sustentáveis. Este estudo contribui para esta compreensão, fornecendo conhecimentos valiosos acerca dos mecanismos de bioacumulação e os efeitos biológicos das misturas farmacêuticas em Mytilus galloprovincialis no contexto das alterações climáticas.
- Microplastics in marine ecosystems: exposure, ingestion, and accumulation dynamics in seahorsesPublication . Melo, Catarina Simas de; Palma, Jorge Afonso Martins da; Andrade, José PedroO plástico tornou-se um elemento indispensável na vida humana, levando a um aumento exponencial da sua produção. No entanto, o seu consumo inconsciente e má gestão dos resíduos plásticos têm contribuído para que este se torne um dos principais poluentes nos ambientes marinhos costeiros. Estas partículas podem entrar no oceano através de diversas fontes, tanto terrestres (como sistemas de esgoto, vento e rios) como marítimas (como pesca e transporte marítimo). Uma vez no meio aquático, o plástico pode fragmentar-se em partículas menores, transformando-se em microplásticos (MPs) (< 5 mm), ou até nanopartículas (< 1 μm), afundando e acumulando-se nos sedimentos. Devido ao seu tamanho reduzido, os MPs podem ser ingeridos por uma grande diversidade de espécies marinhas, desde zooplâncton até grandes peixes, podendo causar impactos negativos no sistema digestivo, afetar a fisiologia dos organismos ou até levar à morte. A sua capacidade de bioacumulação e transferência entre diferentes níveis tróficos tem despoletado uma grande preocupação na comunidade científica, dado que podem representar riscos ecológicos. Os cavalos-marinhos, pertencentes à família dos singnatídeos, habitam em águas pouco profundas e são predadores oportunistas que recorrem predominantemente a pistas visuais para caçar. O seu focinho tubular que potencia o mecanismo de sucção que utilizam para capturar pequenas presas planctónicas como anfípodes, decápodes, isópodes e misidáceos, torna-os também, especialmente vulneráveis à ingestão de microplásticos. No entanto, os estudos sobre este tema ainda são recentes e escassos. Devido à semelhança entre o tamanho dos MPs e o das presas naturais dos cavalos-marinhos, a ingestão pode ocorrer por uma falta de identificação dos MPs, enquanto potenciais presas. Muitas espécies de cavalos-marinhos enfrentam ameaças populacionais, pelo que compreender os impactos específicos dos MPs nestes organismos é crucial para o desenvolvimento de estratégias de conservação, tanto da espécie como do seu habitat. A Ria Formosa é um sistema lagunar de baixa profundidade caracterizado por habitats de pradarias marinhas com uma grande biodiversidade. No entanto, tem vindo a sofrer de uma elevada pressão antropogénica devido às várias atividades que são desenvolvidas ao redor. Para além disso, são feitas descargas de esgotos neste ambiente e sendo que a sua hidrodinâmica é limitada por apenas algumas ligações ao oceano (sem total renovação da água), isto promove a retenção de poluentes o que o torna um ecossistema sensível. Aqui ocorrem espécies de elevada importância comercial e ecológica, onde se incluem as duas espécies de cavalos-marinhos nativas europeias – Hippocampus hippocampus e Hippocampus guttulatus – as quais pela sua biologia característica são também elas bastante vulneráveis a distúrbios antropogénicos e alterações ecológicas. Este estudo procurou: i) avaliar a presença, composição e características dos microplásticos em diferentes substratos da Ria Formosa, referenciados como habitats naturais para os cavalos-marinhos, e ii) analisar a ingestão de MPs pelo H. guttulatus, tanto em ambiente selvagem como em condições de cativeiro. Para tal, a exposição a MPs foi primeiramente avaliada através da análise de amostras dos substratos (erva marinha, Caulerpa prolifera e sedimento complexo), e de conteúdos gastrointestinais dos cavalos-marinhos selvagens. Posteriormente, realizou-se um estudo experimental em ambiente controlado para compreender a dinâmica de ingestão e acumulação de MPs. Para isso, consideraram-se dois tipos de alimentação (viva e congelada, individualmente fornecida em conjunto com uma mistura de MPs) para determinar a tipologia de ingestão (se acidental ou se voluntária), bem como o período de retenção (onde era apenas fornecido alimento sem MPs) para verificar possíveis processos de acumulação. Os resultados da análise dos diferentes substratos indicaram uma concentração significativa de MPs na Ria Formosa, especialmente no substrato sedimentar, sugerindo um possível aumento na contaminação ao longo dos anos quando comparado com estudos anteriores. A comparação dos dados sugere que fatores como pressão antropogénica, atividades industriais, turísticas e piscatórias, e processos hidrodinâmicos podem ter influenciado esta tendência crescente na acumulação de MPs nos substratos costeiros. A elevada exposição aos MPs leva também a que haja uma maior ingestão por parte dos animais, facto que se verificou através da análise do conteúdo do trato gastrointestinal (GIT) dos cavalos-marinhos selvagens e que mostrou uma presença de MPs em todos os animais observados independentemente do sexo ou tamanho. No entanto, verificou-se uma correlação positiva entre a quantidade de MPs ingeridos e o comprimento total dos indivíduos. Estes resultados reforçam a hipótese de que a ingestão de MPs pode estar mais dependente da disponibilidade e do comportamento alimentar do que de características individuais, como a personalidade trófica. Em termos de tipos de MPs, as fibras foram os mais comuns em ambos estudos feitos em ambiente natural (substratos e animais), as quais são frequentemente associadas a produtos têxteis, redes de pesca e descargas de águas residuais, o que justifica a sua ocorrência na Ria Formosa onde a influência dessas fontes é significativa. Ao analisar a distribuição das cores, os MPs pretos e azuis foram os mais comuns, tanto nas amostras de substrato como nos tratos gastrointestinais (GIT) dos cavalos-marinhos selvagens. No entanto, é admissível uma salvaguarda de erro nas classificações visuais e na diferenciação de cores devido a limitações no estereoscópio, e de potenciais processos de oxidação que podem ter ocorrido nos MPs observados. A nível de tamanhos, foi encontrada uma grande amplitude comprimentos, incluindo algumas fibras que se enquadraram na categoria mesoplásticos, mas que estariam enroladas e só quando esticadas atingiam esses tamanhos, o que justifica a sua ingestão pelos animais. Durante o estudo experimental em cativeiro, todos os cavalos-marinhos consumiram microplásticos tendo-se verificado uma maior ingestão de MPs quando alimentados com alimento vivo comparativamente com o alimento congelado. Isto pode ser explicado pelo aumento da atividade na captura de presas vivas (que ressuspende os MPs, aumentando a sua probabilidade de ingestão acidental) ou pelo facto de que em modo caça não terem tanto tempo para distinguir entre uma presa e MP, sugerindo que alguns MPs podem ser consumidos voluntariamente, mas possivelmente confundidos por uma presa durante a ação de caça. Coincidentemente, e tal como no ambiente natural, as fibras foram também o grupo de MPs mais consumido, reforçando a ideia que pelo seu tamanho e forma, estas podem ser confundidas com o alimento, mas também pela sua menor massa serem mais sensíveis ao movimento e podem ser ingeridas acidentalmente como foi possível observar. Entre os fragmentos fornecidos, os únicos que não foram consumidos foram os de cor azul, o que levanta a hipótese da existência de algum tipo de seletividade com base na cor. Por fim, foi também possível verificar que existiu retenção e possível acumulação devido à exposição prolongada a MPs. Estes resultados destacam a necessidade urgente de reduzir a contaminação por MPs nos ecossistemas marinhos, dado o impacto ecológico que podem ter em espécies vulneráveis como os cavalos-marinhos. Para futuras investigações, sugere-se o uso de metodologias mais precisas para a análise dos microplásticos que permitam não só uma caracterização mais exata, mas também a identificação do material de forma a ser possível deduzir as suas origens. Melhorias experimentais poderiam incluir uma maior gama de cores de MPs e condições de luz mais próximas do habitat natural, permitindo uma análise mais precisa de preferência e possível seletividade na captura de MPs.
- Study of the Physiological, Molecular and Biochemical Mechanisms in Populus alba L. "Villafranca" clone under salinity stressPublication . Pereira, Samanta de Oliveira; Romano, Anabela; Sebastiani, LucaThe present work aimed to characterize the morphological, physiological, biochemical, and molecular responses of the Populus alba L. "Villafranca" clone to salt stress. To analyze the effects of salt stress, plants were treated for one month with different concentrations of sodium chloride (NaCl): 0 mM (control), 60 mM, 120 mM, and 180 mM NaCl. Morphologically, no significant changes were observed in plant length. However, a decrease in the fresh weight of all organs was noted as salinity levels increased. Symptoms of chlorosis were observed in groups treated with 120 mM and 180 mM NaCl. Physiologically, decreases were observed in all analyzed parameters across all groups, with the 180 mM NaCl group being the most affected. Stomatal conductance (Gs) and net photosynthetic rate (Pn) in the 180 mM NaCl group decreased by 81.4 % and 69.2 %, respectively. Chlorophyll and flavonol content decreased by 40.4 % and 29.4 %, respectively, in the 180 mM NaCl group. Biochemically, proline concentration and mineral element absorption in leaves and roots were quantified. The highest proline concentration was in the 120 mM NaCl treatment (43.2 ± 9.36 mg/g FW), while the 180 mM group had the lowest content (14.5 ± 7.47 mg/g FW). In basal leaves, the group treated with 60 mM NaCl showed the highest proline concentration (8.8 ± 0.68 mg/g FW). Sodium concentration increased in all organs, with the highest concentration in the 180 mM group. The potassium concentration was changed only in roots, where there was a decrease in the 120 and 180 mM groups. Unlike calcium, where there were changes only in the leaves and not in the roots. There was an increase in calcium concentration as salt stress increased, reaching its peak in the 180 mM NaCl group. At the molecular level, the expression of three genes from the glutathione pathway was analyzed: GSTF1, GPX1, and GSH1. Only GSTF1 expression changed under salt stress, increasing by 162.5 % in basal leaves and 179.6 % in roots. GPX1 did not change during stress but was more abundant in leaves. GSH1 was present in similar concentrations in both organs.