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Effects of high CO2 and light quality on the growth of the seagrass Cymodocea nodosa (Ucria) Ascherson
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Abstract(s)
A atividade antropogénica é responsável pela libertação de grandes quantidades de dióxido de carbono (CO2) para a atmosfera, potenciando alterações climatéricas globais. A concentração de CO2 na atmosfera aumentou cerca de 35 – 45% desde a revolução industrial, para os valores atuais de 400 partes por milhão (ppm) e, de acordo com alguns modelos, está previsto um aumento para valores superiores a 1000 ppm até ao final do século. Atualmente, um terço da quantidade total de CO2 presente na atmosfera é absorvido pelo oceano e, embora contrabalance o nível de CO2 atmosférico, resulta, por outro lado, na diminuição do pH e na perda da capacidade tampão da água do mar, levando ao atual problema da acidificação do oceano. Até ao fim do século, as projeções apontam para um decréscimo de 0.2 a 0.5 nas unidades de pH, modificando a química dos carbonatos devido às alterações nas proporçoões de carbono inorgánico (Ci) dissolvido na água do mar. Segundo a literatura, estas alterações deverão ter um grande impacto negativo nos ecosistemas marinhos. Contudo, espécies que se encontram limitadas pelo carbono inorgânico dissolvido na água, como é, possivelmente, o caso de algumas espécies de ervas marinhas, poderão ser beneficiadas com o aumento da concentração de CO2. As pradarias de ervas marinhas cobrem cerca de 0.1 a 0.2% do oceano e são um dos ecossitemas costeiros mais produtivos no planeta. Contudo, são também um dos ecossitemas mais ameaçados. O facto de as ervas marinhas serem consideradas plantas limitadas para a atual concentração de CO2, leva a crer que num futuro onde as concentrações de Ci na água do mar forem muito superiores, a fotossíntese, o crescimento, a produtividade e a acumulação de energia sob a forma de carbohidratos nestes organismos, seja superior também. Contudo o crescimento e a sobrevivência das ervas marinhas depende também da quantidade de luz disponível para o processo fotossintético e para o crescimento. Mais recentemente, o papel da qualidade da radiação fotossinteticamente ativa (PAR) que atinge a superfície das plantas foi também considerado um fator importante para estes organismos. Portanto, a resposta das ervas marinhas é dependente das condições de luz que podem ser também afetadas pelas alterações globais. Assim, esta tese teve como principal objetivo a avaliação dos efeitos combinados do aumento de carbono inorgânico e diferentes condições luminosas (quantidade e qualidade) em Cymodocea nodosa, através de uma experiência de curta duração, num ambiente de mesocosmo controlado. Para tal, o crescimento foi avaliado através de aspetos morfológicos (comprimento e peso das folhas e rizomas) e dinâmicos (taxas de alongamento das folhas e dos rizomas, e taxas de aparecimento de novos shoots e folhas). Os aspectos fisiológicos das folhas e rizomas foram também avaliados através da determinação da proporção carbono:azoto (C:N), alocação de açúcares não estruturais e concentração de proteina solúvel. Para tal recolheram-se amostras de C. nodosa (rizomas com o shoot terminal) numa pradaria marinha na baía de Cádiz (Espanha) que foram posteriormente transportadas para a Estação Experimental do Ramalhete (CCMar, Faro, Portugal). As plantas foram distribuídas aleatoriamente por 24 tanques montados num circuito aberto e sujeitas a diferentes concentrações de CO2 e quantidades/qualidades de luz. Após um período de aclimatação com a duração de 8 dias, deu-se início ao período experimental, com uma duração de duas semanas. Os parâmetros fisico-quimicos foram medidos diariamente e a cada 3 dias foram retiradas amostras de água para a caraterização do sistema. Os aspetos morfológicos de C. nodosa foram determinados através da medição e do peso do tecido novo (folhas, bainha, rizomas e raiz) formado durante o período em que decorreu a experiência. As taxas dinâmicas foram determinadas com base nos parâmetros obtidos relativamente às marcas colocadas no início da experiência. O conteúdo de carbono e azoto foi determinado através de um analisador elementar e a concentração de açúcares solúveis (sacarose), amido e proteínas foi obtida por espectrofotometria, para rizomas e folhas. As plantas que cresceram em condições de condições de luz mais ambundante tenderam a evidenciar um maior peso, sendo as plantas em condições actuais de CO2 negativamente afetadas pela redução na luz disponível. As plantas que cresceram em condições de elevado CO2 tenderam a investir em biomassa de reserva e expansão, contudo a luz azul parece ter reduzido tal tendência. De uma maneira geral, os parâmetros morfológicos peso e comprimento de shoots e rizomas, foi afetado negativamente pela redução de luz. Contudo, nos tratamentos com elevada concentração de CO2 esse efeito parece ter sido atenuado. A redução da luz tendeu a reduzir (taxas de aparecimento de novas folhas, LAR e alongamento foliar, LER) ou induziu a diminuição significativa das taxas dinâmicas (taxas de aparecimento de novos shoots, SAR e de elongamento do rizoma, RER) nos tratamentos onde as plantas de se encontravam em condições normais de CO2, sendo que o mesmo não se verificou para os tratamentos com elevado CO2. As análises bioquímicas revelaram uma manutenção da proporção C:N em todos os tratamentos. A sacarose foi encontrada em maior quantidade do que o amido, principalmente nos rizomas. A diminuição de luz pareceu também ter um efeito negativo na quantidade de sacarose e amido presente nas folhas. No caso do amido, a interação entre o efeito de menor luz disponível e maior disponibilidade de Ci levou ao aumento da concentração deste hidrato de carbono de reserva. A concentração de proteina solúvel revelou padrões inversos. As plantas de C. nodosa, quando não limitadas pela luz ou Ci pareceram investir nos orgãos de reserva e expansão. No entanto, quando a luz foi reduzida, as plantas pareceram investir na manutenção do tecido fotossintético. A interpretação dos resultados de proteina requer um maior conhecimento da proteómica para obter um maior detalhe do que realmente está presente nos tecidos e evitar interpretações incorretas. A resposta da Cymodocea nodosa foi afetada pelos dois fatores, luz e CO2, sendo a luz o factor mais condicionante. A elevada concentração de CO2 e a qualidade da luz tiveram um menor impacto nas respostas observadas, sendo que em condições de elevado CO2 os efeitos da restrição da luz são atenuados. Os efeitos da restrição de luz parecem ter sido reforçado pelos tratamentos de luz azul.
Description
Dissertação de Mestrado, Biologia Marinha, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2015
Keywords
Climate change CO2 Light quality and quantity Growth Cymodocea nodosa