Modificaciones en la vegetación y el suelo inducidos por el manejo del pastoreo en la estepa de halófitas de la pampa deprimida

La actividad agrícola impuso cambios en el uso de la tierra que condujo a un incremento en la concentración de animales en los ambientes marginales de la Pampa Deprimida entre los que se destaca la estepa de halófitas. En ese marco resulta primordial entender mejor los efectos del pastoreo sobre estos ambientes frágiles y pocos estudiados, para proponer herramientas de manejo en situaciones muy deterioradas por el pastoreo continuo. Esta tesis avanzó en el conocimiento de los cambios en la estructura de la vegetación y en las propiedades físicas y químicas del suelo de la estepa de halófitas como resultado de cambiar el manejo de pastoreo continuo por pastoreo rotativo o exclusión por varios años. La implementación del pastoreo rotativo o la exclusión aumentaron la riqueza y la diversidad florística, la cobertura total de broza y la de los grupos funcionales de gramíneas C3 anuales, C4 perennes, monocotiledoneas y leguminosas, y produjeron un contundente cambio en la composición florística. Los cambios florísticos dieron lugar a un aumento importante del valor forrajero de la comunidad vegetal. La metodología de pastoreo propuesta aumentó el contenido de materia orgánica y causaron descensos significativos en la salinidad y el pH, con respecto a las áreas bajo pastoreo continuo. En consonancia con ello, se produjeron mejoras en las propiedades físicas del suelo, como la disminución de la inestabilidad estructural y de la densidad aparente. Los resultados sugieren que la restauración de la estepa de halófitas es factible cuando se implementa el pastoreo rotativo o la exclusión después de ser pastoreadas continuamente.

Aislamiento y caracterización de microalgas formadoras de tapetes microbianos asociados a un cultivo hidropónico de plantas halófitas

Programa de Doctorado Ecología y Gestión de los Recursos Vivos Marinos

Ordenación ecológica y análisis de las relaciones sociedad - naturaleza en tierras deprimidas del Partido de Tandil

El aprovechamiento de los sistemas ecológicos se da en forma diferencial entre comunidades. En su gran mayoría estas relaciones no son armónicas sino que generan disminuciones y hasta pérdida de la calidad de los sistemas naturales que le dan sustento, situación que compromete el sostenimiento de cualquier objetivo de desarrollo en términos modernos. El reconocimiento de la función que cumple la naturaleza como soporte, condición y potencial del proceso de producción en su conjunto se explicita en la noción sustentabilidad, y demanda un replanteo del modo en que el hombre, como sociedad en su conjunto, se vincula con la naturaleza. Se hace evidente entonces, que las relaciones no pueden concebirse sin la comprensión de la estructura, dinámica y distribución espacial de los ecosistemas frente a los procesos de ocupación, manejo y uso de los mismos. En el presente trabajo se plantea como objetivo analizar en forma integrada la diversidad actual de los sistemas de tierras de la llanura deprimida del Partido de Tandil, y conocer la estructura, funciones, formas y distribución espacial de los ecosistemas, los usos de las tierras y las relaciones sociedad-naturaleza resultantes. Para ello se analizaron los estudios socioeconómicos y de recursos naturales realizados en el área, se caracterizaron los atributos físicos y los diferentes usos de tierras que se desarrollan en ella y se cartografió su variedad y variabilidad espacial (Ordenación Ecológica). Se evaluó la aptitud de las unidades ecológicas para diferentes formas de uso rural, que permitió identificar y caracterizar relaciones sociedad-naturaleza a partir las diferentes formas de intervención de los sistemas ecológicos. La diversidad ecológica del área condiciona fuertemente la modalidad de aprovechamiento de las tierras que difunden en ella. La complejidad de la llanura deprimida admite distinguir formas ecosistémicas diferentes: una, corresponde a planicies extremadamente achatadas con dominio de suelos del subgrupo Natracuol típico, desarrollo de comunidades hidrófilas y halófitas, localizando los conocidos fenómenos de anegamiento de la pampa deprimida y concentrando el problema de presencia de sodicidad en el Partido de Tandil (36 del área). La otra, presenta mejores condiciones de drenaje con moderado potencial de escurrimiento superficial, dominancia de cuerpos edáficos bien desarrollados (Argiudoles típicos) y presencia de comunidades del flechillar que difunden en unidades de relieves positivos y mixtos. La totalidad de las tierras han sido intervenidas con fines productivos en algún momento en la historia de ocupación. La agricultura es la actividad productiva dominante en las áreas con buenas condiciones de drenaje (74.750 ha) mayormente con labranza de siembra directa y ocasionalmente tradicional. La ganadería bovina semiextensiva predomina en las tierras con mayores limitantes morfológicas y edáficas (102.450 ha). La racionalidad económica que define dichas relaciones, hace que estas generen pérdida de la calidad de los sistemas naturales de los cuales dependen. El estudio pretende brindar herramientas e información de base para viabilizar el diseño e instrumentación de propuestas que encaminen el proceso de ocupación de las tierras hacia la sustentabilidad ambiental del área estudiada. Los resultados obtenidos constituyen un plafón ecogeográfico indispensable que permiten ordenar el territorio en términos ecológicos y socioeconómico-ecológicos

Efectos de la introducción de especies megatérmicas sobre características agronómicas y edáficas de un ambiente halomórfico de la pampa inundable

En la pampa inundable se ha producido un importante aumento de carga animal durante la última década. Para sostenerlo son necesarias alternativas tecnológicas que permitan mejorar las áreas con pastizales menos productivos, como son las estepas de halófitas o bajos alcalino - sódicos. En la presente tesis se evaluaron los efectos de la introducción de Chloris gayana (Chloris) y Panicum coloratum (Panicum) sobre las características agronómicas y edáficas de un ambiente halomórfico de esta región. Para ello se realizó un experimento a campo al Noreste de la región (35° 24.851` S., 57° 43.2`O.) sobre un suelo Natracualf típico donde se sembraron estas especies y se dejaron parcelas con el pastizal natural en clausura (E. Clausura) y pastoreo (E. Pastoreo) como testigo. La implantación de Chloris y Panicum incrementó en 90 por ciento y 117 por ciento respectivamente la Productividad Primaria Neta Aérea respecto de la estepa de halófitas, aunque no superó su calidad nutricional. Las parcelas sembradas duplicaron en cobertura al pastizal natural y el contenido de materia orgánica de sus suelos se incrementó significativamente (3,1 Chloris y 2,8 Panicum vs. 2,1 E. Clausura y 2,25 en E. Pastoreo). Tanto la densidad aparente (1,21 Chloris y 1,24 Panicum vs. 1,31 en las estepas) como el Cambio en Diámetro Medio Ponderado (CDMP) (0,33 Chloris y 0,33 Panicum vs. 0,45 E, Pastoreo y 0,77 E. Clausura) fueron significativamente inferiores en las parcelas sembradas, mientras que la tasa de infiltración del agua (3,19 Chloris y 2,56 Panicum vs. 2 E. Clasura y 1,48 E. Pastoreo) fue significativamente superior. Sobre los parámetros de halomorfismo edáfico evaluados se registró sólo una leve disminución del PH superficial que no llegaría a afectar el fuerte carácter sódico del suelo. Concluyendo, tanto C. Gayana como P. coloratum podrían considerarse alternativas promisorias para mejorar ambientes halomórficos, aunque se requiere estudiar mejor aspectos como implantación, supervivencia a bajas temperaturas y excesos hídricos, y efectos fitorremediadores bajo pastoreo.

Microbe-mediated recovery of salt marshes contaminated with oil hydrocarbons

Salt marshes are highly productive intertidal habitats that serve as nursery grounds for many commercially and economically important species. Because of their location and physical and biological characteristics, salt marshes are considered to be particularly vulnerable to anthropogenic inputs of oil hydrocarbons. Sediment contamination with oil is especially dangerous for salt marsh vegetation, since low molecular weight aromatic hydrocarbons can affect plants at all stages of development. However, the use of vegetation for bioremediation (phytoremediation), by removal or sequestration of contaminants, has been intensively studied. Phytoremediation is an efficient, inexpensive and environmental friendly approach for the removal of aromatic hydrocarbons, through direct incorporation by the plant and by the intervention of degrading microbial populations in the rhizosphere (microbe-assisted phytoremediation). Rhizosphere microbial communities are enriched in important catabolic genotypes for degradation of oil hydrocarbons (OH) which may have a potential for detoxification of the sediment surrounding the roots. In addition, since rhizosphere bacterial populations may also internalize into plant tissues (endophytes), rhizocompetent AH degrading populations may be important for in planta AH degradation and detoxification. The present study involved field work and microcosms experiments aiming the characterization of relevant plant-microbe interactions in oilimpacted salt marshes and the understanding of the effect of rhizosphere and endosphere bacteria in the role of salt marsh plants as potential phytoremediation agents. In the field approach, molecular tools were used to assess how plant species- and OH pollution affect sediment bacterial composition [bulk sediment and sediment surrounding the roots (rhizosphere) of Halimione portulacoides and Sarcocornia perennis subsp. perennis] in a temperate estuary (Ria de Aveiro, Portugal) chronically exposed to OH pollution. In addition, the 16S rRNA gene sequences retrieved in this study were used to generate in silico metagenomes and to evaluate the distribution of potential bacterial traits in different microhabitats. Moreover, a combination of culture-dependent and -independent approaches was used to investigate the effect of oil hydrocarbons contamination on the structure and function of endophytic bacterial communities of salt marsh plants.Root systems of H. portulacoides and S. perennis subsp. perennis appear to be able to exert a strong influence on bacterial composition and in silico metagenome analysis showed enrichment of genes involved in the process of polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) degradation in the rhizosphere of halophyte plants. The culturable fraction of endophytic degraders was essentially closely related to known OH-degrading Pseudomonas species and endophytic communities revealed sitespecific effects related to the level of OH contamination in the sediment. In order to determine the effects of oil contamination on plant condition and on the responses in terms of structure and function of the bacterial community associated with plant roots (rhizosphere, endosphere), a microcosms approach was set up. The salt marsh plant Halimione portulacoides was inoculated with a previous isolated Pseudomonas sp. endophytic degrader and the 2-methylnaphthalene was used as model PAH contaminant. The results showed that H. portulacoides health and growth were not affected by the contamination with the tested concentration. Moreover, the decrease of 2-methylnaphthalene at the end of experiment, can suggest that H. portulacoides can be considered as a potential plant for future uses in phytoremedition approaches of contaminated salt marsh. The acceleration of hydrocarbon degradation by inoculation of the plants with the hydrocarbon-degrading Pseudomonas sp. could not, however, be demonstrated, although the effects of inoculation on the structure of the endophytic community observed at the end of the experiment indicate that the strain may be an efficient colonizer of H. portulacoides roots. The results obtained in this work suggest that H. portulacoides tolerates moderate concentrations of 2-methylnaphthalene and can be regarded as a promising agent for phytoremedition approaches in salt marshes contaminated with oil hydrocarbons. Plant/microbe interactions may have an important role in the degradation process, as plants support a diverse endophytic bacterial community, enriched in genetic factors (genes and plasmids) for hydrocarbon degradation.

Cultivo da Salicornia ramosissima da Ilha dos Puxadoiros®

O estágio realizado teve como premissa principal perceber o comportamento da planta face ao seu crescimento em altura da própria planta e em número em função de diferentes épocas de sementeira, e de condições de cultivo, nomeadamente de tipos de solo. O trabalho realizado inclui todo o processo desde a apanha, preparação das sementes e dos campos, e a sementeira propriamente dita. Foi acompanhado o crescimento das plantas em 3 alturas diferentes, por contagem do número de plantas e do comprimento das plantas aéreas. Igualmente foram realizadas análises da granulometria dos solos. Determinaram-se os metais pesados nos solos e nas plantas, assim como os açúcares após a hidrólise e derivatização das amostras liofilizadas, tanto da raíz como da parte aérea. Foi possível concluir que a planta nasce com maior abundância em solos franco-siltosos do que em solos franco-arenosos, onde o seu crescimento é muito pobre ou mesmo nulo. Os valores de cádmio e chumbo encontram-se a níveis adequados para o consumo humano. Coloca-se a hipótese da existência de arabinoglucoronoxilanas como constituinte da raiz desta planta.

Screening for biological activities with application in aquaculture in halophytes from the Algarve coastline

Infectious diseases often hamper the production of aquatic organisms in aquaculture systems, causing economical losses, environmental problems and consumer safety issues. The conventional way aquaculture producers had to control pathogens was by means of synthetic antibiotics and chemicals. This procedure had consequences in the emergence of more resilient pathogens, drug contamination of seafood products and local ecosystems. To avoid the repercussions of antibiotic use, vaccination has greatly replaced human drugs in western fish farms. However there is still massive unregulated antibiotic use in third world fish farms, so less expensive therapeutic alternatives for drugs are desperately needed. An alternative way to achieve disease control in aquaculture is by using natural bioactive organic compounds with antibiotic, antioxidant and/or immunostimulant properties. Such diverse biomolecules occur in bacteria, algae, fungi, higher plants and other organisms. Fatty acids, nucleotides, monosaccharides, polysaccharides, peptides, polyphenols and terpenoids, are examples of these substances. One promising source of bioactive compounds are salt tolerant plants. Halophytes have more molecular resources and defence mechanisms, when compared with other tracheophytes, to deal with the oxidative stresses of their habitat. Many halophytes have been used as a traditional food and medical supply, especially by African and Asian cultures. This scientific work evaluated the antibiotic, antioxidant, immunostimulant and metal chelating properties of Atriplex halimus L., Arthrocnemum macrostachyum Moric., Carpobrotus edulis L., Juncus acutus L. and Plantago coronopus L., from the Algarve coast. The antibiotic properties were tested against Listonella anguillarum, Photobacterium damselae piscicida and Vibrio fischeri. The immunostimulant properties were tested with cytochrome c and Griess assays on Sparus aurata head-kidney phagocytes. J. acutus ether extract inhibited the growth of P. damselae piscicida. A. macrostachyum, A. halimus, C. edulis, Juncus acutus and P. coronopus displayed antioxidant, copper chelating and iron chelating properties. These plants show potential as sources of bioactive compounds with application in aquaculture and in other fields.

Searching biocompounds in marine natural extracts with potential use in tumor prevention and treatment

Cancer is a multistage process characterized by three stages: initiation, promotion and progression; and is one of the major killers worldwide. Oxidative stress acts as initiator in tumorigenesis; chronic inflammation promotes cancer; and apoptosis inactivation is an issue in cancer progression. In this study, it was investigated the antioxidant, antiinflammatory and antitumor properties of hexane, ether, chloroform, methanol and water extracts of five species of halophytes: A. macrostachyum, P. coronopus, J. acutus, C. edulis and A. halimus. Antioxidant activity was assessed by DPPH• and ABTS•+ methods, and the total phenolics content (TPC) was evaluated by the Folin-Ciocalteau method. The anti-inflammatory activity of the extracts was determined by the Griess method, and by evaluating the inhibition of NO production in LPS-stimulated RAW- 264.7 macrophages. The cytotoxic activity of the extracts against HepG2 and THP1 cell lines was estimated by the MTT assay, and the results obtained were further compared with the S17 non-tumor cell line. The induction of apoptosis of J. acutus ether extract was assessed by DAPI staining. The highest antioxidant activities was observed in C. edulis methanol and the J. acutus ether extracts against the DPPH• radical; and J. acutus ether and A. halimus ether extracts against the ABTS•+ radical. The methanol extracts of C. edulis and P. coronopus, and the ether extract of J. acutus revealed a high TPC. Generally the antioxidant activity had no correlation with the TPC. The A. halimus chloroform and P. coronopus hexane extracts demonstrated ability to reduce NO production in macrophages (> 50%), revealing their anti-inflammatory capacity. The ether extract of J. acutus showed high cytotoxicity against HepG2 cancer cells, with reduced cellular viability even at the lowest concentrations. This outcome was significantly lower than the obtained with the non-tumor cells (S17). This result was complemented by the induction of apoptosis.

Metal cycling in salt marshes and intertidal mudflats : influence of plants, invertebrates and fishes

Tese de doutoramento, Biologia (Ecologia), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2015

Rendimentos de carcaça, cortes comerciais e não-componentes da carcaça de cordeiros Santa Inês alimentados com feno de erva-sal e concentrado

This work aimed to evaluate the carcass yields, commercial cuts and non-carcass components of Santa Inês lambs fed with 30, 40, 50 or 60% of oldman saltbush hay with concentrated. Were used 32 castrated lambs at 8 months old and initial body weight of 22 + 1.97kg, housed individually and slaughtered after 60 days of feedlot. The weights of hot and cold carcass decreased linearly with the inclusion of saltbush hay in the diet, however, there was no effect for true carcass yield and commercial cuts: shoulder (19.26%), neck (8.52%) ribs (26.57%) and leg (33.88%). There was a linear decrease for ribeye area and fat thickness when the level of hay in the diet increased. The weights and yields of skin, liver, heart, kidneys with perirenal fat, omental and mesenteric fats decreased linearly with the inclusion of hay in the diet, while the content (%) of gastrointestinal tract increased. The increased proportion of saltbush hay in the diet of lambs provided adequate true carcass yield and commercial cuts, however, reduces the ribeye area and fat thickness, important measurements in the qualitative evaluation of the lamb's carcass.

A competição interespecífica explica a distribuição espacial de macrófitas aquáticas em estuários?

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Serviços dos ecossistemas prestados pelos estuários : especiação e capacidade de retenção do fósforo

O fator nutricional presente nos sapais não é só importante para os organismos que nele habitam como também apresenta uma importância ecológica a uma maior escala. Exemplifica-se este fato com a capacidade de retenção do Fósforo (P) por parte das plantas podendo estas competir como produto químicos para sua imobilização através da incorporação da sua fração biodisponível para cumprimento dos mecanismos básicos de sobrevivência. O rizosedimento dessas plantas é uma importante fonte de nutrientes necessários para garantia básica da perpetuação de todos os serviços (regulação, provisão, cultural) gerados pelo ambiente. A perda de áreas de sapal foi o motivo principal para a elaboração desta tese visto a preocupação em relação aos impactes que a perda de serviços associados à área de estudo escolhida, o sistema lagunar da Ria de Aveiro, poderá vir sofrer caso aconteçam alterações hídricas (naturais ou antrópicas) mais acentuadas no futuro. Essa tese assume como compromisso chamar a atenção para essa questão como também investigar os mecanismos do ciclo do P este importante nutriente considerado essencial para a manutenção da vida em nosso planeta. Para este estudo foram escolhidas 3 espécies de plantas halófitas representantes do sapal amostral, são elas: Bolbochenous maritimus, Spartina maritima e de Juncus maritimus. As questões levantadas buscam compreender o papel do P nas transformações que ocorrem no rizosedimento das halófitas em 3 diferentes contextos: (i) quando comparados os valores da biomassa de P associado às halófitas estudadas (estudo realizado nos sapais povoados por Spartina maritima e Juncus maritimus) em toda extensão da Ria de Aveiro (ii) quando da disponibilidade de P perante a presença de poluentes inorgânicos no Largo do Laranjo, que corresponde a uma zona historicamente contaminada por metais (estudo realizado no rizosedimento das espécies Bolbochenous maritimus e Juncus maritimus) e (iii) quanto à intrusão superficial da água salgada da laguna (estudo focado na avaliação da perda do P próximo às raízes das halófitas que habitam a zona externa do dique do Baixo Vouga Lagunar (BVL) que corresponde à zona de confluência do Rio Vouga com a Ria de Aveiro). Por meio da análise do rizosedimento e da biomassa das diferentes halófitas predominantes do sapal foi possível verificar que, em relação à carga nutritiva fosfática, de Norte (Canal de São Jacinto/Ovar) a Sul (Canal de Mira) da Ria de Aveiro, a cota do sapal é mais importante do que a natureza espacial do sistema. Esta informação é primordial para a assertividade de futuras medidas de criação e reabilitação das áreas de sapal na Ria de Aveiro. Os estudos realizados nas áreas impactadas (Largo do Laranjo e BVL) incidiram na análise do perfil vertical rizosedimentar das halófitas pertencentes ao sapal médio-alto. Estes estudos revelaram que o rizosedimento dessas halófitas possui características peculiares que definem a dinâmica do ciclo do P de forma bastante característica. O rizosedimento das halófitas presentes no Largo do Laranjo apresentaram teores biodisponíveis de P equivalentes àqueles presentes no rizosedimento de área mais afastada da fonte pontual de contaminação para as mesmas espécies. Numa visão otimista, os resultados revelam que ambos sapais, Largo de Laranjo e Cais do Bico, apresentam condições equiparável para perpetuação dos serviços por eles gerados, que nesse caso se tornam ainda mais valiosos devido a garantia da fitoestabilização dos contaminantes (prevenção da entrada de contaminantes na coluna d’água e na cadeia alimentar). No Baixo Vouga Lagunar a análise espacial do sapal na zona exterior ao dique revelou a perda da diversidade das espécies bem como o aumento da área de vasa e consequentemente a perda dos teores de P associados ao rizosedimento das halófitas mais expostas aos efeitos da compressão costeira intensificados pelas ações naturais e antrópicas a que a Ria está sujeita. Em geral, a degradação dessa área de sapal devido aos fenômenos de assoreamento ou de erosão não pode ser separada dos processos sedimentares na área envolvente, principalmente no caso da Ria de Aveiro que tem sofrido constantes mudanças para atender às necessidades das atividades humanas. Essa tendência provavelmente não mudará no futuro próximo. Consequentemente, a evolução da laguna será principalmente dependente do resultado direto das ações humanas que deverão sempre encontrar formas de compensar os danos causados no âmbito de intervenções de reabilitação do sistema hídrico. A recriação de áreas de sapal pode ter lugar como medida mitigadora no âmbito de intervenções de reabilitação de áreas degradadas e ainda poderá servir como forma de captura de P para programas de utilização de fertilizantes naturais (componente desejável para a agricultura moderna o que é particularmente importante para as regiões altamente dependentes do mercado de importação). Deste modo, recomenda-se que a recuperação das áreas de sapal seja enquadrada no âmbito de intervenções mais amplas de valorização dos sistemas estuarinos e lagunares.

Marine photosynthetic organisms from the Portuguese coast as sources of antitumoural compounds

Dissertação de Mestrado, Ciências Biomédicas, Departamento de Ciências Biomédicas e Medicina, Universidade do Algarve, 2016