Ação das enzimas extracelulares na dinâmica da decomposição de macrófitas aquáticas

Given the importance of mineralization processes to the knowledge of biogeochemical cycles in aquatic environments and aiming to detail these processes through enzymatic activities of microorganisms which act on aquatic macrophytes detritus, this study had as main goals to determine the dynamics of five enzymes activities which act on degradation of lignocellulosic wastes (endoglucanase (EC 3.2.1.4 and EC 3.2.1.91), β- xylanase (EC 3.2.1.8), β-1,4-glucosidase (EC 3.2.1.21) peroxidase (EC 1.11.1.7) and polyphenol oxidase (EC 1.10.3.2)) and the annual succession and efficiency of these enzymes during aquatic macrophytes decomposition, according to intrinsic (fiber content and chemical quality) and extrinsicconditions (temperature, pH, condition of oxygenation and proximity of sediment) in two aquatic systems. The experiments were conducted in the ecological station of Jataí (Luiz Antonio SP). For each experiment 216 litter bags (20 × 20 cm; ф pore = 0.4 mm) were prepared with fragments of Salvinia molesta (10 g (DW)), Eichhornia azurea (15 g (DW)), Cyperus giganteus (Exp. I) and Eleocharis sp. (Exp. II) (15 g (DW)) previously dried. The litter bags were incubated in 3 different sites in two depths: surface (≈ 0.2 m) and sediment-water interface (≈ 3.0 m) at Lagoa do Óleo (oxbow lagoon) in January 2008 and Represa do Beija-Flor (reservoir) in January 2009. Each sampling day (1, 3, 5, 30, 60, 90, 120, 150, 200, 250, 300 and 350) three litter bags of each depth were collected and taken to the laboratory for remaining particulate matter analysis. Taking into account the similarity observed between the systems, it was considered that those detritus were decomposed into acid environment with low nutrient availability (at least part of the year) and, mostly, aerobic (anaerobic periods could have occurred in s-w interface). The chemical quality, characterized by C:N ratio, exercised greatest influence on POMR mass loss and decay coefficients. Enzyme activity on the studied detritus was initiated at the same time of leaching process, intensively. After this period, a decrease in this activity was observed, occurring intermediate peaks. Until the 350th day of decomposition there was a predominance of hydrolytic enzymes activity in relation to oxidative enzymes. There was a direct relationship between mass loss and enzyme activity, related mainly to xylanase activity.Universidade Federal de Sao CarlosDiante da importância dos processos de mineralização para o entendimento dos ciclos biogeoquímicos em ambientes aquáticos e tendo em vista o detalhamento desses processos através das atividades enzimáticas dos microrganismos que atuam sobre os detritos de macrófitas aquáticas, esse estudo teve como objetivos principais determinar a dinâmica das atividades de cinco enzimas que atuam na degradação dos detritos lignocelulósicos (endoglucanases (EC 3.2.1.4 e EC 3.2.1.91), β-xilanase (EC 3.2.1.8), β- 1,4-glicosidase (EC 3.2.1.21), peroxidase (EC 1.11.1.7) e polifenol-oxidase (EC 1.10.3.2)) e analisar a sucessão e a eficiência anual dessas enzimas durante a decomposição de macrófitas aquáticas, em função de condições intrínsecas (teor de fibras e qualidade química) e extrínsecas (e.g. temperatura, pH, condição de oxigenação e proximidade do sedimento) aos seus detritos em dois sistemas aquáticos. Os experimentos foram realizados na Estação Ecológica de Jataí (Luiz Antonio SP). Para cada experimento foram preparados 216 litter bags (20 × 20 cm; ф de poro = 0,4 mm) com fragmentos de Salvinia molesta (10 g (MS)), Eichhornia azurea (15 g (MS)), Cyperus giganteus (Exp. I) e Eleocharis sp. (Exp. II) (15 g (MS)), previamente secos. Os litter bags foram incubados em 3 pontos diferentes, em duas profundidades: superfície (≈ 0,2 m) e interface sedimento-água (≈ 3,0 m) na Lagoa do Óleo em janeiro de 2008 e na Represa do Beija-Flor em janeiro de 2009. Nos dias amostrais (1, 3, 5, 30, 60, 90, 120, 150, 200, 250, 300 e 350) três litter bags de cada profundidade foram coletados e levados ao laboratório para análise do material particulado remanescente. Levando em consideração a semelhança observada entre os dois sistemas, foi considerado que os detritos foram decompostos em ambiente ácido, com baixa disponibilidade de nutrientes (pelo menos em parte do ano) e, majoritariamente, aeróbio, podendo ter ocorrido períodos de anaerobiose na interface s-a. A qualidade química, caracterizada aqui pela razão C:N, foi o fator que exerceu a maior influência sobre as porcentagens e coeficientes de perda de massa da MOPR dos detritos de macrófitas aquáticas avaliados. A atividade enzimática sobre os detritos nos ambientes estudados é iniciada paralelamente à lixiviação, com intensidade. Após esse período é observado decréscimo dessa atividade, ocorrendo picos intermediários. Até o 350º dia de decomposição há predominância da atividade de enzimas hidrolíticas sobre a atividade de enzimas oxidativas. Houve uma relação direta entre perda de massa e atividade enzimática, relacionada, principalmente, à atividade de xilanase