Bioacumulação de metais pesados em plantas nativas a partir de suas disponibilidades em rochas e sedimentos : o efeito na cadeia trófica.

Submitted by Maurílio Figueiredo (maurilioafigueiredo@yahoo.com.br) on 2013-02-19T20:31:41Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_BioacumulaçãoMetaisPesados.pdf: 10069918 bytes, checksum: 57841b50272fe70245baa953d2336d66 (MD5)Approved for entry into archive by Neide Nativa (neide@sisbin.ufop.br) on 2013-02-20T17:05:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_BioacumulaçãoMetaisPesados.pdf: 10069918 bytes, checksum: 57841b50272fe70245baa953d2336d66 (MD5)Made available in DSpace on 2013-02-20T17:05:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_BioacumulaçãoMetaisPesados.pdf: 10069918 bytes, checksum: 57841b50272fe70245baa953d2336d66 (MD5) Previous issue date: 2006As altas concentrações naturais de metais pesados em um ecossistema podem oferecer efeitos nocivos à saúde humana e têm contribuído para a contaminação do meio ambiente. Por outro lado, algumas plantas foram naturalmente selecionadas para tolerância e até bioacumulação de elevadas concentrações destes metais. O objetivo deste trabalho foi avaliar a possibilidade de tolerância diferencial a metais pesados em populações de Pteris vittata L. (Pteridaceae) e Byrsonima variabilis A. Juss. (Malpighiaceae) em dois locais situados na região de Ouro Preto e Mariana e de descrever as possíveis variações anatômicas em folhas de plantas sujeitas a concentrações diferentes de metais pesados, correlacionando essas variações estruturais a um maior ou menor grau de herbivoria causados por insetos. As espécies selecionadas para este trabalho ocorrem nas encostas do ribeirão do Carmo (Mariana), próximo a uma área onde existe a presença de arsênio em grande quantidade e nas cangas lateríticas, ricas em ferro, alumínio e manganês pertencente à Universidade Federal de Ouro Preto. Foram coletadas 30 amostras de folhas de P. vittata e 30 de B. variabilis, metade em cada local de estudo. Além das amostras de plantas, também foram coletadas amostras de solo sob cada planta amostrada, totalizando 60 amostras. Foram realizadas análises químicas em amostras de plantas e de solos e análises mineralógicas em oito amostras de solo representativas. Também, feitas medidas de herbivoria, arquitetura de planta, esclerofilia foliar e de anatomia foliar das espécies estudadas. As amostras de solo coletadas junto às populações de P. vittata são distintas das amostras coletadas junto às populações de B. variabilis, tanto em Mariana quanto em Ouro Preto, indicando que estas espécies ocupam micro-habitats distintos. As análises químicas mostram que a maioria dos elementos no solo se encontra em concentração adequadas para solos não contaminados como, solos para agricultura. Algumas amostras apresentaram concentrações baixas de nutrientes (Ca, Mg e outros) e outros elementos em decorrência da lixiviação e outras apresentaram concentrações altas de Fe, Cr, Ni, As, Bi, Cd, Sb, Th e V devido a fontes naturais na região de Mariana e Ouro Preto. Nas plantas, a maioria dos metais pesados foi encontrada em concentração adequada à nutrição destas, exceto o As em P. vittata e o Mn em B. variabilis, que foram encontrados em concentrações acima do limite ótimo destes descritos na literatura para plantas em geral. Além disso, as concentrações de grande parte dos metais pesados nas plantas não refletem as concentrações encontradas nos solos, evidenciando a existência de mecanismos de tolerância, relacionados eventualmente com absorção seletiva. De maneira geral, as duas espécies estudadas apresentaram índices de bioacumulação de Cu, Zn, Ba e Sr altos. Também, B. variabilis apresentou um alto índice de bioacumulação de Mn e P. vittata de As, sugerindo uma grande eficiência em absorvê-los e translocá-los às folhas em concentrações acima das encontradas nos solos. A taxa de danos causados por herbívoros em P. vittata foi muito baixo, confirmando a hipótese de menor acúmulo de insetos herbívoros ao longo do tempo evolutivo associados às plantas inferiores. Embora as duas populações de B. variabilis tenham apresentado composição química semelhante, a população de Mariana apresentou plantas mais vigorosas, evidenciadas pelas características de arquitetura de planta, folhas menos atacadas por insetos herbívoros e menos esclerófilas do que a população de Ouro Preto. As plantas com maiores concentrações de Mn e maior espessura de cutícula no limbo foliar em B. variabilis foram menos atacadas por insetos herbívoros. Considerando a hipótese de que insetos especialistas associados às plantas esclerófilas são capazes de superar as defesas mecânicas dessas plantas, apresentar uma cutícula espessa não é suficiente para barrar ou inibir a entrada desses insetos. Portanto, sugere-se a possibilidade da B. variabilis acumular manganês na cutícula foliar, tornando esta defesa mais eficiente contra a herbivoria.Natural high concentrations of heavy metals in an ecosystem could result in harmful effects to human health and have contributed for the contamination of the evironment. Nevertheless, some plants tolerates and also bioacumulates high concentrations of these metals, particularly those evalued in such environments. The objective of this work was to avaliate the possibility of diferential tolerance to heavy metal by Pteris vittata L. (Pteridaceae) and Byrsonima variabilis A. Juss. (Malpighiaceae) populations in two locations in Ouro Preto and Mariana region and to describe the possible anatomical variations in plant leaves in response to the different heavy metal concentrations. I aimed to correlate these structural variations to a greater or minor degree of herbivory caused by insects. The species Pteris vittata and Byrsonima variabilis, likely to tolerate heavy metals, were selected for this work. Both species occur in the hillsides of the brook do Carmo (Mariana), near an area where exists high concentrations of arsenic and in the lateritic soils, rich in Fe, Al and Mn of the campi of Ouro Preto Federal University. Thirty leaves samples of each species were collected, half in each study site. Besides, soils samples were also collected close to each plant sampled, totalizing 60 samples. Chemical analysis of plant and soils samples and mineralogical analysis of eight representative soil samples were made. Also herbivory, plant architecture and leaf anatomy traits were measured. The soil samples colected around P. vittata populations were distinct of the soil samples colected under B. variabilis populations in Mariana and in Ouro Preto, thus indicating that these species occupy different micro-habitats.The chemical analyses showed that the majority of elements in the soil were found in adequate concentrations for non-contamined soils such as agricultural soils. Low concentrations of nutrients (Ca, Mg, P, K and others) were found in some samples due to the lixiviation, while high concentrations of Fe, Cr, Ni, Bi, Cd, Sb, Th and V were also found in isolated samples due to natural sources in this area. In the plants, most of elements were found in adequate concentration for the nuticional needs of both species. Only As concentration in P. vittata and Mn concentration in B. variabilis were found in higher concentrations than the optimial limit found in literature for plants in general. Moreover, most of the heavy metals concentrations in plants do not reflect the concentrations found in the soils, sugesting physiological mechanisms to tolerate such elements in high natural concentrations. In general, the two studied species showed high bioacumulation index for Cu, Zn, Ba and Sr. Moreover, B. variabilis showed high bioacumulation index for Mn and P. vittata for As, indicating a great efficiency in absorbing and translocating these elements to the leaves in concentrations higher than that found in the soils. The rates of damage caused by herbivores in P. vittata were very low, confirming the hypothesis of lower accumulation of insects during the evolution time in association to the cryptogams. Although the B. variabilis populations had similar chemical composition, the population in Mariana showed more vigorous plants, evidenced by the plant architecture caracters, along with leaves with less herbivory damage and less sclerophyllous traits than the population of Ouro Preto. The plants of B. variabilis with higher manganese concentrations and with thicker leaf cuticle were less attacked by insects. Considering the hypothesis that specialists insects associated with sclerophyllous plants are capable to overcome their mechanical defenses, to show a thick cuticle is not enough to limit or to restrain the entrance of these insects. Therefore, data suggests the possibility that manganese could acumulate in the B. variabilis’s leaf cuticle, resulting in a more efficient defense against herbivory