A Influência da Radiação U. V. nos Ecossistemas Terrestres

1. A Influência da Radiação U. V. nos Ecossistemas Terrestres Letícia de Souza Soares Ecologia Energética 2007/2

2. Introdução • Radiação eletromagnética emitida pelo sol; • Subdividida em três classes: U.V.A, U.V.B e U.V.C • Tipo A (320nm a 400nm: maior comprimento de onda) pouca interferência do O3; • Tipo B, entre 280nm e 320nm, fortemente absorvidas pelo O3 estratosféricos; • Tipo C, de 100nm a 280nm, completamente absorvidas pela camada de ozônio, sem interferência nos ecossistemas terrestres; A Radiação U.V. U.V.B http://pro.corbis.com/search/searchFrame.aspx

3. Introdução A Radiação U.V. Principais radiações eletromagnéticas e suas descrições segundo, freqüência, visibilidade e comprimento de onda. Fonte: INPE, http://satelite.cptec.inpe.br/uv/R-UV.html: acessado em 16/09/2007.

4. Introdução U.V.B A Radiação U.V. Afinidade com macromoléculas: proteínas, lipídeos e ácidos nucléicos, causando danos aos sistemas biológicos

5. Introdução A radiação U.V. e a camada de ozônio • A radiação eletromagnética emitida pelo sol quando chega à superfície terrestre, atravessa diversas zonas de distintas composições químicas. • Dentre essas a camada de ozônio, na estratosfera (de 25 a 30 km de altura a partir da superfície terrestre) em que o O3 é o principal constituinte é responsável pela filtragem dessa radiação Radiação ultravioleta emitida pelo sol http://www.sunshinedna.com/?p=1303

6. Introdução A radiação U.V. e a camada de ozônio • Na década de 70: trabalho publicado na Nature, alarmou pela primeira vez para as reações entre os clorofluorcarbonos e o O3 atmosférico (Molina & Howland, 1974). • Em 1985: espessamento na camada de ozônio sobre a Antártica durante a primavera austral foi notado pela primeira vez. • A radiação ultravioleta tem aumentado em todo globo, especialmente nas latitudes temperadas de ambos hemisférios (Bassman, 2004).

7. A Influência da Radiação Ultravioleta nas Plantas Estudo de caso de Tierra del Fuego • Dominada por florestas temperadas; • Ecossistema terrestre no mundo que experimenta os menores índices de redução do ozônio estratosférico, e por conseqüência as maiores incidências de U.V.B (Rousseaux et al., 1999).

8. Latitude aproximada de Tierra del Fuego Padrões mensais de ozônio em função da latitude e da altitude, no período de 1978 a 1993. (Fonte:De Winter-Sorkina, 2001).

9. A Influência da Radiação Ultravioleta nas Plantas Estudo de caso de Tierra del Fuego Impactos no DNA vegetal • Danos no DNA: indicadores acurados, principal causa de morte e degeneração celular; • Dímeros de pirimidina ciclobutano (DCP): cerca de 75% dos fotoprodutos aberrantes resultantes das alterações nas moléculas de ácido desoxirribonucléico induzidas por radiação U.V.B; • Inibição no crescimento vegetal; • Mecanismos celulares de reparo são essenciais para a sobrevivência dos indivíduos à exposição à radiação ultravioleta do tipo B (Rousseaux et al., 1999).

10. A Influência da Radiação Ultravioleta nas Plantas Estudo de caso de Tierra del Fuego Impactos no DNA vegetal • Rousseaux e colaboradores (1999): efeitos da radiação U.V.B em Gunnera magellanica; • Comparação de plots previamente determinados de G. magellanica com e sem influência da radiação u.v.B ambiente; Estrutura dos plots com atenuação (Fonte: Rousseaux et al., 2001).

11. Estudo de caso de Tierra del Fuego Impactos no DNA vegetal DNA Larvas de Peixes Plantas Depleção do ozônio por ano (A) e em relação aos índices de Setlow (B), Caldwell (C) e Hunter (D) por dias do ano (Fonte: Rousseaux et al. 1999).

12. A) Depleção do ozônio atmosférico medido em unidades de Dobson em 14 e 17 de outubro de 1997, respectivamente. B) Unidades de Setlow, para danos no DNA, medidas em nas duas dadas anteriores. C) Unidades de danos do DNA para o mesmo período (Fonte: Rousseaux et al. 1999).

13. Estudo de caso de Tierra del Fuego Impactos no DNA vegetal Conclusões • O reparo de DNA de G. magellanica não capaz de retirar todas as aberrações geradas em tão pouco tempo; • Os efeitos dos danos no DNA de G. magellanica apresentam expressões fenotípicas como redução da área foliar; Gunnera magellanica http://www.ruhr-uni-bochum.de/boga/html/Gunnera_magellanica_Foto.html

14. Variações na incidência de radiação u.v. causadas pela depleção na camada de ozônio, causam intensos danos às populações de G. magellanica naturalmente ocorrentes em Tierra del Fuego, podendo apresentar implicações para todo esse ecossistema. Parque Nacional Tierra del Fuego

15. A Influência da Radiação Ultravioleta nas Plantas Estudo de caso de Tierra del Fuego Compostos fenólicos: proteção e filtragem interna da radiação U.V.B • Inflorescência induzida pela raidação U.V.; • Espécies de Tierra del Fuego: altas concentrações de compostos fenólicos em respostas às altas incidências de radiação U.V.B;

16. A Influência da Radiação Ultravioleta nas Plantas Estudo de caso de Tierra del Fuego Efeitos a longo prazo nas interações tróficas Metabólitos secundários vegetais (Bassman, 2004) • Redução do stress oxidativo causado pela exposição à radiação ultravioleta; • Relações planta-herbívoro; • Interações planta-patógeno; • Interações competitivas; • Seqüestro do carbono; • Ciclagem de nutrientes; classificados em três categorias baseados em sua origem na via biossintética terpenoides alcalóides fenilpropanoides

17. Estudo de caso de Tierra del Fuego Efeitos a longo prazo nas interações tróficas Metabólitos secundários vegetais (Bassman, 2004) Terpenoides • Cerca de 25.000 substâncias • Defesa contra herbívoros generalistas: toxinas ou impedindo a herbivoria e a deposição de ovos na planta; • Agentes alelopáticos; • Atrativos para polinizadores e dispersores de sementes http://www.nrcs.usda.gov/news/thisweek/images/humingbd.jpg

18. Insetos herbívoros adaptados: metabolismo que detoxifica os terpenoides; capazes de seqüestrar esses compostos que atuam como defesa anti-predação (impalatabilidade e colorações aposemáticas);

19. Atrativos para vespas parasitóides: hospedeiros larvas insetos que danificam as plantas produtoras de terpenóides; http://aggie-horticulture.tamu.edu/galveston/images/GCMGA14623_parasitoid_example_02.jpg

20. Estudo de caso de Tierra del Fuego Efeitos a longo prazo nas interações tróficas Metabólitos secundários vegetais (Bassman, 2004) Alcalóides • Encontrados em 20% das espécies de plantas com flores; • Geralmente empregados como parte da defesa química do organismo vegetal;

21. Estudo de caso de Tierra del Fuego Efeitos a longo prazo nas interações tróficas Metabólitos secundários vegetais (Bassman, 2004) Fenilpropanóides • Defesa anti-herbivoria por insetos;

22. Estudo de caso de Tierra del Fuego Efeitos a longo prazo nas interações tróficas Metabólitos secundários vegetais (Bassman, 2004) Biossíntese ativada pela radiação ultravioleta do tipo B via indução da expressão gênica das enzimas sintetizantes terpenoides alcalóides fenilpropanoides Alterações em diversos níveis tróficos

23. Estudo de caso de Tierra del Fuego Efeitos a longo prazo nas interações tróficas Alterações nos níveis de herbivoria (Rousseaux et al., 1998)

24. Estudo de caso de Tierra del Fuego Efeitos a longo prazo nas interações tróficas Alterações nas taxas de decomposição (Pancotto et al., 2005) Experimentos 2x2: Plantas que cresceram à atenuação da radiação U.V. e a condições normais, submetidas aos dois mesmos tratamentos para seus processos de decomposição

25. Estudo de caso de Tierra del Fuego Efeitos a longo prazo nas interações tróficas Alterações nas taxas de decomposição (Pancotto et al., 2005) Mudanças na composição foliar Decomposição Alterações na microfauna do solo Fotólise Decomposição

26. Estudo de caso de Tierra del Fuego Efeitos a longo prazo nas interações tróficas Conclusões

27. Referências Bibliográficas • - Begon, M., Harper, J.L., Towsend, C.R. 2006. Ecology: from individuals to ecosystems. 4 ed. London: Blackwell Publishing. • - Bassman, J. H. 2004. Ecosystem consequences of enhanced solar ultraviolet radiation: secondary plant metabolites as madiators of multiple trophic interactions in terrestrial plant communities. Photochemistry and Photobiology 79 (5): 382-398. • - Caldwell, M. M.; Bornman, J. F.; Ballaré, C. L.; Flint, S. D. & Kulandaivelu, G. 2007. Terrestrial ecosystems, increased solar ultraviolet radiation, and interactions with other climate change factors. Photochemical & Photobiological Sciences 6: 252-266. • De Winter-Sorkina, R. 2001. Impact of ozone layer depletion I: ozone depletion climatology. Atmospheric Environment 35: 1609-1614. • Ferreira, Aurélio Buarque de Holanda.1975.NovoDicionário da Língua Portuguesa. 1a. ed.Rio de Janeiro: Nova Fronteira. • - Pianka, E. R. 1966. Latitudinal gradients in species diversity: A review of concepts. American Naturalist 100: 33-46. • - Rousseaux, M. C.; Ballaré, C. L.; Giordano, C. V.; Scopel, A. L.; Zima, A. M.; Szwarcberg-Bracchitta. 1999. Ozone depletion and UVB radiation: Impact on plant DNA damage in southern South América. PNAS 96 (26): 15310-15315. • - Zepp, R. G.; Erickson III, D. J.; Paul, N. D. & Sulzberger, B. 2007. Interactive effects of solar UV radiation in climate change on biogeochemical cycling. Photochemical & Photobiological Sciences 6: 286-300.