Baixe Fungos e Leveduras em Águas do Estuário da Lagoa dos Patos e Praia do Cassino e outras Slides em PDF para Produtividade, somente na Docsity!
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE - FURG
PÓS-GRADUAÇÃO EM OCEANOGRAFIA BIOLÓGICA
FUNGOS E LEVEDURAS NA ÁGUA E PLANTAS
MACRÓFITAS EM DECOMPOSIÇÃO DA REGIÃO
ESTUARINA DA LAGOA DOS PATOS E PRAIA DO
CASSINO, RS - BRASIL
ERICA DA SILVA SILVEIRA
Tese apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Oceanografia Biológica da Universidade Federal do Rio Grande, como requisito parcial à obtenção do título de DOUTOR.
Orientador: Paulo Cesar Abreu
RIO GRANDE, AGOSTO 2012
Agradecimentos
Ao Prof. Dr. Paulo Abreu pela orientação, confiança, seriedade, ajuda e condições para que este trabalho fosse conduzido. Aos professores Drs. Cesar Costa, Clarisse Odebrecht e Eliana Furlong, membros da banca de acompanhamento, que sempre se mostraram disponíveis durante a condução deste trabalho. À prof. Dra. Virginia Tavano, pela atenção dedicada no convívio durante estes 4 anos. Ao Programa de Pesquisas Ecológicas de Longa Duração (PELD), financiado pelo CNPQ, no âmbito do qual grande parte deste trabalho foi desenvolvido. À Vera que sempre me socorreu nas dúvidas sobre o regimento, disciplinas, créditos, regras e concedeu dicas valiosas. Ao Programa de Pós Graduação em Oceanografia Biológica, aos professores das disciplinas cursadas e todos aqueles que me apoiaram na condução das etapas deste trabalho. Ao Cnpq pelo suporte financeiro. Á minha família que na sua simplicidade sempre valorizou este trabalho e me apoiou de muitas formas o tempo todo. À família Coch que me adotou como membro e foi meu porto seguro nesta cidade. Aos meus colegas Laboratório de Fitoplâncton e de Microrganismos Marinhos. Passamos muito tempo juntos, dividindo trabalho e vida, o que transformou dias difíceis, na maioria das vezes, em histórias engraçadas. E a ―salinha‖ me fez forte nos últimos dias deste trabalho. Sozinha teria sido bem difícil, mas com vocês queridos amigos Hay Theig, Carol, Márcio, Alessandra, Amália e
ÍNDICE
Resumo..................................................................................................... 6 Abstract...................................................................................................... 8 Introdução geral......................................................................................... 10 Objetivos e hipóteses de trabalho............................................................. 18 Objetivo geral........................................................................................ 18 Objetivos específicos............................................................................. 18 Hipóteses............................................................................................... 18 Referências........................................................................................... 19
Capitulo I
Fungos no estuário da Lagoa dos Patos e Praia do Cassino, Rio Grande, RS - Brasil.
Resumo……………………………………………………………………… 26 Introdução………………………………………………………………....... 27 Materials e métodos………………………………………………………... 30 Local de estudo…………………………………………………………….. 30 Isolamento de Fungos e Leveduras……………………………………… 31 Análise estatística………………………………………………………….. 32 Resultados…………………………………………………………………... 33 Discussão……....................................................................................... 41 Referências………................................................................................. 47
Capitulo II
Variação Espacial de Fungos e Leveduras no Estuário da Lagoa dos Patos e Praia do Cassino, Rio Grande, RS, Brasil
Resumo……………………………………………………………………… 54 Introdução………………………………………………………………..….. 55 Material e métodos ………………………………………………………… 58 Isolamento e identificação de fungos e leveduras das amostras……... 60 Análise estatística………………………………...................................... 61
Resultados…….......................................................................... 62 Discussão……….............................................................. 72 Referências…………………………………………………………………. 80
Capitulo III
Colonização de fungos durante a decomposição de três espécies de macrófitas emergentes em um marisma do estuário da Lagoa dos Patos, Rio Grande, RS..
Resumo................................................................................................. 88 Introdução.............................................................................................. 89 Material e métodos................................................................................ 93 Local de estudo..................................................................................... 93 Isolamento e identificação de fungos ……………………………………. 95 Análise da decomposição...................................................................... 96 Carbono e Nitrogênio orgânico particulado........................................... 97 Resultados ............................................................................................ 97 Isolados identificados/planta................................................................. 97 Decomposição....................................................................................... 99 Carbono e nitrogênio............................................................................. 103 Discussão ........................................................................................... 105 Colonização e sucessão fúngica......................................................... 105 Referências........................................................................................... 111 Discussão Geral. .................................................................................. 124 Variação espacial e temporal de fungos no estuário da Lagoa dos Patos..................................................................................................... 124 Interação entre os fungos do marisma e da coluna de água do estuário da Lagoa dos Patos e região costeira adjacente.............................................................................................. 127 Sucessão de gêneros de fungo durante a decomposição de macrófitas aquáticas no estuário da Lagoa dos Patos......................... 129 Perspectivas futuras............................................................................. 130 Referências........................................................................................... 131
quantidade de MPS, temperatura da água, salinidade, concentrações de nitrito+nitrato e fosfato e pH. Nos dois períodos (1 e 2) foram isolados os gêneros: Alternaria , (1), Aspergillus ,(1,2), Aureobasidium ,(1), Bispora ,(1,2) Botryoderma , (1,2), Botryotrichum ,(1), Cladosporium ,(1,2), Chrysosporium ,(1), Dictyosporium ,(2), Helminthosporium ,(1), Monosporium ,(1), Papilospora ,(1), Paecilomyces ,(2), Penicillium ,(1,2), Phialophora , (2), Rhizoctonia ,(2), Scopulariopsis ,(2), Speiropsis ,(2), Syncephalastrum ,(2), Tilletiopsis ,(2), Trichoderma ,(1,2), Trichophyton ,(1,2), Verticillium ,(2), além das leveduras Candida parapsilosis (2) , Cryptococcus albidus (2) , Issatchenkia orientalis (2) , Rhodotorula mucilaginosa (2) , Rhodotorula minuta (2) e Yarrowia lipolytica (2) , leveduras não identificadas (1,2), e fungos não esporulados (1). A microalga Prototheca (2), que tem características de fungo, também foi identificada neste estudo. A colonização fúngica em S. alterniflora (Sa), S. densiflora (Sd) e S. maritimus (Sm) foi distinta na composição dos gêneros quanto com relação ao período de aparecimento durante o experimento, tendo sido isolados os gêneros Acremonium ,(Sm), Amblyosporium ,(Sd), Botryoderma ,(Sa,Sd), Bispora ,(Sm), Cercosporella ,(Sa,Sm), Fusarium ,(Sa,Sd), Gonatobotriys ,(Sm), Microsporum ,(Sa), Mucor ,(Sa,Sm), Penicillium ,(Sa,Sm), Rhizopus ,(Sm), Rhizoctonia ,(Sa,Sm), Rhynchosporium ,(Sm), Scedosporium ,(Sd), Thallospora ,(Sd), Tilletiopsis ,(Sm) e Trichophyton , (Sd). A decomposição de S. densiflora e S. maritimus se processou de modo semelhante, restando cerca de 64% do material inicial da planta após 180 dias do experimento, enquanto que S. alterniflora apresentava apenas 35% da biomassa seca inicial neste mesmo período. S. maritimus foi a espécie que apresentou maior diversidade fúngica na decomposição e isto pode estar relacionado à maior quantidade de
nitrogênio presente na biomassa desta planta. Além disto, o aumento constante de nitrogênio no detrito de S. maritimus pode ter resultado da incorporação deste nutriente pelos fungos que colonizaram o detrito ao longo do estudo. ABSTRACT The estuarine region of Patos Lagoon is an ecosystem dominated by the detritus food chain and where macrophytes are the main primary producers, furnishing matter and energy to aquatic consumers. In the process of detritus formation, fungi play an important role. However, there is little knowledge about the diversity of fungi in the salt marsh and in the water column of this estuarine ecosystem. In order to determine the diversity of fungi and yeasts in the estuary and adjacent coastal area, water samples were monthly collected and analyzed in three stations distributed along the Patos Lagoon estuary and Cassino Beach, from march 2007 to june 2008 (period 1) and from june 2009 to june 2010 (period 2). The relationship between the abiotic variables such as water temperature, salinity, pH, transparency (Secchi disk), suspended particulate matter (SPM) and dissolved inorganic nutrients (phosphate, ammonia, nitrite and nitrate) and fungi was also considered. In addition, we also studied the colonization of fungi during decomposition of macrophytes Spartina alterniflora , Spartina. densiflora and Scirpus maritimus using litter bags, which were deposited in a salt marsh in the Patos Lagoon estuary, and collected for analysis on days 7, 15, 30, 90, 180. Concentrations of carbon and nitrogen of the material in the litter bags were also analyzed. The two sampling periods of water showed differences in fungal diversity, and from march 2007 to june 2008 the distribution of these organisms was mainly affected by salinity and concentrations of ammonia and phosphate, whereas from june 2009 to june
related to the higher amount of nitrogen present in the biomass of this plant. However, the steady increase of N in detritus of this plant may have resulted from the incorporation of this nutrient by fungi that colonized the detritus.
INTRODUÇÃO GERAL Os fungos são seres eucariontes heterótrofos; unicelulares ou multicelulares; microscópicos ou macroscópicos; com reprodução assexuada ou sexuada, resultando, neste último caso, na formação de esporos. Os fungos possuem parede celular constituída por quitina e β-glucano. Estes organismos se alimentam por absorção e apresentam glicogênio ou lipídeos como material de reserva energética (Kirk et al. 2001). A sistemática dos fungos é bastante complexa e não completamente esclarecida. O reino Fungi inclui quatro filos: Chytridiomycota, Ascomycota, Zygomicota e Basidiomycota. O filo Ascomycota tem sido relatado como predominante em ambientes aquáticos (Shearer et al. 2007), marinhos (Shearer et al. 2007, Jones et al. 2009, Hyde et al. (2000) e com muita matéria orgânica em decomposição (Nikolcheva & Bärlocher , 2004, Pearman et al. 2010). Os fungos podem também ser caracterizados como filamentosos e unicelulares, ou leveduras. Fungos filamentosos apresentam o talo formado por hifas que, em conjunto, formam o micélio. A reprodução assexuada destes organismos se dá por fragmentação, ou pela produção de esporos, que são dispersos pelo vento e pela água (Alexoupoulos et al. 1996). Fungos unicelulares, que apresentam reprodução assexuada por brotamento e sexuada por fusão de gametângios são denominados leveduras. Estes
organismos também podem apresentar a formação de pseudomicélio (Sidrim & Moreira , 1999, Alexoupoulos et al. 1996). Há grande diferença entre os fungos verdadeiramente aquáticos e os que podem ser encontrados em ambiente aquático. Os fungos verdadeiramente aquáticos dependem da água para reprodução, e possuem adaptações morfológicas especiais que lhes permitem a vida na água (Sparrow, 1968, Dick, 1970). Fazem parte deste grupo os fungos zoospóricos, os hifomicetos aquáticos e as leveduras aquáticas (Dix & Webster, 1995). Por outro lado, fungos de origem terrestre, denominados geofungos, podem ser carreados para o ambiente aquático por meio de ventos, lixiviação, adesão a substratos orgânicos alóctones, entre outros. Estes se estabelecem, com bastante frequência, em substratos orgânicos submersos, ou utilizam a água como veículo de transporte para suas unidades de dispersão (Sparrow, 1968, Dick, 1970). Fungos terrestres encontrados em ambientes aquáticos são denominados de fungos imigrantes e os que podem alternar periodicamente diferentes fases do ciclo de vida entre os ambientes aquático e terrestre de migrantes. Enquanto os chamados versáteis, são geofungos que conseguem sobreviver nestes ambientes e que utilizam a água como meio de transporte para dispersão, podendo fixar-se e decompor substratos orgânicos submersos. Os geofungos não adaptados ao ambiente aquático e que tem uma diminuição de sua atividade metabólica após submersão, são chamados transientes (Park 1972, Dick 1976, Dix & Webster 1995). As leveduras aquáticas têm elevada produção de enzimas e são capazes de degradar vários tipos de substratos (Alexopoulos et al. 1996). Algumas representantes deste grupo são sensíveis às variações ambientais
A importância dos fungos para o funcionamento dos ecossistemas é amplamente conhecida, uma vez que estes são decompositores de matéria orgânica e possuem grande capacidade de degradação de resíduos (Kjøller & Struwe 1992, Moore-Landecher 1996). A capacidade de sintetizar enzimas faz dos fungos participantes ativos na decomposição da matéria orgânica e na ciclagem de nutrientes sendo, por isso, importantes para a cadeia alimentar detritívora (Christensen, 1989). Os fungos são organismos com maior atividade sapróbia em ambientes terrestres e aquáticos e são fundamentais na ciclagem de elementos essenciais, mineralização, acumulação de materiais tóxicos e desintoxicação ambiental (Barlocher & Kendrick 1974, Christensen 1989). Nos ecossistemas aquáticos, os fungos são também importantes em outros processos ecológicos como, por exemplo, o controle de comunidades microbianas (―top-down‖) e pelo parasitismo, principalmente de fitoplâncton, e nutrição de zooplâncton, que podem alimentar-se das formas de vida livre destes organismos (Jobard et al. 2010a, Rasconi et al. 2011, Sime-Ngando et al. 2011). Os fungos marinhos são comumente encontrados durante a decomposição e formação de detritos de plantas em águas costeiras (Kohlmeyer e Kohlmeyer 1979; Newell, 1996; Hyde et al , 2000;. Raghukumar, 2004, Sridhar, 2005), mas também são encontrados em conchas calcárias (Raghukumar et al. 1992), algas (Raghukumar, 2006) e corais (Golubic et al. 2005). Também têm sido isolados de sedimentos no fundo do mar (Damare et al. 2006), até mesmo de sedimentos marinhos anóxicos (Stoeck et al. 2003). Cerca de 500 espécies de fungos já foram descritas em habitats marinhos (Kis-Papo, 2005), com uma grande maioria das leveduras
pertencentes ao filo Ascomycota (por exemplo, Candida, Debaryomyces, Kluyveromyces, Pichia , e Saccharomyces ), que são comuns em águas rasas, enquanto os fungos que pertencem ao filo Basidiomycota são mais comuns em águas profundas (Munn, 2004). A distribuição de fungos marinhos é influenciada por vários fatores, como temperatura da água (Hughes, 1974) salinidade (Booth& Kenkel 1986) e disponibilidade de substrato (Jones, 2000). No Brasil, os trabalhos de diversidade de fungos e leveduras em ambientes aquáticos ainda são escassos. A respeito de leveduras em ambiente de água doce, Medeiros et al. (2008) conduziram um trabalho na região Sudeste para verificar a diversidade e susceptibilidade á antifúngicos de leveduras de ambientes tropicais. Estes autores isolaram 134 espécies de leveduras da água e do sedimento. O gênero Candida foi o que apresentou o maior número de espécies, com a presença de patógenos oportunistas, como Candida krusei, C. tropicalis, C. guilliermondii e C. parapsilosis. Quanto aos fungos filamentosos, a maioria dos estudos conduzidos em ambientes de água doce no Brasil referem-se a colonização destes organismos em substratos vegetais (principalmente folhas) submersos, observando-se a presença de geofungos e fungos zoospóricos (Schoenlein-Crusius & Milanez 1989, 1998, Schoenlein-Crusius et al. 1990, 1992, Pires-Zottarelli et al. 1993, Moreira, 2006). Os estudos mais recentes sobre os fungos em ambientes marinhos no Brasil foram, na sua maioria, conduzidos em praias turísticas e tiveram como objetivo a avaliação sanitária destes locais. Por exemplo, Gomes et al. (2008) isolaram e identificaram fungos filamentosos da areia e da água das praias de Casa Caiada e Bairro Novo, principais praias de Olinda, Pernambuco. Neste
segundo lugar, os fungos podem desempenhar um papel importante na imobilização de nitrogênio, através da conversão de nitrogênio inorgânico em biomassa fúngica, resultando assim numa diminuição da proporção CN do detrito e na melhoria de sua qualidade nutricional (Fell & Newell, 1981). Além disso, a presença dos fungos na produção detrítica pode tornar o detrito mais palátavel aos organismos detritívoros (Rietsma et al. 1988). A despeito da potencial importância dos fungos na cadeia detritívora de ambientes com alta produtividade primária, não foram realizados estudos sobre a ecologia destes organismos no estuário da Lagoa dos Patos e região costeira adjacente. Nestes ambientes são escassas as informações sobre a abundância e diversidade de fungos e leveduras. Existe apenas o trabalho de Mendoza et al. (no prelo), que teve como objetivo o isolamento de gêneros patogênicos. Com relação aos fungos presentes na região de marisma do estuário da Lagoa dos Patos, temos apenas o estudo de Hickenbick et al. (2004) que observaram durante a decomposição de três espécies de macrófitas aquáticas na região estuarina da Lagoa dos Patos, uma grande quantidade de esporos de fungos não identificados nas amostras analisadas. A presente Tese, estruturada em três capítulos, pretende contribuir para o conhecimento sobre identificação de fungos e leveduras na água do estuário da Lagoa dos Patos e região costeira adjacente, e o papel destes organismos fungos no processo de decomposição das macrófitas emergentes de marismas, Spartina alterniflora, Spartina densiflora e Scirpus maritimus deste estuário. No capítulo I, ―Fungos no estuário da Lagoa dos Patos e Praia do Cassino, Rio Grande, RS‖, Brasil, foi avaliada a variabilidade espacial e
temporal de fungos nas águas da região estuarina da Lagoa dos Patos e Praia do Cassino, com amostras de água que foram coletadas mensalmente em três estações distribuídas entre o estuário da Lagoa dos Patos e a região costeira adjacente, no período de Março de 2007 à Junho de 2008. No capítulo II, ―Variação espacial e temporal de fungos e leveduras no estuário da Lagoa dos Patos e Praia do Cassino, Rio Grande, RS, Brasil‖, conduzido no período de Junho de 2009 à Junho de 2010, foi dada continuidade ás análises do capítulo I, com adição da variável abiótica material particulado em suspensão (MPS) e identificação das leveduras isoladas em nível de espécie através do sistema automatizado Vitek II®. No capítulo III, ―Colonização de fungos durante a decomposição de três espécies de macrófitas em um marisma do estuário da Lagoa dos Patos, Rio Grande, RS, Brasil‖, foi avaliada a colonização fúngica e concentração de carbono e nitrogênio durante a decomposição de S. alterniflora, S densiflora e S. maritimus, através de ―litter-bags‖ que foram depositados em uma marisma no estuário da Lagoa dos Patos, e retirados para análises nos períodos de 7, 15, 30, 90, 180 dias após o início do experimento
OBJETIVOS E HIPÓTESES DE TRABALHO Hipóteses
- Os grupos dominantes no estuário da Lagoa dos Patos e região costeira adjacente são os Ascomicetos.,
- A distribuição fúngica da região apresenta uma marcada variação espacial em função das condições ambientais (principalmente salinidade) no estuário da Lagoa dos Patos e praia do Cassino;
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