Tolerância ao metal zinco e crescimento em diferentes pH em uma cepa de microalga (Chlamydomonas sp.)

TCC(graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro de Ciências Biológicas. Biologia.O carvão mineral foi amplamente utilizado no século passado e a sua extração ainda causa extensos impactos ambientais, como o devido à Drenagem Ácida de Mina (DAM), que atinge bacias hidrográficas inteiras, diminuindo o pH e elevando as concentrações de metais pesados. A necessidade de criar projetos com o objetivo de minimizar os danos causados pela DAM é clara e os estudos com organismos isolados do próprio ambiente atingido para uso como remediador são promissores. Como estes ambientes são altamente desfavoráveis, a biota é reduzida a poucos organismos e entre eles encontramos as microalgas. Microalgas têm grande potencial para uso biotecnológico em biorremoção de metais por serem uma opção natural de tratamento que pode ser produzida em larga escala e a baixo custo, e por não impor severas limitações com relação ao pH, à temperatura e mesmo à composição do meio, além de apresentar uma alta taxa de recuperação de metais da biomassa. Com o objetivo de conhecer melhor a fisiologia de uma cepa de Chlamydomonas sp. isolada da área atingida por DAM em Santa Catarina, foram realizados testes de crescimento em diferentes pH e testes de tolerância ao metal zinco, além de análises do rendimento fotossintético, e análises em Microscopia Eletrônica de Transmissão da alga exposta a uma concentração mediana do metal zinco. Os resultados demonstraram que esta cepa é acidofílica e acidotolerante, podendo viver em pH 2 a 9 com crescimento ótimo em pH 3,6 a 4. Além disso, a alga demonstrou uma alta tolerância ao metal zinco, com uma concentração mediana de 2.958,89 μm. As análises de rendimento fotossintético e de Microscopia Eletrônica de Transmissão se mostraram insatisfatórias para quaisquer conclusões sobre as características analisadas. O estudo mais aprofundado desta cepa e de outras isoladas de áreas de mineração se faz importante devido ao potencial destes organismos para a biorremediação de locais impactados por DAM. Trabalhos que envolvam as características fisiológicas relacionadas a adsorção, absorção e metabolismo de metais pesados são particularmente interessantes e de grande valor para esta área

Ecophysiological and biochemical variation of the surf zone diatom asterionellopsis glacialis sensu lato from Santa Catarina, Southern Brazil

Patches formed by dense accumulations of diatoms in the surf zone (surf diatoms) are common on sandy beaches with intermediate to dissipative morphodynamic states. Their appearances are correlated with environmental factors such as the passage of cold fronts when onshore winds increase beach hydrodynamics, resuspending epibenthic stocks and accumulating them through the inner surf zone. In Santa Catarina state, Southern Brazil, two beaches are known to have frequent occurrence of accumulations of the surf diatom Asterionellopsis glacialis sensu lato: Rincão Beach (28°50' S) and Navegantes Beach (26°52' S). The high biomass of this alga and its central importance in the trophic structure of the coastal ecosystems suggest studies about its potential applications. In the present study, strains of A. glacialis were isolated, cultured under different conditions and evaluated for ecophysiological aspects: growth rate under different conditions, potential biological activities of exudates, biomass and lipid content, and fatty acid profile. A. glacialis cells in culture showed deformation, which were ameliorated by using agitation and silicon and phosphorus enriched culture media. Exudates of the strains showed no allelopathic effects, although previous studies have indicated activity. Lipid content showed variation depending on the strain and culture media. Values ranged from 9% to 13.6% by dry weight. In all strains saturated fatty acids and polyunsaturated fatty acids were identified. Some hypotheses were proposed to explain the variation of the lipid contents, fatty acid profiles and physiological features between strains of the same species. We believe that the fatty acids profile of this primary producer has important consequences in the sandy beach ecology.Manchas formadas por densas acumulações de diatomáceas na zona de arrebentação ("diatomáceas de surf") são comuns em praias arenosas com estados morfodinâmicos dissipativos ou intermediários. Seu aparecimento está correlacionado com fatores ambientais, como a passagem de frentes frias, quando ventos em direção a praia promovem maior hidrodinâmica, gerando ressuspensão de estoques bênticos das diatomáceas, acumulando-as na zona de arrebentação interna. No estado de Santa Catarina, sul do Brasil, duas praias são conhecidas por terem frequente ocorrência de acumulações da diatomácea de zona de arrebentação Asterionellopsis glacialis lato sensu: Praia do Rincão (28 ° 50 'S) e Praia de Navegantes (26 ° 52' S). A alta biomassa desta alga e sua importância central na estrutura trófica dos ecossistemas costeiros sugerem estudos sobre suas potenciais aplicações. No presente estudo, cepas de A. glacialis foram isoladas, cultivadas sob diferentes condições e avaliadas quanto a aspectos ecofisiológicos (taxas de crescimento, atividades biológicas de exsudatos e biomassa) e bioquímicos (conteúdo lipídico e perfil de ácidos graxos). As células de A. glacialis em cultura mostraram deformações, as quais foram melhoradas, usando agitação e meios de cultura ricos em silício e fósforo. O exsudato das cepas não mostrou efeito alelopático nem antimicrobiano, embora estudos anteriores tenham indicado essa atividade. O conteúdo lipídico apresentou variação dependendo da cepa e do meio de cultura utilizado. Os valores variaram entre 9% e 13,6%, em massa seca. Em todas as cepas foram identificados ácidos graxos saturados e poli-insaturados. Algumas hipóteses foram propostas para explicar a variação considerável nos níveis de lipídeos, nos perfis de ácidos graxos e as características ecofisiológicas das cepas. Além disso, sugerimos que o conteúdo e a composição de ácidos graxos pode ter consequências importantes na ecologia das praias arenosas onde A. glacialis ocorre como o principal produtor primário

Blooms of bryozoans and epibenthic diatoms in an urbanized sandy Beach (Balneário Camboriú - SC - Brazil): dynamics, possible causes and biomass characterization

Balneário Camboriú (SC - Brasil) é uma cidade turística, onde o crescimento desordenado da população urbana e a implementação de obras costeiras sem uma avaliação adequada tem gerado impactos ambientais e afetado severamenteou a qualidade sanitária da água e do sedimento do rio Camboriú e da área marinha adjacente. Um dos fenômenos mais recentes e alarmantes observados são as florações de briozoários invasivos (Arboscuspis bellula e Membraniporopsis tubigera) associados com as diatomáceas epibênticas (Amphitetras antediluviana e Biddulphia biddulphiana). Vários indícios associam esses fenômenos, iniciados em 2003, com o excesso de nutrientes e matéria orgânica na enseada Camboriú e com grandes obras costeiras locais, como dragagem, aterro e construção de molhes, levando a mudanças na estrutura ecológica bêntica. Sendo um problema de estético e ambiental, a preocupação da comunidade e órgãos governamentais gerou uma intensificação nos estudos, uma vez que as ocorrências se tornaram mais frequentes e persistentes. O presente trabalho aborda este problema através de estudos ambientais e experimentais. A coleta de material bêntico com embarcação e mergulhos e monitoramento florações junto a praia compuseram a abordagem ambiental. Os trabalhos de laboratório incluíram o isolamento e a cultura de algas e brioozários, bem como a avalição do crescimento desses organismos, além da análise e avaliação química biomassa. Os dados de monitoramento mostraram uma tendência sazonal nas florações, com eventos mais evidentes nos meses mais quentes. Diatomáceas aumentaram em abundância nos meses mais frios e briozoários nos mais quentes. A diatomácea A. antediluviana, predominante nas florações, cresceu de forma satisfatória em cultivo laboratorial, mostrando um melhor crescimento em meios com concentrações mais elevadas de silicato e fosfato. Os briozoários mostraram crescimento lento em condições de laboratório. O material depositado no ambiente mostrou baixas concentrações de ácidos graxos, predominantemente saturados, mas a elevada biomassa sugere um possível uso para a produção de biocombustíveis. Amostras de biomassa dominadas por briozoários apresentaram atividade antimicrobiana moderada contra Klebsiella pneumoniae. A explicação para a ocorrência destes eventos ainda são inconclusivas, mas há evidências consideráveis de que há um efeito sinérgico entre a alta concentração de bactérias e detritos orgânicos na água, relacionada com a poluição local, e a eliminação de competidores naturais pelos impactos das obras costeiras.Balneário Camboriu (SC - Brazil) is a touristic city where the disordered growth of the urban population and the implementation of coastal works without proper evaluation generated environmental impacts and affected the sanitary quality of water and sediment of Camboriu River and marine adjacent area. One of the most recent and alarming phenomena observed are the blooms of invasive bryozoans (Arboscuspis bellula and Membraniporopsis tubigera) associated with epibenthic diatoms (Amphitetras antediluviana and Biddulphia biddulphiana). Several clues associate these phenomena, started in 2003, with the excess of nutrients and organic matter in the Camboriú cove and large coastal works such as dredging, landfills and construction of jetties, leading to changes in benthic ecological structure. Being an aesthetic and environmental health problem, the concern of the scientific community and government agencies intensified as the occurrences become more frequent and persistent. This research addresses this issue through environmental and experimental studies. Samplings of the benthic material collected by boat and diving, and blooms monitoring were the environmental approach. The laboratory work included the algal isolation and culture, in addition to growth conditions assessment and chemical biomass analysis. Monitoring data showed a seasonal trend in the blooms, with more conspicuous events in warmer months. Diatoms increase in abundance in colder months and bryozoans in the warmer ones. The diatom A. antediluviana, predominant in the blooms, grew satisfactorily in laboratory cultivation, showing better growth in media with higher concentrations of silicate and phosphate. Bryozoans showed slow growth in laboratory conditions. The deposited material collected in the environment showed low concentrations of saturated fatty acids, but the high biomass suggest a possible use for biofuels production. Biomass samples dominated by bryozoans showed moderate antimicrobial activity against Klebsiella pneumoniae. The explanation for the occurrence of these blooms are still inconclusive, but there is considerable evidence that it is a synergistic effect between the high concentration of bacteria and organic debris in the water related to local pollution and the elimination of natural competitors by coastal works

Implantação e avaliação de um algal turf scrubber para remoção de nutrientes

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia e Biociências, Florianópolis, 2018.A qualidade e a disponibilidade de água vêm diminuindo drasticamente em todo o globo, comprometendo a viabilidade de ecossistemas inteiros, além da saúde e qualidade de vida de populações humanas. O crescimento urbano rápido e desordenado intensifica a necessidade de intervenções pré e pós-contaminação, ou seja, melhorias no tratamento de esgoto e atitudes de remediação. Estudos com foco em biorremediação despontam em busca de alternativas para recuperação de ambientes atingidos e contaminados e neste contexto, os sistemas Algae Turf Scrubber (ATS) são utilizados com sucesso em ambientes diversos. Estudados para depuração de aquários, foram testados para remoção de nutrientes em efluentes pesados, como os da suinocultura e pecuária. Com o objetivo de implementar e avaliar um sistema de tratamento baseado na técnica ATS para remoção de nutrientes, construímos um sistema composto por duas rampas, adjacente a uma lagoa salobra de decantação de efluentes de maricultura, próxima à Lagoa da Conceição em Florianópolis. O sistema conta com dois regimes hidráulicos intercambiáveis. O regime de crescimento é denominado \"aberto\": a água da lagoa apenas circula pelo sistema. O regime de teste, \"fechado\", funciona com dois reservatórios de 100 litros cada, as rampas são utilizadas separadamente e a água circula apenas dentro do sistema construído. Foram testadas duas topografias de substrato de crescimento diferentes (rede de nylon e rede de polietileno com revestimento em policloreto de vinila expandido), e os parâmetros avaliados incluíram pH, temperatura, salinidade, turbidez, luminosidade, condutividade, oxigênio dissolvido, clorofila e ficocianina in vivo, além da análise da composição específica da biomassa, e do conteúdo de nitrogênio e fósforo. Os testes foram realizados com a água da própria lagoa, e os valores de remoção atingiram 17,81%, 32,35%, e 88,31% para N-NH4, N-NO2 e P-PO4, respectivamente. O sistema poderá continuar em uso para pesquisa e remediação após a finalização deste trabalho.Abstract : Water quality and availability are declining worldwide, compromising ecosystem viability, alongside with human population health and quality of living. The fast and disrupt urban growth intensifies the intervention need, before and after contamination, as in, wastewater treatment and remediation. Algal Turf Scrubber (ATS) rise as an alternative for contaminated aquatic areas restoration and for wastewater treatment as well. Created and studied for aquarium depuration, they were tested for nutrient removal in manure and suine effluents. Therefore, an ATS-based system for nutrient removal were built, with two 4 meter-long ramps connected with a brackish water decantation pond, near Conceição Lagoon, in Florianópolis. The system is interchangeable, with an \"open\" regime, when the water from the decantation pond is pumped to the system, and once passes through, it falls back to the pond; and \"closed\", when the ramps are used separately, with one 100 L reservatory each. The open regime were used to mature the system, and the closed one, for the nutrient removal experiments. Two different substrates were tested, and the descriptive parameters included pH, temperature, salinity, turbidity, irradiance, condutivity, dissolved oxygen, in vivo chlorophyll and phicocyanin, plus nutrients in the water and dry biomass. Tests were run with water from the decantation pond, and the removal rates reached 17,81%, 32,35%, and 88,31% for N-NH4, N-NO2 and P-PO4, respectively. This ATS-based system will be used for further investigations, complementing the research done at this institution