Avaliação do impacto da urbanização sobre a heterogeneidade química e a estrutura das comunidades fitobênticas: uma abordagem integrada

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, Florianópolis, 2011Macroalgas são produtores primários responsáveis pela manutenção da vida nos oceanos, desempenhando um papel ecológico fundamental na manutenção destes ecossistemas. As crescentes pressões antrópicas exercidas sobre as zonas costeiras representam fatores importantes que podem mudar os padrões locais, regionais ou globais de distribuição e abundância das macroalgas. Além disso, as populações podem apresentar particularidades químicas com a produção de substâncias exclusivas e a síntese dessas pode ser função direta do estado de conservação do metabolismo, sendo plausível supor que a variabilidade de metabólitos primários e secundários também representem descritores informativos de variações ambientais. Este estudo teve como principais objetivos descrever a estrutura das comunidades fitobênticas de costões rochosos entre marés de ambientes preservados e urbanizados no sul do Brasil e avaliar a heterogeneidade dos metabólitos primários e secundários produzidos por estas comunidades, propondo ferramentas para caracterizar os danos causados pela urbanização sobre o potencial biotecnológico destes organismos. A análise multivariada de variância indicou diferença significativa entre a estrutura das comunidades algais amostradas em ambientes preservados e urbanizados. As áreas preservadas foram caracterizadas por maior número de táxons e pelo aumento da ocorrência de espécies de Rhodophyta. As praias urbanizadas foram dominados por algas oportunistas, como Cladophora e Ulva. Os testes de significância indicaram maior riqueza de espécies, dominância, diversidade de Shannon-Wiener e equitabilidade de Pielou nas praias preservadas. As análises multivariadas de variância indicaram maior ocorrência de clorofilas, carotenóides, lipídios, terpenóides e poliacetilenos nas praias preservadas. Os dados quimioecológicos indicaram que a riqueza, a abundância e a diversidade de Shannon-Wiener foram superiores nas praias preservadas quando comparadas às praias urbanizadas do respectivo município. A concordância observada entre os índices ecológicos e quimioecológicos evidencia a conseqüência direta da diversidade biológica sobre a diversidade química dos organismos. Desta forma, pode-se afirmar que a perda da biodiversidade implica na perda da diversidade de metabólitos primários e secundários e, conseqüentemente, do potencial biotecnológico dessas comunidades

Influence of piers on functional groups of benthic primary producers and consumers in the channel of a subtropical coastal lagoon

Hábitats artificiais têm se tornado comum em áreas costeiras no mundo todo, podendo influenciar a estrutura e funcionamento de ecossistemas bênticos. Nós analisamos a influência de trapiches nos grupos morfofuncionais bênticos de algas associadas a substrato consolidado e de macrofauna em substrato inconsolidado, no canal da Lagoa da Conceição (sul do Brasil). O principal impacto da presença de trapiches é a redução da irradiação disponível para atividade fotossintética, o que está diretamente relacionado com o decréscimo na biomassa microfitobentônica no sedimento e de macroalga de formas de vida mais complexas. Contrário ao esperado os morfotipos com alto potencial de produtividade de biomassa, como macroalgas calcárias articuladas, corticadas e coriáceas, em geral foram menos abundantes, sendo que macroalgas foliáceas e filamentosas de menor biomassa foram encontradas exclusivamente em áreas controle. Os efeitos do trapiche nos grupos funcionais de epifauna e infauna foram específicos ao ponto de coleta e provavelmente relacionados com redução generalizada de produtores primários e com o novo hábitat criado. A infauna discretamente móvel foi o único grupo funcional capaz de prosperar embaixo dos trapiches, devido à sua mobilidade reduzida e frágil estrutura morfológica, beneficiando-se do abrigo oferecido pelos hábitats artificiais. Nossos resultados mostraram que os trapiches podem ter um efeito negativo sobre os organismos da base da cadeia trófica, responsáveis pelo controle bottom-up.Artificial habitats have become common in coastal areas worldwide and may influence the structure and functioning of benthic ecosystems. We analyze the influence of piers on the benthic morphofunctional groups of rocky seaweeds and of soft bottom macrofauna in the channel of Conceição Lagoon (southern Brazil). The main impact is a reduction in the luminosity available for photosynthetic activity which is directly related to a decrease in the biomasses of sediment microphytobenthos and of more highly structured macroalgae life-forms. Contrary to expectations, the morphotypes of potentially high biomass productivity, such as articulated coralline, corticated and leathery macroalgae, were in general less abundant and the low biomass foliose and filamentous macroalgae occurred in reference areas but not under the piers. The piers' effects on motile epifauna and infauna functional groups were site-specific and probably related to the general reduction in primary producer organisms in the new habitats. The discretely motile infauna was the only functional group able to thrive under the piers due to their reduced motility and fragile morphological structures, being benefited by the shelter provided by the artificial habitats. Our results showed that the piers might have a negative effect on the base-trophic level organisms responsible for bottom-up controls

Avaliação da atividade antioxidante de extratos brutos de macroalgas marinhas do litoral brasileiro

Orientador: Angelica Ribeiro SoaresMonografia (graduação) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Terra, Centro de Estudos do Mar, Curso de Oceanografia com Habilitação em Pesquisa OceanográficaOs radicais livres e outros derivados ativos do oxigênio são reconhecidos como subprodutos naturais do metabolismo aeróbico. No entanto, as espécies reativas do oxigênio participam diretamente de mecanismos relacionados a diversos estados patológicos como câncer, diabetes, aterosclerose, Alzheimer, Parkinson, entre outros. A aplicação tópica ou a administração oral de antioxidantes tem sido uma das maneiras de prevenção aos danos desencadeados pelo estresse oxidativo. As algas marinhas representam uma importante fonte de substâncias antioxidantes naturais, uma vez que têm sistemas de defesa antioxidante bem desenvolvidos. O objetivo desse trabalho foi avaliar o potencial antioxidante, através do método de seqüestro de radicais DPPH e do sistema -caroteno/ácido linoléico; mensurar o conteúdo fenólico total, através do método Folin-Ciocalteu; e determinar o perfil químico por cromatografia em camada delgada dos extratos brutos obtidos a partir de 26 espécies de macroalgas marinhas coletadas em praias da costa sul e sudeste do Brasil. Os extratos que apresentaram resultados relevantes quanto à atividade antioxidante foram analisados por RMN, para a elucidação dos seus compostos majoritários. As espécies Spyridia clavata, Dictyota sp. e Colpomenia sinuosa apresentaram atividade superior a 65% em ambos os métodos utilizados para a avaliação da atividade antioxidante. Cryptonemia seminervis e Amansia sp. se destacaram por obter resultados acima de 72% nas três concentrações testadas pelo método DPPH. Por esse motivo, as duas espécies foram selecionadas para o fracionamento guiado por bioensaios. Padina gymnospora, Sargassum vulgare e Osmundaria obtusiloba apresentaram os maiores valores referentes ao conteúdo fenólico total (243,2; 252,65 e 569,33 mg EAG/ g extrato, respectivamente). A caracterização química dos extratos brutos revelou a presença de esteróis e substâncias da classe dos aminoácidos na maioria das espécies de Rhodophyta analisadas. Dentre as Ochrophyta, todas as espécies apresentaram fenóis e derivados aminados, e apenas uma delas não apresentou esteróis em sua composição. Em todas as espécies de Chlorophyta analisadas foi observada a presença de derivados aminados e fenóis, e em apenas duas espécies não foi constatada a presença de esteróis. As espécies Plocamium brasiliense (1), Amansia sp., Osmundaria obtusiloba, Gracilaria cearensis, Spyridia clavata, Cryptonemia seminervis, Bostrychia tenella, Codium taylorii e Dictyota sp. foram selecionadas para análise por RMN. Em P. brasiliense (1), os majoritários apresentaram um grande número de hidrogênios ligados a carbonos com heteroátomos e hidrogênios ligados a carbonos insaturados. A espécie Dictyota sp. apresentou substâncias terpenoídicas como metabólitos majoritários. As demais espécies analisadas apresentaram substâncias lipídicas, como por exemplo, ácidos graxos, ésteres de ácidos graxos, triglicerídeos e esteróis como componentes majoritários. O fracionamento dos extratos das espécies Cryptonemia seminervis e Amansia sp. constatou que a fração orgânica de ambas as espécies era responsável pela atividade antioxidante observada nos extratos. Os resultados obtidos através deste trabalho indicam que as algas analisadas são uma fonte promissora de compostos biologicamente ativos com propriedades antioxidantes

Macroecologia e aspectos químicos de macroalgas do atlântico sul oriental

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, Florianópolis, 2017.A distribuição e a abundância dos produtores primários marinhos éresultado de uma combinação de controles do tipo bottom-up,principalmente representados pela temperatura da superfície do mar (SST),radiação fotossinteticamente ativa (PAR) e disponibilidade de nutrientes, econtroles do tipo top-down, representados pelas interações biológicas, comopor exemplo herbivoria e competição. Além de exercer influência sobre aestruturação de comunidades, estes fatores ambientais e biológicos podemainda ser determinantes sobre o comportamento bioquímico de umacomunidade, modulando direta ou indiretamente a síntese de metabólitosprimários e secundários. Considerando que a biosíntese destes metabólitospode ser uma função direta do estado ecofisiológico de um organismo, operfil químico de uma comunidade pode representar uma fonte alternativade informação de padrões ecológicos em diferentes escalas e ecossistemas.Esta tese apresenta diferentes abordagens em relação à influência de fatoresambientais e biológicos sobre a estruturação de comunidades de macroalgasmarinhas e sobre a composição química das mesmas, tanto em escala localquanto em escala regional. Sendo assim, esta tese está dividida em trêscapítulos: (1) \"Seaweed chemical diversity: an additional and efficient toolfor coastal evaluation\", que investigou a relação entre a diversidadeecológica e a diversidade química de comunidades de macroalgas marinhas,usando medidas de impacto antrópico em escala local como fatorespreditores; (2) \"Macroecological drivers of algal turf assemblages of theSouthwestern Atlantic\", que descreveu a composição de espécies erespectivas abundâncias das comunidades de algas formadoras de turf einvestigou o papel dos potenciais fatores macroecológicos preditores dospadrões de diversidade, ao longo de um gradiente latitudinal de mais de4000 km; e (3) \"Spatial variability of chemical compounds in turfassemblages from Southwestern Atlantic\", que quantificou as concentraçõesde compostos químicos em assembléias de turf, comparou seus valores entrediferentes regiões ao longo de um gradiente latitudinal e explorou ainfluência dos fatores macroecológicos sobre os padrões químicosapresentados. Os resultados indicaram que: (1) a riqueza e a abundância demetabólitos primários e secundários produzidos por comunidades demacroalgas marinhas é maior em ambientes cuja diversidade de espéciestambém é maior; (2) as assembleias de turf são dominadas por algascalcárias articuladas, especialmente Jania sp. e Amphiroa sp, e os fatoresambientais determinantes para a sua estruturação ao longo do gradientelatitudinal analisado foram SST e PAR; e (3) as maiores concentrações de8carboidratos de reserva e de compostos fenólicos em algas formadoras deturf encontram-se nas regiões temperada quente e extremo tropical,respectivamente. A síntese de açúcares, carboidratos de reserva e compostosfenólicos foi determidada pelos fatores SST e PAR e está relacionada àbiomassa e à riqueza do turf. Os resultados deste trabalho confirmam que osfatores preditores dos padrões de diversidade das comunidades demacroalgas, sejam elas formadoras de dossel ou formadoras de turf, sãotambém preditores da expressão metabólica de seus organismosconstituintes.Abstract: The distribution and abundance of marine primary producers is a result ofthe combination of bottom-up controls, mainly represented by sea surfacetemperature (SST), photosynthetically active radiation (PAR) and nutrientavailability, and top-down controls, represented by biological interactions,such as herbivory and competition. Besides influencing the structuring ofcommunities, these environmental and biological factors can also bedeterminant on the biochemical performance of a community, modulatingdirectly or indirectly the synthesis of primary and secondary metabolites.Considering that the biosynthesis of these metabolites may represent adirect function of the ecophysiological state of an organism, the chemicalprofile of a community may represents an alternative source of informationon ecological patterns at different scales and ecosystems. This thesispresents different approaches regarding the influence of environmental andbiological factors on the structuring of marine macroalgae communities andtheir chemical composition, both locally and regionally. Thus, this thesis isdivided into three chapters: (1) \"Seaweed chemical diversity: an additionaland efficient tool for coastal evaluation\", which investigated the relationshipbetween ecological diversity and chemical diversity of marine macroalgaecommunities, using as drivers measures of anthropogenic impact on localscale; (2) \"Macroecological drivers of algal turf assemblages of theSouthwestern Atlantic\", which described the species composition andrespective abundances of turf-forming algae communities and investigatedthe role of potential macroecological factors driving diversity patterns overa latitudinal gradient of more than 4000 km; and (3) \"Spatial variability ofchemical compounds in turf assemblages from Southwestern Atlantic\",which quantified chemical compounds concentrations in turf assemblages,compared their values across different regions along a latitudinal gradientand explored the influence of macroecological drivers on chemical patterns.The results indicated that: (1) richness and abundance of primary andsecondary metabolites produced by marine macroalgae communities isgreater in environments with higher species diversity; (2) turf assemblagesare dominated by articulated calcareous algae, especially Jania sp. andAmphiroa sp., and the environmental drivers related to their structuringalong the latitudinal gradient were SST and PAR; and (3) the highestconcentrations of reserve carbohydrates and phenolic compounds in turfformingalgae are found in the warm temperate and extreme tropicalregions, respectively. The synthesis of sugars, reserve carbohydrates andphenolic compounds was determined by the factors SST and PAR and was10related to biomass and turf richness. The results of this work confirm thatthe drivers determining diversity patterns of macroalgal communities, bethey canopy forming or turf forming, are also drivers of the metabolicexpression of their constituent organism

Influence of piers on functional groups of benthic primary producers and consumers in the channel of a subtropical coastal lagoon

Artificial habitats have become common in coastal areas worldwide and may influence the structure and functioning of benthic ecosystems. We analyze the influence of piers on the benthic morphofunctional groups of rocky seaweeds and of soft bottom macrofauna in the channel of Conceição Lagoon (southern Brazil). The main impact is a reduction in the luminosity available for photosynthetic activity which is directly related to a decrease in the biomasses of sediment microphytobenthos and of more highly structured macroalgae life-forms. Contrary to expectations, the morphotypes of potentially high biomass productivity, such as articulated coralline, corticated and leathery macroalgae, were in general less abundant and the low biomass foliose and filamentous macroalgae occurred in reference areas but not under the piers. The piers' effects on motile epifauna and infauna functional groups were site-specific and probably related to the general reduction in primary producer organisms in the new habitats. The discretely motile infauna was the only functional group able to thrive under the piers due to their reduced motility and fragile morphological structures, being benefited by the shelter provided by the artificial habitats. Our results showed that the piers might have a negative effect on the base-trophic level organisms responsible for bottom-up controls.publishe

Anti-Infective Potential of Marine Invertebrates and Seaweeds from the Brazilian Coast

This manuscript describes the evaluation of anti-infective potential in vitro of organic extracts from nine sponges, one ascidian, two octocorals, one bryozoan, and 27 seaweed species collected along the Brazilian coast. Antimicrobial activity was tested against Staphylococcus aureus (ATCC 25923), Enterococcus faecalis (ATCC 29212), Pseudomonas aeruginosa (ATCC 27853), Escherichia coli (ATCC 25922) and Candida albicans (ATCC 10231) by the disk diffusion method. Antiprotozoal activity was evaluated against Leishmania braziliensis (MHOM/BR/96/LSC96-H3) promastigotes and Trypanosoma cruzi (MHOM/BR/00/Y) epimastigotes by MTT assay. Activity against intracellular amastigotes of T. cruzi and L. brasiliensis in murine macrophages was also evaluated. Antiviral activity was tested against Herpes Simplex Virus type 1 (HSV-1, KOS strain) by the plaque number reduction assay (IC50). Cytotoxicity on VERO cells was evaluated by the MTT assay (CC50). The results were expressed as SI = CC50/IC50. The most promising antimicrobial results were obtained against S. aureus and C. albicans with Dragmacidon reticulatum. Among the seaweeds, only Osmundaria obtusiloba showed moderate activity against P. aeruginosa. Concerning antiprotozoal activity, Bugula neritina, Carijoa riseii, Dragmaxia anomala and Haliclona (Halichoclona) sp. showed the most interesting results, mainly against extracellular promastigote forms of L. braziliensis (66, 35.9, 97.2, and 43.6% inhibition, respectively). Moreover, six species of seaweeds Anadyomene saldanhae, Caulerpa cupressoides, Canistrocarpus cervicornis, Dictyota sp., Ochtodes secundiramea, and Padina sp. showed promising results against L. braziliensis (87.9, 51.7, 85.9, 93.3, 99.7, and 80.9% inhibition, respectively), and only Dictyota sp. was effective against T. cruzi (60.4% inhibition). Finally, the antiherpes activity was also evaluated, with Haliclona (Halichoclona) sp. and Petromica citrina showing the best results (SI = 11.9 and SI > 5, respectively). All the active extracts deserve special attention in further studies to chemically characterize the bioactive compounds, and to perform more refined biological assays

Evaluation of impacts of climate change and local stressors on the biotechnological potential of marine macroalgae - a brief theoretical discussion of likely scenarios

Climate change can be associated with variations in the frequency and intensity of extreme temperatures and precipitation events on the local and regional scales. Along coastal areas, flooding associated with increased occupation has seriously impacted products and services generated by marine life, in particular the biotechnological potential that macroalgae hold. Therefore, this paper analyzes the available information on the taxonomy, ecology and physiology of macroalgae and discusses the impacts of climate change and local stress on the biotechnological potential of Brazilian macroalgae. Based on data compiled from a series of floristic and ecological works, we note the disappearance in some Brazilian regions of major groups of biotechnological interest. In some cases, the introduction of exotic species has been documented, as well as expansion of the distribution range of economically important species. We also verify an increase in the similarities between the Brazilian phycogeographic provinces, although they still remain different. It is possible that these changes have resulted from the warming of South Atlantic water, as observed for its surface in southeastern Brazilian, mainly during the winter. However, unplanned urbanization of coastal areas can also produce similar biodiversity losses, which requires efforts to generate long-term temporal data on the composition, community structure and physiology of macroalga