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Tipo: Tese
Título: Retração de geleiras na Antártica Marítima promove mudanças bioquímicas da matéria orgânica do solo e altera as comunidades microbianas
Título em inglês: Retraction of glaciers in Maritime Antarctica promotes biochemical changes in soil organic matter and alteres microbial communities
Autor(es): Silva, Neilson Rocha da
Orientador: Oliveira, Teógenes Senna de
Palavras-chave: comunidades vegetais;aromaticidade;fungos;estabilidade do solo e acidez do solo
Data do documento: 2023
Citação: SILVA, Neilson Rocha da. Retração de geleiras na Antártica Marítima promove mudanças bioquímicas da matéria orgânica do solo e altera as comunidades microbianas . 2023. 143 f. Tese (Doutorado em Ecologia e Recursos Naturais) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023.
Resumo: Nas últimas décadas, a Antártica vem passando por grandes retrações de geleiras, expondo rochas e promovendo o desenvolvimento de solos. Nas áreas livres de gelo, a compreensão da dinâmicada matéria orgânica do solo (MOS), sua composição bioquímica e as comunidades microbianas são limitadas, sobretudo quando se trata dos efeitos das retrações das geleiras e a drenagem dos solos. Com isso, os objetivos deste estudo foram: (i) revisar os efeitos do aquecimento global sobre processos envolvendo a dinâmica da MOS na Península Antártica e Antártica Marítima; e (ii) analisar as mudanças na composição bioquímica da MOS e nas comunidades microbianas do solo em recuos de geleiras da Antártica Marítima sob diferentes ambientes e coberturas vegetais. Para isso, foi realizado um estudo de revisão e compilação das informações sobre a dinâmica da MOS visando o primeiro objetivo. O segundo objetivo foi alcançado coletando amostras de solo e vegetação para realização de análises físicas e químicas do solo, da composição bioquímica da MOS e das comunidades microbianas. As coletas das amostras foram realizadas em sítios, cujos critérios adotados foram os processos geomorfológicos dominantes e a cobertura vegetal, formando um transecto geleira - costa marinha, com diferentes distâncias das geleiras. O solo, com tamanho < 2 mm foi fracionado em matéria orgânica particulada (MOP) e associada a minerais (MOAM) para determinação dos teores de carbono (C), nitrogênio (N) e composição bioquímica. Os teores de C orgânico foram determinados por Walkey Black e de N total pelo método Kjeldahl, enquanto as moléculas orgânicas foram extraídas pela técnica de termoquimólise. Já a caracterização das comunidades microbianas foi realizada pela extração e análise de ácidos graxosfosfolipídicos (PLFA). Os resultados revelaram que a estabilização do solo condicionou a fixação de plantas promovendo mudanças na composição bioquímica da MOS e nas comunidades microbianas, especialmente na superfície do solo, no caso fungos. No entanto, as mudanças na composição bioquímica da matéria orgânica e nas comunidades microbianas associadas com as retrações das geleiras não promoveram mudanças significativas nos teores de C e N, tanto da MOAM quanto MOP. A MOAM apresentou mudanças de uma matéria orgânica de origem microbiana (abundante em lipídios), nos sítios próximos às geleiras, para uma vegetal (maioraromaticidade e maior abundância de carboidratos, terpenos e biopolímeros) nos sítios mais distantes das geleiras, podendo chegar a redução de até 80% dos lipídios entre um e outro, por exemplo. Tais resultados revelaram a grande importância das comunidades criptógamas e criptoendolíticas nas alterações da composição molecular da MOS. Já a análise de PLFA mostroua mudança do domínio bacteriano para o fúngico com a retração das geleiras. O aumento da presença de fungos atingiu 66%, e isso pode estar relacionado à ocupação de criptoendolíticas nos sítios mais distantes das geleiras, onde a presença predominante de líquens se agrupa com os níveis de nitrogênio total e das frações de matéria orgânica solúvel (MOS), terpenos e carboidratos. Concluiu-se que os solos mais drenados e estabilizados da Antártica Marítima, levaram ao aumento da comunidade fúngica na superfície dos solos de sítios mais distantes das geleiras, junto ao aumento de terpenos e carboidratos produzidos por plantas. Já na subsuperfície do solo, a compilação de dados permitiu identificar que a profundidade de 10-15 cm foi o microhabitat do solo capaz de ofertar as melhores condições ambientais e de recursos para as comunidades microbianas.
Abstract: In recent decades, Antarctica has undergone significant glacier retreats, exposing rocks andpromoting soil development. Understanding soil organic matter (SOM) dynamics, its biochemicalcomposition, and microbial communities in ice-free areas is limited, especially regarding theeffects of glacier retreats and soil drainage. This study aimed to (i) review the effects of globalwarming on SOM dynamics in the Antarctic Peninsula and Maritime Antarctica and (ii) analyzechanges in SOM biochemical composition and soil microbial communities in glacier retreat areasof Maritime Antarctica under different environments and vegetation cover. The study conducted areview and compilation of SOM dynamics information for the first objective, while the secondobjective involved collecting soil and vegetation samples for physical and chemical analyses ofsoil, SOM biochemical composition, and microbial communities. Sample collections were madeat sites determined by dominant geomorphological processes and vegetation cover, forming aglacier-coast marine transect with varying glacier distances. Soil < 2 mm was fractionated intoparticulate organic matter (POM) and mineral-associated organic matter (MAM) for carbon (C),nitrogen (N), and biochemical composition determination. Organic C levels were determined usingthe Walkey Black method, total N with the Kjeldahl method, and organic molecules were extractedthrough thermochemolysis. Microbial community characterization was performed by extractingand analyzing phospholipid fatty acids (PLFA). Results revealed that stabilized soil influencedplant colonization, leading to changes in SOM biochemical composition and microbialcommunities, particularly in the surface soil, with an impact on fungi. However, changes in SOMbiochemical composition and microbial communities associated with glacier retreats did notsignificantly affect C and N levels in both MAM and POM. MAM showed changes frommicrobial-origin organic matter (abundant in lipids) near glaciers to plant-origin organic matter(higher aromaticity and abundance of carbohydrates, terpenes, and biopolymers) further fromglaciers, with up to an 80% reduction in lipids, for instance. These findings highlighted the crucialrole of cryptogamic and cryoendolithic communities in altering the molecular composition ofSOM. The PLFA analysis indicated a shift from a bacterial-dominated to a fungal-dominateddomain with glacier retreats. The increased presence of fungi reached 66%, possibly linked tocryoendolithic occupation in sites further from glaciers, where the dominant presence of lichenscorrelated with total nitrogen levels and soluble organic matter (SOM), terpenes, andcarbohydrates fractions. In conclusion, well-drained and stabilized soils in Maritime Antarcticaled to an increase in surface soil fungal communities in sites further from glaciers, along with anincrease in terpenes and carbohydrates produced by plants. In the subsurface soil, data compilationidentified the 10-15 cm depth as the microhabitat providing the best environmental conditions andresources for microbial communities.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/74211
ORCID do(s) Autor(es): https://orcid.org/0000-0001-8742-9181
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/9252237014986257
ORCID do Orientador: https://orcid.org/0000-0002-9904-6708
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/3516356640355770
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
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