A Influência da Radiação U. V.
nos Ecossistemas Terrestres
Letícia de Souza Soares
Ecologia Energética
2007/2
Introdução
A Radiação U.V.
 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;
U.V.B
http://pro.corbis.com/search/searchFrame.aspx
A Radiação U.V.
Introdução
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.
Introdução
A Radiação U.V.
U.V.B
Afinidade com macromoléculas: proteínas,
lipídeos e ácidos nucléicos, causando danos
aos sistemas biológicos
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
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).
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).
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).
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).
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).
Estudo de caso de Tierra del Fuego
Impactos no DNA vegetal
DNA
Plantas
Larvas
de
Peixes
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).
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).
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
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
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;
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
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
 Insetos herbívoros adaptados: metabolismo que detoxifica os terpenoides;
capazes de seqüestrar esses compostos que atuam como defesa anti-predação
(impalatabilidade e colorações aposemáticas);
 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
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;
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;
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
Estudo de caso de Tierra del Fuego
Efeitos a longo prazo nas interações tróficas
Alterações nos níveis de herbivoria (Rousseaux et al., 1998)
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
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
Estudo de caso de Tierra del Fuego
Efeitos a longo prazo nas interações tróficas
Conclusões
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. Novo Dicionário 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.; SzwarcbergBracchitta. 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
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