Author(s): Costa, Monya Mendes
Date: 2014
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10400.1/6806
Origin: Sapientia - Universidade do Algarve
Project/scholarship: info:eu-repo/grantAgreement/FCT/FARH/SFRH%2FBD%2F64590%2F2009/PT;
Subject(s): Biodiversidade; Ervas marinhas; Atividade antioxidante; Stress oxidativo; Fotossíntese; Pigmentos; Carotenóides; Alterações climáticas
Climate change scenarios comprise significant modifications of the marine realm, notably ocean acidification and temperature increase, both direct consequences of the rising atmospheric CO2 concentration. These changes are likely to impact marine organisms and ecosystems, namely the valuable seagrass-dominated coastal habitats. The main objective of this thesis was to evaluate the photosynthetic and antioxidant responses of seagrasses to climate change, considering CO2, temperature and light as key drivers of these processes. The methodologies used to determine global antioxidant capacity and antioxidant enzymatic activity in seagrasses were optimized for the species Cymodocea nodosa and Posidonia oceanica, revealing identical defence mechanisms to those found in terrestrial plants. The detailed analysis and identification of photosynthetic pigments in Halophila ovalis, H.stipulacea, Zostera noltii, Z marina, Z. capricorni, Cymodocea nodosa and Posidonia oceanica, sampled across different climatic zones and depths, also revealed a similarity with terrestrial plants, both in carotenoid composition and in the pigment-based photoprotection mechanisms. Cymodocea nodosa plants from Ria Formosa were submitted to the combined effect of potentially stressful light and temperature ranges and showed considerable physiological tolerance, due to the combination of changes in the antioxidant system, activation of the VAZ cycle and accumulation of leaf soluble sugars, thus preventing the onset of oxidative stress. Cymodocea nodosa plants living in a naturally acidified environment near submarine volcanic vents in Vulcano Island (Italy) showed to be under oxidative stress despite the enhancement of the antioxidant capacity, phenolics concentration and carotenoids. Posidonia oceanica leaves loaded with epiphytes showed a significant increase in oxidative stress, despite the increase of antioxidant responses and the allocation of energetic resources to these protection mechanisms. Globally, the results show that seagrasses are physiologically able to deal with potentially stressful conditions from different origins, being plastic enough to avoid stress in many situations and to actively promote ulterior defence and repair mechanisms when under effective oxidative stress.
Os cenários de alterações climáticas prevêem mudanças significativas no ambiente marinho, tais como a acidificação dos oceanos e o aumento da temperatura, consequências diretas do aumento da concentração atmosférica de CO2. Prevê-se que estas alterações tenham impacto nos ecossistemas e organismos marinhos, nomeadamente nos valiosos habitats costeiros dominados por ervas marinhas. O principal objectivo desta tese foi o de avaliar as respostas fotossintéticas e antioxidantes às alterações climáticas, considerando o CO2, a temperatura e a luz como fatores-chave destes processos. As metodologias usadas para a determinação da capacidade antioxidante e atividade enzimática nas ervas marinhas foram otimizadas para as espécies Cymodocea nodosa e Posidonia oceanica, revelando que os mecanismos de defesa antioxidante assemelham-se aos encontrados em plantas terrestres. A análise e identificação detalhada dos pigmentos fotossintéticos em Halophila ovalis, H. stipulacea, Zostera noltii, Z. marina, Z. capricorni, C. nodosa e P. oceanica, colhidas em diferentes zonas climáticas e a diferentes profundidades, também revelaram uma semelhança com as plantas terrestres, tanto em termos de composição em carotenóides como relativamente aos mecanismos de fotoproteção baseados nos pigmentos fotossintéticos. Plantas de C. nodosa da Ria Formosa foram submetidas ao efeito combinado de luz e temperatura em intensidades potencialmente stressantes, mostrando uma considerável tolerância fisiológica devida a uma combinação de alterações no sistema antioxidante, ativação do ciclo VAZ e acumulação de açúcares solúveis nas folhas, prevenindo assim o stress oxidativo. As plantas de C. nodosa que vivem em ambiente naturalmente acidificados, próximo de chaminés submarinas de origem vulcânica na Ilha de Vulcano (Itália), mostraram suscetibilidade perante as condições ambientais. Apesar do aumento da capacidade antioxidante, concentração em fenóis e carotenóides, as plantas expostas a emissões de elevado CO2 revelaram estar sob stress oxidativo. Folhas de P. oceanica apresentaram um aumento significativo do stress oxidativo em resposta à presença de epífitos, apesar do aumento na resposta antioxidante e da alocação das reservas energéticas para os mecanismos de proteção. Globalmente, os resultados demonstram que as ervas marinhas encontram-se fisiologicamente habilitadas para lidar com situações potencialmente exigentes de diferentes origens, sendo plásticas o suficiente para evitar muitas situações de stress e promover ativamente a defesa e a reparação celular quando em situações de stress oxidativo efetivo. Palavras-chave: Ervas marinhas; atividade antioxidante; stress oxidativo; pigmentos fotossintéticos; composição em carotenóides; alterações climáticas.
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