Changes in microbiotic enzyme activity on soil organic matter decomposition, on an altitudinal gradient of the volcano Iliniza Ecuador, as a model for climate change impacts on carbon storage in Andean peatlands (2023)
- Authors:
- Autor USP: BRÜCK, STEFAN ALEXANDER - FMRP
- Unidade: FMRP
- Sigla do Departamento: RBI
- DOI: 10.11606/T.17.2023.tde-05062023-134940
- Subjects: ECOSSISTEMAS DE MONTANHA; FUNGOS; ENZIMAS
- Keywords: Composição da microbiota; Enzyme; Fungos filamentosos psicrofílicos; Microbiota composition; Paramo; Páramo; Psychrophilic filamentous fungi; Soil; Solo enzimas
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: O Páramo andino reúne ambientes distintos descritos como ecossistemas montanhosos neotropicais situados entre a linha das árvores e a zona rochosa da Cordilheira dos Andes de 2.900 a 5.000 m. Possui a maior taxa média de diversificação entre todos os hotspots de biodiversidade da Terra. Seu papel como sumidouro de carbono e sua incrível capacidade de retenção de água desempenham papéis críticos na interação com os ecossistemas de encostas andinas. O Capítulo 1 analisa como a baixa degradação da matéria orgânica leva ao acúmulo maciço de depósitos de carbono como turfa. Esse sumidouro de carbono pode se transformar em uma fonte de carbono no futuro devido às mudanças climáticas, apoiado por evidências de pesquisa das turfeiras do hemisfério norte. O capítulo 2 trata do isolamento de fungos filamentosos de habitats remotos com condições climáticas extremas, descobrindo várias enzimas com propriedades atraentes, úteis em aplicações industriais. Dentre estes, enzimas adaptadas ao frio de fungos com comportamento psicrotrófico são agentes valiosos em processos industriais visando a redução de energia. Das oito cepas isoladas do solo do páramo equatoriano, três foram selecionadas para posterior experimentação e identificadas como Cladosporium michoacanense, Cladosporium sp. (complexo cladosporioides) e Didymella sp. A secreção de sete enzimas, endoglucanase, exoglicanase, β-D-glucosidase, endo-1,4-βxilanase, β-D-xilosidase, fosfatases ácida e alcalina, foram analisadas sob agitação e condições estáticas otimizadas para o período de crescimento e temperatura de incubação. As cepas de Cladosporium sob agitação e incubação por 72 h mostraram ativação substancial para endoglucanase até 4563 mU/mL e xilanase até 3036 mU/mL. Didymella sp. mostrou a ativação mais robusta a 8 °C, indicando uminteressante para aplicações em processos de biorremediação e tratamento de águas residuais em climas frios. O Capítulo 3 descreve a atividade variável da sulfatase (Sulf), fosfatase (Phos), n-acetil-glucosaminidase (N-Ac), celobiohidrolase (Cellobio), β-glicosidase (β-Glu) e peroxidase (POX) em uma altitude escala de 3600-4200 m, nas estações chuvosa e seca a 10 e 30 cm de profundidade de amostragem, relacionado às características físicas e químicas do solo. Modelos lineares de efeito fixo foram estabelecidos para analisar esses fatores ambientais para determinar padrões distintos de decomposição em solos páramo. Os dados sugerem uma forte tendência de diminuição das atividades enzimáticas em altitudes mais elevadas e na estação seca até duas vezes mais forte ativação para Sulf, Phos, Cellobio e β-Glu. Especialmente a altitude mais baixa mostrou atividade N-Ac, β-Glu e POX muito mais forte. A profundidade de amostragem revelou diferenças significativas para todas as hidrolases, exceto Cellobio, mas teve efeitos menores nos resultados do modelo. Ademais, os componentes orgânicos do solo, em vez dos físicos ou metálicos, explicam as variações da atividade enzimática. Embora os teores de fenóis tenham coincidido principalmente com o teor de carbono orgânico do solo, não houve relação direta entre hidrolases, atividade da POX e substâncias fenólicas. O resultado sugere que pequenas mudanças ambientais com o aquecimento global podem causar mudanças importantes nas atividades enzimáticas, levando ao aumento da decomposição da matéria orgânica na fronteira entre a região do páramo e os ecossistemas em declive. No capítulo 4 assumimos que a baixa atividade de decomposição está diretamente ligada à sua composição microbiana, que ainda não foi estudada em detalhes no solo páramo. As sequências 16S- para archaeae bactéria e ITS- para fungos foram amplificadas para análise em 4 altitudes distintas marcando zonas de vegetação nas estações seca e chuvosa. As amostras foram recolhidas em triplicado e agrupadas. Dados taxonômicos de riqueza e abundância revelaram que as comunidades bacterianas variam mais com a estação do que com efeitos altitudinais. Os filos mais abundantes foram Acidobacteriota, Actinobacteriota e Bacteriodota. Proteobacteriota, descrito como o principal filo do solo, mostrou apenas pouca abundância. Os fungos, por outro lado, apresentaram maior variação na diversidade para efeitos altitudinais e sazonais. Ascomycota, Basidiomycota e Mortierellomycota foram os mais abundantes. Em comparação com a atividade enzimática do capítulo 3, o padrão global da diversidade fúngica poderia explicar melhor as diferenças observadas na decomposição da matéria orgânica. A distribuição das classes de fungos indica padrões únicos para o ambiente páramo, o que convida a uma investigação mais aprofundada
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- Publisher place: Ribeirão Preto
- Date published: 2023
- Data da defesa: 16.03.2023
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- Cor do Acesso Aberto: gold
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ABNT
BRÜCK, Stefan Alexander. Changes in microbiotic enzyme activity on soil organic matter decomposition, on an altitudinal gradient of the volcano Iliniza Ecuador, as a model for climate change impacts on carbon storage in Andean peatlands. 2023. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, 2023. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/17/17131/tde-05062023-134940/. Acesso em: 30 dez. 2025. -
APA
Brück, S. A. (2023). Changes in microbiotic enzyme activity on soil organic matter decomposition, on an altitudinal gradient of the volcano Iliniza Ecuador, as a model for climate change impacts on carbon storage in Andean peatlands (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/17/17131/tde-05062023-134940/ -
NLM
Brück SA. Changes in microbiotic enzyme activity on soil organic matter decomposition, on an altitudinal gradient of the volcano Iliniza Ecuador, as a model for climate change impacts on carbon storage in Andean peatlands [Internet]. 2023 ;[citado 2025 dez. 30 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/17/17131/tde-05062023-134940/ -
Vancouver
Brück SA. Changes in microbiotic enzyme activity on soil organic matter decomposition, on an altitudinal gradient of the volcano Iliniza Ecuador, as a model for climate change impacts on carbon storage in Andean peatlands [Internet]. 2023 ;[citado 2025 dez. 30 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/17/17131/tde-05062023-134940/
Informações sobre o DOI: 10.11606/T.17.2023.tde-05062023-134940 (Fonte: oaDOI API)
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