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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.91.2006.tde-17102006-170028
Documento
Autor
Nome completo
Elvis Joacir de França
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2006
Orientador
Banca examinadora
Fernandes, Elisabete Aparecida De Nadai (Presidente)
Bacchi, Marcio Arruda
Bode, Peter
Rodrigues, Ricardo Ribeiro
Saiki, Mitiko
Título em português
A biomonitoração da Mata Atlântica na conservação da biodiversidade: espécies arbóreas nativas acumuladoras de elementos químicos
Palavras-chave em português
árvores
biodiversidade
conservação biológica
ecossistemas florestais
elementos químicos
Mata Atlântica
monitoramento ambiental
plantas indicadoras
Resumo em português
O projeto BIOTA “Diversidade, dinâmica e conservação de florestas do Estado de São Paulo: 40 ha de parcelas permanentes” vem sendo conduzido para o conhecimento dos processos geradores, mantenedores e reguladores da biodiversidade nas principais formações vegetacionais do Estado. Uma parcela permanente de 10 ha foi instalada na unidade de conservação correspondente à Floresta Ombrófila Densa (Mata Atlântica) para a caracterização completa do ecossistema. A investigação de elementos químicos nesse ecossistema altamente ameaçado foi desenvolvida nesta Tese de Doutoramento. Diversos processos são responsáveis pela manutenção de ecossistemas naturais. À ciclagem mineral corresponde o caminhamento dos elementos químicos, que fluem entre os compartimentos bióticos (folha e serrapilheira) e abióticos (atmosfera e solo). A complexidade desse mecanismo regulatório está relacionada com a deficiência, a toxicidade, a fitodisponibilidade e as interações dos elementos químicos, além das condições ambientais de crescimento como luminosidade, temperatura e umidade. Devido à sua adaptabilidade, as plantas absorvem elementos químicos, acumulando-os nos seus tecidos. A acumulação é ativa, ou seja, independentemente do meio, as plantas mantêm as concentrações de determinados elementos. Essa característica corrobora o uso desses organismos para a quantificação da qualidade do ambiente a partir dos estudos de biomonitoração de poluição atmosférica. A análise por ativação neutrônica instrumental – INAA foi a técnica analítica empregada para a biomonitoração devido ao seu nível metrológico elevado e sua capacidade de determinação simultânea de diversos elementos. Para a comparabilidade dos resultados gerados, a qualidade do procedimento analítico, a representatividade das amostras e o efeito da contaminação com particulados de terra aderida à superfície das folhas foram também estudados. Os compartimentos solo, serrapilheira e folha tiveram sua composição química avaliada por INAA. De modo geral, foram detectadas concentrações totais de elementos químicos mais elevadas nos solos de vales (baixa altitude) do que nas regiões de alta altitude (solos mais desenvolvidos). Essa variabilidade não foi determinante das concentrações encontradas nas folhas, indicando a composição química elementar intrínseca das plantas. As concentrações nas folhas também não se alteraram significativamente (nível de 95% de confiança) de acordo com os resultados provenientes de quatro épocas de coleta diferenciadas. Foram identificadas espécies acumuladoras dos nutrientes Ca, Co, K, Na, Se e Zn, dos elementos traços Br, Ba, Cs, Hg, Rb, Sc, Sr e dos lantanídeos Ce, La e Sm. A utilização das espécies arbóreas para a biomonitoração da parcela permanente proporcionou o conhecimento das concentrações naturais dos elementos químicos. O trecho de Mata Atlântica avaliado foi considerado de baixo nível de poluição, pois a maior parte das espécies estudadas apresentou concentrações dos elementos químicos dentro da faixa esperada, com exceção das espécies naturalmente acumuladoras. Elementos traços como As, Cd, Cr e Ni ficaram abaixo dos limites de detecção. O trabalho concentrou esforços para o estabelecimento de padrões de referência para estudos de impacto ambiental considerando a composição química da parcela permanente da Mata Atlântica. O reservatório de elementos químicos no ecossistema foi estimado, evidenciando-se a importância desse conhecimento para a conservação da biodiversidade.
Título em inglês
Biomonitoring of the Atlantic Forest in biodiversity conservation: native tree species as accumulators of chemical elements
Palavras-chave em inglês
Dense Ombrophilous Forest
INAA
mineral cycling
trace elements
Resumo em inglês
The BIOTA Project “Diversity, dynamic and conservation of forests from the São Paulo State: 40 ha of permanent parcels” has been conducted to provide the knowledge on the generation, sustainability and regulation processes of the biodiversity of the State. A long-term plot (permanent parcel) was installed in the conservation unit corresponding to the Dense Ombrophilous Forest (Atlantic Forest) for the environmental characterization of the ecosystem. The investigation of chemical elements in this highly threatened forest was performed in this Doctorate Thesis. Several processes are responsible for the sustainability of the natural ecosystems. Mineral cycling defines the pathway of chemical elements from non-biotic compartments (soil and atmosphere) to biotic compartments (leaf and litter). The complexity of this regulatory mechanism is related to the deficiency, toxicity, phytoavailability and the interactions of the chemical elements, in addition to environmental growth conditions like luminosity, temperature and humidity. Due to its adaptability, plants are able to uptake and accumulate chemical elements in their tissues. This accumulation is an active process in which the plants tend to maintain the concentrations of some chemical elements independently of the environmental conditions. Such characteristic corroborates the use of these organisms for quantifying the environmental quality by biomonitoring studies of atmospheric pollution. Instrumental neutron activation analysis – INAA was the analytical technique employed for biomonitoring due to its high metrological level and its capability for simultaneous determination of several chemical elements. For the comparability of the results, the quality of analytical procedure, the representativeness of samples and the effect of contamination with earth particles adhered to the leaf surface were also studied. The chemical composition of the soil, litter and leaf compartments was evaluated by INAA. The concentrations of some elements were higher for the soils of the valleys and considerably lower for the soils at higher altitudes. Such variability was not observed for the concentrations found in leaves, indicating the intrinsic chemical composition in plants. The concentrations in leaf did not change significantly (at the 95% confidence level) as demonstrated by the results from four different periods of sampling. Some tree species were able to accumulate the nutrients Ca, Co, K, Na, Se and Zn, the trace elements Br, Ba, Cs, Rb, Sc and Sr and the lanthanides Ce, Eu, La, Sm, Tb and Yb. The use of plants species for biomonitoring the long-term plot provided knowledge on the background concentrations of chemical elements. The Atlantic Forest can be considered to have a low status of pollution since most plants have shown concentrations within the expected range with exception of the accumulator species. Concentrations of some trace elements like As, Cd, Cr and Ni were below the detection limits. This work concentrated efforts to establish reference standards for studies on environmental impact considering the chemical composition in the long-term plot of the Atlantic Forest. The reservoir of chemical elements in the ecosystem was estimated, evidencing the importance of such knowledge for the biodiversity conservation.
 
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ElvisFranca.pdf (35.93 Mbytes)
Data de Publicação
2006-11-06
 
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