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Tipo do documento: Dissertação
Título: Atividade enzimática no limite altitudinal de crescimento das árvores sob aquecimento do solo e acréscimo de CO₂ atmosférico
Autor: Souza, Rômulo Celestino 
Primeiro orientador: Clement, Charles Roland
Primeiro coorientador: Peter, Martina
Segundo coorientador: Nagy, Laszlo
Resumo: Solos em montanhas elevadas são caracterizados por baixa disponibilidade de nutrientes, principalmente de nitrogênio (N), como resultado de restrições da baixa temperatura sobre a decomposição e mineralização. O aquecimento global e as mudanças na alocação de carbono (C) em um ambiente com elevado CO podem levar a ₂ alterações nas comunidades microbianas do solo e, consequentemente, nas enzimas que eles produzem, que são a primeira etapa limitante da decomposição. O objetivo deste estudo foi avaliar o impacto do aquecimento do solo e do efeito residual de CO₂ elevado, que terminou três anos antes deste estudo, na atividade enzimática extracelular (AEE). Estudaram-se as enzimas responsáveis pela decomposição de substratos com C lábil e recalcitrante, e pela liberação de N e fósforo (P) da matéria orgânica do solo (MOS). Atividades enzimáticas foram mensuradas uma vez após cinco anos do tratamento de aquecimento (+4 °C, 2007-2012), o qual estava aninhado no experimento de enriquecimento de CO₂ (2001-2009), no limite altitudinal de crescimento de árvores de Pinus mugo ssp. uncinata e Larix decidua nos Alpes suíços (2180 m a.n.m). Mensurou-se a atividade potencial de oito enzimas extracelulares hidrolíticas e oxidativas na camada de liteira (L) e no solo sob condições ótimas, e simulando condições naturais, através de ensaios fluorimétricos e colorimétricos em microplacas. A atividade da fosfatase aumentou na camada L das parcelas de P. uncinata devido ao aquecimento. A atividade da quitinase foi maior no horizonte de fermentação (F) do solo nas parcelas de L. decidua em resposta ao aquecimento. Ademais, o aquecimento induziu positivamente a atividade da celobiohidrolase, β-glicosidase e β-xilosidase no horizonte F, implicando em alterações no potencial de decomposição do C oriundo da celulose e hemicelulose. Algumas respostas das atividades enzimáticas são dependentes de espécie arbórea, o que indica que a mudança climática poderia eventualmente causar impactos diferenciais no desenvolvimento e composição das espécies arbóreas, no seu limite altitudinal de crescimento. Observou-se um aumento na atividade da β-glucuronidase nos solos aquecidos na presença de P. uncinata sob elevado CO₂, no horizonte F. A atividade da β-xilosidase no horizonte de húmus (H) a profundidade de 0-5 cm do solo foi mais sensitiva à temperatura de incubação (TI) no controle, comparada àquela das parcelas aquecidas. Inesperadamente, a atividade da quitinase no horizonte F foi mais sensitiva à TI nas parcelas aquecidas, em comparação ao controle. As mudanças na AEE no solo podem indicar diferentes impactos do aquecimento e do efeito residual de elevação de CO₂ atmosférico sobre a decomposição, a qual poderia eventualmente diminuir a MOS nesse ecossistema alpino.
Abstract: Soils in high mountains are characterized by low availability of nutrients, particularly nitrogen (N), as a result of low-temperature constraints on decomposition and mineralization. Global warming and changes in allocation of photosynthates in an elevated CO₂ environment can lead to shifts in soil microbial communities, and, consequently, in the extracellular enzymes they produce, which are the first-limiting step of decomposition. We aimed to study the impact of warming and the residual impact of CO₂ enrichment, which terminated 3 years before our study, on soil extracellular enzyme activities (EEA) at the treeline. We studied enzymes responsible for the decomposition of labile and recalcitrant carbon (C) substrates and for the release of N and phosphorus (P) from soil organic matter. Enzyme activities were measured once after five years of the warming treatment (+4 °C, 2007-2012), which was nested within a CO₂ enrichment experiment (2001-2009) at a treeline site with Pinus mugo ssp. uncinata and Larix decidua in the Swiss Alps (2180 m a.s.l.). We measured the potential activity of eight hydrolitic and oxidative extracellular enzymes in different soil layers under optimum conditions and simulating natural conditions, by using fluorimetric and calorimetric microplate assays. The phosphatase activity increased in the litter (L) layer in Pinus plots due to warming. The chitinase activity were higher in the fermentation (F) horizon in Larix plots in response to warming. Warming also induced cellobiohydrolase, β-glucosidase and β- xylosidase activities in the F horizon, implying a shift in the potential decomposition of plantderived C from cellulose and hemicellulose. Some of the enzyme activities' responses were tree species-dependent, indicating that climate change could eventually impact differently tree species growth and composition in the treeline. We found significant increases in β- glucuronidase activity in warmed soils beneath Pinus under elevated CO₂ in the F horizon. Activities of β-xylosidase in the humus (H) horizon were more sensitive to incubation temperature (IT) in the control compared to warmed plots. Unexpectedly, chitinase activity in the F horizon was more sensitive to IT in warmed plots than in the control. The shifts in the EEA profiles along the soil layers can indicate varying impacts of warming and elevated atmospheric CO₂ on decomposition, which could eventually decrease soil organic matter in this alpine ecosystem.
Palavras-chave: Enzimas no solo
Aquecimento do solo
Mudanças climáticas
Área(s) do CNPq: CONSERVACAO DA NATUREZA::CONSERVACAO DE AREAS SILVESTRES
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia
Sigla da instituição: INPA
Departamento: Coordenação de Pós Graduação (COPG)
Programa: Genética, Conservação e Biologia Evolutiva (GCBEv)
Citação: SOUZA, Rômulo Celestino. Atividade enzimática no limite altituninal de crescimento das árvores sob aquecimento do solo e acréscimo de CO₂ atmosférico. Manaus: [s.n.], 2014. xii, 63 f.. Dissertação (Genética, Conservação e Biologia Evolutiva (GCBEv)) - Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: http://localhost:8080/tede/handle/tede/1747
Data de defesa: 27-Jun-2015
Aparece nas coleções:Mestrado - (GCBEv)

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