Made available in DSpace on 2016-06-02T19:32:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissRBC.pdf: 967066 bytes, checksum: 70991b6b98884e4372060fd788d5c4d4 (MD5) Previous issue date: 2004-05-13 / Financiadora de Estudos e Projetos / Human specie can alter deeply and very fast the enviroment in which it is in. Because of the industrial development, the water, air and soil contamination have become cause of concern, chiefly in big cities with great populations. Among the contaminants figure the heavy metals, which levels at aquatic and terrestrial ecossistems are growin up every year. These elements are able to bioaccumulate in the organisms and biomagnified on the food webs. The bioavailability of metals can be influencied by several factors like the complexation with dissolved organic matter, e.g. algal exudates, that generally decreases the toxicity of this elements. The scope of this work was evaluate the potencial use of exopolysccharides of Anabaena spiroides (Cyanophyceae) as food source of Ceriodaphnia cornuta (Cladocera, Daphnidae), and to establish the influence of this organic matter on copper toxicity and uptake to this cladoceran. Initially, it was estabilished the C. cornuta length-weigth relation. After this, it was investigated ingestion of exopolysccharide and its influence in life history parameters of C. cornuta. Results showed that A. spiroides exopolysccharide is able to sustain a population of this zooplanktonic specie. Individuals fed with this compound exhibited rate of population growth very significant to this specie (r = 0,263). The copper acute toxicity and uptake by C. cornuta assay revealed that addition of 30mg L-1 of A. spiroides exopolysccharide increased about 4 times copper EC/50 (calculated by Trimmed Spearman-Karber method) to C. Cornuta (from 8,11x10-8M ±9,80x10-9M without exopolysccharide to 3,25x10-7M ±5,30x10-8M with addition of exopolysccharide). Copper concentration in the organisms after 24 hours exposure to several metal concentration was determined by DPASV using a polarograph and showed little variation among concentrations and treatments with and without exopolysccharide. It suggests that organisms of this study were able to regulate copper body contents. / A espécie humana altera profundamente e com grande rapidez o ambiente no qual se insere. Com o desenvolvimento industrial, a contaminação da água, do ar e do solo tornou-se preocupante, sobretudo nas grandes cidades densamente povoadas. Dentre os contaminantes, estão os metais pesados, cujos níveis nos ecossistemas aquáticos e terrestres vêm aumentando a cada ano. Esses elementos podem ser bioacumulados nos organismos e biomagnificados nas cadeias tróficas. A biodisponibilidade de metais pode ser influenciada por vários fatores, entre eles, a formação de complexos com a matéria orgânica dissolvida, como exudatos algais, que geralmente diminui a toxicidade desses elementos. O escopo deste trabalho foi avaliar o uso potencial de exopolissacarídeos de Anabaena spiroides (Cyanophyceae) como fonte alimentar de Ceriodaphnia cornuta (Cladocera, Daphnidae), bem como determinar a influência dessa matéria orgânica na toxicidade e captura do cobre por esse cladócero. Inicialmente, foi confeccionada uma regressão peso seco (µg) comprimento (mm) para Ceriodaphnia cornuta. Em seguida, foi investigada a ingestão do exopolissacarídeo por C. cornuta e a influência desse tipo de alimento em parâmetros bionômicos dessa espécie zooplanctônica. Os resultados demonstraram que o exopolissacarídeo A. spiroides é capaz de sustentar uma população de C. cornuta. Os animais alimentados com esse composto apresentaram taxa de crescimento populacional (r) de 0,263, bastante significativa para a espécie. O experimento de toxicidade e captura de cobre por C. cornuta revelou que a adição de 30mg L-1 de exopolissacarídeo de A. spiroides aumentou em aproximadamente 4 vezes a EC/50 (calculada pelo método Trimmed Spearman-Karber ) do cobre para C. Cornuta (de 8,11x10-8M ±9,80x10- 9M - sem exopolissacarídeo - para 3,25x10-7M ±5,30x10-8M com exopolissacarídeo). As concentrações de cobre nos organismos após 24 horas de exposição a diferentes concentrações do metal no meio experimental foram determinadas em polarógrafo através da técnica de DPASV e demonstraram pouca variação entre concentrações e entre os tratamentos com e sem exopolissacarídeos, o que sugere que os organismos testados regulem o conteúdo de cobre no corpo.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:31:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1260.pdf: 1503714 bytes, checksum: 556c38596d4d4ea47b6d75a7441691bd (MD5) Previous issue date: 2006-08-28 / Universidade Federal de Sao Carlos / Anabaena spiroides and Microcystis aeruginosa are cyanobacteria that frequently bloom in Barra Bonita Reservoir. These floating organisms and the characteristic turbulence found at the reservoir exposure the cells to higher light intensities by lifting them from lower depths in the photic column to surface. The sudden exposure at higher irradiance could cause photoinhibition and photooxidation. This phenomenon could liberate high amounts of dissolved organic matter. This work aimed to investigate the carbon fixation photoinhibition in cells of A. spiroides and M. aeruginosa exposed to high irradiances, the chlorophyll photooxidation and the DOM released by cells of cultures differing in their physiologic state, after exposure to high irradiances through time at laboratory and field investigations. A. spiroides suffered photoinhibition and liberation of dissolved organic matter when exposed to irradiances higher than their EK during four hours as well as when exposed to irradiance of 2000 µmol.m-2.s-1 for eight hours. M. aeruginosa did not present photoinhibition in any case, however, their C14OD liberation was significantly increased. The higher indexes of C14OD excreted by theses cyanobacteria are not apparently due to cell damage. Hence it might represent an adaptation factor to higher irradiances. Similar results were found in experiments incubated in Barra Bonita reservoir. / Anabaena spiroides e Microcystis aeruginosa são cianobactérias que frequentemente formam florescimentos no Reservatório de Barra Bonita. A flutuação desses organismos e a turbulência característica do reservatório fazem com que as células que estavam iniciando o desenvolvimento do florescimento nas camadas inferiores da coluna fótica possam rapidamente ficar expostas a altas intensidades de luz quando na superfície. Esta exposição repentina a irradiâncias maiores pode causar fotoinibição e mesmo fotooxidação, podendo causar a liberar uma grande quantidade de matéria orgânica dissolvida pelas células. O presente trabalho foi realizado com o intuito de verificar se células de diferentes idades de cultivo de A. spiroides e M. aeruginosa sofrem fotoinibição da fixação de carbono, fotooxidação da clorofila-a e aumento na liberação de MOD quando expostas por diferentes períodos a irradiâncias elevadas. A. spiroides apresentou fotoinibição, juntamente com o aumento na excreção de matéria orgânica dissolvida, quando exposta a irradiâncias superiores ao seu EK durante 4 horas e ao ser exposta a irradiância de 2000 µmol.m-2.s-1 durante 8 horas. M. aeruginosa não apresentou fotoinibição quando exposta a irradiâncias superiores a seu EK por 4 horas, entretanto, apresentou um incremento significativo na liberação de C14OD. As concentrações elevadas de C14OD excretado pelas duas cianobactérias, aparentemente, não resultam de danos nas células, podendo representar um fator de adaptação às irradiâncias elevadas a que foram submetidas. Respostas semelhantes foram encontradas nos experimentos realizados no reservatório de Barra Bonita.

O impacto causado pelo aumento da quantidade de substâncias químicas descartadas no meio ambiente está presente na maioria dos ecossistemas. Poluentes industriais contendo metais são frequentemente transportados para a água, o solo e o ar, podendo-se acumular nas cadeias tróficas e apresentar toxicidade para a biota. Em ambientes aquáticos, a biodisponibilidade e destino dessas substâncias xenobióticas podem ser influenciadas por vários fatores, entre eles a matéria orgânica dissolvida e outros compostos quelantes, os quais tem capacidade de aprisionar ou liberar íons para o ambiente. Os exopolissacarídeos, substâncias excretadas pelo fitoplâncton, podem interagir com diversas substâncias, interferindo na toxicidade dos compostos para os organismos ou comunidades biológicas aquáticas e, conseqüentemente, subestimando o verdadeiro valor tóxico das substâncias. Este trabalho foi conduzido para determinar a influência dos exopolissacarídeos da Clorofícea Pseudokirchniriella subcapitata, e da Cianofícea Anabaena spiroides na toxicidade dos elementos traço cádmio e cromo em Daphnia similis (Cladocera). Os metais foram escolhidos pela afinidade por quelantes orgânicos. Foram realizados testes ecotoxicológicos agudos para verificar a sensibilidade do cladócero Daphnia similis em diferentes concentrações dos metais cádmio (cloreto de cádmio) e cromo (dicromato de potássio), adicionando algas e exopolissacarídeos. Nos testes com os exopolissacarídeos foram utilizadas diferentes frações (excretado total, 10000D). Para obtenção das frações de exopolissacarídeos foram realizadas filtrações tangenciais em cartucho oco de celulose com bomba peristáltica. Nos testes com a adição das algas foram usados números conhecidos de células obtidas do concentrado de algas. Observou-se redução da toxicidade de 20 a 30% nos testes com a adição de excretado total, e reduções menores para as frações 10KD para as clorofícea e cianofícea. Com os resultados deste trabalho, foi possível avaliar a capacidade dessas substâncias em quelar e indisponibilizar compostos tóxicos e avaliar a toxicidade das substâncias quando testadas nos organismos planctônicos. / Chemical substances have been exerting increasing impact on ecosystems. Industrial pollutants containing metals frequently reach water bodies, soil, and air, wherein they may accumulate on the trophic chain, resulting in toxicity to the biota. In aquatic environments, the bioavailability and the destination of these xenobiotics are influence by several factors, such as the amount of solved organic matter and other chelating compounds, since these substances can either bind or liberate ions to the environment. Exopolysaccharides, in particular, are excreted by phytoplankton and, once in water, can interact with several substances altering the toxicity of compounds to aquatic organisms and biological communities. As a consequence, the real toxic potential of these xenobiotics is underestimated. The aim of this work was to determine the influence of the exopolysaccharides produced by the Chloroficeae Pseudokirchniriella subcapitata and by the Cyanophiceae Anabaena spiroides on the toxicity of the trace-elements cadmium and chromo over the primary consumer Daphnia similis. These metals were chosen due to their high affinity towards organic chelators. Tests for acute ecotoxicity were performed to verify the sensitivity of the Cladocera Daphnia similis exposed to different cadmium (cadmium chloride) and chromo (potassium dichromate) concentrations, with and without algae and/or exopolysaccharides. Three fractions of exopolysaccharides were tested (total excreted, < 1000D, and > 1000D), which were obtained by tangencial filtration through a cellulosis membrane using a peristaltical pump. On tests using algae, a fixed number of cells were obtained from an algae concentrate. The toxicity of Daphnia similis to the metals was 20-30% reduced when the total excreted from algae was added, while the reduction in toxicity was lower to the fraction than 10KD. The results demonstrated that exopolysaccharides chelate toxic compounds rendering them unavailable for exerting their effects on planktonic organisms.

O impacto causado pelo aumento da quantidade de substâncias químicas descartadas no meio ambiente está presente na maioria dos ecossistemas. Poluentes industriais contendo metais são frequentemente transportados para a água, o solo e o ar, podendo-se acumular nas cadeias tróficas e apresentar toxicidade para a biota. Em ambientes aquáticos, a biodisponibilidade e destino dessas substâncias xenobióticas podem ser influenciadas por vários fatores, entre eles a matéria orgânica dissolvida e outros compostos quelantes, os quais tem capacidade de aprisionar ou liberar íons para o ambiente. Os exopolissacarídeos, substâncias excretadas pelo fitoplâncton, podem interagir com diversas substâncias, interferindo na toxicidade dos compostos para os organismos ou comunidades biológicas aquáticas e, conseqüentemente, subestimando o verdadeiro valor tóxico das substâncias. Este trabalho foi conduzido para determinar a influência dos exopolissacarídeos da Clorofícea Pseudokirchniriella subcapitata, e da Cianofícea Anabaena spiroides na toxicidade dos elementos traço cádmio e cromo em Daphnia similis (Cladocera). Os metais foram escolhidos pela afinidade por quelantes orgânicos. Foram realizados testes ecotoxicológicos agudos para verificar a sensibilidade do cladócero Daphnia similis em diferentes concentrações dos metais cádmio (cloreto de cádmio) e cromo (dicromato de potássio), adicionando algas e exopolissacarídeos. Nos testes com os exopolissacarídeos foram utilizadas diferentes frações (excretado total, 10000D). Para obtenção das frações de exopolissacarídeos foram realizadas filtrações tangenciais em cartucho oco de celulose com bomba peristáltica. Nos testes com a adição das algas foram usados números conhecidos de células obtidas do concentrado de algas. Observou-se redução da toxicidade de 20 a 30% nos testes com a adição de excretado total, e reduções menores para as frações 10KD para as clorofícea e cianofícea. Com os resultados deste trabalho, foi possível avaliar a capacidade dessas substâncias em quelar e indisponibilizar compostos tóxicos e avaliar a toxicidade das substâncias quando testadas nos organismos planctônicos. / Chemical substances have been exerting increasing impact on ecosystems. Industrial pollutants containing metals frequently reach water bodies, soil, and air, wherein they may accumulate on the trophic chain, resulting in toxicity to the biota. In aquatic environments, the bioavailability and the destination of these xenobiotics are influence by several factors, such as the amount of solved organic matter and other chelating compounds, since these substances can either bind or liberate ions to the environment. Exopolysaccharides, in particular, are excreted by phytoplankton and, once in water, can interact with several substances altering the toxicity of compounds to aquatic organisms and biological communities. As a consequence, the real toxic potential of these xenobiotics is underestimated. The aim of this work was to determine the influence of the exopolysaccharides produced by the Chloroficeae Pseudokirchniriella subcapitata and by the Cyanophiceae Anabaena spiroides on the toxicity of the trace-elements cadmium and chromo over the primary consumer Daphnia similis. These metals were chosen due to their high affinity towards organic chelators. Tests for acute ecotoxicity were performed to verify the sensitivity of the Cladocera Daphnia similis exposed to different cadmium (cadmium chloride) and chromo (potassium dichromate) concentrations, with and without algae and/or exopolysaccharides. Three fractions of exopolysaccharides were tested (total excreted, < 1000D, and > 1000D), which were obtained by tangencial filtration through a cellulosis membrane using a peristaltical pump. On tests using algae, a fixed number of cells were obtained from an algae concentrate. The toxicity of Daphnia similis to the metals was 20-30% reduced when the total excreted from algae was added, while the reduction in toxicity was lower to the fraction than 10KD. The results demonstrated that exopolysaccharides chelate toxic compounds rendering them unavailable for exerting their effects on planktonic organisms.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:29:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseSPG.pdf: 896184 bytes, checksum: 0237c1553b20f09b9264cf38e782d113 (MD5) Previous issue date: 2004-06-30 / The influence of phytoplankton and their excreted materials in natural waters have been considered important issues among metal speciation studies. This work focused on the potential influence of the high molecular weight materials excreted by dominant phytoplankton species of Barra Bonita reservoir (Anabaena spiroides, Microcystis aeruginosa and Aulacoseira granulata) in the speciation and complexation of Cu and Cd. Therefore, this study comprised field and laboratory studies. Seasonal samplings were made during a period of two years in the reservoir. The total, ionic and organic concentrations of Cu and Cd were determined, as well as the complexation parameters with ligands present in the reservoir water. Also, the dissolved organic carbon and physico-chemical parameters of the water column were obtained. A speciation model was applied to metal complexation parameters and total metal concentrations obtained in field investigations. Laboratory cultures of the selected microalgae were made to obtain high molecular weight excreted materials. In a similar manner, the high molecular weight materials were isolated from the reservoir water. These materials were analysed for metal complexation with Cu and Cd, monosaccharide composition and elemental analysis (C, H, N and S). In the reservoir water, Cd speciation was dominated by ionic species, while Cu was mostly associated to the dissolved organic matter. Seasonal samplings presented Cu ligands with similar complexation parameters for the entire period studied. Cd complexation was not detected in the reservoir water. The speciation model resulted in similar Cu2+ concentration to the mean value obtained in field analyses, and indicated higher Cu association to the ligands of the reservoir water. Cu was complexed by all high molecular weight materials studied, while Cd was complexed solely by the cyanophyte materials. Higher proportions of acid monosaccharides in the high molecular weight materials corresponded to higher Cu and Cd complexation parameters, whereas no relation between C, H, N and S proportions and metal complexation properties of the high molecular weight materials was observed. The excreted materials of dominant microalgae from Barra Bonita reservoir had Cu ligands with intermediate to weak binding strength, as those present in the reservoir water. These results indicate the potential influence of such organic materials in metal speciation, bioavailability and mobility of metals with similar behaviour to that of Cu in the reservoir water. / A influência do fitoplâncton e de seus produtos excretados resultantes da fotossíntese em corpos d'água têm sido o enfoque de vários trabalhos que investigam a especiação e o destino de metais. Este estudo teve como hipótese a potencial influência dos materiais de alta massa molecular excretados por três espécies fitoplanctônicas (Anabaena spiroides, Microcystis aeruginosa e Aulacoseira granulata), dominantes no reservatório de Barra Bonita, em relação à especiação e complexação dos metais Cu e Cd na água do reservatório. Para tanto o estudo foi dividido em investigações de campo e experimentos de laboratório. Coletas sazonais por um período de dois anos no reservatório foram avaliadas quanto às espécies dissolvidas totais, orgânicas e iônicas de Cu e Cd, a determinação dos parâmetros de complexação destes metais com ligantes presentes na água, assim como o conteúdo de carbono orgânico dissolvido e os parâmetros físico-químicos da coluna d água. Uma modelagem da especiação química dos metais estudados foi feita com o uso das concentrações totais e os parâmetros de complexação adquiridos nas coletas sazonais. No laboratório foram obtidos os materiais de alta massa molecular excretados em cultivos das microalgas selecionadas, e o material de alta massa molecular dissolvido na água do reservatório, isolado seguindo-se o mesmo procedimento usado para os excretados algais. Estes materiais foram analisados quanto aos parâmetros de complexação com Cu e Cd, e composição monossacarídica e elementar (C, H, N e S). A especiação do Cd na água do reservatório foi dominada por formas iônicas, enquanto o Cu estava em grande maioria associado à matéria orgânica dissolvida. A água do reservatório apresentou, nas coletas sazonais, ligantes para Cu com parâmetros de complexação semelhantes em todo o período estudado. Nas condições experimentais empregadas, não foi detectada a complexação de Cd com ligantes oriundos da água do reservatório. A modelagem da especiação de Cu resultou em uma concentração semelhante de Cu2+ àquela medida em amostras de campo, e maior associação do Cu aos ligantes caracterizados neste estudo. O Cu foi complexado tanto pelos materiais de alta massa molecular das microalgas como também pela água do reservatório, enquanto o Cd foi complexado somente pelo material excretado pelas cianofíceas. Maiores proporções de monossacarídeos ácidos nos materiais corresponderam a parâmetros de complexação de Cu e Cd com valores mais elevados. No entanto, não foi observada uma relação entre as proporções de C, H, N e S e a complexação dos metais. Os excretados das microalgas dominantes no reservatório apresentaram ligantes para Cu com força de associação de intermediária a fraca, assim como os ligantes presentes no reservatório. Estes resultados confirmam o potencial de influência dos excretados na especiação, mobilidade e destino de metais com comportamento semelhante ao Cu, no reservatório de Barra Bonita.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:31:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1888.pdf: 3636737 bytes, checksum: bdcef6a4d1d6ec63fc8a9a2db7c492bc (MD5) Previous issue date: 2008-05-30 / Financiadora de Estudos e Projetos / The cyanobacterium Anabaena spiroides, a cosmopolitan species occurring in eutrophic environments as in Barra Bonita reservoir, is covered by a thick polysaccharide capsule that provides a microenvironment for association of bacterial communities. The aims of this study were: to identify bacteria attached to A. spiroides capsule to evaluate interspecific relationships among bacteria communities and A. spiroides, considering bacteria selectivity and succession dynamics of attached bacteria; as well as the effect of bacterial inoculum (1.2 µm filtered water from Barra Bonita reservoir) on cyanobacterial growth. For this purpose, density, production, biomass and diversity of bacteria attached to cyanobacteria capsules and free-living bacteria were determined in two replicate cultures of A. spiroides inoculated with bacteria from Barra Bonita reservoir. The diversity was verified by the number of bands obtained through separation of PCR amplification products of 16S rDNA from free-living and attached bacterial communities using Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE). Bacteria attached to the capsule were identified by sequencing the fragment of 16S rDNA. A set of cultures were performed to evaluate cyanobacterial growth as affected by Barra Bonita filtered water. A. spiroides cultures without Barra Bonita inoculum were used as control. The results showed that bacterial density, biomass and total production were higher for free-living bacteria, but no significant difference was obtained between attached and free-living bacteria regarding production per cell. The diversity was lower for the attached bacteria than free-living ones. Three strains of attached bacteria present in A. spiroides inoculum, identified as one Acidobacteria and two Alphaproteobacteria, remained up to the beginning of exponential growth phase. At the senescence phase these bacteria were replaced by four strains identified as one Deltaproteobacteria, one Betaproteobacteria, one Bacilli (Firmicutes) and one unidentified strain. This research demonstrated that there were selectivity and succession in the bacterial community attached to A. spiroides, and that the addition of the filtered water from Barra Bonita inoculum accelerates the death of cyanobacterium cultures / A cianobactéria Anabaena spiroides, cosmopolita em ambientes eutrofizados como o reservatório de Barra Bonita, é recoberta por uma espessa cápsula de polissacarídeo que fornece um microambiente para o crescimento de uma comunidade bacteriana particular. Os objetivos deste trabalho foram: identificar as bactérias associadas à cápsula de A. spiroides para detectar possíveis relações interespecíficas entre estas e a cianobactéria, considerando a seletividade e a dinâmica de sucessão das bactérias associadas; verificar o efeito da adição do inóculo bacteriano (água do reservatório de Barra Bonita filtrada em 1,2 µm) no crescimento da cianobactéria. Para tanto, a densidade, produção, biomassa e a diversidade das bactérias livres e aderidas à cianobactéria, assim como a identificação das bactérias aderidas foram determinadas em duas culturas de A. spiroides inoculadas com bactérias do reservatório de Barra Bonita. A diversidade foi verificada pelo número de bandas obtidas em Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE) após a amplificação do 16S rDNA das comunidades bacterianas das frações livre e aderida e as bactérias aderidas à cápsula foram identificadas pelo seqüenciamento do fragmento do 16S rDNA. Em outro experimento, o crescimento da cianobactéria foi verificado pela concentração de clorofila a e carbono orgânico total após a adição da água de Barra Bonita (filtrada em 1,2µm) em quatro culturas experimentais de A. spiroides. Os controles consistiram em culturas de A. spiroides sem o inóculo de Barra Bonita. Os resultados mostraram que a densidade, biomassa e produção total das bactérias foram sempre maiores para as bactérias livres, no entanto, com relação à produção por célula, não houve diferença significativa entre aderidas e livres. Este estudo também mostrou que a diversidade das bactérias aderidas foi menor do que das livres e que três linhagens de bactérias aderidas que estavam presentes no inóculo de A. spiroides, permaneceram até o início da fase de crescimento exponencial. Essas bactérias foram identificadas como uma Acidobacteria e duas Alphaproteobacteria. Na fase de senescência essas bactérias foram substituídas por outras quatro linhagens: uma Deltaproteobacteria, uma Betaproteobacteria e uma Bacilli (Firmicutes) e uma linhagem não identificada. No segundo experimento as concentrações de clorofila e carbono foram menores nas culturas adicionadas do inóculo bacteriano do que nos controles. O presente estudo demonstrou que houve seleção e sucessão das bactérias aderidas a A. spiroides e que a adição da água de Barra Bonita acelera a morte das culturas da cianobactéria