Pesquisa

Projetos de Pesquisa

 Atributos funcionais de plantas em ecossistemas de restinga e sua relação com gradientes ambientais

Os ecossistemas litorâneos, em especial as restingas são influenciados por fatores ambientais, determinantes para os padrões de diversidade encontrados nas comunidades vegetais. Na restinga, spray marinho, soterramento de areia, inundação de maré, baixa disponibilidade hídrica, alta incidência luminosa, exposição ao vento, topografia, salinidade do solo, além de deficiências nutricionais são fatores que atuam de forma integrada no sistema e exercem papel preponderante na composição e distribuição das espécies, que dependem de adaptações para o seu pleno desenvolvimento. Assim, as estruturas de adaptação funcionam como sinais (traços ou atributos) que podem indicar as respostas temporais e espaciais à fatores abióticos nas comunidades de plantas e como essas respondem aos mesmos. O cruzamento interdisciplinar entre as áreas de ecologia, conservação, sistemática, morfologia e anatomia vegetal proposto nesse projeto podem ser uma forma eficiente de visualizar os padrões e processos que ocorrem nos ecossistemas de restinga, buscando entender as relações existentes entre as espécies de plantas e entre essas espécies com o ambiente, permitindo um melhor entendimento dos processos ecossistêmicos. O principal objetivo dessa proposta é avaliar os atributos funcionais das espécies de plantas de restinga em relação aos padrões de distribuição, riqueza e abundância sob os diferentes gradientes ambientais. Assim, pretendemos caracterizar a estrutura e a composição de espécies da vegetação em função do gradiente de variáveis abióticas no sentido gradiente no sentido mar-interior. Esperamos que conforme o distanciamento da linha da costa marinha (mar-interior), ocorram variações nas condições ambientais da restinga, afetando diretamente padrões de distribuição e abundância de espécies, assim como a composição nas comunidades vegetais. Além disso, esperamos que espécies mais abundantes compartilhem de características funcionais que permitem uma distribuição mais ampla e a ocupação de ambientes diversificados. Em contrapartida, espécies raras apresentariam características morfoanatômicas singulares e por isso ocupam ambientes específicos. Os dados que serão gerados sobre a composição florística e fitossociológica da área de estudo e a caracterização das adaptações dessas espécies de restinga contribuirão para elucidar várias lacunas do conhecimento sobre este ecossistema e podem contribuir para futuros programas de preservação e restauração ambiental, podendo também ser aplicados a outras áreas litorâneas.

Estudos estruturais e ultraestruturais aliados a investigações evolutivas, taxonômicas e funcionais em plantas vasculares

A anatomia e a morfologia vegetal buscam desvendar as estruturas dos vegetais, externas e internas, de modo a propiciar o entendimento das formas de vida, e, junto a outras áreas da botânica, compreender funções relacionadas às estruturas e as relações dos vegetais com o meio ambiente onde vivem. Os estudos estruturais são amplamente empregados na identificação de táxons. Além disso, a associação de estudos filogenéticos a investigações morfológicas e anatômicas apresentam grande potencial para a compreensão da evolução de determinadas estruturas, podem estabelecer sinapomorfias estruturais que auxiliam na sustentação de clados, além de auxiliarem no entendimento evolutivo dos grupos taxonômicos, quando os dados morfoanatômicos são inseridos em reconstruções filogenéticas junto a outros dados. Outro aspecto investigado pela anatomia e a morfologia vegetal consiste no entendimento do papel funcional das estruturas nas suas relações ecológicas. Esses estudos incluem investigações estruturais, ultraestruturais, químicas e de caracterização ambiental e ecológica. Portanto uma abordagem estrutural integrativa permite o reconhecimento de relações ecológicas, funcionais e evolutivas entre os vegetais, os demais organismos e o ambiente. Com esses pressupostos, o principal objetivo dessa proposta consiste em atuar na pesquisa em morfologia e anatomia de órgãos vegetativos e, ou reprodutivos de plantas vasculares, fornecendo subsídios para o aprofundamento dos estudos na área, estabelecendo parcerias com os demais professores da área e de áreas correlatas, além de contemplar a formação de recursos humanos, orientando alunos de iniciação científica, mestrado e doutorado. Para as análises estruturais e ultraestruturais serão coletadas amostras de raízes, caules, folhas e, ou flores, a partir de plantas jovens e adultas. As amostras serão processadas conforme metodologia padrão. Após a análise do material botânico, os resultados serão documentados através de fotomicrografias e eletromicrografias e compilados em tabelas e, ou matrizes. Os dados obtidos também poderão ser aliados a modernas técnicas de análises, contemplando estudos ontogenéticos, evolutivos, taxonômicos e ecológicos. A disseminação dos resultados será realizada através de publicações em periódicos de ampla circulação e apresentação em eventos científicos e de extensão.

Ocorrência e evolução da fitomelanina em caules aéreos de Vernonieae (Asteraceae) e investigação dos processos celulares envolvidos na sua síntese

A fitomelanina é caracterizada como uma substância mecanicamente dura, resistente, de coloração marrom a negra, podendo desempenhar a função de proteção contra agentes externos. A substância é predominantemente relatada em sementes de Asparagales e em frutos de Asteraceae. Para a família é reconhecido que a ocorrência de fitomelanina em cipselas é de grande valor para o entendimento sistemático e evolutivo do grupo. Recentemente, através da tese de doutorado da candidata, foi demonstrado pela primeira vez a presença de fitomelanina em órgãos vegetativos aéreos em Asteraceae, na subtribo Lychnophorinae (Vernonieae). As investigações evolutivas realizadas pela candidata indicaram que a ocorrência da substância em órgãos vegetativos não é exclusiva para a subtribo investigada. Assim, o conhecimento a respeito da ocorrência de fitomelanina ao longo da tribo Vernonieae pode contribuir para melhorar o entendimento evolutivo e sistemático das Asteraceae. Além disso, a origem celular e química da fitomelanina ainda é controversa e pouco investigada. Nos órgãos vegetativos aéreos de espécies de Vernonieae (Lychnophorinae) a substância ou os seus precursores parecem ser sintetizados nas esclereídes ou em células parenquimáticas adjacentes. Contudo, estudos de microscopia eletrônica de transmissão são imprescindíveis para elucidar quais são as células envolvidas na secreção de fitomelanina em órgãos vegetativos e também quais são as organelas envolvidas na síntese celular de fitomelanina, o que pode sugerir de modo geral o grupo químico funcional do pigmento. Na continuidade do projeto, pretende-se estabelecer parcerias com outros pesquisadores com o objetivo de elucidar a composição química e molecular da fitomelanina. Portanto, enfocando os estudos para a tribo Vernonieae pretende-se: caracterizar a ocorrência da fitomelanina em caules aéreos; traçar um panorama evolutivo da ocorrência de fitomelanina em caules aéreos para Vernonieae; compreender os mecanismos celulares envolvidos na formação e liberação de fitomelanina em caules aéreos; indicar a possível caracterização química da fitomelanina em Asteraceae. Amostras de caule após submetidas às técnicas apropriadas serão analisadas ao microscópio de luz e ao microscópio eletrônico de transmissão. A reconstrução dos estados ancestrais dos caracteres será efetuada utilizando uma filogenia baseada em dados moleculares, através do programa Mesquite 3.01.

Efeitos das alterações climáticas na estrutura, histoquímica e ultraestrutura da erva marinha Cymodocea nodosa (Cymodocea)

Este projeto pretende dar resposta a uma questão relevante, mas até agora relativamente inexplorada, as implicações das alterações climáticas nas comunidades de ervas marinhas sob seu aspecto estrural e ultraestrutural: qual será o impacto de diferentes disponibilidades de carbono e nitrogênio na estrutura da planta? As ervas marinhas são um dos ecossistemas marinhos mais produtivos, com alto valor ecológico e econômico. Apesar disso, pouco se sabe ainda sobre as consequências das alterações climáticas nestas plantas. A maioria dos cenários prevê concentrações de CO2 acima de 700 ppm até 2100, o que levará à alterações nas disponibilidades relativas de carbono e outros nutrientes, com impactos prováveis no metabolismo das plantas. É esperado que a assimilação de carbono e a eficiência no uso de nitrogênio aumentem com o aumento da concentração de CO2, com consequências no balanço C:N nos tecidos vegetais. Neste cenário, é provável que variações estruturais, ultraestruturais e histoquímicas sejam esperadas, uma vez que as moléculas envolvidas nos processos de estrutura de paredes celulares, do metabolismos primário e secundário são também ricas em nitrogênio e/ou carbono e, além disso, compartilham vias metabólicas como a síntese de açúcares e aminoácidos. Para isso serão investigados o efeito das altas concentrações de CO2 e de diferentes concentrações de N na estrtura, ultraestrutura e histoquímica de Cymodocea nodosa através de experimento em mesocosmos. Para as análises as amostras serão processadas através de técnicas em estudo de anatomia vegetal com inclusão em historesina para estudos estruturais e histoquímica e inclusão em resina LR Whitet para estudos ultraestruturais. Dentre os estudos estruturais estão previstos análises quantitativas e para o estudo histquímico pretende-se observar as quantidades relativas de polissacarídeos ácidos, neutros e proteínas. A espécie Cymodocea nodosa foi selecionada por apresentar transcritos diferencialmente regulado em plantas expostas à elevadas concentrações de CO2 e ausência de trabalhos estruturais relacionados.