Efectos de la radiación solar sobre el fitoplancton de aguas antárticas y sub-antarticas
Los incrementos en la radiación ultravioleta B (RUVB, 280-320 nm) resultantes de la destrucción de la capa de ozono estratosférico afectan diversos aspectos eco-fisiológicos del fitoplancton marino. En el presente trabajo se compararon las respuestas a la radiación ultravioleta (RUV) del fitoplancto...
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| Publicado: |
Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
2006
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FITOPLANCTON RUV RUVB RUVA ANTARTICAS SUB-ANTARTICAS MAA'S INHIBICION FOTOSINTETICA MEZCLA VERTICAL STRESS OXIDATIVO CRECIMIENTO TAXONOMIA PHYTOPLANKTON ANTARCTICA SUB-ANTARCTICA PHOTOSYNTHESIS INHIBITION VERTICAL MIXING OXIDATIVE STRESS GROWTH TAXONOMY |
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Los incrementos en la radiación ultravioleta B (RUVB, 280-320 nm) resultantes de la destrucción de la capa de ozono estratosférico afectan diversos aspectos eco-fisiológicos del fitoplancton marino. En el presente trabajo se compararon las respuestas a la radiación ultravioleta (RUV) del fitoplancton de un ambiente Sub-Antártico (Canal Beagle, 54º 52´S, 68º 18´W) y otro Antártico (Caleta Potter, 62º 14´S, 58º 38´W). Se observó la disminución de la tasa fotosintética a corto plazo (horas) en ambos sitios, la que presentró umbrales de inhibición bien definidos. En el Canal Beagle, éstos fueron para RUVB y radiación ultravioleta A (RUVA, 320- 400 nm), respectivamente, 0,2 y 6,2 Wm^-2 para comunidades con más del 70% de diatomeas y 0,45 y 14,2 Wm^-2, respectivamente, para comunidades con más del 70 % de fitoflagelados. Las diatomeas como respuesta a la RUV sintetizaron MAA´s, compuestos no presentes en los fitoflagelados. Se observó una menor inhibición de la fotosíntesis con mayores concentraciones de MAA´s. Cuando la abundancia relativa de diatomeas fue mayor, se determinó que las λ menores de la RUVB fueron más efectivas en inhibir la fotosíntesis por unidad de energía. Para las comunidades Antárticas (> 70% de fitoflagelados) sólo se trabajó con condiciones de ozono normales y no se encontró inhibición fotosintética cuando las dosis de RUVB y RUVA fueron inferiores a 0.6 y 13 Wm^-2, respectivamente. En el Canal Beagle se encontraron diferencias significativas al analizar la inhibición fotosintética en condiciones de ozono normal y ozono reducido, siendo mayor en ésta última. Los resultados de las investigaciones claramente muestran una sensibilidad mayor en las comunidades de ambientes Sub-Antárticos respecto a la RUVB comparada con los ambientes Antárticos. Las comunidades fitoplanctónicas de áreas Antárticas y Sub-antárticas utilizan estrategias diferentes para adaptarse a las exposiciones por RUVB y por RUVA Los efectos de exposiciones a largo plazo en ambos ambientes variaron dependiendo de la composición taxonómica inicial de la comunidad y la historia lumínica previa de las células. Sin embargo, existió una tendencia a un cambio en la estructura de la comunidad como una disminución en la abundancia relativa de los fitoflagelados. Asteromonas sp. (fitoflagelado) mostró una importante inhibición en su tasa de crecimiento al comienzo de la fase exponencial (180 %), mientras no se observó inhibición en la diatomea (Navicula sp.). El contenido de TBARS (indicador de estrés oxidativo) en cultivos de fitoflagelados Sub-Antárticos expuestos a RUVB y RUVA presentó una disminución significativa el tercer día de crecimiento coincidente con un incremento en el contenido de α-tocoferol y β-caroteno. Las concentraciones máximas de α-tocoferol fueron 150 y 30 pmol 104 celulas-1 para un fitoflagelado y una diatomea (Thalassiosira sp.) respectivamente, provenientes de Antártida. Esto es aproximadamente el 30 y 7 % de las concentraciones determinadas en el Canal Beagle, sugiriendo que las respuestas a la RUV son más pronunciadas en los fitoflagelados provenientes del ambiente Sub-Antártico. Por otro lado, no se determinó inhibición en el crecimiento de comunidades en el ambientes Antártico. Esto podría explicarse como una mejor adaptación a la exposición a la RUV en cuanto al contenido de antioxidantes y MAA´s en diatomeas antárticas. Si se compara con el tiempo inicial, las comunidades Sub-antárticas mostraron un contenido de MAA´s del 2% en comparación al valor encontrado en Antártida, donde se determinaron tasas máximas de acumulación de Shinorina y Porphyra-334 bajo el tratamiento UVB de 1,05 – 1,45 día-1 en experimentos de corto plazo. A pesar de la reducción inicial en la tasa de crecimiento y en la acumulación de biomasa tanto de las comunidades como en los cultivos unialgales, la biomasa final no fue diferente entre los tres tratamientos. Esto implica que la RUVB sólo retardó el proceso de acumulación, y a largo plazo (días) la población fue capaz de adaptarse eficazmente a este tipo de radiación. Con respecto a la inhibición fotosintética producida por la RUV, en distintos tiempos a lo largo de los experimentos, tanto en ambientes Antárticos como Sub- Antárticos se observó que luego de varios días de exposición, ésta se anula. En relación a la mezcla vertical los resultados muestraron que para ambos ambientes el porcentaje de reducción de fotosíntesis fue significativamente menor en dicha condición al ser comparado con incubacines fijas en superficie. Además, la mezcla mostró ser más efectiva en proveer fotoprotección a los tratamientos de exposición a RUVB que a los otros tratamientos, siendo éste efecto más fuerte bajo condiciones de ozono reducido. |
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I28-R145-tesis_n3940_Hernando_oai2024-09-02 Ferreyra, Gustavo Hernando, Marcelo Pablo 2006 Los incrementos en la radiación ultravioleta B (RUVB, 280-320 nm) resultantes de la destrucción de la capa de ozono estratosférico afectan diversos aspectos eco-fisiológicos del fitoplancton marino. En el presente trabajo se compararon las respuestas a la radiación ultravioleta (RUV) del fitoplancton de un ambiente Sub-Antártico (Canal Beagle, 54º 52´S, 68º 18´W) y otro Antártico (Caleta Potter, 62º 14´S, 58º 38´W). Se observó la disminución de la tasa fotosintética a corto plazo (horas) en ambos sitios, la que presentró umbrales de inhibición bien definidos. En el Canal Beagle, éstos fueron para RUVB y radiación ultravioleta A (RUVA, 320- 400 nm), respectivamente, 0,2 y 6,2 Wm^-2 para comunidades con más del 70% de diatomeas y 0,45 y 14,2 Wm^-2, respectivamente, para comunidades con más del 70 % de fitoflagelados. Las diatomeas como respuesta a la RUV sintetizaron MAA´s, compuestos no presentes en los fitoflagelados. Se observó una menor inhibición de la fotosíntesis con mayores concentraciones de MAA´s. Cuando la abundancia relativa de diatomeas fue mayor, se determinó que las λ menores de la RUVB fueron más efectivas en inhibir la fotosíntesis por unidad de energía. Para las comunidades Antárticas (> 70% de fitoflagelados) sólo se trabajó con condiciones de ozono normales y no se encontró inhibición fotosintética cuando las dosis de RUVB y RUVA fueron inferiores a 0.6 y 13 Wm^-2, respectivamente. En el Canal Beagle se encontraron diferencias significativas al analizar la inhibición fotosintética en condiciones de ozono normal y ozono reducido, siendo mayor en ésta última. Los resultados de las investigaciones claramente muestran una sensibilidad mayor en las comunidades de ambientes Sub-Antárticos respecto a la RUVB comparada con los ambientes Antárticos. Las comunidades fitoplanctónicas de áreas Antárticas y Sub-antárticas utilizan estrategias diferentes para adaptarse a las exposiciones por RUVB y por RUVA Los efectos de exposiciones a largo plazo en ambos ambientes variaron dependiendo de la composición taxonómica inicial de la comunidad y la historia lumínica previa de las células. Sin embargo, existió una tendencia a un cambio en la estructura de la comunidad como una disminución en la abundancia relativa de los fitoflagelados. Asteromonas sp. (fitoflagelado) mostró una importante inhibición en su tasa de crecimiento al comienzo de la fase exponencial (180 %), mientras no se observó inhibición en la diatomea (Navicula sp.). El contenido de TBARS (indicador de estrés oxidativo) en cultivos de fitoflagelados Sub-Antárticos expuestos a RUVB y RUVA presentó una disminución significativa el tercer día de crecimiento coincidente con un incremento en el contenido de α-tocoferol y β-caroteno. Las concentraciones máximas de α-tocoferol fueron 150 y 30 pmol 104 celulas-1 para un fitoflagelado y una diatomea (Thalassiosira sp.) respectivamente, provenientes de Antártida. Esto es aproximadamente el 30 y 7 % de las concentraciones determinadas en el Canal Beagle, sugiriendo que las respuestas a la RUV son más pronunciadas en los fitoflagelados provenientes del ambiente Sub-Antártico. Por otro lado, no se determinó inhibición en el crecimiento de comunidades en el ambientes Antártico. Esto podría explicarse como una mejor adaptación a la exposición a la RUV en cuanto al contenido de antioxidantes y MAA´s en diatomeas antárticas. Si se compara con el tiempo inicial, las comunidades Sub-antárticas mostraron un contenido de MAA´s del 2% en comparación al valor encontrado en Antártida, donde se determinaron tasas máximas de acumulación de Shinorina y Porphyra-334 bajo el tratamiento UVB de 1,05 – 1,45 día-1 en experimentos de corto plazo. A pesar de la reducción inicial en la tasa de crecimiento y en la acumulación de biomasa tanto de las comunidades como en los cultivos unialgales, la biomasa final no fue diferente entre los tres tratamientos. Esto implica que la RUVB sólo retardó el proceso de acumulación, y a largo plazo (días) la población fue capaz de adaptarse eficazmente a este tipo de radiación. Con respecto a la inhibición fotosintética producida por la RUV, en distintos tiempos a lo largo de los experimentos, tanto en ambientes Antárticos como Sub- Antárticos se observó que luego de varios días de exposición, ésta se anula. En relación a la mezcla vertical los resultados muestraron que para ambos ambientes el porcentaje de reducción de fotosíntesis fue significativamente menor en dicha condición al ser comparado con incubacines fijas en superficie. Además, la mezcla mostró ser más efectiva en proveer fotoprotección a los tratamientos de exposición a RUVB que a los otros tratamientos, siendo éste efecto más fuerte bajo condiciones de ozono reducido. The increments in the ultraviolet radiation B (RUVB, 280-320 nm) resultants of the destruction of the ozone layer affect diverse echo-physiologic aspects of the marine phytoplankton. On this study were compared the responses of phytoplankton from an ambient Sub-Antarctic (Channel Beagle, 54º 52´S, 68º 18´W) and another Antarctic (Potter Cove, 62º 14´S, 58º 38´W) to the ultraviolet radiation (RUV). The decrease of the photosynthesis on short term (hours) was observed in both places, however inhibition thresholds were present. In the Beagle Channel, these were for RUVB and ultraviolet radiation A (RUVA, 320-400 nm), respectively, 0,2 and 6,2 Wm-2 for communities with more than 70% diatoms and 0,45 and 14,2 Wm-2, respectively, for communities with more than 70% phytoflagellates. MAA´s were synthesized by the diatoms in response to RUV. These compounds were absent in phytoflagellates. A smaller inhibition of the photosynthesis was observed with bigger concentrations of MAA´s. When the relative abundance of diatomeas was higher, it was determined that those smaller λ from the RUVB were more effective in inhibiting the photosynthesis for energy unit. For the Antarctic communities (> 70% phytoflagellates) only was studied normal ozone conditions and it was not photosynthesis inhibition when the doses of RUVB and RUVA were lesser than 0.6 and 13 Wm-2, respectively. In the Channel Beagle there was significant differences when analyzing the photosynthesis inhibition during normal and reduced ozone conditions, being higher in this last. The results of the investigations clearly show a higher sensibility in the communities of ambient Sub-Antarctic regarding the RUVB compared with the Antarctic. The phytoplankton communities from both ambients they use different strategies to adapt to the exposure to RUVB and RUVA The long term effects of exposure in both ambients varied depending on the taxonomic initial composition of the community and the previous light history of the cells. However, a tendency existed to a change in the structure of the community like a decrease in the relative abundance of the phytoflagellates. Asteromonas sp. (phytoflagellate) it showed an important inhibition in their growth rate at the beginning of the exponential phase (180%), while inhibition was not observed in the diatom (Navicula sp.). The content of TBARS (oxidative stress index) in phytoflagellates cultures, exposed to RUVB and RUVA in Sub-Antarctic waters, presented a significant decrease the third day growth in coincidence with an increment in the content of α-tocopherol and ß-carotene. The maximum concentrations of α-tocoferol were 150 and 30 pmol 104 cell-1 for a phytoflagellate and a diatom (Thalassiosira sp.) respectively, coming from Antártida. This is approximately the 30 and 7% of the concentrations determined in the Channel Beagle, suggesting that the answers to the RUV are more marked in the phytoflagellates coming from Sub-Antarctic waters. On the other hand, inhibition was not determined in the growth of communities in the Antarctic. This could be explained like a better adaptation to the exposure to the RUV as for the content of antioxidants and MAA´s in antarctic diatoms. If it is compared with the initial time, the Sub-antarctic communities showed a content of MAA´s of 2% in comparison to the value found in Antártic, where maximum rates of accumulation of Shinorina and 334-Porphyrawere determined under the treatment UVB were 1,05 - 1,45 day-1, respectively in short term experiments. In spite of the initial reduction in the growth rate and in the so much accumulation of biomass of the communities like in the unialgal cultures, the final biomass was not different among the three treatments. This implies that the RUVB only slowed the process of accumulation, and the population was able to adapt efficiently to this radiation after several days exposure. With regard to the photosynthesis inhibition by the RUV, in different times along long term experiments, so much in ambient Antarctic as Sub-Antarctic was observed that after several days of exposure, this is annulled. In relation to the vertical mixture the results showed that for both ambients the percentage of photosynthesis reduction was significantly smaller in this condition when being compared with fixed incubations in surface. Also, the mixture showed to be more effective in providing fotoprotección to the exposure treatments to RUVB that to the other treatments, being this stronger effect under conditions of reduced ozone. Fil: Hernando, Marcelo Pablo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. application/pdf https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3940_Hernando spa Universidad de Buenos Aires. 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