DBIO - Teses de Doutoramento / Doctoral Thesis
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- Biomonitoring soil health in agricultural volcanic areas : an integrative approachPublication . Parelho, Carolina Paula Furtado de Medeiros; Garcia, Patrícia Ventura; Rodrigues, Armindo dos SantosOs solos vulcânicos são recursos naturais de reconhecida fertilidade com propriedades ândicas incomuns que os torna adequados à exploração agrícola, bem como suscetíveis às práticas agrícolas. Esta tese surge como um estudo holístico, integrando propriedades físico-químicas dos solos, biomarcadores de organismos dos solos e pequenos mamíferos, para a determinação do estado de saúde dos solos agrícolas em áreas vulcânicas. Para este objetivo, solos de sistemas agrícolas e de produção animal localizados no Sistema Vulcânico Fissural dos Picos (São Miguel, Açores, Portugal), sujeitos a diferentes práticas agrícolas, foram utilizados como modelos de estudo. As hipóteses científicas deste estudo foram (1) solos agrícolas vulcânicos expostos a fontes antropogénicas e naturais de contaminação do solo e sujeitos a diferentes práticas agrícolas, exercem diferentes pressões nos organismos residentes, comprometendo o estado de saúde do solo; (2) organismos residentes, expostos in situ/ex situ a solos agrícolas vulcânicos, são sensíveis a mudanças de tipo do uso dos solos e práticas agrícolas, logo podem ser propostos como indicadores biológicos do estado de saúde dos mesmos; (3) práticas agrícolas mais intensivas colocam maiores condições de stress ao ecossistema do solo. Globalmente, os resultados revelam que práticas agrícolas em solos vulcânicos, conduzem a condições de stress para os organismos residentes, comprometendo o estado de saúde do solo e provisão dos serviços ecossistémicos por eles gerados. Todos os biomarcadores analisados nos indicadores biológicos selecionados, demonstraram-se sensíveis às atividades antropogénicas (tipo do uso dos solos e práticas agrícolas), bem como à presença de stressores (agroquímicos) no solo, validando a sua aplicabilidade como ferramentas para a biomonitorização do estado de saúde dos solos agrícolas em regiões vulcânicas. […]
- Bryophytes from the Azorean native vegetation : their diversity and contribution to ecosystem servicesPublication . Coelho, Márcia Catarina Mendes; Gabriel, Rosalina Maria de Almeida; Ah-Peng, ClaudineOs briófitos são uma componente importante na diversidade de plantas, ocorrendo desde o litoral ao topo da montanha, e são especialmente conspícuos nas florestas açorianas. Essas plantas dependem muito da água disponível no habitat, a qual interceptam pela chuva, orvalho ou nevoeiro, e transportam externamente (capilaridade) e internamente (estruturas celulares). Neste sentido, os briófitos desempenham um papel importante na regulação dos fluxos de água nas florestas pela sua extraordinária capacidade de retenção de água. Contudo, este papel fundamental dos briófitos nos ecossistemas e as suas características fisiológicas não estão totalmente estudados nem quantificados. Este trabalho focou-se num estudo de diversidade e ecofisiologia de briófitos das ilhas Pico e Terceira (Açores, Portugal). Os principais objetivos são: (i) investigar a diversidade e padrão de distribuição das comunidades de briófitos da ilha do Pico, caracterizando os seus habitats nativos ao longo de um gradiente altitudinal (dos 10 aos 2200 m de altitude); (ii) quantificar a capacidade de 14 espécies, comuns da floresta nativa dos Açores, de reter água (interna- e externamente); e (iii) analisar in situ, durante 1 ano, o estado de hidratação das espécies selecionadas em 3 altitudes, na ilha Terceira. Uma metodologia padronizada (BRYOLAT) foi usada para determinar a distribuição de briófitos ao longo de um gradiente altitudinal (a cada 200 m) através de observações em plots de 100 m2. No total, 51 % (144) da riqueza de briófitos conhecida para a ilha foi alcançada. A distribuição, ao longo do gradiente altitudinal, apresentou um pico de riqueza aos 800 m (49 hepáticas e 23 musgos). Nesta faixa altitudinal são muito favoráveis as condições climáticas aumentando a complexidade da floresta (ótimos habitats para os briófitos). Novos locais foram registados para a ocorrência do musgo endémico raro Echinodium renauldii bem como um registo de uma espécie nova para os Açores, o musgo Antitrichia curtipendula (1600 m). A caracterização ecofisiológica envolveu seis hepáticas e oito musgos representando taxonomicamnente duas divisões e quatro classes. O conteúdo absoluto de água (AWC) foi determinado em ensaios experimentais através da saturação das amostras (peso saturado) e da sua completa desidratação (peso seco). A maioria das 14 espécies demonstraram preferencialmente um comportamento ectohídrico, mais de 60 % da água retida ocorre pela superfície da planta. A capacidade máxima de retenção de água variou de 646 % no Polytrichum commune, a 5584 % no Sphagnum subnitens. A perda de água por evaporação directa demonstrou, para a maioria das espécies, um declínio exponencial ao longo do tempo, onde no minuto 1 o máximo de água perdida foi exibido pela classe Bryopsida (espécie Thuidium tamariscinum: 12 %) e a taxa máxima de evaporação foi alcançada pela classe Sphagnopsida (0.84 g/min). O nível de hidratação das espécies em campo foi analisado através do FWC (conteúdo de água em campo) e do RWC (conteúdo de água relativo à capacidade máxima). Cinco réplicas por espécie foram colhidas no campo e medidas mensalmente ao longo de 4 estações. O FWC, nalgumas classes, aumentou com o gradiente altitudinal e sazonalmente nas estações mais húmidas (inverno e primavera). Perceber quanta água os briófitos nativos adquirem, retêm e libertam para os ecossistemas contribui para um melhor conhecimento da capacidade da vegetação nativa resistir a alterações, por exemplo climáticas, bem como os seus potenciais impactos sobre a disponibilidade e qualidade da água – importante serviço dos ecossistemas realizados pelas plantas.
- Changes in plant and soil microbial taxonomic and phylogenetic diversity along gradients of land management intensity in Azorean grasslands and forestsPublication . Vieira, Ângela Filipa Almeida Lourenço; Moura, Mónica Maria Tavares de; Silva, Luís Filipe Dias eEcossistemas biodiversos, tais como florestas e pastagens, são essenciais para manter serviços ecossistémicos cruciais para a vida no planeta. Esses serviços incluem, entre outros, o sequestro de carbono, fornecimento de água, produção de alimentos e a conservação da biodiversidade, sendo a maioria deles suportados pelo solo. O habitat do solo suporta plantas, animais e microrganismos e é influenciado pela geologia, clima e vegetação. As atividades humanas impactam significativamente as taxas de erosão do solo, com a agricultura sendo, em larga escala, responsável por essa degradação. O microbioma do solo é vital para a saúde e fertilidade do solo, influenciando todos os seus processos e as funções do ecossistema que impactam a saúde das plantas e animais terrestres. Além disso, níveis elevados de microrganismos no solo estão associados a um aumento na diversidade à superfície. A metagenómica revolucionou a ecologia microbiana, permitindo um conhecimento sem precedentes sobre o microbioma do solo, até então desconhecido. Os Açores, pertencentes à região biogeográfica da Macaronésia, estão entre as regiões mais biodiversas da Europa. No entanto, estas ilhas vulcânicas sofreram uma perda significativa de biodiversidade devido às atividades humanas. Atualmente, as pastagens ocupam 88% das terras agrícolas produtivas e a principal cultura é o milho forrageiro. Este estudo tem como objetivo compreender as comunidades microbianas do solo em dois ecossistemas na ilha de São Miguel e estabelecer a referência da sua composição. Este projeto investiga o impacto das florestas naturais e plantadas, bosques exóticos e três tipos de pastagens (seminaturais, permanentes e ressemeadas com milho) nas comunidades fúngicas e bacterianas em 27 locais na ilha para cada ecossistema. Além disso, para as pastagens, as comunidades florísticas também foram estudadas. Foram colhidas amostras de solo superficial, os parâmetros do solo foram medidos e um inventário da comunidade vegetal foi realizado. O DNA do solo foi extraído e seguidamente sequenciado com recurso à tecnologia Illumina Miseq. As sequências foram montadas para obter unidades taxonómicas operacionais (OTUs) que representam as comunidades fúngicas e bacterianas. Realizou-se análise de ecologia numérica, máxima verossimilhança e métodos estatísticos Bayesianos, com recurso ao R para analisar os dados. A altitude, temperatura, precipitação e conteúdo de argila foram significativamente diferentes entre os tipos de floresta. Embora a riqueza de OTUs fúngicas (fOTUs) não tenha sido significativamente diferente, as abundâncias e distribuição de fOTUs variaram (PERMANOVA). Ascomycota foi o filo mais comum entre os 14 obtidos para fOTUs. Um modelo incluindo a densidade do solo, argila, ECEC e EC teve um efeito significativo na riqueza fúngica. Foram encontradas 181 fOTUs indicadoras, pertencentes a cinco filos. As fOTUs indicadoras demonstraram uma clara separação. A riqueza das OTUs bacterianas (bOTUs) diferem significativamente entre florestas exóticas e nativas. A variação de abundâncias e distribuição de bOTUs também foi confirmada por uma PERMANOVA, mas nenhum efeito significativo foi encontrado nos diferentes GLMs explorados. Proteobacteria é o filo dominante entre 26 presentes nos bOTUs. Para estas comunidades, foram encontrados 319 indicadores de 20 filos. Foram encontradas diferenças significativas entre os tipos de pastagem em vários parâmetros do solo e comunidades de plantas. A pastagem seminatural (SN) apresentou a maior riqueza de espécies de plantas, seguida pela permanente e ressemeada (CR), com diferenças significativas entre as CR e as restantes, tendo-se identificado espécies indicadoras para cada tipo de pastagem. Metade de todas as fOTUs pertenciam a Ascomycota, sem diferença significativa na riqueza. Um total de 251 fOTUs e 873 bOTUs foram identificados como indicadores para o tipo de pastagem, mostrando uma clara separação entre SN e CR. As comunidades bacterianas consistiram em 41 filos, com Proteobacteria, Acidobacteria, Chloroflexi, Planctomycetes e Patescibacteria a constituir mais de 60%. Neste estudo, descobrimos que as florestas exóticas têm menor riqueza bacteriana em comparação com as florestas naturais e plantadas, enquanto certos fatores do solo parecem influenciar a riqueza fúngica. Também foram identificadas espécies indicadoras para cada microbioma e tipo de floresta, fornecendo informações sobre o impacto do tipo de floresta nas comunidades microbianas. Em São Miguel, uma ilha vulcânica com alterações antropogénicas, o microbioma do solo de pastagens e as suas comunidades vegetais variou de acordo com o tipo de pastagem, provavelmente devido a restrições ambientais e à intensidade de gestão. As pastagens permanentes representam um intermédio entre práticas de gestão mais extremas. Este estudo foi o primeiro a inventariar as comunidades microbianas em três dos tipos mais comuns de pastagens e florestas na ilha de São Miguel. Em geral, mostra diferenças claras no microbioma do solo de pastagens e florestas, provavelmente influenciadas pelas atividades humanas e pela vegetação presente em cada ecossistema. O tipo de solo e o clima também poderão desempenhar um papel importante. Este estudo destaca o potencial de futuras estratégias de gestão de modo a passar pastagens intensivas para um nível de intensidade médio. Além disso, reforça a importância de controlar espécies invasoras, já que estas têm um impacto negativo no microbioma do solo. Mais estudos são necessários para explorar a relação entre o ambiente, a diversidade vegetal e o microbioma do solo.
- Conservation of Lactuca watsoniana Trelease, an Azorean priority species : phylogenetics, population genetics and propagationPublication . Dias, Elisabete Furtado; Silva, Luís Filipe Dias; Moura, Mónica Maria Tavares; Schaefer, HannoLactuca watsoniana Trel., é uma herbácea perene, endémica do Arquipélago dos Açores. Localmente denominada de “Alfacinha”, pode ser encontrada em quatro das nove ilhas do Arquipélago dos Açores (Faial, Pico, Terceira e São Miguel), estando possivelmente extinta da ilha de São Jorge. O tamanho total estimado das populações é de 500 a 2000 indivíduos, mas observações recentes no campo indicam que poderão ser menos de 500 indivíduos. Considerada como taxon prioritário na Directiva Habitats (Annex B-II) bem como na Convenção de Berna em termos de conservação e está listada como ameaçada (EN B2ab (i, ii, iii); C2a(i)) na Lista Vermelha da IUCN 2017. Atualmente, a Lactuca watsoniana encontra-se restrita a zonas húmidas, ravinas profundas e estreitas, crateras zonas declivosas, prados naturais de Festuca, matos de Erica e florestas de Juniperus entre 600-800 m. Está ameaçada por perda e degradação de habitat, resultante de expansão dos pastos, invasão por espécies exóticas, introdução de herbívoros e distúrbio de áreas sensíveis por turistas e locais. Neste trabalho investigaram-se os seguintes tópicos: i) propagação vegetativa por sementes; ii) genética de populações; e iii) filogenética e filogeografia. Foi estabelecido um protocolo eficaz e exequível para propagação por via seminal, germinando as sementes com 0.1 mg l-1 GA3, ethephon, e um filtro de luz vermelha e um regime de temperatura alterna de 15/10°C, com um fotoperíodo de 12 horas. Este protocolo permitiu a produção de centenas de plântulas viáveis que foram replantadas na população de origem. Dada a necessidade de proceder ao reforço das populações naturais em algumas ilhas, pretendeu-se definir se existiam riscos de contaminação genética resultante da troca de material entre as diferentes ilhas, para isso estudou-se a estrutura e variabilidade genética das populações, usando 8 microssatélites nucleares, desenvolvidos especificamente para a L. watsoniana. Os resultados mostraram uma clara separação entre as várias ilhas dos Açores, estando a maior variação genética dentro das populações (55.0%), mas com níveis relativamente altos de variação entre os clusters (27.3%). Evidenciando um grau de diferenciação entre as populações elevado e fluxo genético com valores inferiores a 1, bem como a existência de isolamento e barreiras geográficas. De modo a clarificar a posição taxonómica da L. watsoniana, nomeadamente em relação a espécies próximas da Europa, Norte da América e de outros Arquipélagos da Macaronésia (Canárias), recorremos a marcadores moleculares nucleares (ITS) e quatro do cloroplasto. Na análise das sequências combinadas de ITS e do cloroplasto (Parsimónia, Máxima verosimilhança e Inferência Baeysiana) o taxon dos Açores, mostrou a existência de um padrão filogeográfico através do arquipélago, com a presença de 5 haplótipos distintos para a L. watsoniana, quatro endémicos em apenas uma ilha (Faial, Pico, Terceira e São Miguel) e um haplótipo com informação genética partilhada do Faial e Pico, bem como uma relação filogenética, bem suportada, com as Lactuca Norte Americanas.
- A contribution to adaptation and implementation mechanisms for ecological structure in spatial plansPublication . Vergílio, Marta Horta de Sousa; Calado, Helena Maria Gregório Pina; Julião, Rui PedroAs pequenas ilhas, como os Açores, um arquipélago autónomo da República Portuguesa, localizado no norte do Oceano Atlântico, apresentam uma elevada susceptibilidade a desastres naturais e baixa capacidade adaptativa para manter funções ecológicas. O efeito cumulativo de pressões ambientais e socioeconómicas aumenta a vulnerabilidade e a reduz a resiliência destes territórios. Encontrar um equilíbrio entre o desenvolvimento de uma gestão ambiental eficiente e a exploração dos recursos naturais é particularmente desafiador. Nestas regiões o espaço é limitado e as actividades humanas dificilmente poderão ser relocalizadas, exigindo novas ferramentas e novas soluções para o ordenamento do território. Actualmente, tanto a legislação nacional portuguesa, como a legislação regional dos Açores, determinam que deve ser criada e cartografada uma estrutura ecológica (EE), que deverá incluir os sistemas de protecção dos valores e recursos naturais, culturais, agrícolas e florestais. No entanto, não têm sido disponibilizadas directrizes nem têm sido adoptadas metodologias consensuais e padronizadas para implementar a EE. Utilizando a ilha do Pico como caso de estudo, o objectivo global do presente projecto de doutoramento é a criação de um processo de delimitação da EE adaptando-o aos Açores, tendo por base critérios científicos, as funções dos ecossistemas (FEs) e cumprindo com a legislação em vigor. A fim de conhecer a situação sobre a aplicação da EE, foi realizada uma análise crítica de literatura disponível para a proposta de um modelo conceptual para definir a EE em pequenas ilhas. Foi definida uma metodologia para determinar a eficiência das actuais áreas protegidas (APs) no cumprimento de objectivos de conservação das espécies e para identificar áreas alternativas ou complementares com relevância para a conservação, que pudessem ser incluídas na EE. Como sendo um exemplo de FE, o stock de carbono foi estimado e cartografado para ser considerado na delimitação da EE. E foi realizada uma análise preliminar às funções dos ecossistemas na ilha do Pico, para integrarem o processo de ordenamento do território e a cartografia da EE. O modelo conceptual proposto para delimitar a EE em pequenas ilhas é baseado: (i) na identificação e cartografia de unidades territoriais da ilha (passo 1); (ii) na definição da EE prioritária, identificando a legislação em vigor (passo 2a); (iii) na definição da EE secundária, identificando e cartografando as FEs baseados nas unidades territoriais anteriores (passo 2b); e (iv) na associação da informação dos passos 2a e 2b, aplicando uma metodologia de tomada de decisão por multi-critério, resultando uma carta de EE para toda ilha (passo 3). A metodologia de agregação e cartografia das FEs demonstrou-se relativamente simples de implementar, com a devida disponibilidade de conhecimento especializado. A análise sugere que o recurso às FEs, juntamente com técnicas de tomada de decisão por multi-critério, pode contribuir com sucesso para a delimitação da EE e para a integração no ordenamento do território. O modelo proposto para delimitar a EE satisfaz os requisitos da legislação local e utiliza uma abordagem com as FEs que tem sido cada vez mais defendida em recomendações europeias. O modelo é apresentado como um suporte estratégico e flexível à tomada de decisão, ao permitir a identificação de soluções integradas e participadas, reduzindo os trade-offs e conciliando as necessidades de conservação da natureza com o desenvolvimento socioeconómico. Esta abordagem poderá ser estendida a outras ilhas e regiões com características semelhantes às dos Açores.
- Culture studies of economically important seaweedsPublication . Patarra, Ana Rita Ferreira; Neto, Ana Isabel de Melo Azevedo; Buschmann, Alejandro Heriberto; Abreu, Maria Helena TrindadeNa última década a aquacultura de macroalgas marinhas recebeu uma atenção crescente. Nos Açores, apenas recentemente o Governo Regional começou a apoiar o investimento privado no sector da aquacultura. Apesar do interesse existente na exploração dos recursos algais existentes nos Açores, até à data não existe informação publicada sobre a viabilidade do cultivo de macroalgas marinhas na Região. A presente tese visa contribuir para o preenchimento desta lacuna, através da investigação sobre o potencial de cultivo de algumas espécies com interesse comercial. Pretende‐se gerar informação útil para o setor público e privado que garanta práticas responsáveis e eficientes de cultivo de macroalgas, contribuindo para a prevenção da sobre‐exploração dos stocks selvagens e para o desenvolvimento sustentável da indústria das algas nos Açores. Neste contexto, foram investigados: (i) o efeito da limitação da fonte de azoto no crescimento in vitro de juvenis da alga castanha Macrocystis pyrifera (L.) C. Agardh e a sua capacidade de recuperação após o stress induzido: (ii) o potencial de cultivo de da alga vermelha Pterocladiella capillacea (S.G.Gmelin) Santelices & Hommersand e da alga castanha Halopteris scoparia (Linnaeus) Sauvageau), duas espécies de valor económico comprovado e presentes na flora algal açoriana: e (iii) o uso de H. scoparia como biofiltro num sistema piloto integrado de aquacultura multitrófica (IMTA – sigla inglesa para Integrated Multi‐Trophic Aquaculture). No desenvolvimento da tese, foram realizados ensaios laboratoriais e de campo para explorar as respostas fisiológicas das espécies investigadas a fatores abióticos selecionados. Verificou‐se que a recuperação dos esporófitos juvenis de M. pyrifera após condições limitantes de nutrientes, foi melhor quando estes foram cultivados previamente num meio de cultivo completo (com uma percentagem de sobrevivência de 83.33 ± 3.61 % e taxa de crescimento de 1.08 ± 0.30 % comprimento dia⁻¹). Estes resultados sugerem um aumento da rentabilidade de produção desta espécie, contudo, é necessário a sua demostração à escala industrial antes de implementar a metodologia de cultivo proposta. A alga P. capillacea cresceu melhor quando submetida a densidades de fluxo de fotões mais elevadas (150 μmol fotões m⁻² s⁻¹) e a períodos de aclimatação mais longos (duas a três semanas). Contudo, foi também observada uma diminuição do comprimento do talo, bem como um baixo crescimento durante os ensaios laboratoriais. Estes resultados foram inesperados tendo em conta outros trabalhos publicados para esta espécie. As condições de cultivo testadas tiveram uma taxa de sucesso baixa, e exigirão novas abordagens por forma a validar o potencial de cultivo desta espécie. A alga H. scoparia cresceu numa gama alargada de densidades de cultivo, luz e temperatura, desde que mantendo a intensidade luminosa abaixo dos 150 μmol fotões m⁻² s⁻¹, condição necessária para minimizar/limitar o crescimento de epífitos. A melhor relação entre taxa de crescimento relativo e produtividade foi obtida a uma densidade de cultivo de 2 g fw L⁻¹, sendo esta a recomendada para desenvolver a produção da espécie. O potencial de cultivo desta espécie para a industria das macroalgas marinhas, num sistema piloto de tanques em IMTA, usando efluentes da produção de dourada, testado aqui pela primeira vez, revelou resultados positivos e promissores. Os melhores resultados foram obtidos a uma densidade de cultivo de 2 g fw dia⁻¹, com uma produtividade semanal de 13.28 ± 2 g dw m⁻² wk⁻¹ e a remoção de 3.63 ± 0.47 g m⁻² dia⁻¹ de amónia (NH₃+NH₄). H. scoparia é, assim, um bom candidato para integrar sistemas de cultivo integrados nestas latitudes. A exploração desta espécie usando biomassa cultivada é possível e a sua produção a uma escala industrial poderá ser, a partir de agora, prevista pela indústria. A presente tese permitiu a produção de informação científica importante quer para uso académico, quer económico, que potencialmente poderá ser usada para o desenvolvimento sustentável do sector das algas marinhas nos Açores.
- Development of a toolbox to biomonitor air quality : towards the sustainability of the Azorean green environmentPublication . Bernardo, Filipe Miguel Teixeira de Sousa; Garcia, Patrícia Ventura; Rodrigues, Armindo dos Santos; Fernandes, Cristina Maria BranquinhoO regime jurídico da qualidade do ar e proteção da atmosfera dos Açores prevê a necessidade de encontrar soluções no sentido de harmonizar o desenvolvimento socioeconómico humano com a preservação dos padrões de excelência da qualidade do ar. Embora historicamente tenha sido um problema incipiente, os desafios contemporâneos colocados pela intensificação das atividades antropogénicas ou alterações climáticas requerem esforços adicionais dedicados à prevenção da declínio da qualidade do ar, por via do aumento das emissões de poluentes atmosféricos, conduzindo à degradação do património natural dos Açores e efeitos adversos sobre a saúde pública. Além disso, devido à origem vulcânica do arquipélago, emissões vulcanogénicas decorrem continuamente durante períodos de atividade quiescente, afetando particularmente as populações cronicamente expostas na proximidade de vulcões ativos. Assim, através do uso de líquenes como biomonitores, o objetivo geral desta tese foi afinar um conjunto de ferramentas para biomonitorizar a poluição do ar em cenários ambientais característicos da ilha de São Miguel (SMG), abrangendo tanto as emissões atmosféricas antropogénicas como vulcanogénicas originadas, respetivamente, pela intensificação sem precedentes das atividades humanas e pelas incessantes manifestações de vulcanismo ativo. O perfil elemental de largo espectro de líquenes foliosos nativos (de ocorrência natural) do género Parmotrema, amostrados ao longo do gradiente de uso do solo de SMG, revelou um padrão transversal de enriquecimento elemental em áreas agrícolas e sobretudo áreas artificiais em comparação com o fundo pristino de áreas florestais, refletindo a contaminação ambiental causada por emissões atmosféricas e exibindo o impacto da intensificação das atividades agrícolas e urbanas, particularmente no contexto da acrescida vulnerabilidade ambiental inerente aos ecossistemas de pequenas ilhas oceânicas. [...].
- Effects of the extreme environment of volcanic origin in organisms : using earthworms as biological modelsPublication . Cunha, Luis Filipe das Neves; Rodrigues, Armindo dos Santos; Duarte, Rafael Montiel; Morgan, Andrew JohnUnderstanding how living processes persist under the challenges of intense physical or chemical stress emanating from diverse geogenic sources, such as those originated by volcanic activity have increasingly gained importance mainly compelled by biotechnology imperatives. Volcanically active regions, such as Furnas, a geothermal field located in São Miguel Island (Azores), often have a high-density of human inhabitants due to the elevated natural fertility of its soils, despite of creating significant risk scenarios of exposure to a wide range of chemical substances. The volcanic gases at the Furnas caldera create a hypoxic and hypercapnia environment combined with 10˚ C elevated soil temperatures and acidic conditions promoting bioavailability of heavy metals. These tripartite stress factors combine to create an in-hospitable challenge to the resident biota; therefore, it is surprising that this extreme soil environment supports a viable earthworm population. In fact, the epidermis of Amynthas gracilis resident on Furnas soil is ~50% thinner than the respiratory exchange surface in conspecifics resident on inactive volcanic soils. This was also found in resident Pontoscolex icorethrurus. This leads to the plausible conclusion that the earthworm’s responses to the multi-stressor challenges in active volcanic soils are, like the adaptations of arthropods and vertebrates to hypoxic conditions, multifactorial and involve integrated modifications ranging from genetic and biochemical, to cellular and physiological levels of organization. Analyses of mitochondrial data using different approaches corroborate the existence of two different genetic lineages living in São Miguel Island. Furnas population showed lower genetic diversity when compared to the populations living within pineapple plantations. Molecular markers included the mitochondrial regions of the cytochrome c oxidase subunit I gene (COI), small ribosomal unit (s- rRNA), the NADH desidrogenase subunit 2 and 3. The importance of genetic reduction in the population genetic structure of earthworms living under the stress of the volcanic environment is further discussed. Analysis using AFLP markers showed Pontoscolex corethrurus to be a genetically heterogeneous complex with direct association with the previous results of mitochondrial divergence. The complete congruence between molecular markers suggests that cryptic speciation is a plausible explanation for the deep mitochondrial divergence in P. corethrurus in São Miguel Island. Four pairs of primers generated 425 loci. The average ratio of polymorphic loci among the studied populations was of 84%. Shannon information index was 0.28 with a higher value of 0.3 in Furnas. These results show that the genetic diversity detected with AMOVA was mainly caused by individual differences within a population. In fact, three different ancestral clusters were identified among populations. One cluster showed to be almost exclusive to Furnas individuals showing and confirming the genetic differentiation of this apparently isolated geographic group. On the one hand it is plausible to consider that the homogenizing effect of selection on genomic diversity would intensify in populations successfully inhabiting intensely stressful environmental conditions, such as actively volcanic soils. In contrast, an intriguing alternative scenario may pertain where chemical contaminants increase genetic diversity by causing genomic mutation which could explain why Furnas population showed the highest number of private bands. Microbial populations associated with the earthworms revealed some conspicuous results. Some bacteria were found in both earthworm populations as resident microbial flora (e.g. Nitrobacter, Serratia, Bradyrhizobium, and Methylobacterium) while others seem to be restrict to one of the studied populations. The Azorean P. corethrurus has some conspicuous genera such Anaeromyxobacter and Desulfovibrio that may result of adaptations to the environment in which the host lives. This is also the first report of Verminephrobacter phylotypes within the Pontoscolex genus. With this project was possible to elucidate some of functional mechanisms employed by annelids that allow it to maintain viable populations in soil exhibiting elevated heavy metal availability, low oxygen/high CO2 content and a high ambient temperature (~37˚C) as well the consequences of living under such environment revealed at genetics level from the individual to the population.
- Effects of tourism operations on the bahavioural patterns of dolphin populations off the Azores with particular emphasis on the common dolphin (Delphinus delphis)Publication . Cecchetti, Arianna; Azevedo, José Manuel Viegas de Oliveira Neto; Gordon, Jonathan; Stockin, Karen AnnNos Açores encontram-se cerca de 30% das espécies de cetáceos atualmente conhecidas. Esta grande diversidade constitui um suporte para o desenvolvimento de atividades marítimas recreativas como a observação de cetáceos e a natação com golfinhos. Estas atividades começaram nos Açores nos anos 1990 com uma só empresa na ilha de Pico mas atualmente é desenvolvida por 24 empresas distribuídas em quatro ilhas. O crescimento contínuo das atividades recreativas com cetáceos aumenta a probabilidade de que estas tenham efeitos negativos nas populações alvo. Existem vários estudos a nível internacional sobre os efeitos a curto prazo que se podem detetar durante as interações com barcos turísticos. Estes incluem alterações de comportamento, como mudanças de direção e velocidade de deslocamento, de coesão dos grupos ou das vocalizações usadas na comunicação e na ecolocalização. Estas alterações por si só podem levar a um aumento individual do dispêndio energético assim como a uma diminuição da energia adquirida durante a atividade de alimentação, se esta for interrompida. A longo prazo, porém, poderão os impactos individuais refletir-se negativamente ao nível populacional. A atividade está regulamentada nos Açores, estando a revisão da legislação a ser discutida com os operadores. Estes regulamentos visam evitar que as atividades de observação e de natação sejam prejudiciais para as populações de cetáceos. Porém, para a elaboração de uma legislação eficaz é fundamental o conhecimento da ecologia e do comportamento de base das espécies exploradas e os Açores ainda carecem destas informações, assim como dos efeitos das atividades turísticas atuais. Entre as espécies mais avistadas e mais representativas do turismo local encontramos o golfinho comum (Delphinus delphis) que, apesar do seu nome e de ser relativamente abundante nas águas do Arquipélago, permanece uma espécie cujo comportamento é ainda muito pouco conhecido. Outros golfinhos comummente avistados são o roaz (Tursiops truncatus) e o pintado (Stenella frontalis). Neste sentido o presente estudo visa (1) descrever pela primeira vez os patrões comportamentais do golfinho comum, com particular atenção na variabilidade temporal do balanço de atividade, (2) estudar mudanças comportamentais desta espécie durante a interação com os barcos turísticos, sejam estes de observação ou de natação, (3) avaliar a resposta comportamental das três espécies de golfinho durante as atividades de natação, (4) usar os resultados para sugerir medidas e apoiar decisões de gestão em matéria de conservação dos recursos naturais e de desenvolvimento sustentável das atividades turísticas. [...].
- Elasmobranchii (sharks and rays), a potencial resource to protect in the Azores?Publication . Torres, Paulo Gonçalves Miranda Agria; Rodrigues, Armindo dos Santos; Cunha, Regina Tristão da; Coelho, Rui[...]. A presente dissertação teve como objectivo aprofundar o nosso conhecimento sobre as populações de elasmobrânquios dos Açores, tendo em conta a sua importância para a região. O estudo abrangeu diversas temáticas como a pesca, a ecotoxicologia e o ecoturismo, visando 4 espécies principais, aparentemente capturadas acidentalmente (bycatch): a raia Raja clavata, o cação Galeorhinus galeus, o tubarão-azul Prionace glauca e o tubarão mako Isurus oxyrinchus. Mais recentemente, as espécies P. glauca e I. oxyrinchus são têm sido igualmente exploradas por uma nova indústria nos Açores – o mergulho com tubarões, uma alternativa económica à pesca, ecologicamente mais sustentável, que carecia de avaliação. [...].
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