Efeitos da hipereutrofização na ecofisiologia de Ulva ohnoi cultivada em Seeded Algal Turf Scrubber (sATS)

Abstract

Eutrofização, um desafio global exacerbado por eventos como o rompimento de barragens, demanda soluções inovadoras. Nesse contexto, o uso da macroalga Ulva ohnoi para biorremediação surge como uma alternativa promissora. O primeiro capítulo deste estudo teve como objetivo avaliar a resposta fisiológica de U. ohnoi sob um cenário de hipereutrofização extrema em um sistema Seeded Algal Turf Scrubber (sATS) para determinar seu potencial como agente de biorremediação. O experimento foi conduzido em 15 unidades de sATS, onde U. ohnoi foi inoculada em cinco concentrações celulares distintas: C1: 39 células/mL; C2: 116 células/mL; C3: 348 células/mL; C4: 1.048 células/mL; e C5: 3.142 células/mL. O meio de cultivo foi preparado para simular condições extremas, com concentrações de 1.247 µmol/L de amônio e 84,2 µmol/L de fosfato. A eficiência do fotossistema II foi monitorada através do rendimento quântico efetivo (Fv/Fm), e a taxa de crescimento foi determinada pelo aumento da biomassa úmida. A análise dos dados seguiu os testes ANOVA e SNK para comparações múltiplas. As análises estatísticas confirmaram um efeito significativo do fator tempo sobre o Fv/Fm (p<0,001). A resposta fisiológica U. ohnoi ao rendimento quântico efetivo atingiu o pico de 0,732 aos 240 minutos antes de diminuir, o que demonstra sua notável capacidade de assimilação de nutrientes e subsequente resposta ao estresse. Este estudo destaca que a otimização da densidade de semeadura e do período de manejo é crucial para maximizar o potencial de U. ohnoi como agente de biorremediação para mitigação da poluição e adaptação à emergência climática.

Abstract: Eutrophication, a global challenge exacerbated by events such as dam failures, demands innovative solutions. In this context, the use of the macroalga Ulva ohnoi for bioremediation emerges as a promising alternative. The first chapter of this study aimed to evaluate the physiological response of U. ohnoi under a scenario of extreme hypereutrophication in a Seeded Algal Turf Scrubber (sATS) system to determine its potential as a bioremediation agent. The experiment was conducted in 15 sATS units, where U. ohnoi was inoculated at five distinct cell concentrations: C1: 39 cells/mL; C2: 116 cells/mL; C3: 348 cells/mL; C4: 1,048 cells/mL; and C5: 3,142 cells/mL. The culture medium was prepared to simulate extreme conditions, with concentrations of 1,247 µmol/L ammonium and 84.2 µmol/L phosphate. Photosystem II efficiency was monitored through the maximum quantum yield (Fv/Fm), and the growth rate was determined by the increase in wet biomass. Data analysis followed ANOVA and SNK tests for multiple comparisons. Statistical analyses confirmed a significant effect of the time factor on Fv/Fm (p<0,001). The physiological response of U. ohnoi to effective quantum yield peaked at 0.732 at 240 minutes before decreasing, which demonstrates its notable capacity for nutrient assimilation and subsequent stress response. This study highlights that optimizing seeding density and management period is crucial to maximizing the potential of U. ohnoi as a bioremediation agent for pollution mitigation and adaptation to the climate emergency.