FROM BIOLOGICAL COLONIZATION TO THE SOIL AND CRUST FORMATION: THE ROLE OF CYANOBACTERIA AND SMALL ANIMALS IN A KARSTIC LANDSCAPE, NORTH OF MINAS GERAIS STATE, BRAZIL
Palavras-chave:
Biokarstification, Limestones, BiofilmResumo
The susceptibility of limestones to biological colonization can be a significant role in the development of karst relief, since the microbial biofilms formation and exopolymeric compounds produced by different metabolic activities, and can influence the dissolution processes and precipitation of minerals, boosting specific transformations at karst. Study about biological performance in limestone outcrops in Brazil are still scarce, so it was aimed to analyze the role of the cyanobacteria and small animals (rodents and marsupials) in the superficial transformation of limestones and soil formation in the North of Minas Gerais state. Thus, the methods used were the total organic carbon content with fractionation of humic substances, potential acidity, and micromorphological and microchemistry characterization. The results showed a low recovery of total organic carbon, with a predominance of humin, followed by humic and fulvic acids. The potential acidity presented values classified as very low to very high, and the micromorphological and microchemistry images showed some specific features of the limestone. The conclusion is that the cyanobacteria, rodents and marsupials are part of the karst relief evolution, and possibly the effects of their colonization were able to promote the formation of biofilms, which through complex metabolic interactions, stimulated the processes of biokarstification, favoring the surface transformations at limestone and the soil and crust formation, that contribute to the karst relief
Referências
ALMEIDA JÚNIOR, A. B.; NASCIMENTO, C. W. A.; BARROS, F. M. R. Acidez Potencial Estimada Pelo Método do pH SMP em Solos do Estado da Paraíba. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 39, n. 3, p. 767-773, 2015. DOI: 10.1590/01000683rbcs20140307
ALVARENGA, L. V.; ALMEIDA, A. V. M.; CASTRO, N. V.; ODER, J. C.; ESTEVES-FERREIRA, A.; NUNES-NESI, A.; ARAÚJO, W. L.; VAZ, M. G. M. V. Physiological responses to light intensity and photoperiod of the halotolerant cyanobacterium Desmonostoc salinum CCM-UFV059. Bioresource Technology Reports, v. 11,
, 100443. DOI: 10.1016/j.biteb.2020.100443.
ARO, M. M.; SANTOS, A. C.; SILVEIRA, E. E.; SILVA LISBOA NETO, A. F.; OLIVEIRA, M. F.; ASSIS NETO, A. C. Morphological tools to evaluate the digestory apparatus in rocky cavy (Kerodon rupestris). Microsc Res Tech. v. 82, n. 6, p. 696-708, 2019. DOI: 10.1002/jemt.23216.
CASTANIER, S.; MÉTAYER-LEVREL, G.; PERTHUISOT, J. Ca-carbonates precipitation and limestone genesis - the microbiogeologist point of view. Sedimentary Geology, v. 126, n. 1–4, p. 9-23, 1999. DOI: 10.1016/S0037-0738(99)00028-7
CAMINHAS, F. G.; FONSECA, G. S. Caracterização das formações físico-naturais e potencialidades paisagísticas de Montes Claros no contexto Norte Mineiro. Humboldt, v. 1, n. 1, e53479, 2020.
CLIMATE DATA. Dados Climatológicos para Montes Claros, Minas Gerais. 2022. Disponível em: < https://pt.climate-data.org/america-do-sul/brasil/minas-gerais/montes-claros-2886/ > Acesso em: 11/12/2022.
DODDY, P.; RODEN, C. M. The Fertile Rock: Productivity and erosion in limestone solution hollows of the Burren, Co. Clare. Biology and Environment: Proceedings of the Royal Irish Academy, v. 118B, n. 1, p. 1-12, 2018.
DUANE, M. J. Biomineralization and phytokarst development on cavernous quaternary carbonate terraces, Mohammedia, northwest Morocco. Carbonates and Evaporites, v. 16, n. 2, p. 107-116, 2001. DOI: 10.1007/BF03175829
DUANE, M. J.; AL-MISHWAT, A. T.; RAFIQUE, M. Weathering and biokarst development on marine terraces, northwest Morocco. Earth Surf. Process. Landforms, v. 28, 2003. DOI: 10.1002/esp.1002
DUPRAZ, C.; REID, R. P.; BRAISSANT, O.; DECHO, A. W.; SEAN, R. N.; VISSCHER, P. T. Processes of carbonate precipitation in modern microbial mats. Earth-Science Reviews, v. 96, n. 3, p. 141-162, 2009. DOI: 10.1016/j.earscirev.2008.10.005
EMBRAPA, Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Revisão do intemperismo de micas. Planaltina: Embrapa, 2004, 48 p.
EMBRAPA, Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Manual de métodos de análise de solo. Brasília: Embrapa, 3, 2017.
EMERSON, D. The role of iron-oxidizing bacteria in biocorrosion: a review. Biofoulong, v. 34, n. 9, p. 989-1000, 2019. DOI: 10.1080/08927014.2018.1526281
FIGUEIREDO, M. A. Óxidos de ferro pedogênicos e sua influência na agregação de partículas de argila: estudo de caso nos solos da região de Gouveia – Serra do Espinha Meridional – MG. 1999. 95f. Dissertação (Mestrado em Geografia), Universidade Federal de Minas Gerais, 1999.
FORD, D. R.; WILLIAMS, P. D. Karst Hydrogeology and Geomorphology. London: Jonh Wiley & Sons, 2007. DOI: 10.1002/9781118684986
GOLUBIC, S.; SEONG-JOO, L.; BROWNE, K. M. Cyanobacteria: Architects of Sedimentary Structures. In: RIDING, R. E.; AWRAMIK, S.M. (eds). Microbial Sediments. Berlin: Springer, 2000, p. 57-67.
GÓMEZ-CORNELIO S.; MENDOZA-VEGA J.; GAYLARDE C. C.; REYES-ESTEBANEZ M.; MORÓN-RÍOS A.; DE LA ROSA-GARCÍA S. DEL C.; ORTEGA-MORALES B. O. Succession of fungi colonizing porous and compact limestone exposed to subtropical environments. Fungal Biol. v. 116, n. 10, p. 1064-1072, 2012. DOI: 10.1016/j.funbio.2012.07.010
IGLESIAS, M.; UHLEIN, A. Estratigrafia do Grupo Bambuí e coberturas fanerozóicas no vale do rio São Francisco, norte de MG. Revista Brasileira de Geociências, v. 39, n. 2, 2009.
KRAJEWSKA, B. Urease-aided calcium carbonate mineralization for engineering applications: A review. Journal of Advanced Research, v. 13, p. 59-67, 2018. DOI: 10.1016/j.jare.2017.10.009
KUZYAKOV, Y.; BLAGODATSKAYA, E. Microbial hotspots and hot moments in soil: concept and review. Soil Biology and Biochemistry, v. 83, p. 184-199, 2015. DOI: 10.1016/j.soilbio.2015.01.025
LEITE, M. E.; SANTOS, I. S.; ALMEIDA, J. W. L. Mudança de uso do solo na bacia do rio Vieira, em Montes Claros/MG. Revista Brasileira de Geografia Física. v. 4, n. 4, p. 779-792, 2011. DOI: 10.26848/rbgf.v4i4.232716
LEPINAY, C.; MIHAJLOVSKI, A.; TOURON, S.; SEYER, D.; BOUSTA, F.; MARTINO, P. Bacterial diversity associated with saline efflorescences damaging the walls of a French decorated prehistoric cave registered as a World Cultural Heritage Site. International Biodeterioration & Biodegradation, v. 130, p. 55-64, 2018, DOI: 10.1016/j.ibiod.2018.03.016.
LEVETT, A.; VASCONCELOS, P. M.; GAGEN, E. J.; RINTOUL, L.; SPIER, C.; GUAGLIARDO, P.; SOUTHAM, G. Microbial weathering signatures in lateritic ferruginous duricrusts. Earth and Planetary Science Letters. v. 538, 2020, 116209. DOI: 10.1016/j.epsl.2020.116209.
LIAN, B.; CHEN, Y.; ZHU, L.; YANG, R. Effect of Microbial Weathering on Carbonate Rocks. Earth Science Frontiers, v. 15, n. 6, p. 90-99, 2008. DOI: 10.1016/S1872-5791(09)60009-9.
LÜ, X.; HE, Q.; WANG, Z.; CAO, M.; ZHAO, J.; JIANG, J.; ZHAO, R.; ZHANG, H. Calcium carbonate precipitation mediated by bacterial carbonic anhydrase in a karst cave: Crystal morphology and stable isotopic fractionation. Chemical Geology, v. 530, 2019, 119331. DOI: 10.1016/j.chemgeo.2019.119331.
MARTINS, E. S.; FERREIRA, A. P. M.; CARVALHO JUNIOR, O. A.; CARDOSO, F. B. F.; REATTO, A. Técnicas de coleta e preparação de amostras para micromorfologia com otimização do procedimento de impregnação. Planaltina: Embrapa Cerrados, 2002. 22 p.
MARTINS, C. M.; COSTA, L. M.; SCHAEFER, C. E. G. R.; SOARES, E. M. B.; SANTOS, S. R. Frações da matéria orgânica em solos sob formações deciduais no norte de Minas Gerais. Revista Caatinga, v. 28, n. 4, p. 10-20, 2015.
MENDONÇA, E. S.; MATOS, E. S. Matéria Orgânica do Solo: Métodos de Análises. Viçosa: UFV, p.107, 2005.
NIEROP, K. Origin and fate of organic matter in sandy soils along a primary vegetation succession. 1999, 160 f. Thesis (Hoogleraar in de Bodedemvorming en Ecopedologie), Universitair Hoofddocent, Veenendaal, 1999.
OLIVEIRA, G. B.; ALBUQUERQUE, J. F. G.; RODRIGUES, M. N.; PAIVA, A. L. C.; MOURA, C. E. B.; MIGLINO, M. A.; OLIVEIRA, M. F. Origem e distribuição do nervo femoral do mocó, Kerodon rupestris (Cavidae). Pesq. Vet. Bras. v. 31, p. 84-88, 2011. DOI: 10.1590/S0100-736X2011001300014
OSORIO-RODRIGUEZ, D.; SANCHEZ-QUINONEZ, C. A. Biological and geological characterization of modern biofilms and microbial mats and comparison with similar lithified structures in Colombian Cretaceous formations. Earth Sci. Res. J. v. 22, n. 3, p. 159-168, 2018. DOI: 10.15446/esrj.v22n3.68839.
PARENTE, M. P. M.; CAVALCANTI, L. H. Arcyria cinerea(bull.) pers. (myxomycetes, trichiaceae) encontrada em fezes de mocó (Kerodon rupestris wied-neuwied, 1820, rodentia: caviidae). Revista Ouricuri, v. 7, n. 1, p. 1-11, 2017.
PENTECOST, A.; WHITTON, B. A. Subaerial Cyanobacteria. In: WHITTON, B. A. (ed) Ecology of cyanobacteria II: their diversity in space and time. Dordrecht: Springer, 2012. DOI: 10.1007/978-94-007-3855-3
PEREIRA, T. T. C.; BRASIL, R. D.; OLIVEIRA, A. M.; POEIRAS, L. M.; ALMEIDA, I. C. C. Propostas e desafios para definição de áreas prioritárias para conservação da biodiversidade no norte de Minas Gerais, Brasil. Revista Brasileira de Meio Ambiente, v. 8, n. 1, p. 53-69, 2020. DOI: 10.5281/zenodo.3612305
PHILLIPS, A. J.; GERLACH, R.; LAUCHNOR, E.; MITCHELL, A. C.; CUNNINGHAM, A. B.; SPANGLER, L. Engineered applications of ureolytic biomineralization: a review. Biofouling, v. 29, n. 6, p. 715-733, 2013. DOI: 10.1080/08927014.2013.796550
PIÑAR, G.; RIPKA, K.; WEBER, J.; STERFLINGER, K. The micro-biota of a sub-surface monument the medieval chapel of St. Virgil (Vienna, Austria). International Biodeterioration & Biodegradation, v. 63, n. 7, p. 851-859, 2009. DOI: 10.1016/j.ibiod.2009.02.004.
PINHEIRO, A. C.; MESQUITA, N.; TROVÃO, J.; SOARES, F.; TIAGO, I.; COELHO, C.; CARVALHO, H. P.; GIL, F.; CATARINO, L.; PIÑAR, G.; PORTUGAL, A. Limestone biodeterioration: A review on the Portuguese cultural heritage scenario. Journal of Cultural Heritage, v. 36, p. 275-285, 2019. DOI: 10.1016/j.culher.2018.07.008.
PIZAURO JUNIOR, J. M; MELO, W. J. Influência da incorporação da parte aérea de sorgo ou lablabe nas frações da matéria orgânica de um Latossolo Vermelho-Escuro. Revista Brasileira de Ciências do solo, v. 19, p. 95-103, 1995.
RIBEIRO, A. C.; GUIMARÃES, P. T. G.; ALVAREZ V., V. H. Recomendações para o uso de corretivos e fertilizantes em Minas Gerais. Viçosa. 1999. 360 p.
RIBEIRO, R. C. C.; CASTRO, N. F.; QUEIROZ, J. P. C.; DANIEL, V. M. Alterações causadas em rochas ornamentais pelo efeito do ácido úrico e da ureia presentes na urina. Rio de Janeiro: CETEM/MCT, 2011, 50 p.
RODEN, E. E.; SOBOLEV, D.; GLAZER, B.; LUTHER, G. W. Potential for Microscale Bacterial Fe Redox Cycling at the Aerobic-Anaerobic Interface. Geomicrobiology Journal, v. 21, n. 6, p. 379-391, 2004. DOI: 10.1080/01490450490485872
RONCERO-RAMOS, B.; MUÑOZ-MARTÍN, M. A.; CANTÓN, Y.; CHAMIZO, S.; RODRÍGUEZ-CABALLERO, E.; MATEO, P. Land degradation effects on composition of pioneering soil communities: An alternative successional sequence for dryland cyanobacterial biocrusts. Soil Biology and Biochemistry, v. 146, 2020. DOI: 10.1016/j.soilbio.2020.107824.
ROSSI, F.; DE PHILIPPIS, R. Role of cyanobacterial exopolysaccharides in phototrophic biofilms and in complex microbial mats. Life, v. 5, n. 2, p. 1218-1238, 2015. DOI: 10.3390/life5021218
SAIZ-JIMENEZ, C.; LAIZ, L. Occurrence of halotolerant/halophilic bacterial communities in deteriorated monuments. International Biodeterioration & Biodegradation. v. 46, p. 319-326, 2000. DOI: 10.1016/S0964-8305(00)00104-9
SATOH, K.; HIRAI, M.; NISHIO, J.; YAMAJI, T.; KASHINO, Y.; KOIKE, H. Recovery of photosynthetic systems during rewetting is quite rapid in a terrestrial cyanobacterium, Nostoc commune. Plant and Cell Physiology, v. 43, n. 2, p. 170–176, 2002. DOI: 10.1093/pcp/pcf020
SILVA, M. B. Caracterização pedológica e gênese de solos em duas topossequências no sistema cárstico da Serra da Bodoquena (MS). 2013. 203 f. Tese (Doutorado em Agronomia, Ciência do Solo). Instituto de Agronomia, Departamento de Solos, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, 2013.
SOUZA, M. V.; CHAVES, S. A. M.; HUGOT, J.; IÑIGUEZ, A. M. New parasite records from Kerodon rupestris (rodentia, caviidae) an endemic species to northeastern Brazil. Oecologia Australis, v. 24, n. 1, p. 196-203, 2020. DOI: 10.4257/oeco.2020.2401.18
STEPHENS, M.; ROSE, J.; GILBERTSON, D. D. Post-depositional alteration of humid tropical cave sediments: micromorphological research in the Great Cave of Niah, Sarawak, Borneo. Journal of Archaeological Science, v. 77, p. 109-124, 2017. DOI: 10.1016/j.jas.2016.01.015.
STOOPS, G. Guidelines for analysis and description of soil and regolith thin sections. Madison: Soil Science Society of America. 2003.
STOOPS, G.; MARCELINO, V.; MEES, F. Interpretation of micromorphological features of soils and regoliths. 2nd ed. Amsterdam: Elsevier, 2018.
SWIFT, R.S. Organic matter characterization. In: SPARKS, D. L., ed. Methods of soil analysis. Part 3. Chemical methods. Soil Sci. Soc. Series: 5. Am. Madison, p.1018-1020, 1996.
TRAVASSOS, L. E. P. Contribuições científicas do professor Dr. Heinz Charles Kohler para a Geomorfologia Cárstica Tropical brasileira. Sociedade e natureza, v. 22, n. 3, 625-637, 2010.
WARKE, P. A.; SMITH, B. J.; MAGEE, R. W. Thermal response characteristics of stone: Implications for weathering of soiled surfaces in urban environments. Earth Surf. Proc. Land. v. 21, n. 3, p. 295-306. 1996. DOI: 10.1002/(SICI)1096-9837(199603)21:3<295::AID-ESP637>3.0.CO;2-8
SHRODER, J. F. Treatise on geomorphology. San Diego: Academic Press, 2013.
WILLIAMS, W.; BÜDEL, B.; WILLIAMS, S. Wet season cyanobacterial N enrichment highly correlated with species richness and Nostoc in the northern Australian savannah. Biogeosciences, v. 15, n. 7, p. 2149-2159, 2018. DOI: 10.5194/bg-15-2149-2018
YEOMANS, J. C.; BREMMER, J. M. A rapid and precise method for routine determination of organic carbon in soil. Communications in Soil Science and Plant Analysis, v. 19, n. 13, 1988. https://doi.org/10.1080/00103628809368027
ZOGNO, M. A. Aspectos reprodutivos da fêmea de mocó (Kerodon rupestris): análise bioquímica dos líquidos fetais e caracterização colpocitológica do ciclo estral. 2002, 64 f. Tese (Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia), Universidade de São Paulo, 2002. DOI: 10.11606/T.10.2002.tde-04042003-103133
Downloads
Publicado
Como Citar
Edição
Seção
Licença
Copyright (c) 2023 REVISTA GEOGRÁFICA ACADÊMICA
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
A RGA é detentora dos direitos autorais publicados, não sendo permitido que o mesmo conteúdo seja publicado em demais periódicos.
