Diversidade de fungos, com ênfase em FMA, em áreas afetadas pelo rejeito de mineração de ferro ao longo de três anos após o rompimento da barragem do Fundão

Abstract

Os impactos ambientais decorrentes de atividades de mineração são problemas recorrentes que o Brasil vem enfrentando. Em novembro de 2015, com o rompimento da Barragem do Fundão em Bento Rodrigues, Minas Gerais, uma onda de rejeitos da extração de minério de ferro foi lançada no ambiente causando a destruição do patrimônio público e religioso e gerando um impacto ambiental de grande proporção. O rejeito depositado sobre o solo do local passou a constituir o Tecnosolo, sendo suas propriedades e funções d erivadas da atividade humana técnica. Para o restabelecimento das funções ecossistêmicas desenvolvidas pela biota do solo, a revegetação, com a introdução de plantas e a microbiota associada ao sistema radicular das plantas foi implementada. Entre esses microrganismos, os fungos micorrízicos arbusculares (FMA) exercem influência no crescimento, na aclimatação dos vegetais em condições de estresses bióticos e abióticos e possuem um potencial de atuarem no funcionamento e estabilidade dos ecossistemas, ciclagem de nutrientes, processos de recuperação, restauração ambiental e reflorestamento. Dessa forma, a análise da composição microbiana da área impactada torna-se uma estratégia importante a fim de utilizá-la na recuperação das áreas atingidas pelo rejeito de mineração. Este trabalho propôs estudar a diversidade de fungos presente nos solos sob sistemas de revegetação usando gramíneas e leguminosas ao longo de três anos, após o rompimento da barragem do fundão, fazendo uso de técnicas tradicionais e moleculares, a fim de monitorar a biodiversidade fúngica, em especial os FMA. As amostragens foram realizadas em março e setembro de 2016, 2017 e 2018. Foram coletadas amostras dos solos e sistema radicular de cinco áreas ao todo, sendo REC1, REC2 e REC3 áreas afetadas pelo rejeito em processo de recuperação, PASTrec área de pastagem afetada pelo rejeito, PAST e UND áreas de pastagem e de floresta respectivamente, adjacentes às áreas afetadas. Foram realizadas análises químicas dos solos e teor de matéria orgânica. A extração do DNA foi realizada a partir de amostras dos solos. Para análise de fungos totais foi realizado o sequenciamento ITS – Illumina MiSeq. A análise da composição da comunidade de FMA foi realizada por DGGE, porcentagem de colonização micorrízica e análise dos morfotipos pela extração de esporos do solo. Pelos resultados dos dados químicos das amostras de solo, observou-se a separação em dois grupos, aqueles afetados (REC e PASTrec) e não afetados (UND e PAST). Embora tenham se passado três anos, as características químicas dos Tecnosolos não sofreram grandes alterações. Entretanto, para os fungos, observou-se um aumento na diversidade, havendo prevalência de determinados grupos, com predominância de Ascomycota e Basidiomycota, com formação de três agrupamentos, sendo UND, PAST e áreas afetadas pelo rejeito. Houve variação na composição da microbiota em REC ao longo dos anos. Em 2016, REC2 apresentou distribuição distinta da comunidade fúngica e em 2017 e 2018 essa área se aproximou de outras áreas de REC. Avaliando a similaridade de OTUs total entre todas as áreas foi observada maior similaridade de REC com PAST indicando uma aproximação das áreas afetadas com as pastagens. Analisando dados de FMA de REC em relação à UND foi observado um aumento na similaridade em função do tempo. Conclui-se que o processo de revegetação vem produzindo um efeito positivo na diversidade de fungos, incluindo FMA, revelando-se mais sensíveis que os dados químicos. O manejo da área em processo de revegetação e a implementação de outras espécies vegetais, como arbóreas nativas, serão imprescindíveis para que haja progresso de recuperação. Análises periódicas da diversidade fúngica servirão de ferramenta para monitorar se o manejo está sendo adequado. Palavras-chave: Fungos micorrízicos arbusculares. Monitoramento. Análise de cronosequência. Sequenciamento de Nova Geração. Práticas de manejo. Área de mineração.Environmental impacts of mining activities are recurring problems in Brazil. In November 2015, the collapse of Fundão Dam in Bento Rodrigues, Minas Gerais, launched a wave of iron ore mining waste (IOMW) in the environment, causing the destruction of public and religious heritage and an enormous environmental impact. The IOMW deposited on the local soil was then called Technosol and its properties and functions derive from technical human activity. The introduction of plants and microbiota associated with the plant root system was implemented for the restoration of ecosystem functions developed by soil biota and revegetation. Among these microorganisms, arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) are able to affect growth, the acclimatization of plants under biotic and abiotic stress conditions and have potential to influence the functioning and stability of ecosystems, nutrient cycling, recovery processes, environmental restoration and reforestation. Thus, the analysis of microbial composition in impacted areas is an important strategy for its use in the recovery of the areas affected by IOMW. This work aimed to study the diversity of fungi present in soils under revegetation systems using grass and leguminous species over three years, after the rupture of Fundão dam, using traditional and molecular techniques, in order to monitor fungal biodiversity, especially AMF. Sampling was carried out in March and September 2016, 2017 and 2018. The soils and root systems were sampled from five areas: REC1, REC2 and REC3 IOMW-affected sites under recovery process, PASTrec an IOMW-affected pasture, PAST and UND a pasture and a forest sites respectively, adjacent to the IOMW-affected sites. Chemical analyses of the soils and organic matter were performed. DNA extraction was performed from soil samples. ITS - Illumina MiSeq sequencing was performed for total Fungi. AMF community analysis was carried out by DGGE; the percentage of mycorrhizal colonization and morphotype analysis, by soil spore extraction. The analysis of soil chemical data revealed two distinct groups, IOMW-affected (REC and PASTrec) and non-affected (UND and PAST). Although three years have passed, the technosols chemical characteristics did not change significantly. However, the analysis of fungi showed increased diversity, with prevalence of certain groups and predominance of Ascomycota and Basidiomycota. Three distinct groups were observed, UND, PAST and IOMW-affected sites. Variation was observed in microbiota composition in REC, over the years. In 2016, REC2 presented distinct fungal distribution, and, in 2017 and 2018, this area was similar to other REC sites. Assessing the similarity of total OTUs across all areas, a greater similarity between REC and PAST was observed, indicating an approximation of the IOMW-affected sites with pasture. Analyzing AMF data from REC and UND, an increase in similarity over time was observed. It is concluded that the revegetation process has been producing a positive effect on fungal diversity, including AMF, which is more sensitive than chemical data. The management of the area in the process of revegetation and the implementation of other plant species, such as native trees, will be essential for the recovery progress. Periodic analysis of fungal diversity will be used as a tool to monitor management adequacy. Keywords: Arbuscular mycorrhizal fungi. Monitoring. Chronosequence analysis. New Generation Sequencing. Management practices. Mining area.