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Novas pesquisas emocionantes revelam os segredos ecológicos e fisiológicos para que diferentes plantas prosperem e coexistam em um ambiente tropical extremo.


Depois de colonizar a terra seca há cerca de 470 milhões de anos, as plantas se espalharam pelo mundo e hoje podem ser encontradas em todos os continentes: desde o perlwort antártico na Península Antártica até os rododendros dos ecossistemas do Himalaia. Apesar deste sucesso indiscutível, pode-se imaginar que nem todos os lugares são fáceis de viver e, por exemplo, existem alguns ambientes onde as condições são tão adversas que os cientistas decidiram chamá-los de “ambientes extremos".

Um ótimo exemplo desse tipo de ambiente são inselbergs, que são enormes afloramentos graníticos que se projetam em vários locais do mundo. Nestes locais, as plantas estabelecem-se quase diretamente na rocha ou em solos muito rasos. Ao crescer em tal substrato, as plantas enfrentam condições altamente estressantes, como imensas mudanças de temperatura ao longo do dia (de 18 °C à noite a 60 °C ao meio-dia) e pouca disponibilidade de água. Além disso, por serem rochas muito antigas – com cerca de 540 milhões de anos – quase os nutrientes que poderiam oferecer já se foram. Como resultado, os inselbergs reúnem todos os elementos necessários para tornar a vida vegetal extremamente desafiadora. No entanto, contra todas as probabilidades, estes imponentes monólitos albergam uma grande riqueza de espécies, incluindo várias que só podem ser encontradas nestes locais. A questão é: como conseguem viver num ambiente tão estressante?

Os ecologistas esperam que as espécies tendam a ter as mesmas características em ecossistemas com restrições ambientais tão fortes. No caso dos inselbergs, as espécies possuirão necessariamente características que lhes permitam tolerar o stress que advém tanto das altas temperaturas como da baixa disponibilidade de nutrientes e água no solo; caso contrário, eles não poderiam viver lá! Porém, será possível que neste ambiente, com tantas espécies diferentes, cada uma delas realmente se comporte exatamente da mesma maneira? Tais questões foram abordadas pelo pesquisador colombiano Lina Aragão em sua dissertação de mestrado, publicada recentemente no Annals of Botany.

O estudo de Aragão leva-nos a Reserva Natural Bojonawi, uma área privada protegida na fronteira noroeste da Colômbia, onde é possível encontrar alguns afloramentos do Escudo da Guiana –uma das formações geológicas mais antigas da Terra. Ela conheceu este lugar pela primeira vez durante o último ano de sua graduação na Universidad de los Andes. Seu mentor e supervisor, Dra Eloísa Lasso, procurava um aluno para atuar como assistente de campo em um de seus projetos e, numa reviravolta inesperada, Aragón foi o único disponível! Dois dias depois, embarcavam numa viagem cujo cenário, nas palavras de Aragón, só poderia ser descrito como “de tirar o fôlego”: grandes afloramentos rochosos entre o rio e a floresta tropical com uma vista hipnotizante da savana no horizonte.

Aragão e a sua equipa transportam os seus materiais num pequeno barco no rio Vichada. Foto de Lina Aragón.

Porém, em entrevista à Botany One, ela confessou que as plantas que viviam nos inselbergs eram o seu ponto fraco. Ela disse: “Eu não conseguia acreditar que pudessem viver numa rocha que ao meio-dia estava a 60 ºC. Não consegui entender como eles cresceram em uma superfície sem solo, suportando alta radiação, e mais de 4 meses sem água. Depois de voltar, eu sabia que faria algo lá.” Na verdade, ela retornou a Bojonawi e, para sua pesquisa de mestrado, ela e sua equipe caracterizaram as características morfológicas e fisiológicas de três espécies dominantes e endêmicas de diferentes famílias: Acanthella sprucei, Mandevilla lancifolia e Tabebuia orinocensis.

Especificamente, eles mediram 22 características relacionadas à regulação da água, estrutura foliar e fotossíntese, incluindo área e espessura foliar, tamanho e densidade dos estômatos e capacidade fotossintética máxima. Esta análise minuciosa permitiu-lhes compreender melhor as estratégias que estas plantas exploram a água, o carbono e a luz. Ainda assim, tal análise nas condições da Reserva Natural Bojonawi não foi nada fácil, pois envolveu o transporte de duas malas no valor de milhares de dólares para um local a cerca de 700 km da capital colombiana, longas conversas com funcionários do aeroporto explicando por que transportavam tais coisas em o primeiro lugar e ainda trazendo um carregador elétrico enorme e barulhento que pudesse sustentar as medições no clima escaldante do local. Mesmo assim, os esforços de Aragón e da sua equipa valeram a pena, pois esta análise detalhada ajudou a compreender melhor como estas plantas se adaptaram a estas condições adversas.

Aragão utiliza um equipamento para medir as trocas gasosas realizadas pelas plantas e assim compreender melhor a eficiência com que utilizam a água e fotossintetizam. Foto de Lina Aragón.

Como esperado para esses ambientes, todas as três espécies exibiram características morfológicas comumente associadas à tolerância ao estresse, como folhas pequenas e grossas com alto teor de matéria seca. Essas folhas são ideais para ambientes estressantes porque seu tamanho reduzido evita que fiquem muito expostas ao sol e percam quantidades excessivas de água pela transpiração. Além disso, este tipo de folha está associado ao armazenamento de recursos, uma estratégia que se poderia considerar muito útil em ambientes onde os nutrientes são extremamente escassos.

Porém, quando as características fisiológicas entram em cena, as coisas ficam interessantes porque nos permitem perceber que, apesar da aparente semelhança morfológica das plantas, existem diferenças muito importantes na sua fisiologia. Ou seja, embora a estrutura das folhas desses arbustos seja bastante semelhante, a forma como utilizam água, carbono e luz não o é! 

Por um lado, descobriram que A. abeto apresentou uma estratégia bastante arriscada em relação ao uso da água quando comparada às outras duas espécies, pois apresentava a maior densidade estomática e a água poderia escapar rapidamente delas. Os estômatos são pequenas estruturas semelhantes a buracos que permitem a entrada de dióxido de carbono e a saída de oxigênio. Mas não é apenas o oxigênio que sai, a água também. Essa saída de água pelos estômatos gera a força necessária para a circulação da água nas plantas. Estas características implicam que A. abeto pode transportar muita água com muita facilidade. Porém, ter tantos estômatos significa que as chances de perda de água são ainda maiores, facilitando a desidratação das plantas!

Ainda, M. lancifolia mostrou uma estratégia relacionada a uma maior aquisição de carbono, pois suas folhas eram relativamente mais finas e leves que as demais, mas tinham maior capacidade fotossintética, ou seja, foram projetadas para capturar carbono em vez de armazená-lo. Em contraste, A. abeto as folhas eram mais grossas e tinham menor capacidade de assimilação de carbono, sugerindo que eram especializadas em armazenar carbono em vez de capturá-lo.

Esses resultados são consistentes com o que os autores encontraram para as características da fotossíntese, como A. abeto tem um baixo ponto de compensação de luz em comparação com outras espécies, o que significa que necessita de menos luz para que a fotossíntese gere energia suficiente para manter seu metabolismo e começar a armazenar carbono. Em contrapartida, as outras espécies, especialmente T. orinocensis, requerem mais luz para ter um balanço de carbono positivo.

Os afloramentos graníticos estudados por Aragón e sua equipe durante o estudo. Foto de Lina Aragón.

No total, a investigação de Aragón e colegas destaca a importância de avaliar a morfologia e a fisiologia das plantas para obter uma imagem mais completa das estratégias que utilizam para ocupar determinados ambientes e dos mecanismos que tornam essas estratégias possíveis. Como Aragón nos disse na nossa entrevista, “SHá algum tempo, essas espécies passaram pelo filtro ambiental imposto pelas condições edáficas e climáticas dos Inselbergs. Depois disso, eles têm utilizado os recursos disponíveis e limitados de forma diferente para garantir sua co-ocorrência. "

Outro resultado interessante desta pesquisa é que características anatômicas facilmente mensuráveis, como densidade e tamanho estomático (que foram medidas tomando impressões usando esmalte!), pode fornecer informações vitais sobre como as plantas usam carbono e água. Por exemplo, descobriram que estão altamente correlacionados com outras características que requerem equipamentos sofisticados, como a assimilação de carbono. Como resultado, a sua inclusão em estudos futuros promete informações valiosas sobre a fisiologia de uma planta sem a necessidade de testes dispendiosos ou demorados – um aspecto que seria particularmente importante em locais remotos, como a Reserva Natural Bojonawi. Mais importante ainda, este estudo indica que diferentes espécies de plantas podem empregar estratégias ecológicas distintas para superar os mesmos desafios, mesmo quando crescem lado a lado nas condições mais adversas. O fascínio de Aragão por ambientes extremos não se extinguiu. Agora estudante de doutorado na Universidade de Miami, ela está estudando o páramo, um ecossistema aberto que surge no topo das montanhas dos trópicos americanos, acima das florestas, onde as baixas temperaturas e a alta radiação são a regra e não a exceção. Esperamos que no futuro Aragão continue a surpreender-nos com novas descobertas sobre como as plantas conseguem estabelecer-se nos locais mais inesperados.

LEIA O ARTIGO:
Aragão, L., Messier, J., Atuesta-Escobar, N., & Lasso, E. (2023). Arbustos tropicais que vivem em ambientes extremos apresentam estratégias ecológicas convergentes, mas estratégias ecofisiológicas divergentes. Annals of Botany, 131(3), 491-502. https://doi.org/10.1093/aob/mcad002

Carlos A. Ordóñez-Parra

Carlos (ele/ele) é um ecologista de sementes colombiano, atualmente fazendo seu doutorado na Universidade Federal de Minas Gerais (Belo Horizonte, Brasil) e trabalhando como Editor Científico na Botany One. Você pode segui-lo no Twitter em @caordonezparra.

Tradução para espanhol e português de Carlos A. Ordóñez-Parra.

Foto da capa de Lina Aragón.

1 Comentários

  • Shyam Phartyal
    1 ano atrás

    Artigo muito bem escrito, Carlos! Eu gosto de ler. Obrigado por compartilhar.

Comentários estão fechados.

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