As plantas crescem no solo. Como a maioria das afirmações simples sobre plantas, isso está errado. Algumas plantas, epífitas, podem crescer sobre outras plantas. Os musgos são um exemplo óbvio, mas outro seria as samambaias. Aspleniaceae é uma família de samambaias que possui membros que podem crescer no solo ou como epífitas. Não está claro como uma espécie pode passar de um modo de vida para outro, mas a descoberta de um hemiepífito pode ser uma ponte entre os dois modos.

Jacob Watts, coautor do artigo Himenasplênio volubile: documentação de seus gametófitos e o primeiro registro de um hemiepífito em Aspleniaceae, e aluno do segundo ano, explicou o que é um hemiepífito. “A definição de hemiepífita é uma planta que vive metade de seu ciclo de vida sobre outra planta, geralmente a casca de uma árvore, e a outra metade de seu ciclo de vida enraizada no solo. Samambaias hemiepífitas começam como epífitas, baixas no tronco de uma árvore. Eles então criam uma raiz singular até o solo. Quando a raiz atinge o solo, a planta torna-se terrestre, mas continua a crescer na árvore como uma videira até que esteja madura.”

Cada habitat tem demandas diferentes. Watts disse que é a diferença de desafios entre duas formas que torna os hemiepífitos tão interessantes de estudar. “Se uma planta terrestre fosse arrancada e amarrada ao lado de uma árvore, ela não sobreviveria por muito tempo. Da mesma forma, se uma epífita fosse arrancada da casca de uma árvore e plantada no solo, ela também não ficaria muito feliz. Esses dois habitats têm condições abióticas (não vivas) inerentemente diferentes às quais espécies de plantas específicas são especialmente adaptadas. Quase não há casos relatados de plantas que possam sobreviver tanto no habitat epífito quanto no habitat terrestre. Em outras palavras, é preciso uma planta muito especial para viver em ambos os habitats em uma vida. Os hemiepífitos são uma exceção interessante à regra de que as plantas são especialmente adaptadas para sobreviver em um tipo de habitat específico”.

Watts observou que a diferença entre os dois habitats significa que a mesma planta deve se sentir confortável em lidar com a pobreza e o excesso de nutrientes. “A casca de uma árvore tem menor disponibilidade de água do que o solo porque o solo pode armazenar água por semanas após a chuva, enquanto a casca de uma árvore fica totalmente seca algumas horas após a chuva. Portanto, um hemiepífito deve ser tolerante à seca, mas também ser capaz de utilizar a água abundante armazenada no solo da floresta tropical. Da mesma forma, com a disponibilidade de nutrientes, a casca de uma árvore tem muito menos nutrientes essenciais de que todas as plantas precisam para sobreviver do que o solo. Então, quando um hemiepífito está em seu estágio epífito, ele deve ser eficiente na absorção de nutrientes, mas quando suas raízes atingem o solo, ele pode extrair nutrientes do solo para suas folhas no tronco.”

“Em geral, mais acima no dossel da floresta, as condições ambientais são mais claras, mais quentes e menos úmidas, o que pode ser estressante para as plantas. Essas condições adversas limitam a dispersão de plantas no solo da floresta tropical, não permitindo que a maioria das espécies de plantas ocupe o vasto espaço de nicho disponível no dossel da floresta tropical”.

Embora uma samambaia que pode viver como hemiepífita possa ter as vantagens de se alimentar de dois habitats, ela também apresenta desafios. Watts disse que existem menos de 15 espécies hemiepífitas conhecidas das 10,000 espécies de samambaias conhecidas no mundo. “Elas só podem germinar no primeiro metro e meio acima do solo ao lado de uma árvore em uma floresta tropical, porque suas raízes devem ser capazes de atingir o solo antes que a planta fique muito estressada pelas condições mais duras nas epífitas. habitat. Devido à sua baixa diversidade e habitat altamente específico, foi levantada a hipótese de que os hemiepífitos não são evolutivamente estáveis ​​e, em vez disso, atuam apenas como uma espécie de ponte entre dois habitats. Hemiepífitas são protegidas de terem que sobreviver todo o seu ciclo de vida como epífitas, mas também podem acumular adaptações ao nicho epifítico para que seus ancestrais possam sobreviver inteiramente no dossel, desconectados do solo”.

O bug da caça hemiepífita atingiu Watts quase imediatamente em sua chegada à faculdade. “Como estudante do primeiro ano da Colgate University, fascinado por plantas, entrei para o laboratório de samambaias do professor Eddie Watkins, onde tive a liberdade de conduzir meus próprios experimentos e explorar a ecologia e a fisiologia das samambaias. O professor Watkins e eu viajamos juntos para a Costa Rica para coletar esporos de samambaia no início do primeiro verão em que trabalhei para ele. A viagem durou duas semanas em todos os biomas da Costa Rica. A floresta tropical me deixou sem fôlego. Fiquei viciado em plantas tropicais imediatamente. Nosso objetivo era coletar esporos do maior número possível de espécies de samambaias. Dirigimos um carro alugado de estação de pesquisa em estação de pesquisa, coletando samambaias o dia todo e preparando “sacos de esporos” a noite toda. Quando fui para a Costa Rica, não conhecia uma única espécie de samambaia. Quando parti, duas semanas depois, poderia citar de 30 a 40 gêneros e algumas espécies comuns. A diversidade que vimos foi surpreendente e bela.”

“Um dia, estávamos vagando pela trilha da Estação Biológica de Las Cruces em busca de novas samambaias para nossa coleção de esporos quando nos deparamos com um vale úmido de rio contendo uma samambaia muito incomum. Esta samambaia tinha as características taxonômicas de Himenasplênio volubile, mas Eddie ficou confuso, porque exibia um hábito de crescimento interessante, que não havia sido relatado anteriormente para esta espécie. Antes, as pessoas pensavam H. volúbil ser uma epífita, explicou Eddie. E descobrimos que documentamos seu hábito de crescimento e descobrimos que era um hemiepífito, o primeiro conhecido em uma enorme família de samambaias”.

“A pressa dessa descoberta inicial e suas implicações me mantiveram interessado em hemiepífitas por mais de um ano. Eu li inúmeros artigos científicos sobre a ecologia de hemiepífitas e vasculhei livros sobre plantas epífitas em busca de todas as informações conhecidas sobre hemiepífitas para ajudar a escrever o artigo que documenta essa nova espécie hemiepífita.”

“Também me interesso por epífitas, devido à sua incrível capacidade de sobreviver no nicho epifítico hostil. As samambaias epífitas são particularmente interessantes, pois geralmente se pensa que as samambaias se limitam a ambientes úmidos e escuros, embora sejam uma das linhagens mais diversas no dossel da floresta tropical. Minha pesquisa tem se concentrado nos organismos excepcionais que exibem plasticidade fenotípica extrema (organismos que podem sobreviver tanto no nicho epifítico quanto no terrestre). Um número limitado de samambaias consegue ocupar ambos os nichos devido às suas diferenças intrínsecas. O professor Watkins e eu acreditamos que são as exceções que podem nos dizer algo significativo sobre como as epífitas evoluíram a partir de espécies terrestres.”

Encontrar uma samambaia na floresta tropical da Costa Rica não é tão difícil. Encontrar a samambaia certa no estágio certo de seu ciclo de vida é uma questão muito diferente. “As samambaias geralmente não estão nas partes mais inacessíveis da floresta”, disse Watts, “mas seus gametófitos pequenos e independentes (o estágio sexual do ciclo de vida da samambaia) geralmente são muito difíceis de encontrar. É preciso ficar de quatro e usar uma lente de mão para vê-los. Eu coloquei meu rosto em muitas pilhas de terra e fendas de raízes para tentar encontrar gametófitos de samambaia.

“O trabalho de campo pode ser difícil, mas acho muito agradável passar um dia na floresta, coletando e medindo plantas. Os dias são longos, quentes e úmidos. Os insetos e cobras na floresta tropical podem ser um perigo, mas as belas plantas e pensar em como essas plantas interagem com o ambiente fazem tudo valer a pena. Nunca me arrependi de um dia de trabalho de campo.”

Não foi apenas o estado da samambaia que disse a Watts que ele havia encontrado algo especial. Ele também observou uma mudança no comportamento de um de seus colegas. “Eu poderia dizer que esta foi uma grande descoberta quando Eddie continuou andando freneticamente com sua câmera de alta potência falando rapidamente sobre o quão incomum esta samambaia parecia.”

Eles passaram a encontrar mais plantas juvenis que cresciam como epífitas e plantas maduras que estavam conectadas ao solo por meio de uma raiz longa e fina da base do rizoma até a terra. “Voltamos correndo para o laboratório”, disse Watts, “para tirar mais fotos de cada estágio do ciclo de vida da samambaia sob o microscópio e pressionamos a planta como referência para futuros pesquisadores. Também ligamos para Robbin Moran, coautor do artigo e um dos especialistas mundiais em samambaias da América Central, e perguntamos a ele sobre a planta. Ele ficou chocado por termos encontrado aquela planta em Las Cruces, porque ele estava procurando por aquela samambaia há dez anos.

Observar a mesma samambaia em diferentes estágios mostrou como a planta crescia até o solo e não a partir dele. Isso significava que não poderia ser uma espécie de escalada de raízes. “Raízes trepadeiras (e rizomas trepadeiras) são plantas que usam suas raízes (ou rizomas) para escalar uma árvore ou sobre a folhagem de outros arbustos para coletar mais luz solar no sub-bosque escuro da floresta tropical ..” Watts disse. “Dessa forma, elas podem competir com outras plantas sem ter que sustentar seu próprio peso com materiais energeticamente caros, como celulose e lignina, que tornam os caules das plantas mais fortes e capazes de crescer mais alto. Desta forma, os hemiepífitos e os trepadores de raízes são semelhantes, pois ambos usam árvores como suporte e ambos sobem mais alto do que as plantas do sub-bosque ao seu redor. Elas germinam no solo e crescem a vida inteira sem se desconectar do solo. Eles têm certas características que podem pré-adaptá-los ao nicho epifítico. Por exemplo, assim como as epífitas, as raízes das trepadeiras crescem a partir do solo e podem funcionar como raízes epífitas. No entanto, nenhum estudo filogenético demonstrou escaladores de raízes em uma posição ancestral em relação a qualquer grupo epifítico”.

“A descoberta do primeiro hemiepífito em Aspleniaceae, família com 700 espécies, tem grandes implicações para a evolução do epifitismo nesse grupo. Alguns pesquisadores são céticos sobre a hipótese de que os hemiepífitos atuam como uma ponte evolutiva entre o solo da floresta e o dossel, mas cada nova descoberta de um hemiepífito pode ajudar a fornecer uma imagem melhor de como os epífitos evoluíram.”

Watts disse que esta descoberta destaca o quanto há para encontrar nas florestas tropicais. No entanto, é um habitat em perigo. “É importante reconhecer que as florestas tropicais são ecossistemas ameaçados por incêndios, mudanças climáticas e desmatamento. No entanto, ainda estamos descrevendo a diversidade dentro dessas florestas hiperdiversas. Novas espécies estão sendo descobertas todos os dias, e Himenasplênio volubile ser classificado como hemiepífito é apenas uma gota no oceano em comparação com a diversidade que ainda não foi compreendida. As epífitas desempenham um papel importante na manutenção da saúde adequada da floresta tropical, e quase nada se sabe sobre como a diversidade e a abundância de epífitas vão mudar à medida que o clima muda. À medida que continuamos a aprimorar nossa compreensão da evolução das epífitas, também podemos entender melhor suas limitações diferenciadas e como esses limites serão empurrados à medida que as espécies epífitas inevitavelmente começam a experimentar ambientes cada vez mais estressantes”.