Estima-se que, a cada ano, mais de 40 trilhões de toneladas de água passam pelas folhas das plantas. As plantas absorvem água, que se move através da planta e, em seguida, parte dela evapora na superfície da folha. A hidráulica de toda a planta é um sistema pouco estudado, apesar de sua importância no funcionamento da planta e resistência à seca.

Dr. Shi-Dan Zhu e Yong-Qiang Wang da Universidade de Guangxi e colegas do Jardim Botânico do Sul da China investigaram as relações entre a biomecânica foliar (por exemplo, espessura, força para perfurar), estrutural (por exemplo, densidade das veias) e condutância hidráulica foliar de 30 espécies lenhosas subtropicais.

Os pesquisadores encontraram resistência biomecânica correlacionada com segurança hidráulica e condutância hidráulica externa da folha do xilema, mas não com características anatômicas da folha. Esses achados são surpreendentes, pois vão contra o que se pensava anteriormente, “quanto maiores e mais duras as folhas, mais resistentes as folhas são contra o risco hidráulico foliar (por exemplo, murcha devido à seca)”.

Primeiro, a anatomia vegetal vem com seu próprio vocabulário. Abaixo está uma breve visão geral de alguns termos relacionados à hidráulica.

Condutância hidráulica da folha (K_folha) é uma medida de quão eficientemente a água é transportada através da folha, determinada como a razão da taxa de fluxo de água (F_folha) através da folha. A condutância hidráulica da folha varia mais de 65 vezes entre as espécies, refletindo a diversidade do pecíolo e anatomia foliar de diferentes plantas. Os botânicos podem usar a margem de segurança hidráulica (HSM) para avaliar o grau de risco hidráulico (por exemplo, murcha devido à seca) para uma espécie. O HSM é definido como a diferença entre o potencial hídrico mínimo e o potencial hídrico que causa 50% de perda de condutividade hidráulica. Os cientistas quantificam a resistência biomecânica da folha (LBR) em termos de força da folha ao soco (F_p) e força para rasgar (F_t) por unidade de comprimento de fratura ou por unidade de largura, que refletem a resistência estrutural e material das folhas contra herbívoros e danos físicos. Nas folhas e raízes, a água se move através de ambos o xilema e células vivas fora do xilema.

Zhu, Wang e colegas coletou amostras de plantas de 30 espécies lenhosas em todo o Estação de Pesquisa do Ecossistema Florestal de Dinghushan na China para investigar as relações entre resistência biomecânica foliar, condutância hidráulica foliar e anatomia foliar.

Há uma diferença significativa na precipitação entre as estações chuvosa e seca nesta área. A equipe mediu o potencial hídrico mínimo da folha na estação seca, enquanto mediu todas as outras características (por exemplo, força para rasgar, força para perfurar, massa foliar por unidade de área, densidade de nervuras, potencial hídrico foliar, K_folha) na estação chuvosa.

Zhu, Wang e seus colegas encontraram uma troca de segurança e eficiência hidráulica foliar entre as espécies de plantas lenhosas amostradas. Espécies com maior resistência biomecânica foliar (LBR; mais resistente a perfurações e rasgos) apresentaram maior segurança hidráulica foliar, mas condutância hidráulica foliar (K_folha; eficiência da taxa de fluxo de água) não se correlacionou com LBR.

“As descobertas deste estudo fornecem informações sobre as relações biomecânica-segurança-eficiência-elasticidade nas folhas”, escrevem Zhu, Wang e seus colegas.

Embora não houvesse correlação geral entre a resistência biomecânica e a condutância hidráulica da folha no xilema (por exemplo, através das nervuras), havia uma correlação fora do xilema (por exemplo, espaços aéreos intercelulares). Só recentemente os pesquisadores perceberam a importância da condutância hidráulica fora do xilema, especialmente quando se trata de resposta à seca. Durante a seca, a condutância hidráulica foliar diminui principalmente devido à perda do turgor do mesofilo e ao colapso dos condutos das nervuras menores. Uma vez que o estado da água cai abaixo de um limite crítico, as folhas são danificadas e senescem devido à disfunção hidráulica.

“Mais atenção deve, portanto, ser focada nos caminhos externos do xilema das folhas com relação à determinação da correlação entre a hidráulica e a biomecânica da folha em mais espécies e biomas”, recomendam os pesquisadores.

Este estudo destaca a necessidade de ciência básica e o quanto ainda não entendemos sobre hidráulica de usinas.