A ideia mais comum sobre árvores sob stress térmico começa quase sempre pela água. Em ondas de calor, as árvores murcham e morrem, sobretudo, porque a seca vem junto. Retire-se a seca da equação - diz-se - e a maioria das plantas aguenta bem as temperaturas elevadas.
Foi exactamente isso que uma equipa de investigadores fez: eliminou a seca e aumentou o calor, mantendo sete espécies de plantas bem regadas enquanto a temperatura subia até 104°F (40°C). As plantas mantiveram-se vivas.
Ainda assim, surgiu algo inesperado na química dos seus açúcares. Mesmo com água em abundância, as folhas já exibiam uma impressão digital de problemas metabólicos.
Um sinal no açúcar
Os investigadores quiseram perceber o que acontece dentro de uma folha quando o problema é apenas o calor - e não a falta de água. Para isolar essa variável, uma equipa do Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Research (WSL) montou uma experiência dedicada.
Seleccionaram sete espécies de plantas bem regadas e aumentaram a temperatura do ar em passos de 5 graus, desde 50°F (10°C) até 104°F (40°C). A humidade manteve-se constante. E foram os açúcares das folhas que revelaram o essencial.
Após cinco dias de aclimatação em cada temperatura, Philipp Schuler, autor principal do estudo, e os seus colegas recolheram tecido foliar e acompanharam como cada planta respirava e realizava fotossíntese.
Plantas expostas apenas ao calor
As plantas C3 - o grupo que inclui a maioria das árvores, trigo, arroz, cevada e grande parte do reino vegetal - lidaram sem dificuldades com temperaturas até cerca de 86°F (30°C). A partir daí, o sistema começou a falhar.
A fotossíntese diminuiu. A respiração - a velocidade a que a planta consome o seu próprio açúcar para se manter viva - aumentou de forma contínua. Em quase todas as espécies C3 testadas, a maquinaria celular que converte luz solar em energia utilizável começou a degradar-se acima de 86°F.
Uma revisão anterior já tinha mostrado que as ondas de calor reduzem o ganho de carbono nas árvores. Até este estudo, porém, ninguém tinha observado de forma “limpa” o que acontece aos açúcares internos de uma planta quando a única coisa que muda é a temperatura.
Quando a conta se inverte
Em condições frescas, as folhas guardavam quase 14 percent do seu peso seco sob a forma de hidratos de carbono. Mais de metade desse total estava armazenado como amido - o equivalente às poupanças da planta.
Com temperaturas mais altas, o total desceu para menos de 8 percent e a fracção de amido caiu para cerca de um quinto. O restante tinha sido desagregado em açúcar - dinheiro pronto a usar para uma folha sobreaquecida que está a gastar combustível mais depressa do que o habitual.
Esta alteração é precisamente o que se esperaria de uma planta a tentar manter a respiração a funcionar. O enigma está no que fica para trás.
A 104°F (40°C), a experiência atingiu o seu limite. A maioria das plantas de cevada não sobreviveu ao calor. Também morreu um parente do tomate. Mas o sinal nos açúcares já era visível muito antes de as folhas colapsarem.
O calor alterou os açúcares das plantas
A água e as moléculas de açúcar contêm hidrogénio e oxigénio, e ambos existem em versões ligeiramente mais pesadas e mais leves, conhecidas como isótopos. Em condições normais, a proporção entre as formas pesada e leve nos açúcares de uma folha tende a ser bastante estável.
O calor quebrou esse padrão nas plantas da experiência. À medida que as temperaturas subiram acima de 86°F (30°C), os açúcares foliares ficaram enriquecidos em hidrogénio pesado e empobrecidos em oxigénio pesado. Duas alterações opostas. O mesmo gatilho.
A explicação mais provável, sugerem Schuler e colegas, é que, com a respiração a acelerar sob calor, os açúcares com hidrogénio mais leve parecem ser consumidos primeiro, deixando para trás os mais pesados. O que, exactamente, impulsiona este processo ainda está a ser esclarecido.
As plantas C4 mantiveram-se estáveis no calor
Entre as sete espécies, o sorgo foi a única planta C4 e funcionou como referência na experiência. As plantas C4 têm um modo distinto de fazer fotossíntese - e, por isso, toleram melhor o calor. Exemplos incluem o milho, a cana-de-açúcar e gramíneas de regiões quentes.
A 95°F (35°C) e acima disso, continuou a fotossintetizar de forma estável. A sua razão de isótopos de hidrogénio no açúcar das folhas não se alterou. Só este facto indicou à equipa que a “assinatura” observada nas C3 estava ligada a stress metabólico induzido pelo calor, e não apenas à temperatura em si.
A divisão atravessa directamente as principais culturas alimentares. Trigo, arroz, cevada e a maioria das leguminosas são C3. Milho, sorgo e cana-de-açúcar são C4. Na lista de compras, existem duas respostas muito diferentes a um planeta em aquecimento.
O que os anéis de árvores guardam
Os açúcares produzidos nas folhas acabam por transformar-se em madeira. Os anéis de árvores fixam um arquivo anual da química de uma árvore, incluindo os isótopos de hidrogénio e oxigénio herdados desses açúcares foliares iniciais.
Outros trabalhos já tinham sugerido que as razões de hidrogénio nos anéis de árvores aumentam quando uma árvore está em dificuldades - desfolhada, sob stress ou desalinhada com o seu ambiente. Estes novos resultados ajudam a explicar esse indício.
Se as mesmas oscilações isotópicas ficarem registadas na madeira dos anéis, observam os autores, poderão servir para identificar árvores com um balanço de carbono desfavorável - isto é, a gastar mais do que produzem.
Uma nova ferramenta de diagnóstico
Há muito que cientistas do clima usam a química dos anéis de árvores para reconstruir temperaturas e precipitação do passado. Presumia-se que as etapas químicas desde a água na folha até ao açúcar se mantinham mais ou menos constantes ao longo das temperaturas.
Este estudo contraria essa suposição. Acima de 86°F (30°C), a assinatura dupla - hidrogénio a subir e oxigénio a descer - deixa um rasto claro de stress metabólico que os modelos mais antigos não incorporavam.
Para gestores florestais e investigadores do clima, isto abre uma nova ferramenta de diagnóstico. Anéis de árvores de há décadas ou séculos podem agora ser relidos à procura da química do stress térmico.
Danos silenciosos que nunca chegaram a ser visíveis na casca ou na copa podem, afinal, ter mantido um registo rigoroso dentro do açúcar.
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