Como as árvores regulam o seu balanço hídrico

As plantas têm pequenos poros na parte inferior das suas folhas, conhecidos como estomas. Quando o sol nasce, estes poros abrem-se e as plantas absorvem dióxido de carbono (CO2) da atmosfera, que necessitam, para além da luz solar e da água, para a fotossíntese. Ao mesmo tempo, a água evapora-se através dos estomas abertos; no caso de uma árvore, esta evaporação pode ser de várias centenas de litros por dia.

Quando a água é escassa, as plantas podem fechar os seus estomas e, assim, evitar a evaporação de demasiada água. O facto de as plantas disporem deste mecanismo de proteção não é novo. No entanto, até agora, não se sabia ao certo quando é que este fecho ocorria e qual era o seu gatilho. Os investigadores do Departamento de Ciências Ambientais da Universidade de Basileia apresentaram novas descobertas na revista científica Nature Plants. A maior parte dos dados de medição provém do laboratório florestal da Universidade de Basileia em Hölstein, no cantão de Basileia-Landschaft, onde uma grua permite estudar os processos nas copas das árvores adultas.

Um ato de equilíbrio no interior da copa das árvores

A evaporação da água através dos estomas é um processo passivo durante a absorção de CO2. A perda de água é, portanto, o preço que a planta paga pela fotossíntese. Ao fechar os estomas, a planta pode parar a evaporação, mas depois não pode fazer fotossíntese.

“Quando se trata de plantas, os investigadores têm-se concentrado tradicionalmente na fotossíntese. Por isso, anteriormente, assumia-se que as árvores tratavam este processo como uma prioridade e, por conseguinte, mantinham os estomas abertos o máximo de tempo possível para absorver CO2, fechando-os apenas quando não havia outra opção”, explica o professor Ansgar Kahmen, líder do estudo.

Quando a água se evapora através dos estomas, é criada uma pressão negativa dentro das células e do xilema (ou seja, o tecido lenhoso que transporta a água das raízes para cima). Esta sucção puxa a água para cima a partir das raízes, através do xilema, para a camada de crescimento do tronco e para a copa da árvore. Aí, substitui a água que foi libertada para a atmosfera.

Evitar que o sistema entre em colapso

Normalmente, as árvores precisam de toda a noite para repor a água perdida durante o dia. Durante este tempo, os estomas estão fechados e as células da planta enchem-se de água. Isto cria uma pressão nas paredes celulares que é necessária para o crescimento alongado das células. As árvores crescem, portanto, durante a noite.

Se o solo estiver seco, não há água para reabastecer totalmente as suas reservas de água. Como resultado, a saturação de água nas células é demasiado baixa e a pressão permanece baixa. Isto inibe o crescimento das árvores mesmo em condições de seca intermédia. Com o aumento dos níveis de seca, a sucção nas células e nas vias vasculares torna-se cada vez mais forte até que, a dada altura, as colunas de água no tecido lenhoso se rompem. Isto resulta em bolhas de ar, conhecidas como embolias. “Quando isso acontece, ocorrem danos irreparáveis, o sistema de transporte de água entra em colapso e a planta acaba por morrer”, diz Ansgar Kahmen.

O abastecimento de água na árvore é fundamental

Antes, pensava-se que, para manter a fotossíntese durante o máximo de tempo possível, as árvores fechavam os estomas pouco antes do aparecimento das embolias. O novo estudo mostra agora que os estomas permanecem fechados num momento anterior, nomeadamente quando a absorção de água durante a noite se torna difícil. “Pela primeira vez, conseguimos mostrar que uma árvore nem sequer abre os estomas de manhã se não conseguir absorver água suficiente durante a noite”, diz Kahmen. Isto significa que a árvore renuncia à fotossíntese em favor do crescimento.

Segundo Kahmen, esta priorização faz sentido: se a planta para de crescer devido à falta de água, então, por mais fotossíntese que faça, não poderá utilizar os produtos resultantes. “Por isso, o objetivo não é otimizar a fotossíntese e mantê-la durante o máximo de tempo possível, mas sim utilizar os produtos da fotossíntese da forma mais eficiente possível para o crescimento”, afirma o fisiologista vegetal.

Ciclo do carbono e modelos climáticos

As descobertas podem também influenciar os cálculos relativos ao sequestro de carbono pelas florestas. Quando os estomas estão abertos por períodos mais curtos durante a seca do que o esperado anteriormente, as árvores absorvem menos dióxido de carbono da atmosfera. “Os modelos climáticos que pressupõem um certo crescimento do volume de armazenamento de carbono teriam, por conseguinte, de ser adaptados”, afirma o autor principal Richard L. Peters, antigo pós-doutorado na Universidade de Basileia e atualmente professor na Universidade Técnica de Munique. Particularmente no contexto das alterações climáticas, que estão a levar a verões mais quentes e, sobretudo, mais secos em países como a Suíça, a absorção de carbono poderia mudar mais dramaticamente do que se supunha anteriormente.

“O que é notável é que as nossas observações sobre o fecho precoce dos estomas se aplicam a todas as espécies de árvores, sejam elas de folha caduca ou coníferas. A forma como uma espécie de árvore lida com a seca não pode, portanto, ser determinada apenas pelo processo de fecho dos estomas”, afirma Peters.

As plantas têm pequenos poros na parte inferior das suas folhas, conhecidos como estomas. Quando o sol nasce, estes poros abrem-se e as plantas absorvem dióxido de carbono (CO2) da atmosfera, que necessitam, para além da luz solar e da água, para a fotossíntese. Simultaneamente, a água evapora-se através dos estomas abertos; no caso de uma árvore, esta evaporação pode ser de várias centenas de litros por dia.

Quando a água é escassa, as plantas podem fechar os estomas e, assim, evitar a evaporação de demasiada água. O facto de as plantas terem este mecanismo de proteção à sua disposição não é novidade. No entanto, até agora, não se sabia quando é que este fecho ocorria e qual era o seu gatilho. Os investigadores do Departamento de Ciências Ambientais da Universidade de Basileia apresentaram novas descobertas na revista científica Nature Plants. A maior parte dos dados de medição provém do laboratório florestal da Universidade de Basileia em Hölstein, no cantão de Basileia-Landschaft, onde uma grua permite estudar os processos nas copas das árvores adultas.

Um ato de equilíbrio no interior da copa

A evaporação da água através dos estomas é um processo passivo durante a absorção de CO2. A perda de água é, portanto, o preço que a planta paga pela fotossíntese. Ao fechar os estomas, a planta pode parar a evaporação, mas depois não pode fazer fotossíntese.

“Quando se trata de plantas, os investigadores têm-se concentrado tradicionalmente na fotossíntese. Por isso, anteriormente assumia-se que as árvores tratavam este processo como uma prioridade e, por conseguinte, mantinham os estomas abertos durante o máximo de tempo possível para absorver CO2, fechando-os apenas quando não havia outra opção”, explica o professor Ansgar Kahmen, líder do estudo.

Quando a água evapora através dos estomas, é criada uma pressão negativa dentro das células e do xilema (isto é, o tecido lenhoso que transporta a água das raízes para cima). Esta sucção puxa a água para cima a partir das raízes, através do xilema, para a camada de crescimento do tronco e para a copa da árvore. Aí, substitui a água que foi libertada para a atmosfera.

Evitar que o sistema entre em colapso

Normalmente, as árvores precisam de toda a noite para repor a água perdida durante o dia. Durante este tempo, os estomas estão fechados e as células da planta enchem-se de água. Isto cria a pressão de turgor nas paredes celulares, necessária para o crescimento alongado das células. As árvores crescem, portanto, durante a noite.

Se o solo estiver seco, não há água para reabastecer totalmente as suas reservas de água. Como resultado, a saturação de água nas células é demasiado baixa e a pressão permanece baixa. Isto inibe o crescimento das árvores mesmo em condições de seca intermédia. Com o aumento dos níveis de seca, a sucção nas células e nas vias vasculares torna-se cada vez mais forte até que, a dada altura, as colunas de água no tecido lenhoso se rompem. Isto resulta em bolhas de ar, conhecidas como embolias. “Quando isso acontece, ocorrem danos irreparáveis, o sistema de transporte de água entra em colapso e a planta acaba por morrer”, diz Ansgar Kahmen.

O abastecimento de água na árvore é fundamental

Antes, pensava-se que, para manter a fotossíntese durante o máximo de tempo possível, as árvores fechavam os estomas pouco antes do aparecimento das embolias. O novo estudo mostra agora que os estomas permanecem fechados num momento anterior, nomeadamente quando a absorção de água durante a noite se torna difícil.

“Pela primeira vez, conseguimos mostrar que uma árvore nem sequer abre os estomas de manhã se não conseguir absorver água suficiente durante a noite”, diz Kahmen. Isto significa que a árvore renuncia à fotossíntese em favor do crescimento.

Segundo Kahmen, esta priorização faz sentido: se a planta para de crescer devido à falta de água, então, por mais fotossíntese que faça, não poderá utilizar os produtos resultantes. “Por isso, o objetivo não é otimizar a fotossíntese e mantê-la durante o máximo de tempo possível, mas sim utilizar os produtos da fotossíntese da forma mais eficiente possível para o crescimento”, afirma o fisiologista vegetal.

Ciclo do carbono e modelos climáticos

As descobertas podem também influenciar os cálculos relativos ao sequestro de carbono pelas florestas. Quando os estomas estão abertos por períodos mais curtos durante a seca do que o esperado anteriormente, as árvores absorvem menos dióxido de carbono da atmosfera. “Os modelos climáticos que pressupõem um certo crescimento do volume de armazenamento de carbono teriam, por conseguinte, de ser adaptados”, afirma o autor principal Richard L. Peters, antigo pós-doutorado na Universidade de Basileia e atualmente professor na Universidade Técnica de Munique.

Particularmente no contexto das alterações climáticas, que estão a levar a verões mais quentes e, sobretudo, mais secos em países como a Suíça, a absorção de carbono pode mudar mais dramaticamente do que se supunha anteriormente.

“O que é notável é que as nossas observações sobre o fecho precoce dos estomas se aplicam a todas as espécies de árvores, sejam elas de folha caduca ou coníferas. A forma como uma espécie de árvore lida com a seca não pode, portanto, ser determinada apenas pelo processo de fecho dos estomas”, afirma Peters.