Ciência

Árvores em uníssono | Alessandra Penha

Agradeço o convite que me foi feito para compor esta mesa, como parte da décima edição das “Raias Poéticas: encontro de afluentes ibero-afro-americanos de arte e pensamento”. Sou amiga de Susana Dias desde 2011 e tive a oportunidade de participar duas vezes como professora colaboradora da disciplina “Arte, ciência e tecnologia”, sob sua coordenação, quando conheci Sebastián Wiedemann. Naqueles encontros, desejávamos pensar com as árvores e com as florestas tropicais, sobre suas potências na comunicação científica.

 

Com minha formação em ciências biológicas e em biologia vegetal, procuro descrever e quantificar estimadores ecológicos da vida e organização de árvores em florestas, suas respostas a perturbações intensivas, naturais e humanas, e sobre como tais respostas podem ser pensadas para suscitar rotas para a conservação da natureza e à restauração ecológica de áreas nativas degradadas. Entre tantas questões importantes, meu exercício profissional primeiramente revela e fortalece a minha reverência à natureza, às plantas e à evolução das espécies.

 

Diversos são os olhares e perspectivas para descrever e experimentar a biologia das árvores. Individualmente, seus ciclos vitais evidenciam as diferentes forças de conexões estabelecidas com outros seres e consigo próprias – indivíduos-árvores, populações-árvores, espécies-árvores -, de modo a compor as intrincadas redes de interações ecológicas e a própria existência dos ecossistemas e dos materiais biológicos brutos e disponíveis às pressões de seleção natural. Ampliando a escala de observação de suas coexistências, confirmamos as origens biológicas de seus coletivos, os quais perfazem as comunidades ecológicas – árvores em uníssono nas florestas e savanas, que por meio da ourivesaria longínqua da evolução de seres vivos, orquestram a biodiversidade e sua organização no espaço, bem como as malhas de funções ecológicas que lhes retroalimentam – coparticipantes de manifestações físicas do clima em escalas ainda maiores. Deste modo, gostaria de expor alguns elementos da biologia e da ecologia de plantas, como meio de alimentar a afirmativa das “árvores-rizoma”, tema desta mesa.

 

Para tal, organizei a minha fala em quatro partes, de modo a expor alguns aspectos do desenvolvimento de plantas, suas interações biológicas e influências no meio físico: i) “Árvores-módulos”, quando pretendo distinguir o crescimento modular das plantas do modo de crescimento da maioria dos animais, bem como os seus reflexos na arquitetura e longevidade vegetal; ii) “Árvores-redes”, em que me dedicarei a falar das mudanças cíclicas de árvores, as quais se conectam diretamente às interações estabelecidas por elas com os animais; iii) “Árvores-unissonantes”, quando espero poder deixar claro que o conjunto de espécies de árvores da floresta atuam como coparticipantes do clima; e finalmente, iv) “Árvores-parceiras”, em que comentarei algumas potencialidades destas “redes-em-uníssono”, em que comentarei algumas potencialidades destas “redes-em-uníssono”, as quais apontam para os humanos e com os humanos, possibilidades de rotas para conservação da natureza e para o resgate da biodiversidade.

 

Diferentemente da grande maioria das espécies animais, que são organismos unitários, as plantas possuem crescimento modular. Enquanto a sequência de desenvolvimento dos seres unitários é previsível (desde a formação do embrião até seu nascimento e morte) e não possibilita a reposição de partes perdidas, as plantas desenvolvem-se a partir da adição de módulos, sua unidade fundamental de crescimento. Um módulo em uma planta corresponde à porção delimitada por dois nós (o entrenó), que contém uma gema que dará origem a folhas ou flores (no caso das fanerógamas). Os módulos costumam ser evidentes em plantas jovens ou naquelas que não produzem tecido lenhoso. Organismos modulares têm sequência de desenvolvimento imprevisível, em termos da proporção entre o tamanho e a idade da planta, além de serem capazes de repor partes perdidas de seu corpo por meio da adição de novos módulos, recompondo copas, ramos, caules e raízes.

 

Cada planta possui um modelo arquitetural geneticamente determinado, o qual distingue a sua forma de vida – herbáceas, arbustivas, arbóreas, epífitas, palmeiras etc. -; mas seu corpo é responsivo ao meio e a eventuais perturbações que lhes atinjam diretamente. Por isso, dois aspectos importantes advêm do crescimento modular: a plasticidade, expressão de sua capacidade de ajuste conforme a variação de características ambientais; e a longevidade, considerando que em uma mesma planta, módulos antigos e módulos jovens e em pleno funcionamento coexistem. A morte da planta, portanto, é o resultado da perda de função de todos os módulos.

 

A modularidade também suscita o questionamento sobre a definição de indivíduo sob a óptica da biologia, a qual incorpora aspectos ecológicos, fisiológicos e genéticos. “O que é um indivíduo?” parece ser uma pergunta de resposta fácil, haja vista que os módulos estão organizados funcionalmente – uma planta é designada como tal porque é raiz-caule-folhas. Por outro lado, há espécies capazes de lançar caules clonais a partir de rizomas ou raízes que eventualmente perdem suas conexões fisiológicas pela ruptura dos tecidos subterrâneos, passando a viver de maneira independente. De forma que, nestes casos, um indivíduo é representado pelo conjunto de todos os seus módulos geneticamente idênticos (“genets”) e cada um de seus caules clonais são os “rametes”, que desempenham funções ecológicas individualizadas no ambiente, isto é, ocupam espaço e competem por recursos outros. Desta feita, o reconhecimento de um “genet” não possui solução fácil do ponto de vista experimental, pois implica no acompanhamento metódico do desenvolvimento da planta ou da identificação visual das conexões entre caules clonais – na eventualidade de eles ainda estarem conectados -, alternativas de difícil execução, pensando no acesso ao sistema subterrâneo. Ainda seria possível usar marcadores genéticos específicos para identificação de clones, que dispensaria a necessidade de acesso às conexões físicas entre “rametes”. Sobre esta alternativa, os desafios experimentais relacionam-se a um esforço de amostragem tal, que inclua todos os caules clonais para as análises genéticas de parentesco de uma dada população.

 

A evolução tem apontado a seleção do crescimento modular de plantas e o balanço entre a clonalidade (geralmente relacionada ao sucesso na ocupação rápida do espaço) e a reprodução sexuada (ligada à variabilidade genética de uma dada população) dependeria em grande parte, da heterogeneidade do ambiente e de suas mudanças através do tempo. E no contexto da seleção natural, as árvores privilegiaram o crescimento em altura. A perda de ramos com folhas, ou com flores, ou frutos, no caso das angiospermas, ocorre ciclicamente, seguida da reposição dos módulos perdidos. Por exemplo, algumas espécies, perdem parcial ou totalmente as suas folhas no período de secas, repondo suas copas ao início da estação das chuvas. Ou ainda, há espécies arbóreas que possuem raízes gemíferas, a saber, sistemas radiculares que em decorrência de perturbações ambientais são capazes de produzir gemas que originam caules clonais. Esta estratégia é mais bem reconhecida em ecossistemas temperados, comparativamente aos tropicais. Cito o clássico exemplo do “aspen”, Populus tremuloides Michx. (família Salicaceae), em Utah, Estados Unidos, onde existe uma população clonal de 43 hectares de tamanho, com cerca de 47 mil caules clonais e idade estimada em 80 mil anos.

 

Nos cerrados do Brasil, é sabido que há árvores que se proliferam horizontalmente por meio da ativação de raízes gemíferas após perturbações, mas este fenômeno permanece pouco estudado. De certa maneira, o cerrado pode ser entendido como uma floresta de cabeça para baixo, uma abstração para traduzir a maior proporção de biomassa vegetal abaixo do solo – sistemas subterrâneos espessos, profundos, altamente ramificados e emaranhados -, além de existência de plantas com rizomas e órgãos subterrâneos de armazenamento, todos com capacidade de rebrota. Esta “floresta subterrânea” (Bond, 2016) em parte revela que em termos evolutivos, os incêndios naturais parecem ter andado de mãos dadas com as plantas do cerrado, no sentido de terem atuado como pressão de seleção natural do florescimento e da rebrota de plantas e de outras características ligadas à sua resistência, implicando na longevidade de certas espécies com a passagem do fogo [Figura 1].

 

Que tipo de incêndio é esse que selecionou tal potencialidade de rebrota? Possivelmente, aqueles típicos das estações chuvosas: menos intensivos, mais lentos no consumo de biomassa, com menor altura de chamas, com temperaturas menores e com menor frequência no tempo e no espaço, a antítese dos incêndios que atualmente ocorrem nas estações secas, quase sempre de origem humana, com frequência e proporções territoriais muito maiores, que colocam em risco a elevadíssima biodiversidade dos cerrados.

 

Em florestas tropicais, a experimentação sobre raízes gemíferas como meio de resistência, longevidade e expansão horizontal de árvores ainda é bastante tímida, mas já é amplamente reconhecido que inúmeras espécies de árvores possuem tal capacidade de proliferação horizontal, que provavelmente surge como resposta a perturbações. Nestes casos, é possível que a perda total ou parcial das copas das árvores desencadeie o surgimento de caules clonais devido a desequilíbrios hormonais. Deste modo, considerando o atual cenário de fragmentação florestal e tendo as mudanças climáticas como plano de fundo, preocupo-me sobre as influências dos prováveis aumentos na abundância destes caules clonais para a floresta como um todo, bem como sobre os impactos na persistência através do tempo de populações de espécies arbóreas com tal potencialidade, retomando a ideia do balanço entre as proporções de clonalidade e da reprodução sexuada e dos riscos que populações homogêneas geneticamente na evolução.

 

As árvores têm sido forjadas pela seleção natural através do tempo, respondendo “modularmente” às variações do clima, no sentido terem adaptado ajustes ecofisiológicos que promovem mudanças cíclicas que se relacionam com perda e reposição sazonal de módulos. A fenologia se ocupa da descrição destes fenômenos: qual o período de floração, frutificação, dispersão de sementes, queda de folhas, nascimento de novas folhas? O conjunto das fenologias de espécies arbóreas em uma vegetação evidencia, por exemplo, períodos de restrição alimentar e de espécies que desempenham papel-chave em um dado ecossistema, porque oferecem alimento a uma grande diversidade de animais. Do ponto de vista das plantas, a oferta de recursos alimentares é fundamental porque garante sua reprodução sexuada e a longevidade da população por meio da dispersão de grãos de pólen e de sementes.

 

Para ilustrar estas questões, cito o artigo de Amanda Martins e colaboradores, de 2021, que demonstraram como a queda de folhas de árvores do cerrado, a saber, a mudança na coloração das folhas da estação de chuvas para a estação de seca, interfere na percepção das cores das flores por espécies de abelhas polinizadoras. Os padrões temporais das cores de flores e os contrastes de cores foram relacionados aos ciclos sazonais do cerrado [Figura 2], bem como à atividade, ao sistema visual e ao comportamento das abelhas. Ainda, a coloração de fundo dada pela vegetação por conta da estacionalidade afetou os contrastes das flores e favoreceu a visibilidade de flores às abelhas, o que se vincula ao sucesso da polinização e à garantia da oferta de alimento o ano todo.

 

A polinização cruzada – a transferência de pólen entre flores diferentes – pode ser viabilizada por agentes físicos, mas vegetações tropicais é notável a proporção de espécies de árvores que dependem de animais para a reprodução sexuada. Esta dependência pode variar entre as espécies tropicais, sendo que uma grande porcentagem realiza fecundação cruzada concomitantemente à autofecundação (com a maior frequência da primeira possibilidade), garantia de uma maior heterogeneidade gênica da população. O nível de especificidade desta interação biológica também pode variar. Em um extremo, há as espécies de plantas que possuem ampla gama de visitantes e os animais, um amplo cardápio alimentar; no outro, há aquelas espécies de planta que são o único recurso alimentar de uma dada espécie animal, ao passo que este mesmo animal é o único polinizador daquela planta.

 

Sobre a dispersão de sementes, estima-se que 90% das árvores das florestas tropicais dependem de animais para esta tarefa e enquanto buscam e consomem alimento, os frugívoros atuam ativamente na dispersão de sementes. Ao se alimentarem da polpa dos frutos, eventualmente engolem sementes e as defecam em locais distantes da-planta-mãe; ou enterram sementes, ou ainda, lhes acumulam em locais de alimentação coletiva. Distantes da planta-mãe, as sementes dispersadas teriam mais oportunidades para germinar, crescer e cumprir seus ciclos vitais. Há uma hipótese que prevê que a germinação e de sobrevivência de plantas são maiores quanto mais distante da planta-mãe a semente é dispersa, com o argumento de que a predação de sementes é maior abaixo das copas das plantas-mães, hipótese esta que já foi confirmada para algumas espécies, mas não para outras.

 

Eu ainda poderia citar e mergulhar em interações biológicas outras, como o fato de as árvores serem abrigo e local de nidificação para alguns insetos, que visitam nectários extraflorais, domáceas, ocupam caules ocos, acabando por garantir algum nível de defesa à planta. E a herbivoria, tema para o qual valeria uma participação adicional nesta mesa, em que eu destacaria suas pressões de seleção natural de traços funcionais que conferem proteção à planta contra a predação, como a presença de compostos químicos tóxicos, de pelos, de espinhos etc.

 

De modo que é possível descrever redes de interações ecológicas, que expressam graficamente as conexões plantas-animal, apontando as espécies generalistas e as especialistas em relação à quantidade de espécies dispersoras de pólen ou de sementes; e de espécies vegetais como fontes de alimento. Também é possível apontar nestas redes de interações, plantas que em determinado ecossistema atuam como espécies-chave, posto que fornecem alimento a diversas espécies animais. Trago como exemplo, o trabalho de Camila Donatti e colaboradores, de 2011, que construíram uma rede de dispersão de sementes do Pantanal [Figura 3]. A rede é composta um total de 91 espécies, aves, mamíferos e peixes. Aquela rede, além de evidenciar as possibilidades de conexões entre todas as espécies, aponta as proporções de massa corporal das espécies e dos tamanhos dos frutos os quais lhes servem de alimento.

 

O desejo de consolidar por definitivo a afirmativa das “árvores-rizomas” também me remete aos estudos recentes que têm evidenciado os papeis das árvores de florestas tropicais como coparticipantes da modulação do clima em diferentes escalas. Localmente, na medida em que proporcionam microclimas que atuam como filtros ecológicos, viabilizando pulsos de nascimento e crescimento de plantas sob suas copas, como parte dos padrões de regeneração natural da floresta. E em escalas mais amplas, contribuindo na regulação climática macrorregional, como é caso dos “rios voadores”, expressão revitalizada a partir das experimentações de Antonio Donato Nobre, do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe). Na hileia Amazônica, a absurda quantidade de água evapotranspirada pelo conjunto de árvores é levada por correntes de ventos à região sudeste do Brasil, garantindo chuvas em uma latitude do planeta em que os desertos são quase regra. De onde se infere sobre as prováveis consequências do desflorestamento na Bacia Amazônia e todas as suas repercussões em termos ecológicos e sociais.

 

Concluindo, desejo acolher a todas estas conexões evocadas pelas histórias de vida das árvores, como meio de evidenciar as potencialidades de seus fenômenos para proliferar possibilidades para a conservação e o resgate da biodiversidade. O aprofundamento dos estudos em fenologia e redes de interações ecológicas poderão ampliar as discussões sobre a interferência de espécies invasoras em ecossistemas naturais e agrícolas, considerando o cenário das alterações climáticas. O que inclui, por exemplo, planejar a proteção de espécies-chave de um dado ecossistema, ou ainda, ponderar sobre a salvaguarda de pares de espécies com funções ecológicas exclusivas no ambiente, de modo a manter a heterogeneidade das redes de interações, da qual depende a persistência da biodiversidade.

 

Do ponto de vista dos impactos das mudanças climáticas sob as florestas tropicais, vale citar o projeto “AmazonFACE”, que em linhas gerais, pretende quantificar as respostas das plantas após o lançamento controlado de certas concentrações de gás carbônico, simulando cenários das mudanças de temperatura pela emissão de gases de efeito estufa na atmosfera. A partir desta proposta axial, poderão ser ancorados experimentos multidisciplinares que visem prever alterações nas fenologias, histórias de vida e redes de interações ecológicas, propulsionando rotas em conservação.

 

Em escala microrregional, os estudantes de graduação da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), campus Araras, que atualmente integram o Grupo de Estudos em Ecologia da Restauração (GEER), têm experimentado, sob minha supervisão, as potencialidades do planejamento e implantação de sistemas agroflorestais (SAF) como estratégia de restauração ecológica em áreas destinadas à proteção ambiental, conforme a lei ambiental. Estamos entusiasmados com a ideia de nos aproximar dos pequenos produtores rurais da região de Araras, pensando em estabelecer diálogos e práticas sobre demandas em restauração ecológica e assistência técnica e de sentidos para conservar a biodiversidade.

 

Legenda: “Árvores subterrâneas”. Muitas espécies de savanas tropicais, como o cerrado, possuem grandes órgãos de armazenamento subterrâneo e sistemas de raízes gemíferas espessas, profundas e emaranhadas, que lhes permitem resistir a incêndios. Esta “floresta de cabeça para baixo” sustenta caules comparativamente mais curtos acima do solo, os quais rebrotam logo após a passagem do fogo. Fonte: Bond (2016) Science, 351:120-122.

 

Legenda: Padrões de floração de espécies de árvores e arbustos do cerrado (Itirapina, sudeste do Brasil) com base no número de espécies que apresentam pico de floração em cada mês: (A) para a comunidade do cerrado (91 espécies); (B) para 75 espécies polinizadas por abelhas; (C –E) pela cor da flor de acordo com a visão da cor humana; e (F) para as flores “verde-abelha”, a cor visível por abelhas nesta comunidade. A estação quente e chuvosa ocorre de outubro a março (representada pelo asterisco) e a estação mais fria e seca, de abril a setembro. Fonte: Martins et al. (2021) Frontiers in Plant Science, 11:594530.”

 

Legenda: Rede de dispersão de sementes do Pantanal brasileiro. Cada módulo é identificado por uma cor diferente (módulo ave 1: verde, 22 espécies; módulo ave 2: azul, 22 espécies; módulo dominado por mamíferos 1: vermelho, 25 espécies; dominado por mamíferos 2: amarelo, 18 espécies e peixes: roxo, 4 espécies). Círculos representam espécies animais e os quadrados, as espécies de plantas. O tamanho dos círculos se refere à massa corporal do animal (com grandes círculos representando espécies com massa corporal ± 4,5 kg), enquanto o tamanho dos quadrados, ao diâmetro do fruto (os quadrados grandes representam espécies com diâmetro do fruto ± 95 mm). Fonte: Donatti et al. (2011) Ecology Letters, 14: 773-781.

 

Referências Bibliográficas

 

Bond W. Ancient grasslands at risk (2016). Science, 351: 120-122 (doi: 10.1126/science.aad5132)

 

Donatti CI, Guimarães PR, Galetti M, Pizo MA, Marquitti FMD, Dirzo R (2011) Analysis of a hyper-diverse seed dispersal network: modularity and underlying mechanisms. Ecology Letters, 14: 773-781 (doi: 10.1111/j.1461-0248.2011.01639.x)

 

Martins AE, Camargo, MGG, Morellato LPC (2021) Flowering phenology and the influence of seasonality in flower conspicuousness for bees. Frontiers in Plant Science, 11:594530 (doi: 10.3389/fpls.2020.594538)

 

Alessandra Penha é bióloga e doutora em Ciências Biológicas (subárea Biologia Vegetal). É professora associada da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), Centro de Ciências Agrárias (CCA), campus Araras. Coordenadora do Grupo de Estudos em Ecologia da Restauração, em que orienta estudantes de graduação em projetos de pesquisa e extensão ligados à ecologia vegetal, dinâmica de comunidades vegetais e restauração ecológica de ecossistemas naturais degradados. Oferece aulas nas áreas de ecologia e botânica a estudantes de Biotecnologia e Engenharia Agronômica.

 

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