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O tamanho das lâminas da grama oferece uma melhor compreensão de sua vulnerabilidade às mudanças climáticas
Walt Whitman ficaria satisfeito, diz o biólogo de plantas da UCLA Lawren Sack
Por Stuart Wolpert - 27/03/2021


Alec Baird / UCLA

Um terço da superfície da Terra é coberto por mais de 11.000 espécies de gramíneas - incluindo culturas como trigo, milho, arroz e cana-de-açúcar, que respondem pela maior parte da produção mundial de alimentos agrícolas e biocombustíveis importantes. Mas a grama é tão comum que poucas pessoas percebem quão diversa e importante ela realmente é.

A pesquisa  publicada hoje na revista Nature fornece insights que os cientistas podem usar não apenas para melhorar o projeto da cultura, mas também para modelar com mais precisão os efeitos das mudanças climáticas. Ele também oferece novas pistas que podem ajudar os cientistas a usar fósseis de folhas para melhor interpretar o clima do passado antigo.

O autor sênior do estudo é Lawren Sack , professor de ecologia e biologia evolutiva da UCLA e um dos pesquisadores científicos mais influentes do  mundo .

A pesquisa determinou que a grama com folhas estreitas e grande número de veios deve ser mais capaz de resistir às condições mais secas esperadas no futuro. Essa descoberta deve permitir aos cientistas prever melhor a capacidade das espécies de gramíneas de tolerar o frio e a seca - importante para a conservação das espécies em meio às mudanças climáticas. Também sugere que os cientistas que estão criando gramíneas agrícolas para sobreviver melhor em climas frios e secas devem voltar seu foco para variedades com folhas menores e veios mais grandes.

Com outros tipos de plantas, os cientistas aprenderam que o tamanho da folha é um fator importante na forma como as plantas se adaptam a seus ambientes. Mas, até agora, não se sabia como milhares de espécies de grama poderiam existir em tantos ambientes diversos e se o tamanho da folha poderia desempenhar um papel.

“Lâminas de folhas de grama podem variar em tamanho de alguns milímetros quadrados para gramas dos altos Andes a mais de um metro quadrado para bambus tropicais”, disse Sack.

Sack, o estudante de doutorado da UCLA, Alec Baird, e outros cientistas dos Estados Unidos e do Reino Unido compilaram um banco de dados de tamanhos de lâmina, climas nativos e relações evolutivas para gramíneas em todo o mundo. Eles descobriram que lâminas de grama menores dominam em ambientes áridos e frios.

Isso porque, ao longo da história, as espécies de gramíneas se espalharam para fora dos trópicos e as espécies de folhas grandes foram filtradas para fora de locais com verões quentes e secos ou invernos frios, disse Baird, o principal autor do estudo.

As folhas menores são benéficas para as plantas porque elas acumulam uma camada mais fina de ar parado cobrindo sua superfície do que as folhas maiores. Isso os ajuda a esfriar mais rápido em dias quentes e evitar o frio em noites frias, explicou Sack.

O estudo também revelou novos insights sobre os sistemas de veias das folhas e como as veias das pequenas folhas das gramíneas fornecem tolerância ao frio e à seca.

As veias distribuem os nutrientes e a água de que as folhas precisam para realizar a fotossíntese - a função pela qual as plantas convertem a luz solar e o dióxido de carbono em açúcar. Estudos com outros tipos de plantas mostraram que as folhas criam suas primeiras nervuras quando são recém-formadas, e essas nervuras ficam mais espaçadas à medida que as folhas se expandem, disse Sack. Como resultado, as folhas maiores têm um número menor de nervuras grandes em qualquer área, o que as torna mais vulneráveis ​​ao estresse do que as folhas menores.

A razão pela qual o número de veias é importante é que, para qualquer planta crescer, as folhas usam aberturas chamadas de poros estomáticos em sua superfície para capturar o dióxido de carbono. Mas a abertura desses poros expõe o interior úmido da folha, o que faz com que as plantas percam grandes quantidades de água por evaporação. Para repor essa água, as plantas retiram água do solo por meio de suas raízes, caules e nervuras das folhas em estruturas semelhantes a tubos chamadas xilema.

Mas se o solo estiver muito seco ou frio, ou se os tubos do xilema congelarem, bolhas de ar podem se formar, impedindo que a água se espalhe pela planta. Pesquisas em plantas que não são gramíneas mostraram que esse problema é menor em folhas menores com maior número de veias compactadas mais próximas, porque há veias suficientes para direcionar a água ao redor de tais bloqueios.

“Mas não estava claro por que as gramíneas de menor porte teriam qualquer uma dessas vantagens conhecidas para as folhas de outros tipos de plantas”, disse Baird. “A maioria das lâminas da grama já é, em média, centenas de vezes menor do que as folhas das plantas com flores típicas e têm sistemas de veias paralelos, em vez de árvores.”

Os pesquisadores fizeram milhares de medições de sistemas de veias de grama e usaram modelos de computador para examinar a influência do tamanho das folhas da grama e características das veias em quão eficientemente cada espécie executou a fotossíntese.

“Descobrimos que, embora existam tantas variações na estrutura das lâminas de grama, lâminas de grama menores em todo o tabuleiro têm veios dramaticamente maiores agrupados do que lâminas de grama maiores, proporcionando tolerância à seca e ao congelamento”, disse Baird. “Folhas menores de grama também tendem a conter tubos menores, que podem resistir melhor ao bloqueio de ar”.

A pesquisa foi financiada pela National Science Foundation.

Sack disse que as equações matemáticas que os cientistas criaram como parte do estudo também podem ser usadas para estimar o tamanho das folhas intactas de grama de restos fragmentários em leitos fósseis que datam de dezenas de milhões de anos - bem como para tirar conclusões sobre o clima em que eles cresceram.

“Tudo o que aprendemos sobre gramíneas tem um valor importante para nossos alimentos e nossos ecossistemas”, disse ele. “O poeta Walt Whitman destacou o enorme conhecimento que as pessoas podem aprender enquanto contemplam as folhas da grama, e acho que ele ficaria satisfeito porque, com essas novas descobertas, estejamos aprendendo lições com trilhões de folhas de grama em todo o mundo.”

 

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