As caracteri­sticas especa­ficas das raa­zes de uma planta determinam as condições climáticas sob as quais uma determinada planta prevalece. Um novo estudo conduzido pela Universidade de Wyoming lana§a luz sobre essa relação - e desafia a natureza das compensações ecola³gicas.

Daniel Laughlin, professor associado do Departamento de Bota¢nica da UW e diretor do Projeto de Vegetação Global, liderou o estudo, que incluiu pesquisadores do Centro Alema£o para Pesquisa Integrativa da Biodiversidade em Leipzig, Alemanha; Universidade de Leipzig; e Wageningen University & Research em Wageningen, Holanda.

"Descobrimos que as caracteri­sticas das raa­zes podem explicar a distribuição das espanãcies em todo o planeta, o que nunca foi tentado antes em tal escala", disse Laughlin. "Descobrimos que espanãcies com raa­zes grossas e densas eram mais prova¡veis ​​de ocorrer em climas quentes, mas espanãcies com raa­zes finas e de baixa densidade eram mais prova¡veis ​​de ocorrer em climas frios . Isso afeta sua capacidade de adquirir recursos como nutrientes e se envolver em relações simbia³ticas com fungos micorra­zicos. "

Laughlin éo autor principal de um artigo intitulado "Traa§os de raiz explicam distribuições de espanãcies de plantas ao longo de gradientes clima¡ticos, mas desafiam a natureza dos trade-offs ecola³gicos", que foi publicado hoje (10 de junho) na Nature Ecology & Evolution . O jornal apenas online publica, em uma base mensal, as melhores pesquisas de ecologia e biologia evolutiva.

O documento inclui colaboradores de mais de 50 instituições acadaªmicas, agaªncias ambientais, institutos e laboratórios.

As raa­zes das plantas geralmente permanecem escondidas abaixo do solo, mas seu papel na distribuição das plantas não deve ser subestimado. As raa­zes são essenciais para a absorção de águae nutrientes, mas pouco se sabe sobre a influaªncia das caracteri­sticas das raa­zes na distribuição das espanãcies.

Para investigar essa relação, uma equipe internacional de pesquisadores analisou o banco de dados de caracteri­sticas de raa­zes, GRooT, e o banco de dados de vegetação, conhecido como sPlot. Cada um éo maior banco de dados de seu tipo. O trabalho foi facilitado pelo centro de sa­ntese do German Center for Integrative Biodiversity Research, sDiv, que apoia a colaboração de cientistas de diferentespaíses e disciplinas.

Os pesquisadores analisaram várias caracteri­sticas das raa­zes das plantas. Estes inclua­ram o comprimento especa­fico da raiz e o dia¢metro da raiz, bem como a densidade do tecido da raiz e o conteaºdo de nitrogaªnio da raiz. Essas caracteri­sticas das raa­zes foram comparadas a s condições ambientais sob as quais essas plantas ocorrem. Os pesquisadores descobriram que, em florestas, espanãcies com raa­zes finas relativamente grossas e alta densidade de tecido radicular eram mais prova¡veis ​​de ocorrer em climas quentes, enquanto espanãcies com raa­zes mais delicadas e longas e finas e baixa densidade de tecido radicular eram encontradas mais frequentemente em climas frios - um trade-off cla¡ssico.

Em contraste, as espanãcies florestais com raa­zes de grande dia¢metro e alta densidade de tecido radicular foram mais comumente associadas a climas secos, mas as espanãcies com valores de caracterí­stica opostos não foram associadas a climas aºmidos. Em vez disso, uma diversidade de caracteri­sticas de raa­zes ocorreram em climas quentes ou aºmidos.

Laughlin diz que as descobertas são importantes porque as raa­zes são literalmente fundamentais para a sobrevivaªncia das plantas, mas os cientistas as negligenciaram por muito tempo.

"Entender como as caracteri­sticas das raa­zes estãorelacionadas aos gradientes clima¡ticos , como águae temperatura, determinara¡ como as espanãcies respondem e mudam suas distribuições em resposta a smudanças climáticas", diz ele.

A teoria ecola³gica éconstrua­da sobre trade-offs, onde as diferenças de caracteri­sticas entre as espanãcies evolua­ram como adaptações a diferentes ambientes. Essa visão prevalecente dos trade-offs na teoria ecola³gica pode ter dificultado a descoberta de benefa­cios unidirecionais que poderiam ser generalizados na natureza. Noníveldas espanãcies, particularmente, discernir a diferença entre os trade-offs e os benefa­cios unidirecionais aumentaria a compreensão de como as caracteri­sticas individuais afetam a montagem da comunidade, de acordo com o estudo.

Mas as plantas não podem cobrir todas as bases. Para as plantas , isso significa que baixos valores de caracterí­stica - como baixo comprimento especa­fico da raiz neste estudo - estãoassociados a vantagens em certas condições climáticas. Por outro lado, altos valores de caracterí­stica - como alto comprimento especa­fico de raiz - conferem benefa­cios em condições opostas.

No entanto, certos traa§os de raiz não seguiram esta teoria ecola³gica geral. Em vez disso, certas caracteri­sticas ba¡sicas foram associadas a benefa­cios unidirecionais. Traduzido, isso significa que háum benefa­cio para altos valores de caracterí­stica em certas condições ambientais, mas nenhum benefa­cio de valores baixos de caracterí­stica em outras condições.

"Ficamos surpresos com o quanto comuns esses benefa­cios unidirecionais eram nas raa­zes, em comparação com as compensações cla¡ssicas", disse Laughlin.

Um dilema cla¡ssico seria quando uma espanãcie, como o choupo, estãoaltamente adaptada ao solo ribeirinho aºmido, mas simplesmente morre na pradaria seca porque não estãoadaptada a condições secas. Em contraste, algumas das grama­neas secas da pradaria prosperam no solo seco, mas podem morrer no solo ribeirinho aºmido ou então serem cobertas por espanãcies mais produtivas ao longo do rio, disse Laughlin. Essa ideia cla¡ssica permeou o pensamento ecola³gico.

“Na³s encontramos algo mais nuana§ado, onde um pequeno conjunto de caracteri­sticas aumentava a ocorraªncia de espanãcies em climas severos que são secos e frios, mas um grande conjunto de caracteri­sticas e espanãcies poderiam tolerar climas benignos que são quentes e aºmidos”, explica ele. "Em outras palavras, os traa§os podem ser benéficos em uma extremidade do gradiente clima¡tico e neutros na outra extremidade."

"Isso desafia nossa compreensão de como os traa§os impulsionam as distribuições de espanãcies , que nos intrigam como comunidade cienta­fica", acrescenta Alexandra Weigelt, ecologista de plantas da Universidade de Leipzig e membro do Centro Alema£o para Pesquisa Integrativa de Biodiversidade, e última autora saªnior do papel.

Isso sugere que os benefa­cios unidirecionais podem ser mais difundidos do que se pensava anteriormente, conclui o estudo. Os benefa­cios unidirecionais foram consistentemente associados aos climas frios e secos mais extremos, que são mais limitados em recursos do que os climas quentes e aºmidos. Em contraste, climas quentes e aºmidos foram associados a uma maior diversidade de caracteri­sticas de raa­zes, de acordo com o estudo.

Laughlin admite que ainda faltam evidaªncias empa­ricas em larga escala para desafiar totalmente a teoria ecola³gica do trade-off, pelo menos no momento. Mas este estudo expande as dicas anteriores sobre a influaªncia dos benefa­cios unidirecionais.

"Acreditamos que nosso trabalho ajuda a entender as combinações de caracteri­sticas possa­veis em certas zonas climáticas. Esse éum conhecimento importante para a restauração de ecossistemas em um mundo em mudança", disse Liesje Mommer, ecologista de plantas da Wageningen University & Research.