Caminho inverso
Estudo indica que árvores da serra da Mantiqueira captam água pelas folhas e a transportam para o solo
IGOR ZOLNERKEVIC |
Edição 208 - Junho de 2013
© RAFAEL OLIVEIRA / UNICAMP
Entre nuvens: neblina se adensa sobre trecho
de mata atlântica na serra da Mantiqueira,
interior de São Paulo
De Campos do Jordão
Em uma expedição no início de maio à serra da Mantiqueira, o biólogo
Paulo Bittencourt parou diante de um córrego de água fria e cristalina
numa estrada de terra entre fazendas de criação de ovelhas próximas ao
Parque Estadual de Campos do Jordão. “Pode beber que não tem como estar
poluída. Essa água vem lá de cima”, disse, apontando para o local onde
nasce o riacho, a cerca de 2 mil metros de altitude, em um morro coberto
por uma mata de árvores baixas com folhas pequenas. “São riachos assim
que descem a serra para alimentar e manter estáveis os rios maiores lá
embaixo”, explicou. Paulo faz mestrado na Universidade Estadual de
Campinas (Unicamp) sob a orientação do ecólogo Rafael Oliveira, que
trabalha para quantificar a contribuição desse tipo pouco conhecido de
mata atlântica para o abastecimento de água do Vale do Paraíba.
“Há uma importante relação entre essas matas e as nascentes da serra
da Mantiqueira”, afirma Oliveira. Sem essa vegetação, a chamada floresta
tropical montana nebular, a neblina que sobe a serra seguiria
continente adentro, carregando a umidade que obtém a partir da
evaporação dos rios e a transpiração das plantas no vale. As pequenas
matas nebulares nas encostas montanhosas retêm umidade quando o vapor da
neblina se condensa em gotas sobre suas folhas e escorre para o solo.
Estudos em matas nebulares tropicais da Costa Rica sugerem que a
captação de água da neblina pelas árvores pode contribuir com até 30% do
volume dos rios de uma região.
Uma porção menor da água da neblina retorna ao solo de um modo surpreendente: por dentro das árvores. Em artigo publicado
on-line em março na
New Phytologist
– será a capa da edição de julho –, a equipe de Oliveira mostra que,
quando o solo está seco e a neblina aparece, as folhas da casca-de-anta –
Drimys brasiliensis, a árvore mais abundante nessas matas – são
capazes de absorver a água que se deposita em sua superfície.
Os
pesquisadores observaram que o sistema vascular da árvore conduz essa
água até suas raízes e libera parte dela no solo. Segundo Oliveira, é a
primeira vez que se observa essa forma de transporte de água em uma
árvore tropical. “Essa constatação muda como enxergamos a interação
entre as árvores e a atmosfera”, afirma.
Até
pouco tempo atrás, achava-se que era impossível as árvores absorverem
água pelas folhas. Afinal, a superfície das folhas é coberta por uma
fina camada de cera impermeável, a cutícula, que evita a perda de água
para o ambiente. Mas, nos últimos tempos, segundo o botânico Gregory
Goldsmith, da Universidade da Califórnia em Berkeley, foram
identificadas 70 espécies de plantas com folhas capazes de absorver
água.
A botânica Aline Lima confirmou a absorção de água pelas folhas em
seu mestrado, orientado por Oliveira e parte do projeto Biota Gradiente
Funcional, financiado pela FAPESP. Ela pingou gotas de água contendo
cristais fluorescentes sobre folhas de casca-de-anta em uma estufa, para
depois observar ao microscópio o caminho percorrido pela água. O
trabalho comprovou que a água atravessa a cutícula e penetra na folha.
Segundo Oliveira, estudos recentes feitos na Alemanha mostram que os
cristais de cera da cutícula são dinâmicos. Numa atmosfera muito úmida
eles se rearranjam e deixam a folha permeável.
Na contramão
Esses resultados contrariam o que dizem os livros-texto de biologia.
Esses livros ensinam que o fluxo de água nas plantas segue um sentido
único. Segundo a visão clássica, as folhas estão sempre transpirando,
perdendo água para o ar por meio dos estômatos, orifícios na superfície
inferior das folhas que abrem e fecham segundo a disponibilidade de luz e
água. Como alguém que sorve líquido por um canudo, a perda de água por
transpiração exerce uma força de sucção no interior dos vasos condutores
fazendo a água subir até as folhas enquanto mais água é retirada do
solo pelas raízes. “É o que a maioria das plantas faz o tempo todo”,
explica Oliveira. Estudos sugerem que até 50% da umidade que circula na
atmosfera em certas regiões venha da transpiração de suas florestas.
Imagem de microscopia mostra que a água
atravessa a cutícula…
Nos últimos anos, entretanto, alguns pesquisadores começaram a
observar que esse fluxo pode ser invertido em situações em que o ar está
mais úmido do que a terra. O biólogo Todd Dawson, que orientou Oliveira
durante seu doutorado na Universidade da Califórnia em Berkeley,
descreveu em 2004 como as sequoias transportam água na contramão.
As
florestas de sequoias, árvores com até 115 metros de altura,
ocorrem em regiões da Califórnia onde cai uma quantidade de chuva
comparável à do sertão nordestino. O que salva essas árvores da seca é a
neblina vinda do mar, que satura o ar de vapor-d’água. Nessa condição,
as folhas das sequoias absorvem água e param de transpirar, cessando o
fluxo de baixo para cima. Ao mesmo tempo, a secura no interior do tronco
cria uma força de sucção capaz de puxar a água da atmosfera para baixo,
até a árvore se reidratar.
Tentando identificar um fenômeno semelhante em árvores brasileiras,
Oliveira procurou por florestas nebulares em todo o país até encontrar
as matas da serra da Mantiqueira, onde nascem vários rios, embora seja
uma região com secas frequentes. Nas matas do Parque Estadual de Campos
do Jordão, onde trabalha desde 2009, chove um pouco mais do que no
cerrado. O clima é seco de junho a agosto, embora quase sempre haja
neblina no começo e no fim do dia.
Para entender como a casca-de-anta sobrevive nessas condições,
Cleiton Eller, aluno de doutorado de Oliveira, cultivou essas árvores em
uma estufa na Unicamp em três condições: recebendo água pela terra,
hidratadas por meio de uma neblina artificial borrifada sobre as folhas
ou sem irrigação. As plantas tratadas só com neblina sobreviveram por
dois meses.
A fim de confirmar que a água absorvida pelas folhas podia ser
transportada até a terra, os pesquisadores realizaram um experimento
complementar. Tomando cuidado para não molhar o solo, eles borrifaram as
folhas da casca-de-anta com água pesada. A água pesada contém átomos de
um tipo de hidrogênio mais pesado que o normal, o deutério, que podem
ser detectados por um espectrômetro de massa. Segundo o raciocínio desse
teste, o deutério encontrado posteriormente na terra serve como prova
de que a água teria sido absorvida pelas folhas, transportada até as
raízes e injetada no solo. Pelos números obtidos no experimento,
Oliveira estima que, se uma árvore transpira 10 litros de água por dia,
ela é capaz de transportar em seu interior, no mesmo dia, 2,5 litros de
água da atmosfera para o solo.
“Esse é o nosso resultado mais impressionante”, afirma Oliveira, que
encontrou apenas outro registro na literatura científica de água
absorvida pelas folhas chegando ao solo. Em 1969, a botânica Fusa
Sudzuki, da Universidade do Chile, demonstrou o mesmo fenômeno em um
experimento com o tamarugo, árvore típica do deserto do Atacama. “O
trabalho dela é bonito, mas seus resultados foram rejeitados na época”,
conta Oliveira.
Possível e relevante
“O estudo do grupo da Unicamp mostra que o fluxo de água da atmosfera
para o solo não só é fisicamente possível, mas fisiologicamente
relevante”, observa a botânica Lúcia Dillenburg, da Universidade Federal
do Rio Grande do Sul, que publicou evidências de que as araucárias
também absorvem água pelas folhas.
“Esse é um trabalho muito original”, afirma o botânico Marcos
Buckeridge, da Universidade de São Paulo. Ele, no entanto, comenta que
nem toda a água com deutério detectada no solo corresponde à água
captada pelas folhas. Segundo Buckeridge, a planta pode ter usado a água
que captou pelas folhas para produzir compostos orgânicos, como os
açúcares, normalmente liberados pelas raízes. “Em questão de segundos,
os açúcares trocam deutério com a água do solo”, explica. Na sua
opinião, um modo de desfazer a dúvida seria repetir o experimento usando
água pesada contendo oxigênio-18, que interage menos com outras
substâncias do que o deutério. “Seria um experimento mais caro e
complicado”, diz.
© RAFAEL OLIVEIRA / UNICAMP
Oliveira
concorda que há incerteza sobre a quantidade de água que as raízes
liberam para o solo, mas ressalta que seus experimentos comprovaram o
fluxo inverso da água das folhas até as raízes. “Como a maioria das
plantas não tem um mecanismo que previna a liberação de água das raízes
para o solo e como há um gradiente de potencial hídrico grande o
suficiente para permitir o movimento de água das folhas para as raízes”,
diz Oliveira, “o mais provável é que a água tenha saído das raízes para
o solo”.
Nos testes feitos na serra da Mantiqueira, a equipe de Oliveira
traçou o fluxo de água nas árvores com sensores conectados por fios a um
equipamento que armazena as informações. Agora o grupo se prepara para
iniciar o monitoramento de matas nebulares com sensores sem fios, a
serem desenvolvidos por engenheiros da Microsoft, com apoio da FAPESP. A
ideia é acompanhar as transformações que esses ambientes podem sofrer
com as alterações climáticas.
Projeto
Mudanças climáticas em montanhas brasileiras: respostas
funcionais de plantas nativas de campos rupestres e campos de altitude a
secas extremas (nº 2010/17204-0); Modalidade: Linha Regular de Auxílio a Projeto de Pesquisa; Coord.: Rafael Silva Oliveira – IB/Unicamp; Investimento: R$ 566.468,84 (FAPESP).
Artigo científico
ELLER, C. B.
et al. Foliar uptake of fog water and transport belowground alleviates drought effects in the cloud forest tree species,
Drimys brasiliensis (Winteraceae).
New Phytologist. 2013. No prelo.