Qual a sua pesquisa: como plantas morrem na seca?
Pesquisa de professor-adjunto da UFC busca elaborar modelo matemático para prever a morte de plantas na caatinga. Para isso, ele usa princípios evolutivos
Como a vegetação persevera diante dos efeitos da seca e quando ela sucumbe diante da falta de recursos? A pesquisa na qual trabalha Cleiton Eller, professor-adjunto da Universidade Federal do Ceará (UFC), investiga, a partir de princípios evolutivos, como as plantas morrem em períodos de seca e como são capazes de coexistir nesses ambientes secos. Os primeiros experimentos devem estudar o mofumbo, o feijão bravo e o pau-branco.
Para isso, os pesquisadores buscam desenvolver um modelo matemático, entendendo que essa plantas endêmicas se comportam de acordo com os princípios evolutivos. Ou seja, da ideia de que uma planta que se comporta de maneira mais eficiente durante a seca é capaz de produzir mais descendentes e prevalece no processo evolutivo.
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“O modelo que a gente quer desenvolver neste projeto seria genérico suficiente para que, a gente espera, ele consiga ser aplicado em basicamente qualquer tipo de planta, então tanto uma planta da Caatinga quanto uma planta de qualquer outro bioma, quanto uma planta de plantação, teoricamente a gente espera que elas sigam basicamente os mesmos princípios durante a mortalidade na seca”, coloca Cleiton.
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Ele explica que, a partir desse modelo, quer explicar como existem comunidades de plantas em ambientes áridos e como, na caatinga, plantas tão diferentes são capazes de coexistir de forma estável e compartilhar recursos hídricos que são, sazonalmente, escassos.
“A gente quer estudar diversas comunidades vegetais na Caatinga, então você tem desde plantas de ambientes bem áridos até comunidades um pouco mais úmidas que também ocorrem no domínio da caatinga”, diz o pesquisador.
O projeto de pesquisa, entitulado "Os princípios evolutivos podem ser usados para prever a mortalidade de plantas durante a seca e explicar a coexistência de plantas em ambientes secos?", foi selecionado pela 6ª chamada pública de apoio à ciência do Instituto Serrapilheira.
Além de Cleiton, professores, técnicos, pós-doutorandos e alunos da UFC também devem contribuir com a pesquisa, além de dois professores na Inglaterra e um na Espanha.
O modelo desenvolvido pela pesquisa também deve contribuir para explicar a evolução do sistema climático ao longo do tempo, ajudando a reduzir as incertezas nessas projeções.
“É importante a gente conseguir dizer quando a vegetação de um determinado ecossistema vai sucumbir ou não em resposta seca e, atualmente, a gente ainda não tem nenhum modelo que consiga dizer isso de uma forma mais confiável”, relata o pesquisador.
Durante sua graduação, mestrado e doutorado, Cleiton trabalhou principalmente com pesquisas experimentais. Foi em seu pós-doutorado, a partir do contato com os estudiosos da Universidade de Exeter, onde já se utilizava essa metodologia, que ele teve o primeiro contato com a teoria de otimização.
A diferença é que, ao invés de começar a pesquisa a partir de observações empíricas feitas da natureza, ela é norteada a partir de uma teoria que tenta explicar o que é observado. A partir disso, ele desenvolveu um modelo de otimização com enfoque em como plantas regulam a entrada de dióxido de carbono e a saída de água.
Ao trabalhar nesse pós-doutorado, Cleiton teve as ideias que propõe em seu projeto atual. “Essa ideia, eu acho, se encaixa bem com o tipo de vegetação que a gente tem aqui no Nordeste, que são plantas constantemente expostas à seca", afirma.
Otimização evolutiva
A pesquisa de Cleiton não vai utilizar observações empíricas, mas deve partir de uma teoria de otimização evolutiva que projeta que as plantas regulam seus processos fisiológicos da forma menos eficiente teriam menos descendentes e deixariam de existir com o tempo.
“Se você tem uma planta que responde de uma forma mais eficiente que outra durante a seca, a gente espera que, ao longo da história evolutiva dela, essa planta, que responde de uma forma mais eficiente, seria capaz de produzir mais descendentes e os descendentes dela também vão tender a responder de uma forma similar”, esclarece o professor-adjunto.
Assim, a pesquisa propõe que esses comportamentos sejam reproduzidos pelas plantas e vai estudar, a partir da teoria, como funciona, na prática, a sua mortalidade.
“A gente espera que as plantas, basicamente, respondam de forma, como a gente chama, ótima, durante a seca. Essa é a abordagem que a gente vai tentar usar para predizer como as plantas morrem durante a seca”, diz Cleiton.
O que causa a morte de plantas durante a seca?
Segundo Cleiton Eller, pelo que se entende atualmente, existem dois processos principais que levam as plantas à morte na seca: a falha hidráulica e a falta de carbono. Os dois muitas vezes estão associados.
A falha hidráulica acontece quando a planta não é capaz de transportar água pelo seu sistema de transporte, que pode ser danificado quando o solo fica muito seco.
Ele explica que, com o processo de fotossíntese e assimilação de carbono, a planta perde água durante a transpiração e, para se manter viva, ela precisa de um sistema de transporte de água capaz de repor o líquido perdido nesse processo.
“Durante a falha hidráulica, o que acontece é basicamente que esse sistema de transporte de água da planta é danificado. Ela não consegue mais transportar água, daí a parte aérea da planta vai eventualmente dissecar e morrer”, coloca o professor-adjunto.
Já a falta de carbono, ou carbon starvation, ocorre quando para prevenir danos excessivos ao seu sistema de transporte de água, a planta fecha o seu estômato, impedindo que ela tenha uma perda grande de água nas folhas e fazendo com que tenha que transportar menos água.
“Quando ela fecha o estômato, lá na folha, ela também não consegue mais assimilar carbono então, basicamente, ela não vai ter o açúcar que ela usa para produzir mais tecidos, ela não vai ter o açúcar para eventualmente respirar. Isso também pode acelerar ali a morte da planta durante a seca”, explica Maurício.