mecanismos de resistência à seca que possibilitam a

MECANISMOS DE RESISTÊNCIA À SECA QUE POSSIBILITAM A
PRODUÇÃO EM CONDIÇÕES DO SEMI – ÁRIDO NORDESTINO
Artur Franco Barreto, Johan kely Alves Barbosa, Universidade Federal da Paraíba. Centro
de Ciências Agrárias, Programa de Pós – Graduação em Agronomia, Campus III, (0xx83)
362-2300, Ral: 216, Areia PB.
RESUMO
A água é um componente essencial das plantas, sendo um dos principais constituintes
das células vegetais, variando entre 10% e 95% do peso fresco de órgãos vegetais. É
fundamente para todos os processos metabólicos dos vegetais como, crescimento, fotossíntese
e transpiração. As variações climáticas existentes na região Nordeste já são conhecidas,
principalmente no que diz respeito à má distribuição das chuvas ao longo do ano, o que traz
impactos diretos na produção das culturas. A escolha da cultura a ser implantada, junto com
os demais estudos de solo, clima e adaptações à seca, irá refletir no bom desempenho da
cultura. Os diversos mecanismos de resistência à seca, uso racional da água disponível pelas
culturas de algodão e sisal, serão abordados neste trabalho com o objetivo de avaliar o
potencial das duas culturas a adaptação à região Nordeste.
Palavras-chaves: Água, economia, produtividade.
INTRODUÇÃO
A vida, como conhecida, e principalmente condicionada pela água, não sendo
surpreendente considera-la originária de um meio aquoso ou pelo menos, com a presença de
água. Assim, as diversas espécies vegetais são condicionadas, principalmente, a maior ou
menor intensidade de precipitações, bem como as temperaturas de determinada região. Áreas
de precipitação abundantes e relativamente bem distribuídas possuem vegetação luxuriante,
sendo a Amazônia um exemplo típico.
MECANISMOS DE RESISTÊNCIA À SECA
As características das plantas xerófilas não são limitadas apenas a morfologia, mas
também a níveis fisiológicos e bioquímicos. De uma maneira geral dentre os mecanismos de
adaptação que uma planta xerófila possui (cactáceas e umbuzeiro); o mecanismo de controle
estomático é o mais importante, porque as principais perdas de água pelas plantas são feitas
pelos estômatos (90%). Ao nível de estômato as adaptações das plantas estão no numero e
tamanho (redução); localização predominantemente ou exclusivamente na face dorsal, abaxial
ou inferior e o mecanismo de regulação que esta ligada à sensibilidade da planta. Adaptações
ao nível de folha: transformação de folhas em espinhos; redução do tamanho da folha;
eficiente controle estomático; queda das folhas (abscisão foliar); redução no numero de
folhas; maior espessura da parede celular; maior presença de cera. Adaptações ao nível de
caule: Diminuição da altura; engrossamento do caule; Retorsimento do caule; Caule chamado
de cladódio (cactáceas); Alto teor de hidrofóbicos; Metabolismo acido das crassuláceas
(MAC);
Armazenamento no caule ou raiz
(xilopodio). Adaptações ao nível de raiz:
aprofundamento; engrossamento das raízes (inteiramente e parcialmente).
A FIXAÇÃO DO CARBONO EM PLANTAS C3
A fixação do CO2 ocorre usando o "poder redutor" do NADPH2 e o ATP produzido na
fase fotoquímico da fotossíntese. Atualmente, o ciclo do carbono descoberto por Calvin é
denominado Ciclo de Calvin ou Ciclo Fotossintético Redutivo do Carbono de Plantas C3
porque o primeiro composto estável formado é um composto de 3 carbonos (ácido
fosfoglicérico). Após dos trabalhos de Calvin, outros pesquisadores (Hatch, Slack, Kortschak)
determinaram que algumas espécies de gramíneas tropicais como cana de açúcar e milho, são
capazes de fixar CO2 em compostos de 4 carbonos, como malato e aspartato, além do que é
feito pelo ciclo C3 de Calvin. Essas plantas são denominadas atualmente "Plantas
concentradoras de CO2" ou Plantas C4. Posteriormente, foi descoberto que algumas espécies
de plantas de regiões áridas, como cactaceas por exemplo, abrem seus estômatos somente à
noite e fixam CO2 pelo mecanismo C4 . Durante o dia, essas plantas fecham seus estômatos
para evitar a excessiva perda de água, mas apresentam o ciclo C3. As plantas com essas
características são denominadas de plantas CAM (plantas de metabolismo ácido crasuláceo).
Todas as plantas reduzem CO2 a carboidratos através do mesmo mecanismo básico, o ciclo
fotossintético C3 de redução do carbono. O primeiro estável formado é o ácido 3
fosfoglicérico (3-PGA), um composto com 3 carbonos, daí o nome C3. O ciclo C3 conclui as
etapas: Carboxilação ocorre a carboxilação do receptor de CO2, ribulose 1-5 bifosfato
(RUDP), formando 2 moléculas de 3-fosfoglicerato (3-PGA), Redução nesta etapa, o 3fosfoglicerato formado é primeiramente fosforilado para 1-3 bifosfoglicerato pelo ATP na
fase clara da fotossíntese, e é então reduzido para gliceraldeído-3-fofato, usando
NADPH..Regeneração da ribulose 1-5 bifosfato: a fixação contínua de CO2 requer que o
receptor de CO2, ribulose 1-5 bifosfato seja continuamente regenerado. O algodoeiro tem
atributos fisiológicos tais como: crescimento indeterminado, gemas extra – axilares nos
pontos de frutificação, acumulo de amido e de outras substancias de reserva nas raízes e caule,
etc, que são extremamente importantes em ambientes com estresse múltiplos.
A FIXAÇÃO DO CARBONO EM PLANTAS CAM
As plantas CAM (do inglês, Crassulacean Acid Metabolism), são plantas
especialmente adaptadas a regiões áridas, com altas temperaturas diurnas, baixas temperaturas
noturnas altas radiação e baixo teor de água no solo. Essas plantas geralmente abrem seus
estômatos durante a noite e os fecham durante o dia. Dessa forma minimizam a perda de água
e apresentam por tanto, alta eficiência no uso da água. De entre as famílias de angiospermas
com metabolismo CAM citam-se Agaváceas, Bromeliáceas, Cactáceas, Crassuláceas, e
Orquideaceas. O mecanismo de fixação de CO2 nas plantas CAM é, em muitos aspectos
similares ao mecanismo de fixação das plantas C4. As plantas CAM também apresentam duas
vias de fixação de CO2, uma fixação inicial pela PEP carboxilase e após, uma refixação via
Rubisco. No entanto, nas CAM, as duas vias de fixação de CO2 estão separadas
temporalmente.
ESTRESSE HÍDRICO
Déficit hídrico na planta
É comum ocorrer déficit hídrico durante o crescimento das plantas, tendo como
conseqüências redução temporária do crescimento e biomassa. Déficit hídrico em plantas
ocorre principalmente durante a estação de seca, porém outros fatores como altas
temperaturas do solo, também contribuem para o estresse hídrico. Déficit hídrico ocorre
quando a água do solo não está disponível para a planta por um período de dias, semanas,
causando um decréscimo nas atividades fisiológicas das plantas.Os efeitos do déficit hídrico
causam preocupações aos pesquisadores e proprietários, pois afetam todos os estádios de
desenvolvimento das plantas, tais como: germinação das sementes, estabelecimento e
sobrevivência de plântulas, produtividade, vigor, habilidades de competição e reprodução. A
taxa de germinação e as emergências tanto da radícula como da plúmula são reduzidas, em
condições de estresse hídrico. De maneira geral, a redução progressiva do potencial hídrico do
substrato provoca decréscimo no comprimento das plântulas e na porcentagem de
germinação.Algumas espécies apresentam sinais visíveis de déficit hídrico, como
murchamento, e enrolamento das folhas. A perda contínua de água dos tecidos pode resultar
em potencial de pressão negativo (quando o potencial total de água é mais alto do que o
potencial osmótico) criando uma condição conhecida como plasmólise ou separação física da
membrana plasmalema e a parede celular.
Adaptações da Planta ao Déficit Hídrico
Aclimatação é um processo pelo qual as modificações fenotípicas não hereditárias são
produzidas em resposta às variações dos fatores ambientais. Usa-se freqüentemente o termo
“Endurecimento” referindo-se ao processo de pré-condicionamento da planta pela gradual e
repetida exposição desta à moderadas formas de estresse. Plantas que foram submetidas a
vários ciclos de déficit hídrico moderados são menos afetadas pelo estresse severo do que
plantas que passaram por este processo. Adaptações são quaisquer características hereditárias
ou modificações na estrutura das plantas que aumentam a probabilidade de sobrevivência de
um determinado meio de estresse. Estas modificações se originam durante o processo de
evolução em resposta a mutações casuais e recombinações do material genético, sendo
mantidas numa população por seleção natural. Os tipos de adaptação a déficit hídrico nem
sempre são específicos. Muitas variedades de plantas apresentam uma ou mais adaptações que
aumentam sua tolerância a déficit, tais como: Modificações fenológicas; controle na abertura
e fechamento dos estômatos; características morfológicas tais como estruturas presentes nas
folhas reduzem perdas de água e acúmulo de calor (movimentos das folhas, enrolamento,
dobramento e abscisão); sistema radicular capaz de responder às demandas fisiológicas e
condições ambientais, podendo ser profundo e extenso ou superficial e competitivo; vias
alternativas de carbono fotossintético; ajustamento osmótico; adaptações halofíticas e
mecanismos de tolerância à desidratação, (xerofitismo).
Principais Adaptações das Plantas Para Evitar Transpiração Excessiva
Muitas xerófitas têm folhas pequenas e espessas, com uma camada de cera, dando-lhes
uma consistência coreácea.Os estômatos são encontrados basicamente na parte inferior da
folha localizados em micro cavidades que protegem os poros dos ventos secos.Durante os
meses mais secos, algumas plantas de regiões áridas e semi-áridas (Caatinga) deixam cair
suas folhas.Uma das adaptações mais interessantes de plantas nessas regiões é encontrada em
plantas da família Crassulaceae e representantes de outras famílias. Estas plantas assimilam
CO2, por uma via fotossintética alternativa (CAM = metabolismo do ácido crassulaceano).
Outras, como os cactos, armazenam água durante a estação chuvosa em ramos suculentos,
sendo estes órgãos modificados (ramos) responsáveis pela fotossíntese.
Uma vez que as folhas das plantas CAM podem obter CO2 durante a noite, os
estômatos podem fechar durante o dia, evitando uma transpiração intensa, ao mesmo tempo
em que permite o aproveitamento mais eficiente do CO2 liberando no interior da célula.
Na seleção de espécies para uma determinada área é de fundamental importância o
devido conhecimento da diferença entre adaptação e aclimatação, podendo ser crucial para o
sucesso e estabelecimento das palmas.
DÉFICIT HÍDRICO E RESISTÊNCIA À SECA
Dessecamento retardado – habilidade de manter o tecido hidratado.
Plantas que economizam água – são plantas que utilizam a água de forma
econômica, mantendo sempre alguma quantidade no solo para completarem o seu ciclo. Ex.
angico (Piptadenia macocarpa).
Plantas consumidoras – são plantas que consomem agressivamente grandes
quantidades de água. Espécies de Prosopis com sistema radicular profundo tem devastado
pastagens da região semi-árida dos EUA, devido ao seu consumo exagerado de água,
impedindo o restabelecimento de gramíneas de valor econômico.
Tolerância à dessecação – habilidade de funcionar enquanto desidratado, algumas
vezes referido como tolerância a altos e baixos potenciais hídricos. Estes mecanismos são
encontrados especialmente em sementes, garantindo sua sobrevivência.
Fugitivas da seca – são plantas que completam o seu ciclo de vida durante o período
da estação chuvosa, antes do início da seca (culturas anuais).
CULTURA – SISAL
Aspectos Gerais
O sisal – Agave sisalana Perrine, Amarilidaceae – é planta originária do México
(Yukatan), é importante fibra dura no comércio mundial. É cultivado em regiões semi-áridas
de países subdesenvolvidos e em desenvolvimento. Na Bahia a região de Conceição do Coité
(Santa Luz, Queimadas, Retirolândia, Valente) é tida como principal produtora de sisal do
estado. No Nordeste destacam-se os estados de Paraíba e Bahia. A espécie mais cultivada é a
Agave sisalana. Há em uso os híbridos-da-Paraíba e híbrido do Rio-Grande-do-Norte, mais
exigentes em solo/clima e que produzem até 700 folhas no ciclo (6 a 8 anos), contra 180 a 240
folhas do comum em 5 a 15 anos. O ciclo médio de vida do sisal comum é 8 anos, findos os
quais a planta entra em floração e morre sem frutificar. O híbrido frutifica.
Descrição da Planta
O sisal (Agave sisalana Perrine) é uma monocotiledônea, cujo sistema radicular se
caracteriza por ser fibroso, fasciculado, emergindo da base do pseudocaule (roseta). O caule é
a principal estrutura da planta que dá origem e sustentação às folhas. Apresenta um meristema
apical e uma roseta compacta de 100 folha. Uma planta de A.sisalana produz entre 200 a 250
folhas durante o seu ciclo, sendo o peso médio varia entre 400 a 700 gramas. O sisal é uma
planta monocárpica, e por isso floresce apenas uma vez no final do ciclo vegetativo, o que se
indica pela produção de folhas curtas, estreitas e pontiagudas ao redor do ponto apical, até que
emirja a inflorescência. Após a queda das flores, desenvolvem-se sobre a panícula novas
plantinhas chamadas "bulbilhos", que se originam de gemas que se encontram pouco abaixo
da linha de inserção das flores.. Após três meses caem da planta com tamanho de 6 a 10cm.
Servem como órgão de propagação de novas plantas.
Clima e Solo
Clima: temperatura em torno de 25ºC (média), chuvas entre 1.000-1.500mm/ano bem
distribuídas. Solos: com textura média (areno-argiloso a argilo-arenoso), rica em cálcio,
magnésio e potássio, permeável, com boa drenagem, boa fertilidade, livres de encharcamento,
profundidade mínima de 0,5m., pH 5,5 a 6,0, declividade abaixo de 5%. Em climas mais
secos, característicos no nordeste brasileiro, o sisal vegeta bem, desde que lhe sejam
compensadas as altitudes, de preferência entre 300 e 500m. O sisal é marcadamente resistente
à seca, produzindo comercialmente em áreas com precipitação pluvial média anual variando
entre 625 e 1.250mm; quando excede os 1.500mm, a produção é reduzida por causa da
competição com ervas daninhas. As regiões produtoras de sisal no nordeste brasileiro
apresentam altitudes entre 209 e 1.012m, precipitação pluvial entre 335,8 e 863,1mm,
concentradas entre 3 e 6 meses do ano, considerando-se que o período chuvoso inicia e
encerra quando a precipitação pluvial mensal equivale a pelo monos 10% do total anual. A
percentagem da precipitação na época chuvosa (PPC) varia entre 42,8 e 90,2 do total anual. A
percentagem da precipitação, na maioria dos municípios, por causa do efeito da altitude,
apresentando ocorrência de orvalho.O sisal é do ponto de vista fisiológico, quase um sistema
fechado, apresentando mecanismos eficientes de economia de água, porém mantendo o
balanço de CO2 positivo. O metabolismo CAM é muito importante para plantas como o sisal,
que vivem em ambientes xéricos, onde a disponibilidade de água é em geral baixa. Tem
elevada eficiência no uso de água, gastando em média 75g de água para produzir um grama de
fitomassa contra mais de 500g nas plantas de metabolismo C3, podendo chegar até 1.000g de
água por grama de fitomassa produzida.
Colheita
Vinte a trinta meses pós-plantio efetua-se o 1º corte das folhas da base bem rente do
bulbo deixando-se, no mínimo, 10 folhas abertas. A partir do 2º ano, de 9 e 9 ou 12 em 12
meses, colhe-se apenas 60% das folhas (15 a 25 folhas). A época favorável é sempre após as
primeiras chuvas. Um hectare de sisal produz entre 700 e 1.000Kg. de fibra seca/ano. Pode
produzir 1,2 a 3,0t./ha/ano.
Cultura - Algodão
Aspectos Gerais
Estudiosos afirmam que o algodoeiro já era conhecido 8 mil anos A. C. e tecidos de
algodão eram encontrados na Índia 3 mil anos A. C. A Índia é tida como centro de origem do
algodoeiro embora existam outras espécies originadas em outros recantos (múmias íncas eram
envolvidas em algodão). Parece que o algodoeiro americano tem origens no México e no
Peru. Constatou-se, também, o cultivo dessa planta pelos indígenas (que transformavam o
algodão em fios e tecidos) na época do descobrimento do Brasil.
Clima/Solos
Clima: O algodoeiro é uma planta de clima tropical; alguns cultivares podem
desenvolver-se em regiões de temperatura amena. A planta também medra em regiões semiáridas. Exige umidade no solo para germinação da semente, para o início do desenvolvimento
da plantinha e notadamente para o período que vai da formação dos primeiros botões florais
ao início da abertura dos frutos (35 a 120 dias do ciclo de vida); encharcamento do solo, em
qualquer fase da vida, provoca avermelhamento, perda de frutos e redução da produção.
Insolação (luminosidade) é importante para a planta na maior parte do ciclo (150 a 180 dias).
Muito calor + muita luminosidade + regular umidade no solo são imprescindíveis para
desenvolvimento / produção do algodoeiro. Rendimentos podem variar de 1.500kg a
2.500kg/ha em condições de sequeiro; em trabalhos experimentais já se conseguiu 4.500kg/ha
(Bahia) em condição de lavouras irrigadas. .Fecundada a flor do algodoeiro a fibra de algodão
desenvolve-se na epiderme (parede mais externa) da semente. O crescimento pode variar de
50 a 75 dias. Da sua superfície à parte mais interna a fibra pode conter cêras, gomas, óleos,
cutícula, celulose, proteínas, glicose, ácidos málico, cítrico, outros. Para produzir o fio de
algodão a fibra deve apresentar comprimento necessário, uniformidade, resistência, finura,
pureza (limpeza). Comprimento: fibras inferiores (abaixo de 22mm.), fibras curtas (2228mm.), fibras médias (28-34mm.), e fibras longas (acima de 34mm.). O G. hirsutum produz
fibras médias e curtas e o G. barbadense fibras médias e longas.
CONCLUSÕES
1. A produtividade de uma cultura é função da água transpirada e do uso eficiente da água;
2. O importante para a produção máxima, econômica e sustentável no semi - árido é o
entendimento das relações ecofisiológicas que ocorrem nos agroecossistemas, associado à
identificação dos fatores limitantes da produção manipuláveis.
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