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Da noite para o dia: como as plantas usam o dióxido de carbono de maneira inteligente em dois períodos de tempo?
Em ambientes secos, algumas plantas desenvolveram uma via única de fixação de carbono chamada Metabolismo Ácido Crassuláceo (CAM). Este método de fotossíntese permite que as plantas realizem fotossíntese durante o dia e realizem trocas gasosas à noite, utilizando assim de forma inteligente o dióxido de carbono (CO2). Este processo não só demonstra a sabedoria da natureza, mas também revela a capacidade das plantas de se adaptarem a ambientes extremos.
CAM é um mecanismo de fotossíntese adaptável que permite que as plantas sobrevivam em ambientes com escassez de água e utilizem efetivamente recursos limitados de dióxido de carbono.
Antecedentes históricos
A anotação do CAM remonta a 1804, quando os cientistas observaram a respiração das plantas e a sua acidez. Com o aprofundamento da pesquisa científica, as pesquisas relacionadas evoluíram gradualmente e, por volta de 1940, o termo "metabolismo ácido das plantas suculentas" foi introduzido pela primeira vez na comunidade científica. Esta descoberta baseia-se principalmente no estudo de uma variedade de plantas, especialmente da família Nautilus (Crassulaceae) à qual pertencem as suculentas.
Visão geral do ciclo duplo
O processo CAM pode ser dividido em duas partes: noite e dia. À noite, os estômatos da planta se abrem, permitindo a entrada do dióxido de carbono e a fixação dos ácidos orgânicos por meio da reação com o enol fosfato (PEP). Esses ácidos orgânicos serão armazenados no vacúolo para uso posterior. Em contraste, durante o dia, os estômatos da planta fecham-se para reter a umidade e depois liberam os ácidos orgânicos armazenados, que são então reconvertidos em dióxido de carbono e inseridos no ciclo de Calvin da fotossíntese.
Quais são os benefícios
As plantas que utilizam CAM podem manter a maioria dos estômatos fechados durante o dia, reduzindo significativamente a perda de água devido à evapotranspiração. Isto é crucial para as plantas que vivem em ambientes secos, permitindo-lhes continuar a crescer mesmo quando a água é extremamente limitada. Em contrapartida, as plantas que utilizam apenas a fixação de carbono C3 perderão cerca de 97% da água absorvida pelas raízes, o que é sem dúvida um processo de alto custo.
Comparação do metabolismo CAM e C4
Embora o CAM e o C4 sejam projetados para aumentar a eficiência do RuBisCO, eles diferem na forma como concentram o carbono no tempo e no espaço. CAM fornece dióxido de carbono durante o dia, enquanto C4 aumenta estruturalmente a concentração de dióxido de carbono. Além disso, algumas plantas podem até realizar fotossíntese C4 e CAM simultaneamente na mesma folha, o que significa que podem ajustar de forma flexível o seu mecanismo de fixação de carbono de acordo com as mudanças ambientais.
Processos bioquímicos
Em plantas que utilizam CAM, os processos de armazenamento e redução de CO2 devem ser controlados com precisão no espaço e no tempo. À noite, as plantas abrem os estômatos e o dióxido de carbono entra nas células. Após ser catalisado por uma série de enzimas, os ácidos orgânicos são formados e armazenados nos vacúolos. À medida que o dia chega, os estômatos se fecham e os ácidos orgânicos armazenados são convertidos em dióxido de carbono, que então participa do ciclo de Calvin para criar energia e síntese de carboidratos.
Utilização da diversidade de plantas
A extensão em que as plantas usam CAM varia. Algumas plantas, como as "plantas CAM fortes", dependem inteiramente deste mecanismo para a fotossíntese, enquanto outras usam seletivamente o mecanismo CAM ou C3/C4 de acordo com as mudanças ambientais. Isto mostra que a adaptabilidade e as estratégias de sobrevivência das plantas são diversas e flexíveis.
As maravilhas do CAM aquático
Surpreendentemente, a fotossíntese CAM não existe apenas em plantas terrestres, mas este mecanismo também pode ser encontrado em plantas aquáticas. O dióxido de carbono difunde-se muito mais lentamente na água do que no ar, por isso algumas plantas aquáticas optam por armazenar dióxido de carbono à noite para resistir à competição na água. Este fenómeno é particularmente evidente no verão, quando a procura de dióxido de carbono na água aumenta e a captura noturna de CO2 torna-se ainda mais importante.
Ecologia e distribuição taxonômica
As plantas do CAM distribuem-se principalmente entre suculentas e epífitas, que apresentam extraordinárias estratégias de sobrevivência diante da seca. Muitas árvores, como Clusia, também exibem capacidades duplas de fixação de carbono, o que lhes permite alternar livremente os mecanismos fotossintéticos de acordo com as mudanças no ambiente. A investigação mostra que o CAM evoluiu múltiplas vezes, com mais de 16.000 espécies de plantas exibindo esta característica até agora.
No processo dessa adaptação ambiental, não podemos deixar de pensar: como é que estas plantas maximizam a utilização de recursos limitados para obter vantagens na competição pela sobrevivência?
