Os cientistas há muito presumem que os açúcares que nutrem as árvores são empurrados pela pressão da água das folhas, onde são criadas, para os caules e raízes, onde são necessários.

Mas como as árvores mais altas realizam essa tarefa, dadas as distâncias maiores que os nutrientes devem percorrer e a maior força que parece necessária para transportá-los?

Uma equipe de nove cientistas, principalmente de Harvard, descobriram uma resposta com um estudo recente cujas descobertas também podem ajudar a encerrar um antigo debate sobre a dinâmica envolvida no transporte de açúcar nas árvores. O estudo, cujos resultados estão detalhados na edição de 4 de dezembro da revista Plantas Naturais , determinou que a resistência hidráulica para mover a seiva rica em açúcar para baixo das folhas não aumenta com a altura da árvore tanto quanto seria de esperar, devido às características físicas do sistema de transporte.

Eles também descobriram que "as pressões que se desenvolvem nas folhas de um carvalho vermelho maduro são suficientes para conduzir o transporte de açúcares até as raízes, "disse Noel Michele Holbrook, um membro da equipe de pesquisa que é professor de biologia e Charles Bullard Professor de silvicultura no Departamento de Biologia Organísmica e Evolutiva em Harvard.

"Agora temos evidências de que todas as plantas - pequenas e altas - usam o mesmo mecanismo para transportar açúcares, "Holbrook disse." E agora entendemos como as árvores podem crescer sem esbarrar nas limitações de transporte associadas ao seu tamanho. Nossa pesquisa responde a um debate de várias décadas sobre como os açúcares são transportados nas árvores. "

O estudo é resultado de uma colaboração iniciada em 2011 entre Holbrook e Michael Knoblauch, um biólogo de células vegetais da Washington State University. Knoblauch liderou o desenvolvimento dos instrumentos usados ​​na pesquisa, enquanto as medições foram feitas em grande parte em Harvard.

Além de Holbrook e Knoblauch, os principais contribuintes do projeto foram Jessica Savage, um ex-aluno de pós-doutorado em Harvard e Putnam Fellow no Arnold Arboretum que agora é professor assistente na Universidade de Minnesota, e Kaare Jensen, um ex-aluno de pós-doutorado em Harvard que agora é professor associado da Universidade Técnica Dinamarquesa em Copenhagen.

A pesquisa foi conduzida principalmente na Harvard Forest em Petersham, Massa., e no Arnold Arboretum, grande parte dele datando da passagem de Knoblauch como Bullard Fellow em Harvard em 2013-14, de acordo com Holbrook, que está em licença sabática na Universidade da Tasmânia, na Austrália. Cinco outros membros da equipe são atuais ou ex-Ph.D. estudantes ou pós-doutorandos em Harvard.

"Queríamos entender como as árvores superam a penalidade hidráulica do aumento de tamanho, o simples fato de que deveria ser necessário mais energia para transportar materiais por distâncias mais longas, "Disse Holbrook. A equipe também queria determinar se as árvores usam os mesmos mecanismos de transporte que as plantas menores.

Holbrook disse que os açúcares gerados na fotossíntese ficam concentrados no "floema, "o tecido da planta usado para conduzi-los para baixo da copa das árvores. O açúcar concentrado atrai a água por osmose, acumulando turgor positivo, ou a pressão da água, dentro das células. Isso, por sua vez, "leva a seiva rica em açúcar para os locais onde os açúcares estão sendo utilizados".

“O problema é que os modelos sugeriram que a resistência hidráulica para o transporte da seiva do floema exigiria gradientes de pressão muito grandes em árvores altas, ", disse ela. Isso gerou debates sobre" se esse mecanismo era suficiente para explicar o transporte do floema nessas árvores. "Alguns cientistas sugeriram a existência de mecanismos para adicionar energia ao longo do caminho.

A equipe de pesquisa fez extensas medições da estrutura dos tubos condutores de açúcar ao longo de muitas árvores, enquanto também mede a resistência hidráulica nesses tubos.

"Para amostrar o floema, um dos tecidos mais delicados e facilmente feridos da planta, tivemos que cortar a casca externa. Nas grandes hastes, fizemos isso usando um martelo e um cinzel, não ferramentas que normalmente usamos no laboratório, "Holbrook disse. A equipe também mediu as pressões nas folhas de uma árvore alta usando um microscópio fluorescente que eles ergueram na copa da árvore.

"Descobrimos que a resistência ao movimento da seiva do floema rica em açúcar não aumenta linearmente com o comprimento de transporte porque as células de transporte do floema no tronco principal, especialmente em direção à base, eram mais largos e longos e também tinham placas de peneira mais porosas, '' Holbrook disse. 'Assim, as pressões necessárias para impulsionar o transporte do floema são muito mais baixas do que o previsto. "

Ela disse que as descobertas do estudo têm implicações importantes para a produção de alimentos.

"A maioria dos alimentos gerados pela fotossíntese se move pelo floema, "disse ela." Se há maneiras de tornar as plantas mais produtivas em termos de fotossíntese mais elevada, então, eles também precisarão da capacidade de transportar esses açúcares para os tecidos que comemos. Assim, compreender como as plantas fazem sistemas de transporte eficientes pode contribuir para o desenvolvimento de safras de maior rendimento e árvores mais produtivas. "

Esta história foi publicada como cortesia da Harvard Gazette, Jornal oficial da Universidade de Harvard. Para notícias adicionais da universidade, visite Harvard.edu.