Normalmente pensamos em plantas exibindo suas melhores coisas acima do solo:flores vistosas, flores perfumadas e formas únicas são abundantes. Mas seu desenvolvimento abaixo do solo é igualmente mágico.
"Nos últimos 400 milhões de anos, desde que as plantas colonizaram a terra, as raízes têm sido o verdadeiro motor da ciclagem de nutrientes terrestres", maravilha-se SFI Omidyar Fellow Mingzhen Lu, principal autor de um novo estudo publicado em Proceedings of the National Academy of Ciências . "As raízes são a base da biodiversidade."

No estudo, Lu e sua equipe de colaboradores internacionais, que incluiu os estimados cientistas William Bond (Universidade da Cidade do Cabo) e Lars Hedin (Universidade de Princeton), cavaram fundo para entender melhor um dos sistemas radiculares mais extraordinários do mundo.

Os pesquisadores conduziram um experimento manipulado de quatro anos para explorar a forte divisão entre os biomas Fynbos e Floresta Afrotemperada no cabo ocidental da África do Sul. Fynbos, um bioma arbustivo com uma enorme diversidade de plantas, confina com a Floresta Afrotemperada, uma floresta dominada por um pequeno número de espécies de árvores. O limite incomum do bioma é tão estreito que, em poucos passos, passa-se de um matagal quente e aberto para a sombra fresca e coberta de musgo da floresta.

A delineação nítida é ainda mais distinta porque os dois biomas compartilham uma geologia subjacente e estão sujeitos aos mesmos padrões climáticos – eles existem como estados estáveis ​​alternativos. Diante de distúrbios extremos, os biomas podem mudar para refletir as comunidades vegetais vizinhas.

"Alguns sistemas podem existir em diferentes estados, como água e gelo", explica Hedin. “Isso os torna especialmente interessantes como modelos para mudanças dramáticas, porque podem mudar de um estado para outro, o que é especialmente urgente em um mundo que está estressado pelas mudanças climáticas”.

Sob esse pano de fundo, o estudo revelou duas descobertas importantes. Primeiro, as florestas Fynbos e Afrotemperate exibiram diferenças marcantes em suas características de raízes. Em segundo lugar, essas diferenças de raízes permitem que a comunidade de plantas de Fynbos impeça as árvores, limitando a disponibilidade de nutrientes abaixo do solo. Especificamente, as plantas Fynbos repelem a invasão com as raízes mais finas já identificadas.

“Descobrimos que em todos os ecossistemas do mundo, essas raízes são as mais finas de todas”, diz Lu. "Para cada 1 grama de carbono - o peso de um clipe de papel - essas plantas produzem raízes com 15 campos de futebol de comprimento."

As raízes fibrosas permitem que as espécies de Fynbos superem as plantas de raízes mais grossas em solos pobres em nutrientes.

"As raízes finas de Fynbos são a arma subterrânea que cria condições miseráveis ​​para plantas florestais exigentes em nutrientes", diz Bond. "Agora vemos que não são as propriedades intrínsecas do solo, mas os feedbacks das plantas ao solo, que criam miséria para as mudas florestais."

Para agravar a "miséria nutricional", como os autores descrevem, o bioma Fynbos é propenso a incêndios frequentes e quentes que queimam os nutrientes acumulados no solo. A estratégia subterrânea de acumulação de nutrientes combinada com uma adaptação coletiva ao fogo permite que a comunidade de plantas de Fynbos favoreça sua própria persistência modificando seu ambiente. Do outro lado da divisão do bioma, a floresta está fazendo a mesma coisa.

As descobertas sugerem que estados estáveis ​​alternativos podem ser mantidos por meio de mecanismos bióticos, como características de raízes, além dos fatores abióticos comumente entendidos, como o clima. Essa percepção é fundamental para a conservação de ecossistemas ameaçados em todo o mundo.

“É profundo ver traços de plantas em microescala, como espessura de raízes, ligados a padrões emergentes de ecossistemas em macroescala”, diz Lu.

"Quem teria pensado que eram as raízes que ajudam a explicar essa bi-estabilidade?" pergunta Hedin. "Isso sopra minha mente."