Todos os dias, cerca de um quatrilhão de galões de água são bombeados silenciosamente do solo para as copas das árvores. A vida vegetal da Terra realiza esse feito impressionante usando apenas a luz solar. É preciso energia para levantar todo esse líquido, mas o quanto era uma questão em aberto até este ano.
Pesquisadores da UC Santa Barbara já calcularam a tremenda quantidade de energia usada pelas plantas para mover a água através do xilema do solo para as folhas. Eles descobriram que, em média, era um adicional de 14% da energia que as plantas coletavam através da fotossíntese. Em escala global, isso é comparável à produção de toda a energia hidrelétrica da humanidade. Seu estudo, publicado no Journal of Geophysical Research:Biogeosciences , é o primeiro a estimar quanta energia é gasta para elevar a água até as copas das plantas, tanto para plantas individuais quanto em todo o mundo.

"É preciso energia para mover a água através do xilema da árvore. É preciso energia. Estamos quantificando a quantidade de energia", disse o primeiro autor Gregory Quetin, pesquisador de pós-doutorado no Departamento de Geografia. Essa energia é um acréscimo ao que uma planta produz por meio da fotossíntese. "É a energia que está sendo colhida passivamente do meio ambiente, apenas através da estrutura da árvore."

A fotossíntese requer dióxido de carbono, luz e água. CO₂ está amplamente disponível no ar, mas os outros dois ingredientes representam um desafio:a luz vem de cima e a água de baixo. Assim, as plantas precisam trazer a água (às vezes a uma distância considerável) para onde está a luz.

Plantas mais complexas realizam isso com um sistema vascular, no qual tubos chamados xilema trazem água das raízes para as folhas, enquanto outros tubos chamados floema transportam o açúcar produzido nas folhas para o resto da planta. "Plantas vasculares evoluindo xilema é um grande negócio que permitiu que as árvores existissem", disse Quetin.

Muitos animais também têm um sistema vascular. Desenvolvemos um sistema circulatório fechado com um coração que bombeia sangue através de artérias, capilares e veias para fornecer oxigênio e nutrientes ao redor de nossos corpos. "Esta é uma função pela qual muitos organismos pagam muito", disse a coautora Anna Trugman, professora assistente do Departamento de Geografia. "Pagamos por isso porque temos que manter nossos corações batendo, e isso provavelmente é muito da nossa energia metabólica".

As plantas também podem ter evoluído corações. Mas eles não o fizeram. E poupa-lhes muita energia metabólica.

Em contraste com os animais, os sistemas circulatórios das plantas são abertos e alimentados passivamente. A luz do sol evapora a água, que escapa dos poros das folhas. Isso cria uma pressão negativa que puxa a água abaixo dela. Os cientistas chamam esse processo de "transpiração".

Em essência, a transpiração é apenas outra maneira pela qual as plantas coletam energia da luz solar. É só que, ao contrário da fotossíntese, essa energia não precisa ser processada antes de ser usada.

Os cientistas entendem esse processo muito bem, mas ninguém jamais havia estimado quanta energia ele consome. "Eu só vi isso mencionado especificamente como energia em um artigo", disse o coautor Leander Anderegg, "e era para dizer que 'este é um número realmente grande. Se as plantas tivessem que pagar por isso com seu metabolismo, elas não funcionaria.'"

Este estudo em particular surgiu da curiosidade básica. "Quando Greg [Quetin] e eu éramos estudantes de pós-graduação, líamos muito sobre a transpiração das plantas", lembrou Anderegg, agora professor assistente do Departamento de Ecologia, Evolução e Biologia Marinha. "Em algum momento, Greg perguntou:'Quanto trabalho as plantas fazem apenas levantando água contra a gravidade?'"

"Eu disse:'Não faço ideia. Será que alguém sabe?' E Greg disse:'Certamente podemos calcular isso.'"

Cerca de uma década depois, eles voltaram e fizeram exatamente isso. A equipe combinou um banco de dados global de condutância de plantas com modelos matemáticos de ascensão de seiva para estimar quanta energia a vida vegetal do mundo dedica ao bombeamento de água. Eles descobriram que as florestas da Terra consomem cerca de 9,4 petawatts-hora por ano. Isso está a par com a produção global de energia hidrelétrica, eles rapidamente apontam.

Isso é cerca de 14,2% da energia que as plantas absorvem através da fotossíntese. Portanto, é uma parcela significativa de energia da qual as plantas se beneficiam, mas não precisam processar ativamente. Essa energia livre passa para os animais e fungos que consomem as plantas, e os animais que as consomem, e assim por diante.

Surpreendentemente, os pesquisadores descobriram que lutar contra a gravidade representa apenas uma pequena fração desse total. A maior parte da energia vai para simplesmente superar a resistência do próprio caule de uma planta.

Essas descobertas podem não ter muitas aplicações imediatas, mas nos ajudam a entender melhor a vida na Terra. “O fato de haver um fluxo global de energia dessa magnitude que não quantificamos é levemente chocante”, disse Quetin. "Parece um conceito que escapou das rachaduras."

As energias envolvidas na transpiração parecem estar entre as escalas que diferentes cientistas examinam. É grande demais para os fisiologistas das plantas considerarem e pequeno demais para os cientistas que estudam os sistemas da Terra se preocuparem com isso, então foi esquecido. E foi apenas na última década que os cientistas coletaram dados suficientes sobre o uso da água e a resistência ao xilema para começar a abordar a energia da transpiração em escala global, explicaram os autores.

Nesse período, os cientistas conseguiram refinar o significado da transpiração nos sistemas da Terra usando novas observações e modelos. Afeta temperaturas, correntes de ar e chuvas, e ajuda a moldar a ecologia e a biodiversidade de uma região. O poder de ascensão da seiva é um pequeno componente da transpiração em geral, mas os autores suspeitam que possa ser notável, dada a energia significativa envolvida.

Ainda estamos nos primeiros dias, e a equipe admite que há muito trabalho a fazer para estreitar suas estimativas. As plantas variam muito em quão condutivas suas hastes são para o fluxo de água. Compare um zimbro do deserto resistente com um choupo ribeirinho, por exemplo. "Um zimbro que é muito adaptado à seca tem uma resistência muito alta", disse Anderegg, "enquanto os choupos vivem apenas para bombear água".

Essa incerteza se reflete nas estimativas dos autores, que ficam entre 7,4 e 15,4 petawatts-hora por ano. Dito isso, pode chegar a 140 petawatts-hora por ano, embora Quetin admita que esse limite superior seja improvável. "Acho que essa incerteza destaca que ainda há muito que não sabemos sobre a biogeografia da resistência das plantas (e, em menor grau, a transpiração)", disse ele. "Esta é uma boa motivação para a continuação da investigação nestas áreas." + Explorar mais

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