Respostas das plantas às concentrações variáveis de CO2 atmosférico

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Respostas das plantas às concentrações variáveis de CO2 atmosférico 
De todos os recursos necessários às plantas, o gás carbônico é o único cuja concentração está aumentando globalmente. Esta elevação está diretamente relacionada com o aumento da utilização de combustíveis fósseis e também com a derrubada das florestas. Estas alterações, com consequências para o clima global, podem ser controvertidas em algumas regiões do planeta, porém, os nítidos aumentos na concentração de gás carbônico não o são.
Atualmente, as plantas estão submetidas a concentrações cerca de 30% mais altas, em comparação com as observadas no período pré-industrial, o que, se levarmos em consideração uma escala geológica, é considerado pouco tempo.
As árvores atuais podem experimentar, ao longo de seus ciclos de vida, uma duplicação na concentração, o que seria uma alteração imediata em uma escala evolutiva. As altas taxas de mistura na atmosfera indicam mudanças que afetam todas as plantas.
Existe também uma forte evidência de mudanças em grande escala nas concentrações de CO2 por períodos muito mais longos. Os modelos de balanço de carbono sugerem que, durante os períodos Triássico, Jurássico e Cretáceo, as concentrações de gás carbônico na atmosfera eram de quatro a oitos vezes maiores do que nos dias atuais.
Os declínios na concentração de gás carbônico na atmosfera, após o cretáceo, podem ter sido a força indutora que favoreceu a evolução das plantas com fisiologia C4, uma vez que em baixas concentrações de gás carbônico, a fotorrespiração coloca as plantas C3 em desvantagem.
A constante elevação do gás carbônico, a partir da Revolução Industrial, pode considerar-se um retorno parcial às condições pré-pleistoceno e, dessa forma, as plantas C4 podem começar a “perder” parte de sua vantagem.
Quando outros recursos estão presentes no ambiente de forma adequada, o gás carbônico adicional influencia muito pouco a taxa fotossintética das plantas C4, mas aumenta a taxa de plantas C3. Nesse sentido, a elevação artificial da concentração de gás carbônico em estufas é uma técnica comercial utilizada para aumentar a produtividade de plantas C3 de lavoura.
Quando outros recursos estão presentes no ambiente de forma adequada, o gás carbônico adicional influencia muito pouco a taxa fotossintética das plantas C4, mas aumenta a taxa de plantas C3. Nesse sentido, a elevação artificial da concentração de gás carbônico em estufas é uma técnica comercial utilizada para aumentar a produtividade de plantas C3 de lavoura.
É possível, portanto, predizer que o aumento dramático na produtividade de plantas individuais e de lavoura inteira, bem como de florestas e comunidades naturais, serão observados à medida que as concentrações de gás carbônico na atmosfera continuarem a crescer.
Sabe-se hoje que a duplicação da concentração de CO2 em geral estimula a fotossíntese, e, em média, provoca o aumento de 41% da produção agrícola. No entanto, existem também fortes evidências de que as respostas a este aumento podem ser complicadas.
FIGURA 28
FONTE: Disponível em: <http://www.brasilescola.com/upload/e/bacteria.jpg>.Acesso em: 12 mar. 2010.
Um exemplo disso é o observado com seis espécies arbóreas de uma floresta temperada, cultivadas durante três anos em uma estufa com atmosfera enriquecida com CO2. Para estas plantas, geralmente o crescimento era maior do que o observado nas plantas-controle. Entretanto, o aumento do crescimento por CO2 declinou, mesmo durante o período relativamente pequeno de duração do experimento.
O enriquecimento do ambiente com gás carbônico, além disso, possui uma tendência geral de alterar a composição de plantas e, em especial, promover uma redução na concentração de nitrogênio nos tecidos vegetais que estão situados acima da superfície do solo (por volta de 14%, em média, sob o aumento de CO2). Isso pode promover modificações nas interações inseto-planta, por exemplo, uma vez que os insetos herbívoros podem, então, consumir de 20 a 80% mais folhagens para que consigam manter seu ingresso de nitrogênio e, dessa forma, adquirir massa mais lentamente.
O aumento na concentração de gás carbônico, pode também promover nas plantas, as concentrações de outros nutrientes e micronutrientes considerados essenciais, contribuindo para a “desnutrição de micronutrientes”, provocando uma diminuição na saúde e a economia de mais da metade da população humana mundial.
CADA MECANISMO DE FIXAÇÃO DE CARBONO POSSUI VANTAGENS E DESVANTAGENS NA NATUREZA
O tipo de mecanismo de fotossíntese utilizado por uma planta é importante, mas não pode ser considerado o único fator determinante do local onde uma espécie vive. Todos os três mecanismos fotossintéticos (fotossíntese C3, C4 e CAM) possuem vantagens e desvantagens, sendo que uma planta somente pode competir com sucesso quando o benefício de seu mecanismo de fotossíntese se sobrepuser aos outros fatores.
Por exemplo: embora plantas C4 geralmente tolerem baixas temperaturas e condições de secas mais acentuadas do que as espécies C3, as plantas C4 podem não competir com sucesso em locais com temperatura abaixo dos 25°C, o que ocorre devido principalmente ao fato de serem menos tolerantes ao frio do que as espécies C3.
Além disso, conforme já abordado anteriormente, as plantas CAM economizam água mantendo seu estômato fechado durante o período diurno, o que consequentemente diminui de forma considerável sua capacidade de captar e fixar gás carbônico.
Dessa forma, plantas com mecanismo CAM crescem vagarosamente e competem pobremente com as espécies C3 e C4, sob outras condições do que a aridez extrema onde as plantas CAM levam vantagem.
Conclui-se que, em determinadas condições, os mecanismos fotossintéticos possuem limitações impostas por seu próprio tipo de fotossíntese.