Estudo revela atrasos na fixação simbiótica de nitrogênio em árvores

A fixação simbiótica de nitrogênio (SNF), processo pelo qual plantas capturam nitrogênio atmosférico com auxílio de bactérias, ocorre de forma mais lenta do que se supunha. A revelação vem de estudo conduzido por pesquisadores da Universidade Columbia e da Universidade do Texas, que quantificaram pela primeira vez os atrasos no ajuste da SNF em árvores jovens. Os resultados indicam que esses atrasos comprometem o desempenho das espécies fixadoras em ambientes onde o suprimento de nitrogênio no solo varia rapidamente.

A pesquisa envolveu quatro espécies arbóreas com diferentes origens climáticas e tipos de simbiose: duas tropicais (Gliricidia sepium e Morella cerifera) e duas temperadas (Robinia pseudoacacia e Alnus rubra).

Cada uma pertence a um dos dois grupos simbióticos conhecidos: rizobiais e actinorrízicos. As plantas cresceram sob condições controladas de temperatura, em ambientes frios e quentes, e aram por mudanças bruscas na oferta de nitrogênio para simular os desafios naturais.

Os resultados... A redução da SNF após a adição de nitrogênio levou entre 31 e 51 dias para se completar. Já o aumento da fixação após a remoção do nutriente levou de 108 a 138 dias, considerando todo o ciclo. Após a primeira detecção da atividade, o sistema ainda levou entre 21 e 57 dias para atingir a taxa máxima. Esses números contradizem suposições anteriores, que estimavam adaptações em poucos dias.

O experimento revelou que plantas de clima temperado e cultivadas em ambiente quente reduzem a SNF mais rapidamente. As espécies tropicais e as submetidas ao frio mostraram maior lentidão. Essa diferença reforça a hipótese de que fatores climáticos e de origem evolutiva afetam a capacidade de resposta fisiológica.

Outro destaque está nas diferenças entre as simbioses. Plantas com rizóbios iniciam a SNF antes, mas a velocidade de crescimento da fixação é maior nas actinorrízicas, uma vez que o processo começa. A estrutura dos nódulos radiculares ajuda a explicar esse comportamento. Nódulos actinorrízicos são maiores e mais lenhosos, o que exige mais tempo para construção, mas permite crescimento mais rápido após ativação.

Conforme os cientistas, a metodologia usada no estudo representa um avanço. Eles empregaram um sistema de análise contínua e não destrutiva, conhecido como ARACAS, que mede a atividade da nitrogenase – enzima responsável pela fixação. O sistema oferece dados em tempo real sobre produção de etileno e troca de CO₂, permitindo acompanhar a SNF ao longo de meses com precisão inédita.

Do ponto de vista ecológico, os dados reforçam um paradoxo conhecido: florestas tropicais, apesar de conterem árvores que regulam a SNF em resposta ao excesso de nitrogênio, continuam a perder grandes volumes do nutriente.

A explicação pode estar nos próprios atrasos da regulação. Quando a SNF leva semanas para se ajustar ao novo cenário, a planta continua fixando nitrogênio mesmo quando não precisa, gerando excedentes que escapam do ecossistema por lixiviação ou emissão gasosa.

O modelo teórico que embasou o estudo previa que atrasos superiores a dois dias já comprometeriam a competitividade das espécies fixadoras em relação a não fixadoras. Os resultados empíricos, com lags superiores a um mês, confirmam que as fixadoras podem perder terreno em ecossistemas onde o suprimento de nitrogênio oscila rapidamente.

Esse fenômeno pode explicar, ao menos em parte, a menor presença de árvores fixadoras em latitudes altas, onde o frio prolonga os atrasos. Curiosamente, mesmo sob temperaturas elevadas, a origem geográfica das espécies manteve influência sobre o ritmo de ajuste. Isso sugere que a adaptação evolutiva ao ambiente original persiste como fator determinante da resposta fisiológica.

O estudo aponta ainda limites importantes da plasticidade fenotípica. Embora a SNF seja teoricamente ajustável às condições do ambiente, o tempo necessário para esse ajuste limita sua eficácia. As plantas não respondem instantaneamente, e essa lentidão pode significar a diferença entre o sucesso e o fracasso ecológico.

Mais informações em doi.org/10.1111/nph.70295