três anos após a pior seca já registrada, os agricultores da Califórnia tomaram medidas para lidar com a falta de água. Alguns agricultores perfuraram novos poços bem abaixo do solo. Outros estão deixando os campos em pousio, esperando a seca até que haja água suficiente novamente para semear suas colheitas. Ainda outros agricultores mudaram-se para locais mais verdes e úmidos.Quando a natureza não fornece água suficiente, os agricultores usam seus cérebros, músculos e muita tecnologia para encontrar soluções. Por mais inteligentes que essas soluções possam parecer, poucos são realmente tão novos. Muitas plantas do deserto dependem de estratégias semelhantes para vencer a seca-e o fizeram por milhares, senão milhões de anos.
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Nos desertos do sudoeste dos Estados Unidos e norte do México, plantas nativas vêm-se com truques incríveis para sobreviver e até prosperar. Incrivelmente, essas plantas lidam rotineiramente com condições punishingly secas. Aqui, as plantas podem passar um ano sem ver uma gota de chuva.
como eles gerenciam atraiu o interesse dos cientistas. Esses pesquisadores estão descobrindo todos os tipos de estratégias usadas pelas plantas do deserto para sobreviver e se reproduzir. Por exemplo, a árvore mesquite conta em encontrar melhores condições em outro lugar. Em vez de se mover — o que não pode fazer por conta própria — esta planta depende de animais para comer suas sementes e depois espalhá-las com suas fezes. Enquanto isso, o arbusto de creosoto faz parceria com micróbios no solo. Esses micróbios ajudam a sobreviver ao estresse muito real de viver em um clima persistentemente quente e seco. E muitas flores silvestres jogam com suas sementes de uma forma que pode ajudá — las a sobreviver — e outfox-até mesmo a pior seca.
cavando fundo para a água
o deserto de Sonora está localizado no Arizona, Califórnia., e norte do México. As temperaturas diurnas de verão geralmente atingem 40 ° Celsius (104 ° Fahrenheit). O deserto esfria no inverno. As temperaturas à noite agora podem cair abaixo de zero. O deserto É Seco A maior parte do ano, com estações chuvosas no verão e no inverno. No entanto, mesmo quando as chuvas chegam, o deserto não recebe muita água. Portanto, uma maneira de essas plantas se adaptarem é cultivar raízes muito profundas. Essas raízes batem em fontes de água subterrânea muito abaixo da superfície do solo.
mesquite De Veludo (Prosopis velutina) é um arbusto comum no deserto de Sonora. Suas raízes podem mergulhar mais de 50 metros (164 pés). É mais alto que um prédio de 11 andares. Isso pode ajudar a matar a sede de um mesquite cultivado, um arbusto relacionado ao feijão. Mas as mudas devem encontrar uma solução diferente à medida que começam a brotar.Antes que uma semente possa criar raízes, ela deve pousar em um bom lugar para crescer. Como as sementes não podem andar, elas dependem de outros métodos para se espalhar. Uma maneira é montar os ventos. Mesquite tem uma abordagem diferente.
cada uma dessas plantas produz centenas-até milhares-de seedpods. As vagens parecem muito com feijão verde, mas têm um sabor doce e açucarado. Eles também são muito nutritivos. Animais (incluindo pessoas) podem comer vagens secas de mesquite. No entanto, as próprias sementes, que crescem dentro das vagens doces, são duras. Quando os animais comem as vagens, o revestimento duro das sementes permite que muitas delas escapem de serem esmagadas mastigando. As sementes duras viajam todo o caminho através do intestino. Eventualmente, eles saem do outro lado, em cocô. Como os animais costumam estar em movimento, eles podem derramar as sementes por todo o deserto.
ser comido também ajuda o mesquite de uma segunda maneira. O revestimento duro em suas sementes também dificulta a entrada de água nelas. E isso é necessário para que as sementes germinem. Mas quando algum animal come uma vagem, os sucos digestivos em seu intestino agora quebram a pelagem das sementes. Quando essas sementes finalmente são excretadas nas fezes do animal, elas finalmente estarão prontas para crescer.
claro, para crescer bem, cada semente de mesquite ainda precisa pousar em um bom local. Mesquite geralmente cresce melhor perto de riachos ou arroyos. Arroyos são riachos secos que se enchem de água por um curto período após as chuvas. Se um animal vai ao riacho para tomar uma bebida e depois faz seus negócios nas proximidades, a semente de mesquite está com sorte. As fezes do animal também fornecem a cada semente um pequeno pacote de fertilizante para quando ele começa a crescer.
criando raízes
depois que um animal espalha sementes de mesquite pelo deserto, as sementes não brotam imediatamente. Em vez disso, eles aguardam as chuvas — às vezes por décadas. Uma vez que a chuva suficiente caia, as sementes brotarão. Agora, eles enfrentam uma corrida contra o relógio. Essas sementes devem enviar rapidamente raízes profundas antes que a água seque.Steven R. Archer estuda como isso funciona. Ele é ecologista da Universidade do Arizona em Tucson. Está no coração do Deserto de Sonora. “Eu estudo sistemas ecológicos, o que significa que as plantas e os animais e os solos e o clima e como todos eles interagem uns com os outros”, explica ele.
o deserto de Sonora não fica muito tempo, chuvas torrenciais sustentadas, ele observa. A maioria das chuvas cai em pequenas rajadas. Cada um pode fornecer água suficiente para molhar a polegada superior (2,5 centímetros) do solo. “Mas durante certas épocas do ano”, observa Archer, ” recebemos alguns desses pulsos de água.”Um pulso é uma pequena explosão de chuva. Pode durar de alguns minutos a uma hora.Archer e sua equipe queriam ver como duas espécies de plantas respondem a esses pulsos. Os especialistas trabalharam com mesquite de veludo e um arbusto relacionado, acácia de garra de gato (acácia greggii). Em testes, os cientistas encharcaram sementes com quantidades variáveis de água. Eles o entregaram em vários números de pulsos. Mais tarde, eles mediram a rapidez com que as sementes brotaram e criaram raízes.
uma tempestade que cai 2 centímetros (0.8 polegadas) de chuva fornece água mais do que suficiente para que as sementes de um arbusto de mesquite ou acácia germinem. Tanta chuva pode manter os 2,5 centímetros de solo molhados por 20 dias.Esse período é crucial. Cada muda “tem que ter uma raiz profunda o suficiente nas primeiras semanas depois de germinar para sobreviver ao longo período de seca que inevitavelmente virá”, explica Archer. No Deserto de Sonora, de fato, um quarto de todas as plantas perenes-plantas que vivem por muitos anos — morrem nos primeiros 20 dias após a germinação.Dentro de uma estufa, os cientistas plantaram sementes de mesquite de veludo e acácia de garra de gato. Eles então os encharcaram com entre 5,5 e 10 centímetros (2,2 e 3,9 polegadas) de água por 16 ou 17 dias. No final do experimento, os cientistas mediram o crescimento das plantas.
Sementes De Mesquite germinaram rapidamente. Eles brotaram após 4,3 dias, em média. As sementes de acácia, por outro lado, levaram 7,3 dias. O mesquite também cresceu raízes mais profundas. Para as plantas que receberam mais água, as raízes de mesquite cresceram para uma profundidade média de 34,8 centímetros (13,7 polegadas), em comparação com apenas 29.5 centímetros para a acácia. Em ambas as espécies, as raízes cresceram mais com cada centímetro adicional de água que as plantas receberam. A acácia cresceu mais acima do solo; o mesquite colocou a maior parte de sua energia no cultivo de uma raiz profunda o mais rápido possível.
cultivar uma raiz profunda muito rapidamente ajuda a garantir a sobrevivência de um mesquite. Um estudo analisou um tipo diferente, mesquite de mel (P. glandulosa). A maioria das plantas jovens desta espécie que sobreviveram às primeiras duas semanas após a germinação sobreviveu por pelo menos dois anos. Esse estudo foi publicado em 27 de janeiro de 2014, no PLOS ONE.
bactérias amigas das plantas
outra planta comum do deserto — o arbusto de creosoto-adotou uma estratégia de sobrevivência diferente. Não depende de raízes profundas. Ainda assim, a planta é um verdadeiro sobrevivente do deserto. O arbusto de creosoto mais antigo, uma planta na Califórnia chamada Clone do Rei, é estimado em 11.700 anos. É tão antigo que, quando germinou pela primeira vez, os humanos estavam apenas aprendendo a cultivar. É muito mais antigo que as pirâmides do antigo Egito.
também conhecida como Larrea tridentata, esta planta é extremamente comum em grandes áreas dos desertos de Sonora e Mojave (moh-HAA-vee). (O Mojave fica ao norte do sonora, e cobre partes da Califórnia, Arizona, Nevada e Utah.) As folhas pequenas e oleosas do arbusto de creosoto têm um cheiro forte. Tocá-los deixará suas mãos pegajosas. Como o mesquite, o creosoto produz sementes que podem se transformar em novas plantas. Mas esta planta também depende de uma segunda maneira de manter sua espécie: ela se clona.A clonagem pode soar como algo de um filme de Star Wars, mas muitas plantas podem se reproduzir dessa maneira. Um exemplo comum é a batata. Uma batata pode ser cortada em pedaços e plantada. Contanto que cada peça inclua um dente chamado “olho”, uma nova planta de batata deve crescer. Produzirá batatas novas que são geneticamente iguais às batatas-mãe.
depois que uma nova planta de creosoto vive por cerca de 90 anos, ela começa a se clonar. Ao contrário de uma batata, os arbustos de creosoto cultivam novos ramos de suas coroas-a parte da planta onde suas raízes encontram o tronco. Esses novos ramos então desenvolvem suas próprias raízes. Essas raízes ancoram os novos ramos de 0,9 a 4,6 metros (3 a 15 pés) no solo. Eventualmente, partes mais antigas da planta morrem. O novo crescimento, agora ancorado por suas próprias raízes, vive.
à medida que a planta amadurece, ela forma um círculo grande e irregular. No centro, partes antigas e mortas da planta do creosoto apodrecem. Novos clones crescem e criam raízes ao redor do perímetro.David Crowley é um microbiologista ambiental da Universidade da Califórnia, Riverside. Ele estuda coisas vivas no ambiente que são muito pequenas para ver sem um microscópio. Em 2012, ele queria aprender como o Clone do rei poderia ter vivido por tanto tempo com raízes tão rasas.
esta planta “está localizada em uma área onde muitas vezes não há chuva por um ano inteiro”, ressalta Crowley. “E, no entanto, esta planta está sentada lá fora, sobrevivendo por 11.700 anos nas condições mais extremas — solo arenoso, sem água, baixos nutrientes disponíveis. Está muito quente.”Sua equipe queria procurar bactérias do solo que pudessem ajudar a promover o crescimento das plantas.Crowley e sua equipe estudam como as bactérias beneficiam as plantas. Eles desenvolveram uma hipótese de que muitas bactérias diferentes vivem perto das raízes do Clone do rei e que ajudam a manter vivo o antigo arbusto de creosoto.
para descobrir, os cientistas cavaram em torno das raízes do Clone do Rei. Os especialistas então identificaram bactérias que vivem neste Solo. Eles fizeram isso estudando o DNA dos germes. A maioria das bactérias eram tipos que ajudam as plantas a crescer de maneiras diferentes. Parte da saúde da planta, Crowley agora conclui, pode traçar esses ” microrganismos especialmente bons em suas raízes.”
algumas das bactérias produziram hormônios de crescimento vegetal. Um hormônio é um produto químico que sinaliza as células, dizendo-lhes Quando e como se desenvolver, crescer e morrer. Outras bactérias no solo podem combater os germes que adoecem as plantas. Os cientistas também descobriram bactérias que interferem na resposta de uma planta ao estresse.
solo salgado, calor extremo ou falta de água — todos podem estressar uma planta. Quando estressada, uma planta pode responder enviando a si mesma uma mensagem de que “deve parar de crescer. Deve apenas segurar e tentar sobreviver”, observa Crowley.
as plantas alertam seus tecidos produzindo gás etileno (ETH-uh-leen). As plantas fazem esse hormônio de uma maneira estranha. Primeiro, as raízes de uma planta produzem um produto químico chamado ACC (abreviação de ácido 1-aminocyclopropane-l-carboxílico). Das raízes, o ACC sobe uma planta, onde será convertido em gás etileno. Mas as bactérias podem interromper esse processo consumindo o ACC. Quando isso acontece, a planta nunca recebe sua própria mensagem para parar de crescer.
se o estresse ficou muito ruim – muito pouca água, ou muito, muito altas temperaturas-este crescimento ininterrupto faria com que a planta morresse. No entanto, se o estresse for pequeno o suficiente, a planta sobrevive muito bem, a equipe de Crowley aprendeu. Ele publicou suas descobertas na revista Microbial Ecology.
Flores de jogo
Mesquite e creosoto são perenes. Isso significa que esses arbustos vivem por muitos anos. Outras plantas do deserto, incluindo muitas flores silvestres, são anuais. Essas plantas vivem um único ano. Isso os deixa apenas uma chance de produzir sementes antes de morrerem.
agora imagine se cada uma dessas sementes germinasse após uma tempestade. Se um período de seca se seguisse e todas as pequenas mudas morressem, a planta não teria se reproduzido. De fato, se isso acontecesse com todas as plantas de seu tipo, suas espécies seriam extintas.
felizmente para algumas flores silvestres, não é isso que acontece, observa Jennifer Gremer. Ela é ecologista do U. S. Geological Survey. Anteriormente, enquanto Gremer trabalhava na Universidade do Arizona em Tucson, ela estudou como as sementes de flores silvestres evitam fazer escolhas ruins.”Às vezes as pessoas que fazem apostas usam a mesma estratégia. Com plantas, a estratégia não é ganhar dinheiro, no entanto. É sobre a sobrevivência de sua espécie.
os apostadores às vezes protegem uma aposta. Essa é uma maneira de tentar limitar o risco deles. Por exemplo, se você tivesse apostado um amigo $5 que o Kansas City Royals ganharia a World Series 2014, você teria perdido todo o seu dinheiro. Para proteger sua aposta, você poderia ter apostado outro amigo $2 que a realeza perderia a World Series. Dessa forma, quando a realeza perdeu, você perdeu $5, mas ganhou $2. Isso ainda pode ter doido, mas provavelmente não tão mal como se você tivesse perdido todos os US $5.
As flores silvestres do Deserto de Sonora protegem suas apostas também. A aposta que eles estão protegendo é: “se eu crescer este ano, posso produzir mais sementes antes de morrer.Imagine que uma flor selvagem do deserto produz 1.000 sementes que caem no chão. No primeiro ano, apenas 200 das sementes germinam. Essa é a aposta. As outras 800 sementes são sua sebe. Eles apenas mentem e esperam.Se esse primeiro ano for muito chuvoso, as 200 sementes podem ter uma boa chance de crescer em flores. Cada um, por sua vez, pode produzir mais sementes. Se o ano estiver muito seco, no entanto, muitas, se não a maioria, das sementes que germinaram morrerão. Nenhuma dessas sementes, então, conseguiu se reproduzir. Mas graças à sebe, a planta tem uma segunda chance. Ainda tem mais 800 sementes no solo, cada uma capaz de crescer no próximo ano, no ano seguinte ou talvez uma década depois. Sempre que as chuvas vêm.
a cobertura tem seus riscos. Pássaros e outros animais do deserto gostam de comer sementes. Portanto, se uma semente ficar no chão do deserto por muitos anos antes de crescer, ela pode ser comida.
The wildflower ‘hedge’
Gremer e sua equipe queriam saber como 12 anuais comuns do deserto protegiam suas apostas. Os especialistas registraram a parcela das sementes germinadas a cada ano. Eles também contaram qual parcela de sementes não germinadas sobreviveu no solo. (Por exemplo, algumas sementes acabam sendo comidas por animais.)
Por sorte, outro ecologista da Universidade do Arizona, Lawrence Venable, vinha coletando dados sobre sementes de flores silvestres há 30 anos. Ele e Gremer usaram esses dados para um novo estudo.
a cada ano, Venable amostraria solo do deserto e, em seguida, contaria as sementes de cada espécie de flor nele. Estes representavam sementes que ainda não haviam germinado. Depois de cada Chuva, sua equipe contou quantos brotaram em mudas. Venable então observaria as mudas pelo resto da temporada para ver se elas colocam suas próprias sementes. Gremer usou esses dados para calcular quantas sementes germinavam a cada ano e, finalmente, quantas delas acabaram produzindo mais sementes.Ela suspeitava que, se uma espécie de flor do deserto é muito boa em sobreviver, a maioria de suas sementes germinaria a cada ano. E suas suspeitas se mostraram corretas.
ela usou a matemática para antecipar quantas sementes de cada planta germinariam a cada ano se a planta estivesse usando a melhor estratégia possível de sobrevivência. Então ela comparou suas suposições com o que as plantas realmente fizeram. Por esse método, ela confirmou que as plantas estavam protegendo suas apostas, afinal. Algumas espécies se saíram melhor do que outras. Ela e Venable descreveram suas descobertas na edição de Março de 2014 da Ecology Letters.
Filaree (Erodium texanum) cobriu suas apostas apenas um pouco. Esta planta produz “sementes grandes e deliciosas” que os animais gostam de comer, explica Gremer. Também é melhor do que muitos outros anuários do deserto em sobreviver sem muita água. A cada ano, cerca de 70% de todas as sementes de filarau germinam. Afinal, se as sementes saborosas permanecessem no solo, os animais poderiam comer a maioria delas. Em vez disso, quando as sementes brotam, elas têm uma boa chance de sobreviver e se reproduzir. Essa é a sebe desta planta.
um parente muito pequeno do girassol adota a abordagem oposta na cobertura de suas apostas. Chamados de tabaco de coelho (Evax multicaulis), os animais raramente comem suas sementes muito pequenas, que se parecem com grãos de pimenta. Portanto, esta planta pode apostar em deixar suas sementes espalhadas pelo chão do deserto. De fato, a cada ano, apenas 10 a 15% de suas sementes germinam. E quando uma planta faz-e sobrevive no deserto por tempo suficiente para produzir sementes-ela produz muitas e muitas sementes. Na verdade, faz muito mais do que uma filaree faz.A falta de água torna difícil para as plantas crescerem. Isso é algo que os agricultores da Califórnia viram muito bem nos últimos três anos de seca. Nos desertos do sudoeste dos Estados Unidos, a seca é uma característica permanente da vida — no entanto, muitas plantas ainda prosperam. Essas plantas têm sucesso porque desenvolveram maneiras diferentes de germinar, crescer e se reproduzir.
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