As Plantas – a chave da vida na Terra Terra e Vida é uma das áreas contempladas em projectos de investigação neste ano de 2008, ano em que se comemora o Ano Internacional do Planeta Terra. Assim, escolhi para o tema desta lição as plantas, plantas verdes. Elas estão relacionadas com outros seres vivos que há muitos milhões de anos desencadearam mudanças significativas na atmosfera, tornando possível o desenvolvimento de inúmeras formas de vida, nas quais nos incluímos. Porquê as plantas? As plantas verdes, maravilhosos seres vivos, tal como nós viveram uma grande epopeia: a epopeia da evolução. Assim como nós têm uma história. Ao vê-las viver descobrimos semelhanças com o nosso modo de vida porque para lá das aparências a vida é una e as plantas obedecem, como nós, a leis universais. Comecemos por observar alguns exemplos que atestam a sua grande diversidade, não só de formas e modos de adaptação ao meio ambiente, mas também da sua utilidade enquanto fornecedoras de alimento e matérias-primas para a espécie humana. A DIVERSIDADE Na sua grande diversidade: umas apresentam dimensões muito pequenas e uma organização muito simples como a lentilha d’água, que vive suspensa em águas paradas; outras apresentam enormes dimensões e uma organização muito complexa, como as sequóias, as maiores árvores do mundo e que chegam a atingir mais de 100 metros de altura e 10 a 12 metros de diâmetro na base do tronco; umas não dão flor, como é o caso de musgos, plantas verdes muito simples. Necessitam de água para completar o seu ciclo de vida e por esse motivo a maior parte existe em habitats húmidos e sombrios. Os fetos, igualmente abundantes em locais muito húmidos e que também se reproduzem por meio de esporos, diferem dos musgos na medida em que já possuem um sistema vascular. Outras dão flor, e constituem actualmente o maior número de espécies conhecidas. São as angiospérmicas. Actualmente dominam praticamente todas as comunidades vegetais terrestres e são as principais produtoras de alimentos para os animais terrestres. Plantas que vivem adaptadas aos mais diversos habitats, desde os muito húmidos como as florestas tropicais até aos muito secos e quentes como os desertos, ou nas condições mais agrestes, como nas montanhas. As plantas alpinas como a “edelweiss”, suportam ambientes de temperaturas muito baixas. De referir também as areias marítimas, como é o caso das dunas costeiras, onde as plantas desempenham um importante papel de estabilização da superfície da duna, reduzindo o efeito da erosão provocada pelo vento e pela água. 1 Sendo as plantas as nossas fornecedoras de alimento, directa ou indirectamente, vejamos apenas alguns exemplos: os cereais, designação que engloba plantas como o trigo, a cevada, a aveia e o centeio, para citar apenas os mais usados na alimentação humana quer no fabrico do pão quer no fabrico de massas; é o grupo representado na roda dos alimentos em maior percentagem; o milho, que também é um cereal. A produção de milho é uma das mais difundidas entre as de alimentos transgénicos, plantas onde foram introduzidos genes de outras espécies com fins diversos, desde tornar a planta resistente a determinado herbicida, a insectos, etc. Os alimentos transgénicos representam um dos maiores desenvolvimentos da biotecnologia e são objecto de grande controvérsia na actualidade; o grupo das leguminosas, plantas com quantidades significativas de aminoácidos essenciais, aminoácidos que devem ser fornecidos directamente ao corpo humano. Inclui o feijão, o grão, a fava; a ervilha, planta utilizada nos ensaios de Mendel, ensaios que lhe permitiram estabelecer as leis da hereditariedade, ainda no século dezanove; a soja, também muito utilizada em regimes vegetarianos e macrobióticos. Do leite de soja faz-se um produto semelhante ao queijo – o tofu; as plantas que nos dão deliciosos frutos, desde os frutos carnudos como o grupo dos citrinos, (laranja, limão, clementina) ricos em vitamina C, aos pequenos frutos como as groselhas; o castanheiro, cujo fruto, a castanha, se inclui no grupo dos frutos secos, tal como a noz e a amêndoa. O castanheiro e os carvalhos são árvores da primitiva floresta do continente europeu. A castanha desempenhou outrora um importante papel na base da alimentação humana; a oliveira, essa árvore milenar de cujo fruto de extrai uma gordura vegetal – o azeite, muito recomendado actualmente numa alimentação saudável; a alfarrobeira, árvore com um grande poder de adaptação a climas secos e de cujo fruto, para além de outras aplicações, se extrai um sucedâneo do chocolate. Da semente extrai-se a goma que tem uma elevada qualidade como espessante, estabilizante e emulsionante e múltiplas aplicações na indústria alimentar. A semente representa apenas dez por cento da vagem O que resta da vagem tem sido essencialmente utilizado na alimentação animal; os carvalhos, árvores cujo fruto – a bolota, embora já tenha sido utilizada directamente na alimentação humana, é utilizado sobretudo na alimentação animal. Existem plantas donde se extraem fibras, fibras que podem ser utilizadas no vestuário, como é o caso do algodão e do linho. As sementes do linho são utilizadas com fins medicinais. Actualmente, na indústria da panificação, são utilizadas diversas sementes no fabrico do pão, entre elas a do linho. Do sisal extraem-se fibras, muito resistentes, para o fabrico de cordas. 2 A fibra extraída da palmeira das vassouras, uma pequena palmeira originária do barrocal algarvio, zona intermédia entre a serra e o mar, tem sido utilizada no fabrico de diversos artefactos desde cestos, chapéus, tampos e encostos de cadeiras. Hoje em dia constituem essencialmente produtos de artesanato. As plantas aromáticas, com utilização na culinária, na medicina e na cosmética bem como no campo da decoração e arranjos perfumados, têm vindo a suscitar um interesse progressivo. As plantas medicinais, tradicionalmente utilizadas com fins terapêuticos e cujo enorme potencial é reconhecido actualmente. Da Chinchona extraía-se uma substância – o quinino, utilizado contra a malária. A malária vitimou provavelmente mais pessoas do que todas as guerras juntas. Hoje em dia a malária está confinada às zonas tropicais mas continua a fazer um elevado número de vítimas. Na Filipendula ulmaria, descobriu-se a molécula do ácido salicílico, a qual faz parte do fármaco mais usado no mundo: a aspirina. A Beladona, é utilizada na produção de alguns medicamentos. Lineu deu-lhe este nome pois sabia que as mulheres utilizavam extractos desta planta para dilatar as pupilas dos olhos de modo a ficarem mais belas. A Dedaleira, famosa planta medicinal reguladora do ritmo cardíaco. A sua acção tónica deve-se à digitalina que se obtém principalmente nas folhas. As plantas ornamentais: O azevinho comum é um arbusto de crescimento muito lento. Pode viver 100 anos ou mais. O azevinho é uma planta bem conhecida pela sua beleza e pelas suas utilizações ornamentais, sobretudo na quadra natalícia. A procura pelos seus ramos e frutos tornou-a rara enquanto planta espontânea. Hoje em dia é uma espécie protegida, tal como o sobreiro e a azinheira. Os frutos são tóxicos e as folhas também são venenosas. Plantas fornecedoras de madeira, para inúmeros fins, desde a construção de casas e mobiliário: o pinheiro é a espécie comercialmente mais importante para a produção de madeira nas regiões temperadas. Algumas espécies têm sementes comestíveis. O sobreiro é das árvores florestais mais abundantes no nosso país, colocando-se, em área ocupada, logo a seguir ao pinheiro. Pertence ao género Quercus, isto é, grupo dos carvalhos, é cultivada no sul da Europa e dela se extrai a cortiça, esse tecido vegetal que é muito leve, impermeável a líquidos e a gases, elástico e compressível, um excelente isolante térmico e acústico e resistente aos incêndios por ser de combustão lenta. Actualmente, a cortiça é uma matéria-prima nobre com várias utilizações desde revestimentos no interior de habitações, a componentes para calçado e para a índustria automóvel. Portugal é responsável por mais de 50% da produção mundial de cortiça. O eucalipto – planta fornecedora de pasta de celulose para o fabrico de papel. O género Eucalyptus inclui mais de 700 espécies, quase todas originárias da Austrália. 3 Algumas das suas espécies foram exportadas para outros continentes onde têm ganho uma importância económica relevante, devido ao facto de crescerem rapidamente e serem muito utilizadas para produzir pasta de celulose, usada no fabrico de papel. E devemos ainda referir aquelas plantas já extintas e de cuja existência temos conhecimento pelo seu registo fóssil. A UNIDADE Mas há algo de comum nas plantas verdes e que as distingue dos animais. Tanto plantas como animais são constituídos por células. A célula é a unidade básica da vida. Mas a célula vegetal distingue-se da célula animal fundamentalmente em dois aspectos: 1) - A célula vegetal apresenta uma parede celular, que consiste num revestimento de celulose, exterior à membrana celular, e que dá maior rigidez à célula 2) - A célula vegetal contém uns organelos que a célula animal não tem – os cloroplastos, visíveis ao microscópio óptico com a sua coloração verde. Nos cloroplastos existe uma substância química – A CLOROFILA, que permite à célula utilizar a energia da luz solar para fabricar o seu próprio alimento, numa reacção química denominada fotossíntese. Clorofila 12H2O + 6CO2 ------------ C6H12O6 + 6O2 + 6H2O Energia luminosa Nesta reacção química as moléculas de água e dióxido de carbono são decompostas nos seus elementos constituintes, hidrogénio, oxigénio e carbono, e forma-se um composto orgânico – a glicose. O oxigénio é libertado como resíduo da reacção. Sendo assim, as plantas distinguem-se dos animais essencialmente porque não necessitam de ingerir outros seres vivos para se alimentarem. São seres autotróficos, e neste caso autotróficos fotossintéticos, também denominados produtores, por oposição aos restantes que são consumidores. Elas estão na base das cadeias alimentares dos ecossistemas terrestres. As plantas desempenham um papel vital no delicado equilíbrio da ecologia terrestre. Todos os seres vivos requerem energia e quase toda a energia de que necessitam os habitantes da Terra, incluindo o Homem, é captada directamente da radiação solar durante a fotossíntese. A HISTÓRIA DA VIDA NA TERRA Há outros seres vivos autotróficos fotossintéticos que não pertencem ao Reino das Plantas. É o caso das cianobactérias também conhecidas por algas azuis ou algas verde azuladas, e que, por se tratarem de seres procariontes, isto é, a sua célula não possuir um núcleo bem individualizado, pertencem ao reino onde estão incluídas todas as bactérias. 4 Os mais antigos traços fósseis das cianobactérias remontam a cerca de 3800 milhões de anos. São estruturas calcárias devidas essencialmente à actividade das cianobactérias. Estes e outros registos fósseis, que hoje em dia são estudados num ramo da ciência – a paleontologia, ajudam-nos a reconstituir a história da vida na Terra. É dessa história que me proponho fazer um muito breve apontamento. Admite-se que o planeta Terra se tenha formado há cerca de 4,6 mil milhões de anos e que as primeiras formas de vida tenham surgido há cerca de 4 mil milhões de anos. A “invenção “ da clorofila No seio dessas formas incipientes de vida, que seriam seres constituídos por uma só célula, seres vivos unicelulares, terá surgido uma substância – a clorofila, que lhes provocou uma alteração no seu metabolismo, permitindo utilizar a energia da luz solar para fabricar um composto orgânico, a partir do dióxido de carbono e da água, numa reacção química denominada fotossíntese. A atmosfera primitiva era desprovida de oxigénio livre e provavelmente continha hidrogénio, azoto, metano e pequenas quantidades de vapor de água, dióxido de carbono e amoníaco. A fotossíntese determinou nessa atmosfera a acumulação de oxigénio como subproduto, e uma das consequências teria sido a formação de um outro gás: o ozono. O ozono forma-se a partir do oxigénio molecular por meio da absorção da luz ultravioleta do Sol. Passados muitos milhões de anos, o ozono terá formado uma camada, que serviu de filtro protector dos efeitos mortíferos dos raios ultravioletas. A camada de ozono que rodeia a Terra situa-se entre os 20 e 30 Km de altura e é fundamental para a manutenção da vida. A formação da camada do ozono teria possibilitado uma enorme explosão de vida nas suas formas mais diversas há cerca de 500 milhões de anos. Podemos então dizer que a aventura das plantas verdes começa com o aparecimento dessa molécula extraordinária que é a clorofila. É também o início da aventura do Homem. Sim, porque se o oxigénio era um desperdício da fotossíntese, era necessário reciclar esse desperdício. Então a natureza “inventou” os animais, os quais noutro processo metabólico, a respiração, inspiram o oxigénio e voltam a expelir o dióxido de carbono. Esta é a primeira lição de ecologia que nos dá a vida: reciclar os desperdícios… As algas unicelulares Os primeiros seres vivos fotossintéticos eram unicelulares e a sua célula era do tipo bacteriano, menos evoluída que a célula das algas unicelulares. Estas algas teriam aparecido muito mais tarde 5 Restos fósseis, com cerca de 1500 milhões de anos de idade, testemunham o aparecimento de seres vivos com dimensões maiores e morfologia mais complexa que a das bactérias. Estes organismos são considerados o elo de ligação entre as primitivas células desprovidas de núcleo e outros organelos, e as modernas células eucarióticas, que se distinguem pela presença de um sistema de membranas internas que formam numerosos organelos e encerram a informação genética. As algas verdes unicelulares são constituídas por este tipo de célula, mais evoluído. As algas pluricelulares Dos seres unicelulares aos seres pluricelulares terá sido outro passo no processo evolutivo. Volvox é um exemplo primitivo de um organismo pluricelular. É constituído por algas verdes unicelulares e que vivem em colónia. A enorme importância de Volvox advém do facto de se admitir que a formação dos seres vivos pluricelulares possa ter surgido na Terra por evolução dos seres coloniais do tipo considerado. Tudo isto se passa ainda na água. Podemos dizer que a vida nasceu na água. . As algas pluricelulares podem ter-se formado na fronteira mar-terra, onde o mar bate continuamente na rocha, será talvez o início do caminho para sair definitivamente da água. Foram as algas verdes pluricelulares que puderam produzir uma descendência capaz de conceber o grande “projecto Apollo” das plantas: por o pé em terra e conquistá-la definitivamente. São os antepassados de todas as plantas terrestres. A “invenção” do caule O passo seguinte na evolução terá sido a “invenção” do caule, um sistema de canalização de transporte de água e sais minerais. Esta invenção estaria associada à passagem da vida para o meio terrestre. E assim surgem plantas, tais como os musgos, que pertencem ao grupo das briófitas, cujo sistema vascular é ainda muito incipiente, e os fetos, do grupo das pteridófitas. Os fetos e seus parentes, selaginelas e licopódios, já têm verdadeiros caules. Esses caules, sendo frágeis necessitam de um reforço, uma substância que os mantenha bem erectos – é a “invenção” da lenhina. Alguns fetos tornam-se então verdadeiras árvores: fetos arbóreos. A “invenção”do óvulo Passaram-se centenas de milhões de anos desde que uma célula primitiva “inventou” a clorofila no fundo do oceano. Depois, os seres pluricelulares, as algas litorais, a conquista dos continentes com o aparecimento dos primeiros vegetais terrestres, musgos e fetos. Apesar de estabelecidos em terra firme não conseguem esquecer a “avó alga”: 6 no momento da reprodução, a sua memória trá-los obstinadamente de volta à sua origem marinha. Emitem ainda as suas células sexuais – esporos, em meio húmido: se não houver água não há reprodução. As plantas separem-se definitivamente da sua condição aquática com a invenção do óvulo. A partir de então, em vez de espalhar as células femininas na água ou no solo húmido, a planta embrulha-as e leva-as até um órgão sobrelevado. De aqui para a frente a fecundação é feita fora de água, passa a ser aérea, porque o óvulo vai encontrar-se com as células masculinas que serão trazidas pelo vento. Das primeiras plantas com óvulo apenas conhecemos o seu rasto – os fósseis. Mas ainda temos um sobrevivente dessa floresta, um verdadeiro fóssil vivo – o ginkgo. É a mais antiga de todas as árvores. Praticamente não se modificou em 200 milhões de anos. Assim como a vemos, viram-na os dinossauros. O que é mais extraordinário é que este antepassado das árvores, depois de ter resistido aos grandes répteis e violentas transformações da era Mesozóica, é ainda aquele que resiste melhor aos tubos de escape dos automóveis, isto é, à poluição. Outro pioneiro destes velhos tempos chama-se cica. A “invenção” da semente Ginkgos e cicas testemunham a “invenção” do óvulo. Este óvulo, depois de fecundado não é ainda uma semente, assemelha-se mais a um ovo. Na mesma época, no fim da era Paleozóica, os animais também se viram obrigados a “inventar” o ovo, ao mesmo tempo que as plantas. Por reacção, ao que parece, a uma catástrofe: a progressiva secura dos climas. Os répteis e os insectos, tal como as plantas, não podendo já contar com a água como o meio onde se efectuava a reprodução, reconstituíram um “oceano miniatura” dentro de uma casca: o ovo posto pela fêmea. Era um grande invento mas tem um inconveniente: consome muita energia para ser cheio com substâncias nutritivas e pode ser um desperdício porque muitas vezes não é fecundado. É por isso que, ao longo da era Mesozóica plantas diferentes do ginkgo ou da cica vão “inventar” uma coisa muito melhor do que o ovo: a semente. Qual a diferença em relação ao ovo? A célula feminina continua protegida na planta mãe mas esse óvulo já não está cheio de reservas alimentares enquanto o grão de pólen não a fecundar. E como os óvulos só crescerão depois de fecundados, vão-se fazer mais pequenos. É a lei da miniaturização, um dos grandes segredos da vida. E qual é a “civilização” vegetal que “inventou” em primeiro lugar a semente? É a das coníferas. Um destes pioneiros é o Teixo. Se um óvulo receber um grão de pólen a sua superfície endurece. Em vez de crescer imediatamente o “bebé teixo” fica em stand by até que as condições para germinar sejam do seu agrado. É uma verdadeira revolução no mundo das plantas. A semente é simplesmente a vida em conserva! A semente do Teixo é uma das primeiras a terem aparecido. O teixo é uma conífera. Mas o que significa conífera? Significa que tem cones ou pinhas. E para que servem? 7 Vejamos as pinhas do pinheiro. Ao princípio são pequenas pinhas verdes. Numerosos óvulos, no interior das escamas irão receber o polén trazido pelo vento e quando estiverem fecundados, as pinhas vão-se tornar castanhas e fechar. Quando as sementes estiverem maduras as escamas vão-se soltar umas das outras e a pinha abrir-se-á e permitirá que as sementes se espalhem no chão. A conífera mais frequente dos nossos dias é o pinheiro. Mas os senhores das coníferas, os gigantes do reino vegetal são as sequóias. Na Califórnia são conservadas como relíquias. As sequóias estão entre os maiores seres vivos. A mais majestosa das coníferas depois da sequóia é o cedro. Podemos encontrá-la em Marrocos, nas montanhas do Atlas ou nos Himalaias. No Líbano era tão frequente que até figura na bandeira daquele país. A maior parte das coníferas são árvores do frio, isto porque têm uma enorme capacidade para resistir a temperaturas baixas. Já não podemos dizer o mesmo em relação à poluição. Porque as suas folhas, que são agulhas, não caem no Inverno, estão durante todo o ano expostas à poluição, o que é uma desvantagem em relação às árvores de folha caduca As coníferas estão em completa decadência. Porquê? A “invenção” da flor Se as coníferas inventaram o óvulo, protegem-no muito mal. As plantas com flor sabem proteger os seus óvulos, o que se vai revelar muito mais seguro para a célula feminina. Por outro lado as coníferas não formam frutos, espalham as sementes a seus pés. Já as plantas com flor formam frutos permitindo assim a sua dispersão, quer pelo vento, quer pelos animais. As principais vantagens dum órgão como a flor são: 1) Protecção da célula reprodutora feminina – o óvulo 2) Aumentar as probabilidades de cruzamento de material genético que se traduz num enriquecimento e aperfeiçoamento das espécies. Embora um grande número das plantas deste grupo tenha flores hermafroditas, só em último caso é que há auto polinização. E o que faz a planta para evitar a auto polinização? a) cria obstáculos; ou b) cria formas e cores num trabalho em que despende tesouros de imaginação, para atrair os transportadores de polén de uma plantas para as outras – os insectos. As flores admitiram o princípio: “ajuda-te e o insecto te ajudará” Estou apenas a referir a história da evolução das plantas mas não posso deixar de referir que com os animais aconteceu algo semelhante. Plantas e animais têm uma história em comum. Conhecem-se imensos registos fósseis de invertebrados que datam de há cerca de 500 milhões de anos, época em que se terá dado a explosão de inúmeras formas de vida e 8 que poderá estar relacionada com a formação da camada do ozono. Desde então a matéria viva não parou de se tornar cada vez mais complexa. Essa complexidade tem hoje o seu expoente máximo no cérebro humano. O IMPACTO HUMANO A nossa espécie difere de todas as outras pela sua extraordinária capacidade de modificar as condições ambientais, adaptando-as às suas necessidades. Esta faculdade tem permitido ao homem conseguir um extraordinário sucesso evolutivo. Hoje, porém, arrisca-se a transformar-se num “boomerang” destruindo a biodiversidade e com ela a nossa própria espécie. A situação tem assumido contornos verdadeiramente dramáticos depois da revolução industrial. De facto, esta determinou o desenvolvimento de meios técnicos até então inimagináveis, e com eles tornou-se possível a difusão em todo o mundo de um sistema de exploração de recursos em larga escala. Ao mesmo tempo, a densidade de população humana cresceu ao ponto de constituir uma ameaça para as outras espécies, porque os ambientes naturais em que elas podem refugiar-se estão a ser cada vez mais reduzidos. Entre as modificações humanas do ambiente que podem conduzir à extinção das espécies, incluindo a nossa, dou apenas o exemplo da desflorestação. A maciça desflorestação a que assistimos hoje nas zonas tropicais, desempenha um papel crucial no aumento do efeito de estufa, isto é, no aquecimento global do planeta verificado nos últimos anos. Além do efeito imediato da destruição da biodiversidade, por destruição dos habitats das espécies, ela tem também como consequências negativas a alteração do ciclo das águas, bem como a erosão dos solos. Erosão que a mais longo prazo pode resultar na desertificação. Aliada a outros factores de degradação dos solos e às secas, a desflorestação transforma em desertos o que eram autênticos paraísos. Porém, num quadro tão catastrófico insere-se também um acontecimento muito positivo: no último século cresceu o interesse pela conservação da natureza, têm surgido associações e movimentos de defesa do ambiente e a pouco e pouco são cada vez mais tidos em consideração. Todos nós cidadãos temos responsabilidades, podemos sempre, com as nossas atitudes, preparar um futuro melhor. Se não formos nós a fazê-lo, quem o fará? Em resumo e como resposta à pergunta inicial “Porquê as plantas”: Porque as plantas nos fornecem os produtos da nossa alimentação, directa ou indirectamente, porque são fonte de inúmeras matérias primas que se tornaram indispensáveis no nosso modo de vida actual, porque são as cobaias da ciência permitindo a evolução dos conhecimentos sobre as leis da vida, e ainda porque delas depende o equilíbrio do ambiente em que vivemos, nós e muitos outros seres vivos, devemos dar todo o nosso contributo, enquanto cidadãos conscientes, para a sua preservação. E como sem esperança não há vida eu acredito no progressivo aumento da consciência ambiental dos cidadãos. 9 BIBLIOGRAFIA Fundamentos da Biologia Moderna, Amabis e Martho, Editora Moderna Atlas do Ambiente – Análise e Soluções, vários autores, Cooperativa Cultural Outro Modo O Mundo das Plantas, Laura Howell e outros, Enciclopédia da Ciência, Porto Editora Plantas do Algarve, Maria da Luz Rocha Afonso e Mary McMurtrie, Serviço Nacional de Parques e Reservas e Conservação da Natureza ,1991 A Prodigiosa Aventura das Plantas, Jean-Marie Pelt e Jean-Pierre Cuny, Ciência Aberta 4, Gradiva 1984 História Natural – Botânica – Volume 8, vários autores, Edições Zairol ,1994 História Natural – Botânica e Geologia – Volume 9, vários autores, Edições Zairol,1994 As Plantas – O Génio da Natureza, vários autores, Vida e Ciência, Círculo de Leitores,1986 Terra, Universo de Vida, 1ª Parte - Biologia, Vários, Porto Editora ,2008 Sobre a Terra, Ricardo Garcia, Edições O Público, 2006 10