34.15: Adaptações que Reduzem a Perda de Água

Embora a evaporação das folhas vegetais impulsione a transpiração, também resulta em perda de água. Como a água é fundamental para reações fotossintéticas e outros processos celulares, pressões evolutivas sobre plantas em diferentes ambientes têm impulsionado a aquisição de adaptações que reduzem a perda de água.

Em plantas terrestres, a camada celular superior de uma folha de planta, chamada epiderme, está revestida com uma substância cerada chamada cutícula. Esta camada hidrofóbica é composta pelo polímero cutina e outras ceras derivadas de plantas que são sintetizadas por células epidérmicas. Essas substâncias previnem a perda indesejada de água e a entrada de solutos não necessários. A composição específica e a espessura da cutícula variam de acordo com espécies e ambientes vegetais. Outras adaptações de folhas também podem minimizar a evaporação, principalmente pela redução da área da superfície. Por exemplo, algumas gramíneas têm uma estrutura dobrada que reduz a perda de água. Alternativamente, outras espécies de relva passam por um enrolamento da lâmina para proteger contra a evaporação. Algumas plantas que habitam o deserto têm folhas revestidas por pêlos microscópicos que prendem vapor de água, reduzindo assim a evaporação.

A água evapora principalmente através de pequenos buracos em folhas de plantas chamadas estomas. Os estomas de algumas plantas estão localizados exclusivamente à superfície da folha inferior, protegendo-as da evaporação excessiva associada ao calor. Outras plantas capturam vapor de água perto de estomas que estão localizados em poços nas suas folhas, reduzindo a perda de água por evaporação, uma vez que as células-guarda que flanqueiam a abertura dos estomas podem sentir humidade relativa. Algumas plantas do deserto abrem os seus estomas apenas à noite quando a evaporação é menos provável de ocorrer. Essa estratégia é chamada de Metabolismo Ácido das Crassuláceas (CAM), e plantas que o usam capturam e fixam dióxido de carbono à noite, e executam reações fotossintéticas dependentes da luz durante o dia. Alguns cientistas propuseram criar plantas por bioengenharia para desvincular a fixação de carbono da fotossíntese, utilizando o CAM como um esforço de mitigação para a evaporação associado ao aquecimento das temperaturas globais.

A água é crítica para as plantas fazerem fotossíntese, metabolizarem, e manterem sua estrutura móvel. Por isso, a perda excessiva de água é problemática para plantas. Quais adaptações evoluíram para permitir que as plantas durem e resistam à perda de água?

A maioria das plantas têm um cutícula cerosa que cobre a superfície da folha, impedindo a evaporação da água. A composição específica da cutícula influencia para que suas pequenas aberturas de água na superfície, chamada estomas, facilitem a troca de gás e transpiração. Para minimizar a perda de água, as plantas ajustam a densidade e a localização dos estomas nas folhas em desenvolvimento em resposta à disponibilidade de água e luz.

Na maioria das árvores decíduas, por exemplo, os estomas estão localizados nas partes inferiores das folhas. Além disso, a densidade do estoma é mais alta nas folhas próximas ao centro da árvore e mais baixos nas folhas periféricas. A conservação de água é especialmente crítica para as plantas que vivem no deserto.

O arbusto do deserto encelia farinosa retém água em torno de suas folhas com minúsculos pelos nas folhas. Estes pelos, chamados tricomas, desviam o sol e diminuem o efeito da secagem do vento. Outras plantas do deserto, como o Figo da Índia, armazenam água dentro de suas hastes carnudas para se protegerem contra a seca.

Além disso, os cacos têm folhas modificadas, chamadas espinhos, que reduzem a evaporação e dissipam o calor. As plantas em ambientes áridos também podem reduzem a evaporação absorvendo dióxido de carbono apenas à noite. Durante o dia, os estomas permanecem fechados.

Este processo é chamado metabolismo ácido das crassuláceas, Ou CAM. A arquitetura específica das folhas também pode ajudar a reduzir a perda de água. As folhas pequenas ou finas reduzem a evaporação.

As gramíneas adquiriram estruturas de folhas enroladas ou dobradas que reduzem igualmente a área de superfície e, portanto, a evaporação.