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As plantas tornaram-se um assunto improvável de debate político. Muitas projeções sugerem que a queima de combustíveis fósseis e a consequente mudança climática dificultarão o cultivo de alimentos suficientes para todos nas próximas décadas. Mas alguns grupos se opõem a limitar nossas emissões reivindicar que níveis mais elevados de dióxido de carbono (CO?) aumentarão a fotossíntese das plantas e, assim, aumentarão a produção de alimentos.

Nova pesquisa publicado na Science sugere que prever os efeitos do aumento do CO? os níveis de crescimento das plantas podem, na verdade, ser mais complicados do que se esperava.

Para entender o que os pesquisadores descobriram, é necessário um pouco de informação básica sobre a fotossíntese. Este é o processo que utiliza energia luminosa para alimentar a conversão de CO? nos açúcares que alimentam o crescimento das plantas e, em última análise, fornecem os alimentos dos quais dependemos. Infelizmente, a fotossíntese é falha.

Moléculas de CO? e o oxigênio têm formas semelhantes e o mecanismo chave que coleta CO?, uma enzima com o nome cativante de RuBisCO, às vezes confunde uma molécula de oxigênio com uma de CO?. Isso não foi um problema quando RuBisCO primeiro evoluiu. Mas cerca de 30 milhões de anos atrás, CO? níveis na atmosfera caíram para menos de um terço do que eles tinham sido. Com menos CO? por aí, as plantas começaram a tentar erroneamente colher moléculas de oxigênio com mais frequência. Hoje, isso muitas vezes representa um dreno substancial na energia e nos recursos de uma planta.

À medida que esquenta, o RuBisCO fica ainda mais sujeito a erros. A água também evapora mais rápido, obrigando as plantas a tomar medidas para evitar o ressecamento. Infelizmente, impedir que a água saia de suas folhas também impede o CO? entrando e, à medida que RuBisCO fica sem CO ?, desperdiça cada vez mais recursos da planta usando oxigênio. A 25°C, isso pode consumir um quarto do que a planta produz – e o problema se torna mais extremo à medida que as temperaturas sobem.

No entanto, alguns plantas desenvolveu uma maneira de evitar o problema bombeando CO? para as células onde o RuBisCO está localizado para turbinar a fotossíntese. Estas são conhecidas como plantas C4, ao contrário das plantas C3 normais que não podem fazer isso. As plantas C4 podem ser muito mais produtivas, especialmente em condições quentes e secas. Eles passaram a dominar as pastagens tropicais da Terra desde 5m para 10m anos atrás, provavelmente porque o mundo ficou mais seco neste momento e sua o uso da água é mais eficiente.

Milho (milho) e cana-de-açúcar são plantas C4, mas a maioria das plantações não o são, embora um projeto inicialmente financiado pela Fundação Bill e Melinda Gates tenha procurado melhorar a produtividade do arroz adicionando máquinas C4.

A maioria dos modelos de como o crescimento das plantas e os rendimentos das culturas será afetado pelo CO? liberados pela queima de combustíveis fósseis presumiram que as usinas C3 regulares podem ter um desempenho melhor. Enquanto isso, o RuBisCO nas plantas C4 já obtém CO suficiente? e, portanto, os aumentos deverão ter pouco efeito sobre eles. Isto foi apoiado por estudos prévios de curto prazo.

O novo artigo da Science reporta dados de um projeto que vem comparando as plantas C3 e C4 últimos 20 anos. Suas descobertas são surpreendentes. Como era esperado, durante os primeiros dez anos, as gramíneas C3 cultivadas sob CO extra? se saíram melhor – mas seus equivalentes C4 não. Porém, na segunda década do experimento a situação se inverteu, com as plantas C3 produzindo menos biomassa sob níveis mais elevados de CO? e as plantas C4 produzindo mais.

Parece que esse resultado desconcertante pode ser porque, com o passar do tempo, menos nitrogênio estava disponível para fertilizar o crescimento de plantas nas parcelas C3 e mais nas parcelas C4. Portanto, o efeito não se deve apenas às próprias plantas, mas também às suas interações com a química do solo e seus micróbios.

Estes resultados sugerem que a forma como muda o CO? Os factores que afectam os ecossistemas estabelecidos serão provavelmente complexos e difíceis de prever. Eles podem sugerir que, como CO? na atmosfera aumenta, as pastagens tropicais C4 poderiam talvez absorver mais carbono do que o esperado, e florestas, que são predominantemente C3, pode absorver menos. Mas a imagem exata provavelmente depende das condições locais.

Impacto na comida

O que isso significa para a produção de alimentos pode ser mais simples e menos reconfortante do que à primeira vista. Estes resultados são de gramíneas que sobrevivem e continuam a crescer ano após ano. Mas as safras atuais de cereais são “plantas anuais” que morrem após uma temporada e precisam ser replantadas.

Como resultado, eles não têm a oportunidade de desenvolver as interações com o solo que parecem ter impulsionado o crescimento das plantas C4 no experimento. Não podemos esperar que os nossos problemas de segurança alimentar sejam resolvidos pelo aumento do rendimento das culturas C4 em resposta ao CO? como fizeram no experimento. Da mesma forma, a eventual queda na biomassa observada nas parcelas C3 não deveria acontecer nas culturas anuais C3.

Mas, como sabemos, as plantas C3 desperdiçam muito mais recursos a temperaturas mais elevadas, portanto, qualquer aumento na fotossíntese devido ao aumento do CO? os níveis parecem provavelmente ser pelo menos cancelado pelo efeitos do aquecimento global isso causará. E isso sem levar em conta mudanças nos padrões de precipitação, como secas mais frequentes. Soluções que parecem boas demais para ser verdade geralmente são – e, no momento, esse ainda parece ser o caso da ideia de que CO? maiores rendimentos agrícolas alimentarão o mundo.

Sobre o autor

Stuart Thompson, professor sênior de bioquímica de plantas, Universidade de Westminster

Este artigo foi originalmente publicado em A Conversação. Leia o artigo original.

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