Novo estudo diz que árvores tropicais gigantes conseguem puxar água até os galhos do topo

 (news.exeter.ac.uk)
1 pontos por GN⁺ 5 시간 전 | 1 comentários | Compartilhar no WhatsApp
  • Um estudo liderado pela University of Exeter e pela Cardiff University, publicado na Science, conclui que árvores tropicais Dipterocarp entre as maiores do mundo ajustam sua estrutura interna de transporte para levar água até os galhos do topo
  • As teorias anteriores sustentavam que, à medida que a altura aumenta, o custo do transporte de água também cresce, elevando o limite de crescimento e a vulnerabilidade à seca, mas este estudo mostrou que esse custo é “totalmente compensado”
  • Ao investigar Dipterocarp com 7~71m de altura em Bornéu, na Malásia, os pesquisadores constataram que, quanto maior a árvore, mais as características dos vasos condutores de água e das folhas mudavam para se ajustar à altura
  • A equipe também mediu a taxa de crescimento do tronco antes, durante e depois da forte seca de El Niño de 2023~2024, e não encontrou evidências de que árvores altas fossem mais vulneráveis do que Dipterocarp menores
  • Como o 1% das maiores árvores armazena mais da metade do carbono acima do solo da floresta, alguns modelos de impacto das mudanças climáticas baseados na premissa de que árvores altas têm um sistema hidráulico fraco talvez precisem ser revistos

Refutação da hipótese de que a altura limita o transporte de água

  • O novo estudo conclui que as maiores árvores tropicais do mundo não têm grande dificuldade para puxar água até os galhos do topo
  • As teorias anteriores previam que, conforme a árvore cresce, fica mais difícil transportar água das raízes até as folhas, aumentando a limitação do crescimento e a vulnerabilidade à seca
  • A análise indica que as Dipterocarp gigantes ajustam sua estrutura interna de transporte de água para compensar totalmente a carga imposta pela altura
  • A altura da árvore, por si só, não tornou o sistema de transporte de água mais vulnerável à seca do que o de árvores menores, e não houve perda de crescimento relacionada à altura nem mesmo durante uma seca severa

Estrutura de transporte de água e adaptação das Dipterocarp

  • As espécies de Dipterocarp são as maiores árvores com flores do mundo e dominam as florestas tropicais da Ásia
  • As árvores transportam água por muitos tubos finos e ocos, criando baixa pressão no topo para puxar a água para cima
  • Esses tubos são adaptados para manter a água em estado líquido mesmo sob pressões extremamente baixas, necessárias para levá-la até o topo de árvores com mais de 80m de altura
  • Verificou-se que o sistema hidráulico de Dipterocarp muito altas evoluiu para se ajustar à altura da árvore e não sofre danos maiores do que o de Dipterocarp menores sob as mesmas condições de seca

Medições de campo em Bornéu, na Malásia

  • Os pesquisadores estudaram árvores Dipterocarp com alturas entre 7~71m em Bornéu, na Malásia
  • Eles mediram vários traços em diferentes pontos de cada árvore para verificar como árvores altas compensam a própria altura
    • Os vasos condutores de água próximos ao solo são mais largos
    • As folhas são adaptadas para suportar maior estresse hídrico antes de murchar
  • A taxa de crescimento do tronco também foi medida antes, durante e depois do período de forte seca de El Niño em 2023~2024

Impacto no armazenamento de carbono e nos modelos de mudanças climáticas

  • O 1% das maiores árvores armazena mais da metade do carbono acima do solo da floresta
  • Algumas previsões anteriores consideravam que o sistema hidráulico de árvores altas seria fraco e, portanto, mais sujeito à morte por seca
  • Essa premissa está incorporada em alguns modelos de impacto das mudanças climáticas
  • Os novos resultados mostram que essa premissa pode não estar correta e indicam a necessidade de mais estudos sobre o sistema hidráulico e a resiliência à seca de outras árvores altas

Participação na pesquisa e informações do artigo

  • O coautor Palasiah Jotan explicou que as Dipterocarp dominam a floresta tropical de Bornéu, na Malásia, e são centrais para a ecologia local e a biodiversidade
  • Ele espera que o resultado, mostrando que até as Dipterocarp mais altas são hidraulicamente resilientes à seca, reforce os argumentos para proteger essa floresta em um clima em transformação
  • A equipe de pesquisa incluiu o Sabah Forestry Department, o UK Centre for Ecology & Hydrology, a University of Aberdeen e instituições da República Tcheca, Alemanha, Espanha, Brasil e Estados Unidos
  • O estudo recebeu apoio do Natural Environment Research Council
  • O artigo tem o título “Height does not impair the hydraulic system of the tallest tropical Dipterocarp trees.”

Leituras relacionadas

1 comentários

 
GN⁺ 5 시간 전
Opiniões do Hacker News

  • Acho que essa frase reduz bastante o fenômeno. Aqui, pressão extremamente baixa na prática é uma pressão negativa da ordem de alguns bar, e o principal desafio para manter a água em estado líquido é evitar a cavitação
    Tive contato com a física das árvores no vestibular da École Polytechnique e isso ainda ficou gravado na minha cabeça: http://alainrobichon.free.fr/Concours/X_PC_PH1_01.pdf
    Pelo que sei, 25 anos depois os alunos ainda resolvem essa obra-prima como exercício

    • Também passei pelo concours, mas estou bem enferrujado; se possível, gostaria de ver a resolução também. Este vídeo do Veritasium sobre o tema também vale conferir: https://youtu.be/BickMFHAZR0

  • Às vezes cultivo maconha e pimentas e, depois de ganhar certa familiaridade, percebi que plantas são muito mais flexíveis do que eu imaginava. Então este texto não me surpreende muito
    No fim, as plantas fazem o que precisam fazer. Já aumentei bastante o CO2 ou os nutrientes a ponto de criar todo um novo ecossistema de insetos e novas situações
    É tão fascinante que, na verdade, dá vontade de viver disso. Sou cientista da computação, mas agora sinto falta de ciência das plantas
    Se houver interesse, recomendo muito estratégias de desfolha e métodos de treinamento de baixo estresse. Plantas não são seres burros; os resultados que se pode obter são surpreendentes, e a ciência sobre a natureza das plantas fica mais profunda a cada dia

    • Estou cursando bacharelado em horticultura a distância, em meio período, e se você tem mais interesse em cultivar plantas, talvez horticultura combine melhor do que botânica. Se seu interesse é entender como as plantas funcionam, botânica seria melhor, mas naturalmente você também aprende muita botânica em um curso de horticultura
    • Vendo uma parte considerável do software ser engolida, fico cada vez mais interessado em biologia. Parece uma das últimas fronteiras onde ainda dá para gerar grandes retornos, e a IA também parece muito adequada para entender biologia
    • Parece existir também uma área chamada botânica computacional, que modela plantas virtuais
    • Biologia computacional também vale considerar. É uma área que sempre procura gente, e Knuth também disse certa vez que a biologia ainda tem uma quantidade enorme de problemas em aberto e úteis a resolver
    • Ao ver que as folhas de árvores gigantes não estão secas, qualquer pessoa deveria achar isso nada surpreendente

  • Na verdade, isso contradiz pesquisas e medições anteriores sobre árvores grandes. Parece que este texto só analisou até cerca de 80 m, e também existe o fato de que há exatamente 0 árvores no mundo com mais de 130 m [1]
    Os capilares largos na base mencionados no artigo não parecem relevantes
    [1] https://www.sfgate.com/science/article/REDWOODS-How-tall-can...

    • Intuitivamente também não faz muito sentido. Onde haveria árvores de 500 m em florestas tropicais? Ainda assim, poderia ser um excelente objetivo para biologia molecular e engenharia genética
      Antes de começar a editar a linhagem germinativa humana, nossa civilização precisa ficar muito mais competente nessas tecnologias e, no fim, um dia vamos acabar querendo editar a linhagem germinativa humana. Por enquanto há grande contenção, mas não sei quanto tempo isso vai durar. De qualquer forma, uma árvore de 1.000 m seria realmente incrível
    • As duas coisas não poderiam ser verdade? Talvez o transporte de água não seja o fator limitante, mas outra coisa seja

  • A Kurzgesagt tem dois vídeos sobre árvores e essas perguntas
    https://m.youtube.com/watch?v=ZSch_NgZpQs
    https://m.youtube.com/watch?v=pHJIhxZEoxg

  • Para começo de conversa, eu não esperaria que houvesse um problema. Só parece um problema quando se imagina ingenuamente que existe um tubo aberto dentro da árvore, contínuo de cima a baixo
    Uma corrente de baldes funciona do mesmo jeito subindo 10 andares ou 100 andares. Um sistema de abrir e fechar válvulas também
    É fácil bombear água de um balde em um andar para o balde do andar seguinte; depois basta repetir isso no próximo andar. Como não há uma coluna de água conectada, a pressão dos vários andares superiores não afeta

  • A maior árvore já registrada foi rejeitada, entre outros motivos, por exceder o limite teórico: https://en.wikipedia.org/wiki/Nooksack_Giant
    É uma pena que tenham derrubado essa árvore junto com quase todos os enormes Douglas-fir

    • A barbárie humana não é novidade
      A placa informativa dizia que a árvore Nooksack produziu 96.345 board feet de madeira de “primeiríssima qualidade”
      O New York Times, em 7 de março de 1897, avaliou essa árvore como “o abeto mais magnífico já visto por olhos humanos” e chamou sua destruição de “uma história realmente lamentável” e de “crime”
      Em 28 de fevereiro de 1897, o The Morning Times afirmou que, se essa madeira fosse serrada em tiras de uma polegada de largura, chegaria “de Whatcom até a China”
    • Há uma história de que o musgo das árvores de florestas temperadas úmidas permite que a árvore obtenha água dos galhos, e não do solo, aumentando sua altura máxima
      Durante algum tempo houve gente fazendo coleta ilegal desse musgo, o que é um problema porque ele cresce apenas alguns centímetros por ano
    • Vi esta bela árvore[1] algumas semanas atrás. Não tem 400 ft, mas passa da metade disso, e a circunferência da base tem mais de 13 ft
      É uma sorte que ainda restem algumas grandes Douglas Fir, Sitka Spruce e Western Red Cedar na Ilha de Vancouver
      [1]: https://en.wikipedia.org/wiki/Big_Lonely_Doug

  • “Árvores gigantes não têm problema para bombear água até os galhos do topo”, dizem, mas talvez seja porque, para começo de conversa, elas não estejam realmente bombeando água

    • Então como deveríamos chamar isso?

  • Por outro lado, muitas árvores gigantes obtêm água do ar por meio da neblina
    A condensação da neblina costeira responde por uma parte considerável da necessidade de água dessas árvores[23]
    https://en.wikipedia.org/wiki/Sequoia_sempervirens#Fog_and_f...
    https://en.wikipedia.org/wiki/Sequoia_sempervirens

    • De modo parecido, ainda me surpreende o fato de que todas as árvores sejam feitas de ar, mais precisamente do carbono nele. Antes eu achava que a biomassa vinha do solo, mas a realidade é mais interessante
    • Sequoia ainda tem sua altura limitada pela gravidade, provavelmente por causa da pressão capilar [1]
      Se tivesse evoluído com uma estrutura segmentada, talvez pudesse crescer ainda mais alto
      [1] https://www.sfgate.com/science/article/REDWOODS-How-tall-can...
    • Também existe a teoria de que os musgos dessas árvores não são meramente epífitos, mas uma simbiose mutualística. A ideia é que o musgo retém umidade, e a árvore consegue acessar essa água

  • Todo mundo ainda subestima a água estruturada
    Reconheço que é controversa e que foi reproduzida apenas por poucos laboratórios fora do laboratório de Gerald Pollack na University of Washington, mas há fundamentos sólidos de que ela pode desempenhar um papel no transporte de água e seiva até o topo das árvores. No mínimo, participa do movimento induzido em tubos hidrofílicos quando há energia radiante ambiente suficiente, isto é, ultravioleta/infravermelho
    Artigos relacionados:
    “Exclusion-zone water inside and outside of plant xylem vessels.” 2024 Scientific Reports. https://www.nature.com/articles/s41598-024-62983-3
    “Surface-induced flow: a natural microscopic engine using infrared energy as fuel.” 202 Science Advances. https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aba0941
    “Long-range forces extending from polymer-gel surfaces.” 2003 Phys. Rev. E. https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevE.68.031408
    Site de Pollack: https://www.pollacklab.org/
    Críticas à teoria de Pollack:
    Schurr, J.M. (2013). Phenomena associated with gel–water interfaces: analyses and alternatives to the long-range ordered water hypothesis. J. Phys. Chem. B, 117(25), 7653–7674. https://doi.org/10.1021/jp302589y
    Elton, D.C., Spencer, P.D., Riches, J.D. & Williams, E.D. (2020). Exclusion zone phenomena in water — a critical review of experimental findings and theories. Int. J. Mol. Sci., 21(14), 5041. https://doi.org/10.3390/ijms21145041
    Elton, D.C. & Spencer, P.D. (2021). Pathological water science — four examples and what they have in common. In Water in Biomechanical and Related Systems (Biologically-Inspired Systems, vol. 17), pp. 155–170. Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-030-67227-0_8 (preprint: https://arxiv.org/abs/2010.07287)

    • É uma pena eu não ter guardado, mas muito tempo atrás houve um tópico realmente engraçado no Usenet sci.physics. Era sobre como, quando se acumula evidência contrária suficiente sobre algo, ou quando algo contraria um consenso aceito, a pesquisa passa a ser proibida e novas evidências deixam de ser aceitas
      O tópico pedia que as pessoas listassem esses itens, e a lista chegou a centenas. Havia itens muito mais absurdos, mas as pessoas viam suas palavras-gatilho e não conseguiam conter a raiva
      Isto pode entrar no item de homeopatia

  • Não entendo por que se acredita que uma árvore não consiga levar água acima de um certo limite. Tudo o que é necessário é um sistema de válvulas, e as plantas já têm algo assim para outros fins. Não faz sentido dizer que as árvores são limitadas por literalmente sugarem a água para cima. Se fosse assim, elas já deveriam travar em alturas que a maioria das árvores ultrapassa facilmente
    Parece que as árvores simplesmente não crescem mais tanto hoje em dia. Mesmo árvores comuns, como os abetos, parecem capazes de chegar a 100 m, mas simplesmente não costumam ir tão longe
    Uma possibilidade é o esgotamento de nutrientes. Mas, pessoalmente, acho que a causa é a ausência de elefantes. Elefantes continuavam danificando árvores jovens, e talvez só algumas poucas sortudas que sobrevivessem crescessem até ficar gigantes. Talvez as redwoods tenham sido criadas por povos indígenas que removiam as árvores jovens e deixavam as antigas

    • Dizer que “tudo o que é necessário é um sistema de válvulas” até funcionaria, mas não parece ser o modo real. Segundo este vídeo do Veritasium, é por causa da pressão negativa, ou seja, da tensão
      https://www.youtube.com/watch?v=BickMFHAZR0
      Recomendo. Acho que é um dos melhores vídeos do Veritasium feitos pelo Derek
    • A concentração de CO2 de 250 ppm na atmosfera antes do início da Revolução Industrial não era uma mínima histórica em termos de tempo geológico?
      As florestas altas antigas mais recentes aguentaram bem mesmo em uma Terra mais fria, então talvez isso não tenha relação especial
      Ainda assim, é fácil imaginar que uma Terra mais quente, úmida e com maior concentração de CO2 na atmosfera favorecesse o crescimento de árvores mais altas
      Por outro lado, essa não é minha área, então talvez eu não saiba muito bem do que estou falando