A ‘pele’ do deserto está a desaparecer – mas plantas cultivadas em laboratório podem ajudar

As chamadas biocrostas formam uma camada viva que é crítica para os desertos estéreis, protegendo contra as tempestades de poeira e ancorando plantas. Os cientistas estão a tentar desenvolver sistemas complexos para transplantar biocrostas.

Publicado 16/02/2022, 12:04
Cato

As “biocrostas” vivas são compostas por cianobactérias, musgos, líquenes e fungos, que protegem e fertilizam o solo do deserto para que este possa abrigar plantas maiores, como por exemplo este cato.

Fotografia por Neal Herbert, NPS

Anita Antoninka contorna um riacho ao longo de minúsculos pontos negros num pequeno trecho do deserto do Arizona. Embora o solo a seus pés pareça empoeirado e sem vida, esta ecologista garante que há vida escondida lá debaixo e que ela a vai ressuscitar. Em poucos segundos, os pontos desdobram-se num manto sumptuoso de minúsculas folhas verdes escuras: musgo.

Cada pedaço de musgo é mais pequeno do que uma borracha, e o aparecimento súbito de centenas cria um tapete mágico de vida. Este truque, diz Anita Antoninka, “revela um mini ecossistema em funcionamento”.

Seca ou húmida, esta camada de micróbios e plantas de um milímetro de espessura, chamada biocrosta, cria uma pele viva protetora para os lugares mais secos da Terra. As biocrostas absorvem dióxido de carbono e libertam oxigénio. E também fertilizam o solo seco ao converterem o nitrogénio presente na atmosfera numa forma que as plantas podem usar, incentivando o crescimento de plantas maiores cujas raízes se ancoram no solo, algo que, por sua vez, mitiga os efeitos da erosão.

Mas nas terras secas pelo mundo inteiro, as biocrostas estão ameaçadas devido às alterações climáticas, explorações pecuárias e recreativas, entre outras atividades humanas. As biocrostas podem crescer novamente, mas é um processo que demora séculos. Se perdermos estas partes pouco reconhecidas, mas que são vitais no ecossistema do planeta, segundo os cientistas, as tempestades de poeira mortais irão aumentar, ao passo que a biodiversidade irá diminuir.

É por esta razão que Anita Antoninka – da Universidade do Norte do Arizona – e um pequeno grupo de outros investigadores especializados em biocrostas começaram uma nova e ambiciosa experiência: estão a cultivar biocrostas em hortas enormes e a transplantá-las para algumas das regiões mais secas e degradadas do sudoeste dos EUA. É importante salientar que este trabalho dá aos cientistas a oportunidade de estudar a forma como as alterações climáticas irão afetar estes ecossistemas que, apesar de resilientes, são frágeis.

“Estas experiências oferecem uma grande oportunidade para impulsionar o sistema e compreender os mecanismos que tornam uma biocrosta resiliente o suficiente para sobreviver às alterações climáticas”, diz Sasha Reed, ecologista do Centro de Ciências Biológicas do Serviço Geológico dos EUA.

Um exemplo saudável de crosta de solo criptobiótico num deserto do Utah.

Fotografia por Bazzano Photography, Alamy Stock Photo

Como começam as biocrostas

Apesar de as biocrostas cobrirem atualmente milhares de quilómetros quadrados de solo pelo mundo inteiro – os cientistas estimam que cobrem 12% da terra seca do planeta – cada crosta começa com um micróbio minúsculo chamado cianobactéria. Levadas pelo vento a partir de uma biocrosta já existente, algumas espécies de cianobactérias conseguem viver em solos estéreis. Pode não parecer muito, mas é o suficiente para semear o início de uma nova mancha de biocrosta.

Contudo, estas células resilientes têm uma grande fraqueza. Enquanto plantas, absorvem a luz solar, mas a sua cor pálida significa que não produzem melanina, um pigmento escuro que atua como protetor solar químico, deixando o seu ADN vulnerável à radiação ultravioleta. Quando o sol fica muito intenso, as cianobactérias unicelulares recuam para pouco abaixo da superfície, segregando açúcares pegajosos que criam um caminho para se movimentarem.

Com a ponta da sua espátula, Anita Antoninka arranca um pedaço de biocrosta do tamanho de uma moeda pequena debaixo dos ramos emaranhados de uma mesquita, e aperta o pedaço entre o polegar e o dedo indicador. Anita aponta para as várias partículas de poeira que ficam penduradas sob um torrão de fios quase invisíveis, evidência dos carboidratos pegajosos que as cianobactérias deixam para trás. Sem esta atividade, diz Anita, este aglomerado sólido seria apenas mais areia.

“É um bocado como o esparguete. Se o atirarmos contra a parede, fica colado. Aqui acontece a mesma coisa”, diz Anita, cerrando os olhos sob o sol brilhante do Arizona que atinge os 29,4 graus Celsius mesmo em meados de novembro. “À medida que as cianobactérias constroem esta matriz, unem a superfície do solo. É uma coisa boa.”

A juntar-se às pálidas cianobactérias levadas pelo vento estão as suas familiares mais escuras. Ambos os tipos de cianobactérias adicionam nutrientes vitais e estabilidade ao solo, dando aos musgos, líquenes e fungos um ambiente mais hospitaleiro quando estes chegam soprados pelo vento. Só quando esta gama completa de organismos começa a trabalhar em conjunto é que existe uma verdadeira biocrosta. As chuvas sazonais das monções iniciam a estação de crescimento da biocrosta. À medida que as águas das enchentes recuam, os organismos da biocrosta secam e ficam adormecidos. Quando chega o período seguinte de humidade, as plantas ressuscitam. Sasha Reed não sabe quanto tempo é que as biocrostas conseguem permanecer adormecidas entre os períodos sem humidade, mas suspeita que sejam pelo menos décadas, se não mais.

Matthew Bowker, colega de Anita Antoninka na Universidade do Norte do Arizona, acrescenta que “se toda a superfície do solo, não fosse mantida unida, ficaria altamente suscetível a ser levada pelo vento ou pela água”.

Esquerda: Superior:

Uma visão aproximada das bainhas que as cianobactérias deixam para trás quando vão para o subsolo.

Direita: Fundo:

As cianobactérias movem-se através de partículas no solo, deixando para trás fibras pegajosas (fios brancos mostrados na imagem) que aglomeram as partículas do solo. Estas fibras permanecem pegajosas durante muito tempo após a morte das cianobactérias, aglomerando-se numa crosta espessa e contínua de solo.

fotografias de Usgs

Perdas pessoais, grandes conquistas

As biocrostas podem ter evoluído para resistir à seca, mas não evoluíram para resistir aos humanos.

O muro fronteiriço que separa os Estados Unidos do México está situado ao longo da extremidade sul do Monumento Nacional de Organ Pipe Cactus. Os veículos da Patrulha Fronteiriça dos EUA levantam uma nuvem de poeira quase constante enquanto atravessam o que costumava ser o habitat principal da biocrosta. Quando Anita Antoninka visitou o local para perceber de que forma o tráfego e as máquinas pesadas levadas para a construção do muro estavam a afetar as crostas antigas, fez uma descoberta previsível: as coisas não estavam boas. Cada passo dado projetava uma pequena nuvem de terra solta, porque não houve biocrosta para manter o solo no lugar durante as monções de verão.

Anita Antoninka considera esta uma perda pessoal, até porque cumprimenta as biocrostas no campo como se fossem velhos amigos. “Está ali uma Heppia!” grita Anita, “e uma Collema!” Ao correr pelo local, enquanto delineia o perímetro da crosta para a sua equipa recolher naquele dia, Anita fica encantada ao encontrar um desabrochar surpreendente de crosta. Agachada, a investigadora observa de perto a mancha escura na poeira bege. “Oooh, vocês são tão fofos! Olá, pessoal!”

Consternados com a perda generalizada de biocrosta no sudoeste dos EUA devido ao desenvolvimento, incêndios e outras atividades humanas, Anita Antoninka e Matthew Bowker estão a cultivar biocrosta em laboratório com o objetivo final de criar materiais de transplante para ajudar na restauração da biocrosta.

Foi isso que levou Anita Antoninka e a sua equipa ao deserto de Sonora, para colher biocrosta saudável do parque de Organ Pipe, bem como das áreas dos Monumentos Nacionais de Tonto e Casa Grande. Em todos estes locais, pequenas manchas de biocrosta saudável são levadas para servir como reserva de sementes para o laboratório.

Felizmente para os investigadores, só são necessários pedaços pequenos, porque os organismos na biocrosta são totipotentes, o que significa que qualquer célula individual consegue regenerar todo o organismo, desde que as condições sejam adequadas.

E adequadas significa agrestes. A vida numa estufa, com a sua temperatura, sombra e humidade constantes, é demasiado confortável para a biocrosta; as experiências feitas nestas condições falharam. Os lotes guardados ao ar livre, protegidos do calor e da aridez extremos, foram suficientes para fortalecer as pequenas plantas sem que isso as matasse. A equipa cultiva agora novas crostas em juta e noutros substratos biodegradáveis para as biocrostas poderem ser enroladas, transportadas e desenroladas, intactas, num novo local.

“Anita está na linha da frente. Ela está a impulsionar este campo incrivelmente depressa”, diz Akasha Faist, ecologista da Universidade do Novo México. Os ecologistas aguardam há anos, diz Akasha Faist, que as biocrostas regressem por conta própria, mas agora, os esforços de Anita Antoninka e de outros começaram a acelerar este processo natural.

Até agora, os investigadores só transplantaram biocrostas com base no local onde as espécies foram originalmente encontradas. Mas o trabalho de Sasha Reed no Serviço Geológico dos EUA mostra que mesmo as pequenas mudanças na temperatura e precipitação podem criar um stress mortal para estes organismos que já vivem nos limites. Em vez de cultivar crostas nas condições atuais, Anita Antoninka quer cultivá-las em lugares mais quentes e secos para prevenir contra um planeta ainda mais quente.

“Precisamos de parar com a restauração baseada no presente e avançar em direção ao futuro”, diz Anita Antoninka. “Não sei se vai funcionar ou não, mas vale a pena tentar.”
 

Este artigo foi publicado originalmente em inglês no site nationalgeographic.com

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