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Afinal, os girassóis acompanham o movimento do Sol?


- Atualizado no dia 20 de agosto de 2021 -

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        O Girassol (Helianthus annuus) é uma das plantas mais populares do mundo, sendo amplamente utilizado como fonte de óleo (alimentar e para biodiesel) e sementes (alimento animal e humano), além de enfeitar vários jardins. Mas talvez o maior fascínio sobre essa planta recaia sobre sua relação com a radiação solar. Segundo a crença popular, a grande coroa de flores dessa planta segue o movimento do Sol pelo céu. Porém, qual é a verdade nessa história?

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   FLOR DO GIRASSOL NÃO SEGUE O SOL

         A "flor" do girassol é, na verdade, um conjunto de várias pequenas flores no seu centro e grandes falsas pétalas amarelas ao seu redor (!). O conjunto dessas flores é chamado de 'capítulo'. A suposta movimentação da flor em sincronia com o Sol não acontece na cabeça florida do girassol maduro, e, sim, no período de broto dela (fase inicial de desenvolvimento dessa parte da planta). Quando madura, já com sua típica forma de grande flor amarela, ela não mais "persegue" o Sol, mas fica sempre apontada para uma direção específica: o leste. O movimento na fase de broto da coroa de flores, tradicionalmente chamado de heliotropismo, ocorre, de dia, no sentido leste para oeste e, à noite, ela retorna para a posição inicial leste já esperando o Sol se pôr nessa direção. As folhas também acompanham o movimento, este o qual obedece a um ciclo circadiano, e é mantido até mesmo na ausência do Sol durante o dia (tempo nublado, por exemplo). Outro motivo que pode induzir as pessoas a assumirem que as flores maduras também se movimentam é devido à visão dos campos de girassol, como o da figura abaixo, onde todas as coroas viradas para uma mesma direção dão a sensação de que elas estão seguindo algo.

(!) Existem duas variações principais da espécie, uma domesticada e outra selvagem. Para mais informações, acesse: Splicing pode ser a chave para explicar o rápido processo evolutivo de domesticação dos girassóis

Na foto à esquerda, temos o broto da flor do girassol, o qual, de fato, acompanha o movimento do Sol; já as coroas das flores maduras da foto à direita não se movimentam, ficando fixas na direção leste
   

   FOTOTROPISMO E HELIOTROPISMO

          Movimentos de plantas tem fascinado as pessoas ao longo de milênios. Por exemplo, Varro (116-27 a.C.) observava e descrevia movimentos de flores, e Plínio (23/24-79 d.C.) estudava o fechamento de folhas durante climas ruins. No entanto, foi Charles Darwin (1809-1882) que revelou os segredos dos movimentos em plantas. No livro de Charles e Francis Darwin (Botânico e irmão de Charles), chamado 'The power of movement in plants' (O poder do movimento em plantas, 1880), as amplas classes de movimentos associados com luz, gravidade e contato, no contexto dos efeitos de modificação estrutural das plantas, são documentados.

          Os movimentos das plantas descritos por Darwin têm sido desde então divididos em: (i) tropismos, os quais são movimentos, positivos ou negativos, induzidos por um fator posicional como luz ou gravidade; (ii) movimentos násticos, os quais dependem de um fator externo mas são independentes da posição; e (iii) nutações, os quais são movimentos associados a taxas desiguais de crescimento em lados opostos do órgão envolvido. Os movimentos das plantas também têm sido classificados de acordo se são reversíveis ou irreversíveis, ativos ou passivos, ou de acordo com a relação entre a natureza e direção do estímulo.

          Todas as plantas - incluindo as plantas carnívoras (!) - dependem da interação entre água e parede celular para realizar movimento. Uma classificação física adicional nesse sentido, usando a escala de tempo para o transporte de água através dos tecidos da planta, distingue entre movimento dirigido puramente por água e movimento que usa instabilidades elásticas para amplificar a capacidade de movimentação.


          As plantas possuem a habilidade de sentir o ambiente (propriocepção) em ordem de se orientarem visando um ótimo crescimento e desenvolvimento e para minimizar quaisquer efeitos deletérios. Nesse cenário, tropismo pode, portanto, ser descrito como o movimento direcional de órgãos das plantas, como raízes, folhas e flores, em resposta a um estímulo direcional, o qual pode ser tanto positivo (em direção à posição do estímulo) ou negativo (afastando-se da posição do estímulo). Estímulos incluem luz, gravidade, toque temperatura, água e compostos químicos diversos.


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   GIRASSOL: FOTOTROPISMO OU HELIOCENTRISMO? 

           A questão sobre se o movimento do girassol é fototrópico ou heliotrópico tem sido debatido desde o início do século XIX. Em experimentos controlados, o movimento de uma fonte de luz azul de leste para oeste, com períodos contendo 16 horas de luminosidade e 8 horas de escuro, é suficiente para o girassol imitar o movimento observado no meio natural. Porém, se mudado essa proporção e tempo total (ex: 20 horas de luz azul e 10 horas de escuro; total = 30 horas), o movimento não acompanha mais a sincronia luz/escuro, confirmando que regulação circadiana também atua de forma crucial no processo. 

           Apesar do termo heliotropismo - do Grego "phos" (luz) e "tropos" (virar) - ser frequentemente intercambiado com o termo 'fototropismo' na literatura acadêmica, o primeiro é usado para descrever qualquer movimento de orientação de qualquer órgão de uma planta na direção do Sol, independentemente do mecanismo do movimento (Ref.7). Fototropismo, por outro lado, geralmente se refere ao crescimento ou expansão de tecidos de plantas em resposta à direção de uma fonte de luz qualquer, gerando uma resposta de orientação. É argumentado que o girassol imaturo possui fototropismo, e que seus movimentos - especialmente durante a noite - também podem ser orientados pela rotação da Terra e por efeitos gravitacionais (ex.: Lua) (Ref.8). Porém, o termo heliotropismo ainda continua sendo usado amplamente na literatura acadêmica para se referir à movimentação do girassol. 

          Muitas outras espécies de plantas utilizam o fototropismo para movimentar suas folhas em direção ao Sol, buscando otimizar a fotossíntese. Já as flores de várias espécies e famílias de plantas, em específico, podem também se movimentar acompanhando a luz solar (heliotropismo), existindo ou não uma movimentação das folhas. Existe ampla evidência científica de que a maior incidência solar, ao aquecer o distinto órgão das angiospermas (plantas com flores), gera uma temperatura ótima para o sucesso reprodutivo: 

- Flores mais aquecidas podem ajudar a aquecer também os insetos polinizadores, fazendo estes ficarem mais ativos para voar com maior intensidade entre as flores, aumentando a taxa de polinização; 

- Flores mais aquecidas podem favorecer o crescimento de sementes e/ou de frutos; 

- Pólen mais aquecido pode germinar mais rapidamente quando entregue de uma flor para outra.

Os Ranúnculos-da-Neve (Ranunculus nivalis) são uma espécie de planta que possuem flores que, de fato, seguem o Sol
 
Outro exemplo bem conhecido de flor com fototropismo (resposta heliotrópica) é a Arabidopsis thaliana, o qual é promovido por fótons na região do ultravioleta (UV) e do azul (≤500 nm) e depende de múltiplas famílias de fotorreceptores, principalmente via criptocromos. © lehic/Shutterstock

 
          Nesse sentido, ainda temos dois esclarecimentos para se fazer relativos ao girassol. Primeiro, por que o fototropismo ocorre na fase de broto? E, segundo e mais curioso, porque a flor do girassol maduro é fixada apontando no sentido leste?

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          De acordo com um estudo publicado em 2016 na Science (Ref.1), o movimento de 180° do broto da coroa do girassol de ida e volta no período de 24 horas é controlado por um crescimento diferenciado de um lado ou outro da planta, forçando a parte oposta a se contorcer (nutação). Ou seja, ao longo do dia, uma parte cresce mais rapidamente, fazendo o tronco se curvar e, à noite, a outra parte cresce mais rapidamente, curvando o broto para o leste novamente. Esse processo é mediado crucialmente pelos hormônios giberelina e auxina (Ref.7). À medida que o broto vai amadurecendo, a movimentação vai cessando aos poucos, e fica fixa na posição leste no final do amadurecimento. Já o porquê desse padrão variante de movimento ao longo do desenvolvimento dessa espécie, o estudo encontrou dois fatores: taxa de desenvolvimento e atração de insetos. Resumidamente:

1. Colocando vários girassóis (brotos) em vasos, e rodando estes de modo que a movimentação natural se invertesse (oeste para leste), os pesquisadores notaram um crescimento 10% menor dos espécimes quando comparado com girassóis não impedidos de se movimentarem nas direções naturalmente programadas. Isso trouxe evidência conclusiva sobre o papel crucial das taxas de fotossíntese no heliotropismo/fototropismo do girassol, já que as folhas dessa planta também se movimentam no sentido de máxima captação solar. Maior fotossíntese, maior a quantidade de substratos energéticos e percursores bioquímicos estruturais na planta (a partir da produção de glicose). No vídeo abaixo é mostrado a movimentação dos brotos de flores de girassóis.

                                          

2. Para explicar a preferência das coroas de flores maduras pelo leste, os pesquisadores descobriram que, nessa posição, as plantas atraíam 5 vezes mais polinizadores do que quando eram forçadas a ficarem apontando para a posição oeste! Como mostrado pelas análises, o motivo disso seria um maior aquecimento proporcionado pelo Sol nascendo no leste neste horário do dia, em comparação com as flores viradas para a direção contrária. E quando estas últimas eram aquecidas de forma artificial até igualarem sua temperatura com as outras nas manhãs, mais insetos polinizadores passavam a visitá-las. Contudo, as coroas de flores voltadas para o leste continuavam a receber mais visitantes voadores. A teoria de germinação e aquecimento dos insetos também pode ser um complemento aqui, em adição ao fato desses animais estarem sendo atraídos pelo calor  emitido pelas flores.

         Os resultados obtidos foram muito consistentes, e corroboram a significância ecológica dos movimentos de heliotropismo e de fototropismo observados em outras espécies de plantas. De fato, um estudo mais recente, publicado no periódico New Phytologist (Ref.9), também chegou nas mesmas conclusões, encontrando - após uma série de experimentos - que as flores voltadas para o leste aumentam o aquecimento matinal (atraindo mais abelhas e fomentando o crescimento de sementes maiores e mais massivas), e que a incidência solar direta fluorescem partes nas pétalas com ultravioleta (UV) que ficam visíveis para abelhas mas não para os olhos humanos. No geral, os pesquisadores encontraram que a orientação leste produz uma dinâmica específica de temperatura diária que influencia o microclima das flores, o tempo preciso da emergência do pólen e também complexas interações entre o relógio circadiano da planta e pistas ambientais, com importantes implicações para traços adaptativos sexo-dependentes. 

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CONCLUSÃO: Uma coisa é clara nos girassóis: as coroas de flores não se movimentam, apenas os brotos. O mais engraçado nesse último ponto é que enquanto várias outras flores de espécies distintas de plantas seguem, de fato, o Sol, quem ganha a fama é justamente uma flor que não mexe uma pétala sequer em resposta à variação de radiação solar. E o fato do girassol adulto encarar fixamente o leste com o seu capítulo é explicado pelos benefícios reprodutivos que essa posição proporciona para a planta.
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REFERÊNCIAS CIENTÍFICAS
  1. http://science.sciencemag.org/content/353/6299/541 
  2. http://www.latimes.com/science/sciencenow/la-sci-sn-sunflowers-direction-20160804-snap-story.html
  3. http://plantsinmotion.bio.indiana.edu/plantmotion/movements/tropism/solartrack/solartrack.html   
  4. http://www.jstor.org/stable/2402749?seq=1#page_scan_tab_contents
  5. http://www.sunflowernsa.com/all-about/faq/#11
  6. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pce.14139
  7. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0098847217302800
  8. https://academic.oup.com/jxb/article/70/21/6049/5554344
  9. Harmer et al. (2021). Flower orientation influences floral temperature, pollinator visits and plant fitness. New Phytologist. https://doi.org/10.1111/nph.17627