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Acao do enxofre em chuva acida simulada sobre parametros morfofisiologicos de Phaseolus vulgaris L. (Fabaceae).

Introducao

A composicao quimica da agua da chuva e uma combinacao da composicao quimica das goticulas que formam as nuvens e das substancias que se incorporam as gotas de chuva durante a precipitacao. Sendo assim, a agua da chuva, de certa forma, retrata as caracteristicas da massa de ar, no que diz respeito ao conteudo de particulas e gases soluveis em agua, pela qual atravessam as gotas de chuva durante a precipitacao. Evidencia disso e a variacao da composicao quimica da agua da chuva em relacao ao tempo, que se observa no decorrer de um evento de precipitacao. Outra evidencia e a reacao inversa que ha entre o total de ions dissolvidos e a quantidade de chuva precipitada, sugerindo que a maior parte dos ions presentes na agua da chuva se incorpora a ela durante a precipitacao, processo conhecido como remocao abaixo da nuvem (below-cloud removal) (SOUZA et al., 2006).

Alguns ions estao presentes normalmente nas chuvas, pelos processos biogeoquimicos normais. Naturalmente existe na atmosfera compostos como o dioxido de carbono (C[O.sub.2]), o nitrogenio e o enxofre, que dao a chuva uma caracteristica levemente acida (MIGLIAVACCA et al., 2005), com um pH natural em torno de 5,6. Entretanto, estudos demonstram que nao se deve generalizar este valor, pois ja foram encontradas em areas remotas, chuvas com valores acidos, indicando que naturalmente pode haver fatores que diminuem o pH das chuvas (MARQUES et al., 2006).

O aumento da atividade urbano-industrial tem levado a crescente emissao de compostos quimicos na atmosfera (ALVES et al., 1990), pelo aumento no consumo de combustiveis fosseis, influenciando diretamente a caracteristica da precipitacao (TRESMONDI et al., 2005). No Sul do Brasil, a queima destes combustiveis, principalmente carvao, esta entre as fontes industriais que tem provocado alteracoes da qualidade ambiental em determinadas areas nesta regiao (MIGLIAVACCA et al., 2005). Essas emissoes causam acidificacao ainda maior das chuvas, que esta associada principalmente a presenca de oxidos de nitrogenio (N[O.sub.x]) e dioxido de enxofre (S[O.sub.2]) provindos dos processos de combustao. Na presenca da radiacao solar, as reacoes destes gases com o vapor de agua presente na atmosfera ocasionam a formacao de acido nitrico e sulfurico e como consequencia diminui o pH da agua de acordo com os niveis de poluicao (MIRLEAN et al., 2000).

Areas menos industrializadas sao alvo da expansao industrial, como acontece na regiao da cidade de Ponta Grossa, Estado do Parana, onde as novas industrias atuam como fontes poluidoras na regiao. Alem de contribuir com as mudancas climaticas com a emissao excessiva de gases como dioxido de carbono (C[O.sub.2]), metano (C[H.sub.4]), ozonio ([O.sub.3]) e oxido nitroso ([N.sub.2]O), as industrias favorecem a formacao de chuvas acidas na regiao (BRENA, 2002), prejudicando assim a composicao vegetal dos Parques e Unidades de Conservacao da regiao.

Embora as florestas parecam ser particularmente afetadas pela deposicao da chuva acida (sofrendo alteracoes morfologicas, fisiologicas, anatomicas, bioquimicas, entre outras, ocasionadas por poluentes liberados na atmosfera) (CONSUL et al., 2004; SILVA et al., 2000), culturas agricolas tambem podem sofrer os seus efeitos, como o feijao, a soja, o milho e o trigo.

A chuva acida pode exercer efeitos prejudiciais a folha, ao caule, as raizes e ao solo, podendo causar a reducao da razao clorofila a/clorofila b, a perda de biomassa de troncos e de raizes, prejudicar o transporte de agua dentro da planta, bem como tornar alguns nutrientes indisponiveis no solo, dificultando o desenvolvimento da planta (BRENA, 2002).

A intensidade dos danos depende do estadio de desenvolvimento e das condicoes fisiologicas da planta, da area foliar e da taxa de absorcao de constituintes da chuva por unidade de area. O dano depende ainda da frequencia, intensidade e composicao da chuva (ALVES et al., 1990).

Este estudo preliminar foi realizado com o objetivo de analisar o efeito da chuva acida causada por elevados niveis de acido sulfurico, sobre parametros morfologicos e sobre o crescimento de plantas de feijao (Phaseolus vulgaris L. (Fabaceae)) cv. IPR88 Uirapuru. Essa especie, bem adaptada as condicoes locais, foi utilizada pelo seu ciclo de vida curto possibilitar investigacao mais rapida sobre possiveis efeitos de maior acidez da chuva, possibilitando posteriormente, acompanhamento mais prolongado e criterioso desses efeitos sobre esta cultura em condicoes de campo e em especies nativas da regiao de Ponta Grossa, Estado do Parana, local possivelmente afetado pela precipitacao acida, pela proximidade a regioes industriais.

Material e metodos

O trabalho foi conduzido em casa-de-vegetacao, no Colegio Estadual Agricola Augusto Ribas, situado no campus da Universidade Estadual de Ponta Grossa (UEPG), Ponta Grossa, Estado do Parana, instalado em 30/1/07. A temperatura media do ar dentro da casa-devegetacao durante o periodo avaliado foi de 26,1[grados]C, oscilando entre a maxima absoluta de 38,0[grados]C e a minima absoluta de 14,0[grados]C. Foram utilizadas plantas de feijao (Phaseolus vulgaris (L.)) cv. IPR88 Uirapuru, desenvolvidas pelo Instituto Agronomico do Parana--Iapar e indicadas para cultivo em todo o Estado do Parana. As plantas foram cultivadas em vasos plasticos pretos, com capacidade de aproximadamente 3,5 kg, preenchidos com Latossolo Vermelho distrofico.

Em cada vaso foram colocadas para germinar quatro sementes de feijao previamente selecionadas. Decorridos seis dias apos a semeadura, quando as plantulas apresentavam as folhas primarias totalmente expandidas (estadio [V.sub.1]) (FERNANDEZ et al., 1982), realizou-se o desbaste deixando-se duas plantas por vaso. A irrigacao do solo dos vasos foi efetuada por meio de um turno de rega de quatro dias e quantificada pelo uso dos valores medios mensais da evapotranspiracao potencial (ETP) (mm [dia.sup.-1]) (PEREIRA et al., 2002) e dos valores de coeficiente de cultivo (Kc) (DOOREMBOS; KASSAM, 1979; SOUZA; GOMES, 2008), para a cultura do feijoeiro em Ponta Grossa, Estado do Parana.

Durante todo o ciclo da cultura, foram feitas observacoes de fenologia, diariamente, caracterizando-a segundo o metodo descrito por Fernandez et al. (1982), para a cultura do feijao. Nesta escala, o ciclo biologico do feijoeiro e constituido de dez etapas de desenvolvimento, e a designacao de cada etapa e baseada em um codigo que consta de uma letra e um numero. A letra significa a fase dentro do ciclo, ou seja, a letra V refere-se a fase vegetativa e a letra R, a fase reprodutiva e os numeros indicam a posicao da etapa de desenvolvimento da planta dentro da escala, sendo os estadios caracterizados pela germinacao ([V.sub.0]), cotiledones ao nivel do solo ([V.sub.1]), folhas primarias expandidas ([V.sub.2]), primeira folha trifoliada ([V.sub.3]), terceira folha trifoliada (V4), botoes florais--pre-floracao ([R.sub.5]), abertura da primeira flor--floracao ([R.sub.6]), inicio da formacao das vagens ([R.sub.7]), enchimento das vagens ([R.sub.8]) e maturidade fisiologica ([R.sub.9]). A caracterizacao da mudanca do estadio fenologico era realizada quando 50% das plantas da populacao de cada tratamento apresentavam as caracteristicas referentes ao novo estadio.

Foram utilizados dois tratamentos, sendo o controle (denominado T1) para simulacao da chuva com um pH proximo a chuva comum (pH 6,0) e o tratamento com chuva acida simulada com enxofre (pH 3,0) (denominado T2). A solucao de chuva acida foi preparada por meio da mistura de acido sulfurico 0,5 mol [L.sup.-1] e agua destilada para reduzir o pH a um valor igual a 3,0, conforme procedimento descrito por Sant'Anna-Santos et al. (2006). Aos 14 dias apos a semeadura, quando as plantas encontravam-se no estadio [V.sub.3], deu-se inicio as simulacoes de chuvas dos dois tratamentos utilizando-se pulverizadores manuais. Estas simulacoes foram realizadas por um periodo de dez dias consecutivos, com duracao de 20 min., sempre no periodo da manha, proximo as 9h. As amostragens foram realizadas por meio de tres coletas nos estadios [V.sub.3], [R.sub.6] e [R.sub.7], respectivamente, sempre apos o decimo dia de pulverizacao.

Em cada coleta foram descartados cinco vasos de cada tratamento, num total de dez plantas por tratamento, por coleta, onde foram realizadas analises das concentracoes de clorofila a, clorofila b, clorofila total e feofitinas pelo metodo de extracao segundo Hiscox e Israelstam (1979). Foram recortados pedacos de 2 [cm.sup.2] da parte central da folha e posteriormente, encubados em 5 mL de dimetilsulfoxido por 18h a 65[grados]C para extracao completa das clorofilas e feofitinas. Verificou-se a absorvancia da solucao resultante nos comprimentos de onda 648, 664, 665 e 750 nm, com os calculos das concentracoes de acordo com Apha (1998) e Barnes et al. (1992).

Para analise estatistica de todas as variaveis, apos a verificacao da normalidade dos dados empregandose o teste de Shapiro-Wilk, utilizou-se o teste t de student para comparacao dos tratamentos dentro de cada coleta. Para tal procedimento, utilizaram-se os software Bioestat[R] 2.0 e Microsoft Excel[R] para melhor interpretacao e visualizacao dos resultados.

As analises de alteracoes anatomicas tambem foram realizadas nesses tres estadios fenologicos ([V.sub.3], [R.sub.6] e [R.sub.7]). As folhas adultas foram fixadas no proprio local de coleta, utilizando-se FAA 70 (JOHANSEN, 1940), sendo posteriormente armazenadas em alcool etilico a 70% (V/V). Laminas semipermanentes foram preparadas a mao livre, a partir de seccoes transversais da regiao mediana do limbo foliar e do peciolo. Tambem foram obtidas laminas de seccoes do limbo foliar em vista de face. O material seccionado foi previamente submetido a coloracao com azul de astra e fucsina basica (ROESER, 1962) e azul de toluidina (O'BRIEN et al., 1965). Os registros fotograficos foram realizados em Fotomicroscopio Olympus[R] CX 31. As escalas micrometricas foram fotografadas e ampliadas nas mesmas condicoes opticas.

A interpretacao das alteracoes anatomicas a partir dos diferentes tratamentos propostos foi realizada pela analise das modificacoes qualitativas, evidenciadas particularmente nos anexos epidermicos.

Resultados e discussao

Clorofila

As clorofilas, por sua estrutura quimica instavel, sao facilmente degradadas (STREIT et al., 2005). Por esse efeito, pode ser observado na Figura 1 o primeiro efeito da chuva acida. A partir da analise dos valores de concentracoes de clorofila no estadio [R.sub.6], foi observada maior degradacao da clorofila a nas plantas submetidas a chuva acida (T2). Para efeito de comparacao, nesse periodo foi analisado tambem o teor de clorofila b, onde se verificou tambem o efeito da acidez das chuvas simuladas na diminuicao desse pigmento, como ilustra a Figura 1. Esse efeito foi observado tambem por Alves et al. (1990). Os teores de clorofila total apresentaram a mesma tendencia, conforme pode ser verificado na Figura 1. Os teores de clorofila a (p = 0,0686), clorofila b (p = 0,0836) e clorofila total (p = 0,0706) obtidos nao demonstraram valores estatisticamente significativos. Essa diminuicao dos teores de clorofila nas plantas pode ter ocorrido pelos acidos fortes, neste caso o acido sulfurico, reduzir sua sintese ou aumentar sua degradacao (ALVES et al., 1990).

Na analise do estadio [R.sub.7], foi observado um efeito secundario, em que os teores de clorofila a, clorofila b e clorofila total mostraram-se ligeiramente superiores e nao estatisticamente significativos nas plantas em efeito acido (T2) em relacao as plantascontrole (T1), possivelmente porque a planta pode ter desenvolvido um mecanismo de resistencia das folhas as simulacoes acidas. Esse efeito tambem foi relatado por Fan e Wang (2000), estudando o efeito da acidez da chuva nos individuos Melia azedarach L. e Koelreuteria bipinnata Franch.

[FIGURA 1 OMITIR]

Comparando as concentracoes de clorofila a e clorofila b, observou-se maior proporcao de clorofila b sobre a clorofila a, possivelmente, pelo nivel de sombreamento da casa-de-vegetacao. Lima Junior et al. (2005) e Neves et al. (2005), estudando especies arboreas, descreveram que maior proporcao de clorofila b pode ser vantajosa sob o sombreamento, pois este tipo de clorofila permite maior absorcao de luz menos intensa. Alves et al. (1990) observaram que a razao clorofila a/b foram mantidas essencialmente constantes, resultado tambem observado na presente pesquisa, indicando que as clorofilas a e b foram afetadas igualmente.

A reducao no teor de clorofila, normalmente, esta associada a modificacao da composicao, da frequencia e da intensidade de chuva. Segundo Szabo et al. (2003), o dioxido de enxofre (S[O.sub.2.sup.-]) pode alterar os processos fotossinteticos, reduzindo a concentracao de clorofila e convertendo-a em feofitina e [Mg.sup.2+] (SHAN, 1998) (Figura 1). No presente estudo, entretanto, a chuva acida nao causou a conversao das clorofilas em feofitinas, visto que a reducao no teor de clorofila nao correspondeu a um aumento na producao das correspondentes feofitinas. Esse resultado pode ter sido decorrente da degradacao por processos oxidativos, sem a concomitante formacao de feofitina (ALVES et al., 1990).

Neste trabalho, no tratamento exposto a chuva acida simulada com pH 3,0 (T2), as plantas de feijao apresentaram decrescimos nao-estatisticamente significativos nos conteudos de clorofilas em nenhuma das coletas, enquanto os teores de feofitina nos estadios [V.sub.3] e [R.sub.7] foram estatisticamente significativos (p = 0,0205 e 0,0089), quando comparados ao tratamento-controle (T1). Nesse sentido, os resultados de variacao nos teores de clorofila revelaram tendencias biologicamente expressivas, permitindo inferir que, com relacao a clorofila, esta cultivar e relativamente resistente a acidez das chuvas simuladas, merecendo estudos mais aprofundados, principalmente em condicoes de campo.

Analises morfoanatomicas

A folha, como orgao mais sujeito a acao de poluentes atmosfericos, pode sofrer varios tipos de injurias, sendo o grau de agravo foliar correspondente a resistencia da planta aos poluentes (SILVA et al., 2000). No estadio [V.sub.3] (Figura 2), as plantas expostas a chuva acida (T2) mostraram os trifolios mais jovens, proximos ao apice enrugados e encarquilhados. Houve encurtamento dos internodios, e as nervuras das folhas mais velhas apresentaram coloracao avermelhada. Estes sintomas podem ter sido resultantes de uma hiperplasia ou de hipertrofismo das celulas do mesofilo (SANT'ANNA-SANTOS et al., 2006; SILVA et al., 2005), assim como de uma inativacao do meristema lateral pela necrose marginal. Nesta simulacao ocorreram injurias foliares relatadas tambem por Oliva e Figueiredo (2005), analisando o efeito da chuva acida enriquecida com fluor em gramineas. Sant'Anna-Santos et al. (2006) verificaram necroses na face adaxial da folha em Genipa americana L. similares as obtidas neste trabalho, causada pela exposicao direta a solucao acida, que se concentrou ao longo das nervuras e nas areas marginais, resultando no aparecimento de lesoes nessas areas. Houve queda prematura de folhas, caracteristica observada tambem por Szabo et al. (2003), que descreve esse efeito como uma reacao compensatoria comumente verificada em plantas expostas ao S[O.sub.2].

[FIGURA 2 OMITIR]

Com relacao as alteracoes anatomicas verificadas a partir dos tratamentos com chuva normal (T1) e acida (T2), nao foram observadas modificacoes na regiao parenquimatica e nas estruturas vasculares do limbo foliar e da regiao peciolar, discordando de Chaves et al. (2002) e concordando com Silva et al. (2000). Entretanto, foram visualizadas mudancas nas estruturas de revestimento foliar de P. vulgaris.

Quanto as celulas epidermicas, na regiao de nervura mediana do limbo foliar, foi observado que essas estruturas apresentaram formato mais globoso no tratamento sem acidez (T1), em relacao ao mesmo detalhe anatomico revelado no tratamento acido (T2), em que as celulas apresentaram formato mais achatado, caracteristicas observadas tambem por Chaves et al. (2002).

Ainda com relacao ao limbo foliar, foi observada uma reducao da ocorrencia do numero de tricomas glandulares (Figura 3) em ambas as faces, quando se comparam os tratamentos das chuvas normal (T1) e acida (T2). Com relacao aos tricomas tectores (Figura 3), alem da diminuicao do numero desses anexos epidermicos, foram verificadas alteracoes morfologicas, em que os tricomas tornaram-se menores em comprimento e com apice captado, sem a presenca da estrutura em forma de gancho.

[FIGURA 3 OMITIR]

Assim como Silva et al. (2000), na analise da influencia da acidez, nao ocorreram alteracoes no mesofilo, mantendo sua integridade, inclusive nos sistemas vasculares. Ja, observando a frequencia de estomatos, houve tendencia a diminuicao do numero desses nas plantas que sofreram as simulacoes acidas (T2) (Figura 3). Evans et al. (1977) concluiram que o S[O.sub.4.sup.-2] afeta o tecido foliar proximo aos tricomas e estomatos, diminuindo sua frequencia, o que poderia acarretar em alteracoes nos processos de fotossintese (SILVA et al., 2005), transpiracao e respiracao da planta. Resultados opostos foram encontrados por Alves et al. (2008), verificando que individuos de Eugenia uniflora L. submetidos a altas concentracoes gasosas de poluentes primarios apresentaram aumento na densidade estomatica.

Com relacao a regiao peciolar, nao foram encontradas modificacoes na epiderme e nas regioes cortical e medular. Contudo, verificou-se diminuicao no numero de tricomas tectores presentes nessa area, bem como as mesmas alteracoes no formato caracteristico, evidenciando-se estruturas captadas quando da analise do tratamento acido (T2). Segundo Toscano et al. (2001), os tricomas exercem funcao de protecao a planta, inclusive na defesa contra insetos. A diminuicao do numero de tricomas glandulares (que possuem propriedade repelente) e tricomas tectores, bem como a alteracao morfologica destes (os ganchos presentes nos tricomas prendem as garras tarsianas dos insetos, deixando-os sem mobilidade e levandoos a morte) podem tornar a planta mais suscetivel aos ataques de insetos.

Conclusao

A partir dos resultados observados, conclui-se que, em relacao a clorofila, a cultivar de Phaseolus vulgaris cv. IPR88 Uirapuru sofre lesao pela acidez das chuvas no estadio [R.sub.6], e, posteriormente desenvolve algum mecanismo de resistencia a acidez no estadio [R.sub.7]. A clorofila degradada nao e convertida em feofitina. Com relacao as injurias foliares, podese afirmar que ocorrem apenas injurias leves quando da exposicao ao tratamento acido (T2). Esta cultivar apresenta relativa resistencia a acidez das chuvas simuladas, merecendo estudos mais aprofundados, principalmente em condicoes de campo.

DOI: 10.4025/actasciagron.v32i3.4273

Agradecimentos

Ao Colegio Estadual Agricola Augusto Ribas, Ponta Grossa, Estado do Parana, pela colaboracao na conducao da parte pratica deste trabalho em sua casa-de-vegetacao.

Received on July 7, 2008.

Accepted on November 19, 2008.

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Bruna Borba Dias (1) *, Maysa de Lima Leite (2), Paulo Vitor Farago (3), Andre Vicente de Oliveira (2) e Gustavo Castilho Beruski (2)

(1) Laboratorio de Oceanografia Costeira, Universidade Federal de Santa Catarina, Servidao dos Coroas, fundos, 88061-600, Florianopolis, Santa Catarina, Brasil. (2) Departamento de Biologia Geral, Setor de Ciencias Biologicas e da Saude, Universidade Estadual de Ponta Grossa, Ponta Grossa, Parana, Brasil. (3) Departamento de Ciencias Farmaceuticas, Universidade Estadual de Ponta Grossa, Ponta Grossa, Parana, Brasil. * Autor para correspondencia. E-mail: diasbb@hotmail.com
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Author:Borba Dias, Bruna; de Lima Leite, Maysa; Vitor Farago, Paulo; de Oliveira, Andre Vicente; Castilho B
Publication:Acta Scientiarum Agronomy (UEM)
Date:Jul 1, 2010
Words:4539
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