caracterizaÇÃo espectral de folhas de espÉcies … · gênero e espécie), seguindo o sistema de...

3
XIII JORNADA DE ENSINO, PESQUISA E EXTENSÃO JEPEX 2013 UFRPE: Recife, 09 a 13 de dezembro. CARACTERIZAÇÃO ESPECTRAL DE FOLHAS DE ESPÉCIES DOMINANTES EM UNIDADES VEGETACIONAIS DISTINTAS DA CAATINGA PERNAMBUCANA. Bárbara Gomes Ribeiro 1 , Vanessa Bastos Simões da Costa 2 , Rejane Magalhães de Mendonça Pimentel 3 Introdução O bioma caatinga está localizado no semiárido nordestino e está estabelecido em uma extensa área em Pernambuco (Brasileiro, 2009), caracterizado por apresentar forte insolação, temperaturas relativamente altas e regime de chuvas marcado pela escassez e irregularidade (Moura et al., 2007). Baseando-se nestas características do ambiente, as plantas estabelecidas neste bioma são classificadas como xerófilas (Raven et al., 1996). Suas adaptações se mostram na forma, cor, metabolismo e ciclos vitais das diferentes espécies, como por exemplo, a perda de folhas durante a estação seca, adquirindo uma cor esbranquiçada e, durante os períodos chuvosos, mostrando o retorno do verde característico das folhas (Maia, 2012). Características como a presença de cutícula espessada e maior densidade de pêlos, que evitam o superaquecimento do citoplasma das células do mesofilo, especialmente aquelas do paliçádico, constituído por células perfeitamente justapostas, restringindo a perda de água são ajustes apresentados pelas folhas dessas espécies (Appezzato et al., 2006). A presença de estômatos numerosos, permitindo uma maior taxa de trocas gasosas durante os períodos relativamente curtos de suprimento hídrico e estômatos em depressões, auxiliando a diminuição da perda de água, são caracteres frequentes e a epiderme de folhas de espécies estabelecidas em regiões áridas e semiáridas (Raven et al., 1996). As fotografias em infravermelho são aquelas que fornecem maiores informações sobre a vegetação (Florenzano, 2002); tais imagens são fruto da interação do fluxo de radiação incidente sobre os elementos da vegetação, os quais passam por processos de espalhamento (constituído pela reflexão e transmissão) e absorção do fluxo radiante (Ponzoni, 2002). Este autor afirma que o principal elemento de interação das plantas com esses processos no sensoriamento remoto é a folha, e seu comportamento espectral é uma função de sua composição, morfologia e estrutura interna. Este estudo objetiva relacionar as estruturas morfológicas da epiderme foliar em espécies arbóreas da caatinga e identificar componentes que interfiram em seus comportamentos espectrais. Material e métodos Foram selecionadas cinco espécies, estabelecidas em Triunfo, na mesorregião Sertão Pernambucano, no bioma caatinga, foram selecionados três indivíduos por espécie e, de cada indivíduo, foram coletadas 20 folhas. As amostras foram acondicionadas em sacos plásticos, devidamente etiquetados e mantidos em caixa de isopor contendo gelo, até processamento no Laboratório de Fitomorfologia Funcional (LAFF), na Universidade Federal Rural de Pernambuco (UFRPE). As espécies ocorrentes na área de estudo foram taxonomicamente identificadas, em diferentes níveis (e.g. família, gênero e espécie), seguindo o sistema de classificação de Cronquist (1981) e APG (Souza & Lorenzi, 2005). As folhas destinadas à análise anatômica foram digitalizadas para a determinação da área foliar e, em seguida, fixadas em FAA 50 (Johansen, 1940). A estrutura da anatomia foliar foi avaliada sob microscopia óptica de luz para estimar a contribuição dos diferentes fatores associados à assinatura espectral. Para isso, foram confeccionadas lâminas histológicas semipermanentes, à mão livre, e coloração específica, quando necessário. Secções paradérmicas, na região mediana da lâmina foliar, incluindo a nervura principal, foram feitasem material fresco e/ou fixado em FAA 50, clarificado em hipoclorito de sódio e coradas com safranina, azul de astra, azul de metileno, azul de toluidina e floroglucina, de acordo com o tipo de observação a ser feita (Johansen, 1940; Kraus & Arduin, 1997). As estruturas morfológicas e anatômicas das folhas das espécies coletadas foram medidas quanto aos seguintes caracteres anatômicos: as lâminas foliares, onde mediu-se a área foliar (cm²), largura máxima (cm) e comprimento máximo (cm) e a epiderme, onde mediu-se o número de células epidérmicas, grau de sinuosidade das paredes 1 Aluna de Graduação de Agronomia, Universidade Federal Rural de Pernambuco. Rua Dom Manoel de Medeiros, s/n Dois Irmãos, Recife, PE, CEP 52171-900. E-mail: [email protected]. 2 Aluna de Mestrado no Programa de Pós-Graduação em Ecologia, Universidade Federal Rural de Pernambuco. Rua Dom Manoel de Medeiros, s/n Dois Irmãos, Recife, PE, CEP 52171-900. E-mail: [email protected]. 3 Professora Associada do Departamento de Biologia, Área de Botânica. Universidade Federal do Rural de Pernambuco. R. Dom Manoel de Medeiros, s/n - Dois Irmãos, Recife/PE. CEP: 52171-900. E-mail: [email protected]

Upload: lyliem

Post on 24-Nov-2018

215 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: CARACTERIZAÇÃO ESPECTRAL DE FOLHAS DE ESPÉCIES … · gênero e espécie), seguindo o sistema de classificação de Cronquist (1981) e APG (Souza & Lorenzi, 2005). As folhas destinadas

XIII JORNADA DE ENSINO, PESQUISA E EXTENSÃO – JEPEX 2013 – UFRPE: Recife, 09 a 13 de dezembro.

CARACTERIZAÇÃO ESPECTRAL DE FOLHAS DE ESPÉCIES

DOMINANTES EM UNIDADES

VEGETACIONAIS DISTINTAS DA CAATINGA PERNAMBUCANA.

Bárbara Gomes Ribeiro1, Vanessa Bastos Simões da Costa

2, Rejane Magalhães de Mendonça Pimentel

3

Introdução

O bioma caatinga está localizado no semiárido nordestino e está estabelecido em uma extensa área em Pernambuco

(Brasileiro, 2009), caracterizado por apresentar forte insolação, temperaturas relativamente altas e regime de chuvas

marcado pela escassez e irregularidade (Moura et al., 2007).

Baseando-se nestas características do ambiente, as plantas estabelecidas neste bioma são classificadas como

xerófilas (Raven et al., 1996). Suas adaptações se mostram na forma, cor, metabolismo e ciclos vitais das diferentes

espécies, como por exemplo, a perda de folhas durante a estação seca, adquirindo uma cor esbranquiçada e, durante os

períodos chuvosos, mostrando o retorno do verde característico das folhas (Maia, 2012).

Características como a presença de cutícula espessada e maior densidade de pêlos, que evitam o superaquecimento

do citoplasma das células do mesofilo, especialmente aquelas do paliçádico, constituído por células perfeitamente

justapostas, restringindo a perda de água são ajustes apresentados pelas folhas dessas espécies (Appezzato et al.,

2006). A presença de estômatos numerosos, permitindo uma maior taxa de trocas gasosas durante os períodos

relativamente curtos de suprimento hídrico e estômatos em depressões, auxiliando a diminuição da perda de água, são

caracteres frequentes e a epiderme de folhas de espécies estabelecidas em regiões áridas e semiáridas (Raven et al.,

1996).

As fotografias em infravermelho são aquelas que fornecem maiores informações sobre a vegetação (Florenzano,

2002); tais imagens são fruto da interação do fluxo de radiação incidente sobre os elementos da vegetação, os quais

passam por processos de espalhamento (constituído pela reflexão e transmissão) e absorção do fluxo radiante (Ponzoni,

2002). Este autor afirma que o principal elemento de interação das plantas com esses processos no sensoriamento

remoto é a folha, e seu comportamento espectral é uma função de sua composição, morfologia e estrutura interna.

Este estudo objetiva relacionar as estruturas morfológicas da epiderme foliar em espécies arbóreas da caatinga e

identificar componentes que interfiram em seus comportamentos espectrais.

Material e métodos

Foram selecionadas cinco espécies, estabelecidas em Triunfo, na mesorregião Sertão Pernambucano, no bioma

caatinga, foram selecionados três indivíduos por espécie e, de cada indivíduo, foram coletadas 20 folhas. As amostras

foram acondicionadas em sacos plásticos, devidamente etiquetados e mantidos em caixa de isopor contendo gelo, até

processamento no Laboratório de Fitomorfologia Funcional (LAFF), na Universidade Federal Rural de Pernambuco

(UFRPE).

As espécies ocorrentes na área de estudo foram taxonomicamente identificadas, em diferentes níveis (e.g. família,

gênero e espécie), seguindo o sistema de classificação de Cronquist (1981) e APG (Souza & Lorenzi, 2005).

As folhas destinadas à análise anatômica foram digitalizadas para a determinação da área foliar e, em seguida,

fixadas em FAA 50 (Johansen, 1940). A estrutura da anatomia foliar foi avaliada sob microscopia óptica de luz para

estimar a contribuição dos diferentes fatores associados à assinatura espectral.

Para isso, foram confeccionadas lâminas histológicas semipermanentes, à mão livre, e coloração específica, quando

necessário. Secções paradérmicas, na região mediana da lâmina foliar, incluindo a nervura principal, foram feitasem

material fresco e/ou fixado em FAA 50, clarificado em hipoclorito de sódio e coradas com safranina, azul de astra,

azul de metileno, azul de toluidina e floroglucina, de acordo com o tipo de observação a ser feita (Johansen, 1940;

Kraus & Arduin, 1997).

As estruturas morfológicas e anatômicas das folhas das espécies coletadas foram medidas quanto aos seguintes

caracteres anatômicos: as lâminas foliares, onde mediu-se a área foliar (cm²), largura máxima (cm) e comprimento

máximo (cm) e a epiderme, onde mediu-se o número de células epidérmicas, grau de sinuosidade das paredes

1Aluna de Graduação de Agronomia, Universidade Federal Rural de Pernambuco. Rua Dom Manoel de Medeiros, s/n – Dois Irmãos, Recife, PE, CEP

52171-900. E-mail: [email protected]. 2 Aluna de Mestrado no Programa de Pós-Graduação em Ecologia, Universidade Federal Rural de Pernambuco. Rua Dom Manoel de Medeiros, s/n –

Dois Irmãos, Recife, PE, CEP 52171-900. E-mail: [email protected]. 3 Professora Associada do Departamento de Biologia, Área de Botânica. Universidade Federal do Rural de Pernambuco. R. Dom Manoel de Medeiros,

s/n - Dois Irmãos, Recife/PE. CEP: 52171-900. E-mail: [email protected]

Page 2: CARACTERIZAÇÃO ESPECTRAL DE FOLHAS DE ESPÉCIES … · gênero e espécie), seguindo o sistema de classificação de Cronquist (1981) e APG (Souza & Lorenzi, 2005). As folhas destinadas

XIII JORNADA DE ENSINO, PESQUISA E EXTENSÃO – JEPEX 2013 – UFRPE: Recife, 09 a 13 de dezembro.

anticlinais, estômatos (tipo, densidade e índice), tricomas (tipo, densidade e índice)e estruturas de secreção quanto ao

tipo.

Todas as análises e medições foram realizadas no LAFF-UFRPE utilizando programa de análise de imagens (e.g.

Image Tool) em imagens digitais obtidas com câmera digital CCD acoplada a um microscópio óptico de luz.

Resultados e Discussão

As espécies arbóreas selecionadas para este estudo foram , Luetzelburgia auriculata (Allemão), Piptadenia

stipulacea (Benth.) Ducke,., Piptadenia zehntneri Harms e Schinopsis brasiliensis Engl,.

A morfologia foliar externa de cada espécie influencia nos estudos anatômicos, principalmente a área foliar, as

folhas de Schinopsis brasiliensis e Luetzelburgia auriculata são compostas, pinadas, e apresentaram maior área foliar

total que as demais espécies, que apresentaram folhas bipinadas (Tabela 1).

Os maiores valores de comprimento e largura da lâmina foliar foram encontrados naquelas espécies que possuíam

folhas compostas, constituídas por folíolos de dimensões maiores, como Luetzelburgia auriculata e Schinopsis

brasiliensis, fato que não ocorreu nas folhas bipinadas, com foliólulos diminutos (Tabela 1).

Outro fator observado foi a predominância de espécies hipoestomáticas, apenas Piptadenia zenhtneri mostrou

folhas anfiestomáticas, embora o número de estômatos na face adaxial tenha sido bem menor, quando comparado ao

valor encontrado na face abaxial (Tabela 2). Analisando a presença e o tipo de tricomas nas amostras, duas espécies

Schinopsis brasiliensis e Luetzelburgia auriculata, apresentaram tricomas na face abaxial, sendo que nesta última

espécie os tricomas estavam presentes apenas na margem das folhas, em Piptadenia stipulacea e Piptadenia zenhtneri

os tricomas foram encontrados na face adaxial, e em P. zehntineri, os tricomas tectores estão localizados próximos à

região da nervura (Tabela 2).

Uma característica das células fundamentais nas espécies em estudo foi quanto ao tamanho; todas as espécies

estudadas apresentaram células epidérmicas maiores na face adaxial e em menor quantidade, exceto Piptadenia

zehntineri, a qual apresentou maior número de células epidérmicas na face adaxial (Tabela 3).

A parte aérea das plantas recebe radiação de diversas formas: solar direta, radiação que sofre espalhamento na

atmosfera, radiação difusa em dias nublados e radiação refletida da superfície do solo (Larcher, 2000). As plantas que

crescem sob condições de seca e alta insolação normalmente mostram redução na área superficial (Cutler, 2011), com

folhas diminutas e características que auxiliam na redução da perda de água (Cutler, 2011), ou na reflexão de radiação

que poderia ser prejudicial para os indivíduos estabelecidos na caatinga, como foi visto a presença de folhas pinadas e

bipinadas.

Dentre as características auxiliares estão os pelos, constituindo uma barreira de impedimento de absorção de luz,

aumentando a reflectância. (Gausman & Cadernas, 1968 apud Silva, 2001). Os tricomas tectores, embora visualizados

amplamente na face abaxial, desempenham importante função na redução da ação evaporativa do vento na superfície

das folhas (Cutler,2011), facilitando a perda de água para o ambiente, além de refletir a radiação advinda da superfície

do solo.

As células fundamentais, em função da sinuosidade de suas paredes anticlinais e presença e composição química

da cera cuticular, possuem propriedades reflexivas importantes (Cutler, 2011).

As espécies estudadas mostraram células da epiderme com características relevantes para um desempenho eficiente

na absorção/reflexão/transmissão da luz incidente sobre as folhas.

Estudos adicionais, somando dados de espectrorradiometria são necessários para uma análise mais acurada do

potencial de cada espécie quanto ao aproveitamento da radiação luminosa e mecanismos vitais para as plantas, como a

fotossíntese e a respiração.

Referências

Apezzato-da-Gloria, B.; G uerreiro, S .M.C. Anatomia Vegetal. 2ª ed. Viçosa: Editora UFU, 2006. 438p.

Brasileiro, R.S. Alternativas de desenvolvimento sustentável no semiárido nordestino: da degradação à conservação.

Scientia Plena, v. 5, n. 5, p. 1-12, 2009.

Cronquist, A. An integrated system of classification of flowering plants. New York: Columbia Univ. Press.

1981.1262 p.

Cutler, D.F.; Botha, T.; Stevenson, D. W. Anatomia Vegetal: uma abordagem aplicada. Tradução: Marcelo de

Morais; Revisão Tpecnica: Rinaldo Pires dos Santos – Porto Alegre: Artmed, 2011. 304p.

Florenzano, T. G. Iniciação ao Sensoriamento Remoto. 2ª ed. São Paulo: Oficina de Textos. 2002.

Johansen, D.A. Plant Microtechnique. New York: McGraw-Hill Book Co. Inc. 1940. 523 p.

Page 3: CARACTERIZAÇÃO ESPECTRAL DE FOLHAS DE ESPÉCIES … · gênero e espécie), seguindo o sistema de classificação de Cronquist (1981) e APG (Souza & Lorenzi, 2005). As folhas destinadas

XIII JORNADA DE ENSINO, PESQUISA E EXTENSÃO – JEPEX 2013 – UFRPE: Recife, 09 a 13 de dezembro.

Kraus, J.E.; Arduin, M. Manual básico de métodos em morfologia vegetal. Seropédica - RJ: EDUR. 1997. 198p.

Larcher, W. Ecofisiologia Vegetal. Tradução Carlos Henrique B. A. Prado. Revisão Técnica: Carlos Henrique B. A.

Prado e Augusto César Franco – São Carlos: Rima, 2000. 530p.

Maia, N. G. Caatinga - árvores e arbustos e suas utilidades. 2ª ed. Fortaleza. Printcolor gráfica e editora, 2012.

413p.

Moura, M.S.B.; Galvincio, J.D.; Brito, L.T.L.; Souza, L.S.B.; Sá, I. S.; Silva, T.G. F. Clima e água de chuva no

semi-árido.In: Brito, L.T.L.; Moura, M.S. B.; Gama, G.F.B. (Ed). Potencialidades da água de chuva no semi-árido

brasileiro. Petrolina: Embrapa Semi-Árido, cap. 2, 2007, p. 37-59.

Ponzoni, J.F. Sensoriamento Remoto no Estudo da Vegetação: Diagnosticando a Mata Atlântica. In: Albuquerque,

P.C.G. (INPE-8984-PUD/ 62). Curso de uso do sensoriamento remoto no estudo do meio ambiente. Sâo José dos

Campos: INPE, cap. 8, 2002. p. 8.1-8.27.

Raven, P.H.; Evert, F.R.; Eichhorn, S.E. Biologia Vegetal. 5ª ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan , 1996.

Silva, D.M.; Correa, P.G.; Chagas, M.G.S.; Almeida, G.M.A.; Galvíncio, J.D.; Pimentel, R.M.M. Espectorradiometria

foliar de espécies dominantes em um fragmento de caatinga, Pernambucano. Anais XV Simpósio Brasileirode

Sensoriamento Remoto.- SBSR, Curitiba- 30 de abril a 05 de maio de 2001, INPE, p. 8623.

Souza, V.C.; Lorenzi, H. Botanica Sistemática: Gui ilustrado para identificação das famílias de angiospermas da flora

brasileira, baseadao em APGII. Instituto Platarum, Nova Odessa. 2005. 640p.

Tabela 1. Comparação da lâmina foliar entre as espécies estudadas.

Espécies Área Total

(cm²)

Comprimento

(cm) Largura (cm)

Luetzelburgia auriculata (Allemão) Ducke 101,92 ± 6,79 20,9 ± 2,97 10,49 ± 1,66

Piptadenia stipulacea (Benth.) Ducke 25,79 ± 3,19 9,79 ± 1,69 9,71 ± 1,69

Piptadenia zehntneri Harms 120,29 ± 20,92 8,74 ± 1,12 9,76 ± 0,78

Schinopsis brasiliensis Engl. 51,17 ± 7,08 10,69 ± 0,18 7,06 ± 0,18

Tabela 2. Valores médios de estômatos e tricomas emfolhas de espécies da caatinga, em Pernambuco. AD = face

adaxial; AB = face abaxial; AN = estômato anomocítico; PA = estômato paracítico; T = tricoma tector e; G = tricoma

glandular.

Espécies

Estômatos Tricomas

Face Tipo Densidade

(n.mm²)

Índice

(%) Face Tipo Densidade

(n.mm²)

Índice

(%)

Luetzelburgia auriculata AD - - - AD - - -

AB AN 190,26 14,27 AB T 5,56 2,78

Piptadenia stipulacea AD - - - AD

25,26 3,47

AB AN 13,09 17,49 AB - - -

Piptadenia zehntneri AD PA 45,5 1,01 AD T 1 0,18

AB PA 987,13 19,34 AB - - -

Schinopsis brasiliensis AD - - - AD - - -

AB AN 113,82 13,39 AB T,G 2,6 0,26

Tabela 3. Número de células fundamentais epidérmicas e graude sinuosidade das paredes anticlinais em folhas de

espécies da caatinga, em Pernambuco.

Espécies

Número de células fundamentais

epidermicas Paredes anticlinais

Adaxial Abaxial Adaxial Abaxial

Luetzelburgia auriculata 183 ± 3,61 198,33 ± 12,74 Altamente sinuosas Altamente sinuosas

Piptadenia stipulacea 156 ± 22,72 166,67 ± 19, 55 Sinuosas Sinuosas

Piptadenia zehntneri 557,33 ± 35,92 513 ± 27,73 Retas Sinuosas

Schinopsis brasiliensis 268,67 ± 14,47 506,67 ± 15,95 Sinuosas Altamente sinuosas