Os efeitos do aumento das concentrações de ozônio e dióxido de nitrogênio no pólen de diferentes espécies florestais

As florestas podem ser consideradas como um dos bioindicadores mais robustos dos impactos das mudanças climáticas, bem como da poluição atmosférica, mas os ecossistemas florestais são dinâmicos e, quando expostos a condições de estresse, podem sofrer distúrbios em seu equilíbrio.  

Sabe-se que a poluição atmosférica atingiu níveis preocupantes e as florestas desempenham um papel decisivo em sua redução. Entre os gases que contribuem para este tipo de poluição estão o ozônio e os óxidos de nitrogênio. Como verificado no artigo aqui em destaque, nas últimas décadas, globalmente, as concentrações de ozônio troposférico aumentaram, mesmo com uma ligeira diminuição observada na concentração de NOx, o que pode ser atribuído a regulamentações ambientais.  

O ozônio é um poluente atmosférico secundário sintetizado na atmosfera na presença de precursores químicos, hidrocarbonetos e óxidos de nitrogênio, e por isso pode ser detectado em qualquer lugar. De acordo com a Agência Ambiental Europeia, muitos ecossistemas florestais estão expostos a níveis de ozônio que excedem os limites da Diretiva de Qualidade do Ar Ambiente da UE 2008/50/EC.  

NOx é um poluente antropogênico oriundo principalmente da queima de combustíveis fósseis, especialmente em veículos motorizados e alguns processos industriais. Mesmo sendo liberado principalmente em áreas urbanas, este poluente pode viajar longas distâncias e reagir para formar diferentes poluentes atmosféricos secundários. 

Entre as características das plantas, o pólen é vital para o sucesso da reprodução e dos recursos de germoplasma das plantas. Durante a época de floração, o pólen é liberado em grande quantidade das plantas e transportado pelo ar, pelos animais ou pela água para realizar a polinização, permitindo assim a formação de frutos e futuras sementes. Assim, a qualidade do pólen é importante para garantir a sobrevivência, o crescimento e a produção da floresta e a alimentação dos animais, nomeadamente abelhas e outros insetos, que têm no pólen uma fonte essencial de proteínas e nutrientes. 

Sugere-se que as espécies de plantas apresentam diferentes tolerâncias à poluição atmosférica e também a distintas concentrações de exposição mas, observam os pesquisadores, poucos estudos comparam diferentes espécies em diferentes níveis de poluentes utilizando do mesmo planejamento experimental.  

No caso do estudo, foram consideradas quatro espécies de árvores: Betula pendula, Corylus avellana, Acer negundo e Quercus robur, que são árvores florestais comuns, mas também estão presentes em locais urbanos.

As amostras de pólen analisadas no estudo foram coletadas diretamente de diferentes árvores durante a época de floração, estando elas localizadas no Campus Universitário da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto. O objetivo foi investigar os efeitos que podem ocorrer na fertilidade do pólen, teor de proteína, estresse oxidativo e composição da parede após exposição a O₃ e NO₂ em valores próximos aos níveis de concentração limite para proteção de vegetação na Europa (2008/50/EC). 

Dentre os resultados observados, em relação à viabilidade do pólen, o gás com efeito mais negativo foi o NO₂ principalmente nas amostras expostas à maior concentração. A viabilidade do pólen é uma característica importante que influencia diretamente a reprodução das plantas. Embora árvores anemófilas, como as do estudo, produzam grandes quantidades de pólen para equilibrar a perda devido ao transporte aéreo, a diminuição da viabilidade do pólen pode atingir níveis não capazes de compensar o excesso de produção de pólen e, portanto, alguma perda na produção de frutos pode ocorrer em florestas agrícolas se durante a polinização ocorrerem concentrações elevadas de poluentes atmosféricos. Esta situação impacta não apenas a reprodução das plantas, mas também a alimentação animal. 

As amostras de exposição ao pólen aos gases poluentes, principalmente no limite e duas vezes o valor limite de concentração para proteção vegetal, apresentaram alterações significativas principalmente relacionadas às condições de estresse e danos oxidativos, com aumento da produção de ROS (do inglês “reactive oxygen species”), atividade de NADPH oxidase e expressão de SOD. 

Um distúrbio nas espécies reativas de oxigênio (ROS) leva a uma situação fisiológica da planta denominada estresse oxidativo, que pode afetar seu crescimento e desenvolvimento e até causar a morte celular. A eficiência fotossintética das plantas pode ser diminuída em zonas poluídas; além disso, um alto grau de poluição do ar pode causar irregularidades nas anteras, diminuir seu número e acabar causando a esterilidade masculina. 

A atividade enzimática da NADPH oxidase, foi o parâmetro com a menor alteração significativa induzida pelos gases poluentes, apesar de ser responsável pelo aumento de ROS dentro das células vegetais por mediar uma explosão oxidativa para responder ao estresse. 

A partir dos resultados da expressão de SOD foi observado, como em todos os testes realizados no estudo, reatividade de banda diferencial ocorrida dependendo das espécies de pólen, mostrando que para algumas das espécies estudadas (por exemplo, Q. robur) foram mais tolerantes ao estresse. Vários fragmentos de evidências mostram que a SOD, assim como outras enzimas, estão envolvidas na tolerância ao estresse em plantas expostas a poluentes do ar servindo como defesa primária para evitar lesão celular e o pólen não é uma exceção, sendo observado que o NO₂ tem maior efeito do que O₃. 

Os resultados sugerem que mudanças na viabilidade do pólen, teor de proteína e estresse oxidativo ocorreram após a exposição, o que pode afetar a reprodução e o crescimento das plantas. Para Quercus robur, Acer negundo, Betula pendula e Corylus avellana foram relatados diferentes comportamentos, com sensibilidade diferencial relacionada à síntese de ROS e atividade da NADPH oxidase, bem como na viabilidade do pólen e composição da parede. 

A maioria das espécies estudadas parece ser mais afetada pela exposição ao gás NO₂, sendo as amostras expostas à maior concentração as mais afetadas. Para as amostras expostas ao ozônio, foi observado um comportamento diferente, em que a maior influência se deu no limite legal para proteção da vegetação na Europa, porém, na exposição ao O₃ houve menos diferenças significativas entre as amostras. Para este último gás, foi possível observar que o maior efeito ocorreu para o pólen exposto ao valor limite de concentração, o que pode significar que para algumas espécies o limiar de tolerância (limite máximo de exposição para uma espécie), ocorre neste nível de concentração. Também foi observado que as concentrações de poluentes atmosféricos comuns estimularam as defesas oxidativas do pólen. 

No geral, pólen de Acer negundo parece ser a espécie mais resistente, e pólen de Betula pendula e Corylus avellana apresentam várias respostas semelhantes à poluição. No entanto, esses resultados e os efeitos gerais dos poluentes do ar nas árvores também devem ser considerados no contexto da plasticidade de adaptação da vegetação e da influência das condições meteorológicas.