Anatomia ecológica de folhas de Ilex paraguariensis A. St.-Hil. na mesorregião serrana de Santa Catarina

Abstract

A erva-mate (Ilex paraguariensis) é uma espécie presente em alguns países da América do Sul, incluindo a região sul e centro-oeste do Brasil. A espécie é utilizada como matéria prima para chás e chimarrão, sendo seu consumo muito popular. As espécies arbóreas podem aclimatar-se às variações das condições ambientais. A aclimatação é adquirida através de mudanças morfo-fisiológicas. O objetivo do trabalho foi caracterizar a morfoanatomia foliar de Ilex paraguariensis A. St.-Hil. em indivíduos localizados em ecossistemas distintos na mesorregião serrana de Santa Catarina, sendo na Floresta Ombrófila Mista secundária (FS) e no Sistema Agroflorestal (SAF), nos períodos sazonais de inverno e verão. Foram coletadas folhas sadias totalmente expandidas. Secções paradérmicas de material fresco foram feitas para a determinação da densidade estomática, e dimensões do poro estomático. Amostras foram fixadas em FAA 70, desidratadas em etanol e infiltradas em parafina. Os blocos foram seccionados transversalmente e corados com safranina/fast-green, para descrição dos tecidos e determinação das espessuras da lâmina foliar. Discos foliares retirados foram usados para extração de pigmentos fotossintéticos com DMSO, e quantificados em espectrofotometria. Para a determinação das assinaturas espectrais de folhas foram utilizadas as reflectâncias dos comprimentos de onda do visível (400 a 690 nm) e do infravermelho (690 a 1300 nm) com auxílio de espectrorradiômetro. Os resultados mostraram diferenças na suculência foliar, que foi maior em plantas do SAF (1,65 g/cm2) que em plantas da floresta (0,99 g/cm2). As massas seca e fresca também apresentaram diferenças; em plantas do SAF a massa seca foi maior (0,57 g) do que em plantas da floresta (0,38 g). A massa fresca também foi maior em indivíduos do SAF (1,49 g) do que em indivíduos da floresta (0,99 g). O comprimento do poro estomático foi maior em indivíduos do SAF (30,6 µm) do que em indivíduos da floresta (15,8 µm). A largura do poro estomático também foi maior no SAF (6,88 µm) do que na floresta (4,07 µm). A espessura da cutícula adaxial em plantas do SAF (3,7 µm) foi maior do que em plantas da floresta (2,3 µm) e a espessura da lâmina foliar também, sendo maior no SAF (260,6 µm) e na floresta (218,9 µm). A espessura do parênquima paliçádico também foi maior no SAF (72,1 µm) do que na floresta (54,9 µm) e a concentração de clorofila b foi menor no SAF (4,3 mg.cm2) do que na floresta (6,7 mg.cm2), essas foram as variações mais significativas em relação aos ecossistemas. Em relação à sazonalidade observaram variações na massa seca que foi maior no verão (0,57 g) do que no inverno (0,42 g) em plantas do SAF, a densidade estomática também foi menor no verão (289,2 est./mm2) do que no inverno (561,2 est./mm2) em ambos os tratamentos. O comprimento estomático apresentou-se maior no verão (30,6 µm) do que no inverno (19,8 µm) em plantas do SAF, tendo apresentado resultado inverso em plantas da floresta; e a largura do poro seguiu o mesmo padrão, sendo maior no verão (6,88 µm) do que no inverno (5,38 µm) no SAF e mais um vez com resultado inverso na floresta. A espessura da cutícula adaxial foi maior no verão (3,7 µm) e menor no inverno (2,2 µm) em plantas do SAF. A espessura da lâmina foliar em plantas de floresta foi maior durante o inverno (277,7 µm) do que no verão (218,9 µm). A espessura do mesofilo foi maior no inverno (224,1 µm) do que no verão (162,7 µm) em ambos os tratamentos. A concentração de clorofilas a foi maior no inverno (19,2 mg.cm2) do que no verão (13,5 mg.cm2) em plantas da floresta, esse padrão se repetiu para clorofila b com (6,7 mg.cm2) no inverno e 4,3 mg.cm2) no verão e também na concentração de carotenoides, com (3,8 mg.cm2) no inverno e (2,4 mg.cm2) no verão. O maior índice de plasticidade fenotípica foi obtido para as concentrações de clorofilas totais (0,64). As características relacionadas aos estômatos (comprimento com 0,48, largura do poro estomático com 0,41 e densidade com 0,45) apresentaram os maiores índices de plasticidade dentre os parâmetros anatômicos avaliados. A assinatura espectral da reflectância demonstrou similaridade na comparação entre os ecossistemas e diferenças expressivas com relação à sazonalidade. A reflectância nas plantas durante o inverno ficou entre 60 e 70% e durante o verão essa reflectância foi superior a 90%, isso nos dois ambientes observados. Em I. paraguariensis, parâmetros estruturais e fisiológicos foliares sofrem variações significativas em diferentes ecossistemas e períodos sazonais na Floresta Ombrófila Mista, contribuindo para a aclimatação da espécie.

Abstract : Erva-mate (Ilex paraguariensis) is a species present in some South American countries, including the south and central-west region of Brazil. The species is used as raw material for teas and chimarrão, being its consumption very popular. Tree species can acclimate to variations in environmental conditions. Acclimatization is acquired through morpho-physiological changes. The objective of this work was to characterize the leaf morphoanatomy of Ilex paraguariensis A. St.-Hil. in individuals located in distinct ecosystems in the plateau mesoregion of Santa Catarina, being in the secondary Mixed Ombrophylous Forest (SF) and in the Agroforestry System (SAF), in the seasonal periods of winter and summer. Fully expanded healthy leaves were collected. Parathermic sections of fresh material were made for the determination of the stomatal density, and dimensions of the stomatal pore. Samples were fixed in FAA 70, dehydrated in ethanol and infiltrated in paraffin. The blocks were cross-sectioned and stained with safranin / fast-green, to describe the tissues and to determine the thickness of the leaf blade. Leaf discs removed were used for extraction of photosynthetic pigments with DMSO, and quantified in spectrophotometry. For the determination of the spectral signatures of leaves, the wavelength reflectances of the visible (400 to 690 nm) and the infrared (690 to 1300 nm) wavelengths were used with the aid of a spectroradiometer. The results showed differences in leaf succulence, which was higher in SAF plants (1.65 g / cm2) than in forest plants (0.99 g / cm2). The dry and fresh masses also presented differences; in SAF plants the dry mass (0.57 g) was higher than in forest plants (0.38 g). The fresh mass was also higher in SAF individuals (1.49 g) than in forest individuals (0.99 g). The stomatal pore length was higher in SAF individuals (30.6 µm) than in forest individuals (15.8 µm). The stomatal pore width was also higher in SAF (6.88 µm) than in forest (4.07 µm). The thickness of the adaxial cuticle in APS plants (3.7 µm) was higher than in forest plants (2.3 µm) and leaf blade thickness was also higher in SAF (260.6 µm) and forest (218.9 µm). The thickness of the palisade parenchyma was also higher in SAF (72.1 µm) than in forest (54.9 µm) and chlorophyll b concentration was lower in SAF (4.3 mg.cm2) than in forest (6, 7 mg.cm2), these were the most significant variations in relation to ecosystems. Regarding seasonality, variations in dry mass that were higher in summer (0.57 g) than in winter (0.42 g) in SAF plants, stomatal density was also lower in summer (289.2 est./ mm2) than in winter (561.2 stems / mm2) in both treatments. The stomatal length was higher in summer (30.6 µm) than in winter (19.8 µm) in SAF plants, with an inverse result in forest plants; and the pore width followed the same pattern, being higher in summer (6.88 µm) than in winter (5.38 µm) in SAF and again with an inverse result in the forest. The thickness of the adaxial cuticle was higher in summer (3.7 µm) and lower in winter (2.2 µm) in SAF plants. Leaf thickness in forest plants was higher during winter (277.7 µm) than in summer (218.9 µm). The thickness of mesophyll was higher in winter (224.1 µm) than in summer (162.7 µm) in both treatments. The concentration of chlorophyll a was higher in winter (19.2 mg.cm2) than in summer (13.5 mg.cm2) in forest plants, this pattern was repeated for chlorophyll b with (6.7 mg.cm2) in winter and 4.3 mg.cm2) in the summer and also in the concentration of carotenoids, with (3.8 mg.cm2) in the winter and (2.4 mg.cm2) in the summer. The highest phenotypic plasticity index was obtained for total chlorophyll concentrations (0.64). The characteristics related to stomata (length with 0.48, stomatal pore width with 0.41 and density with 0.45) presented the highest plasticity indices among the anatomical parameters evaluated. The spectral signature of the reflectance showed similarity in the comparison between the ecosystems and significant differences in relation to the seasonality. The reflectance in the plants during the winter was between 60 and 70% and during the summer this reflectance was superior to 90%, that in the two observed environments. In I. paraguariensis, structural and physiological foliar parameters undergo significant variations in different ecosystems and seasonal periods in the Mixed Ombrophilous Forest, contributing to the acclimatization of the species.