Padrões de atividade fotoquímica em graminóides de ecossistemas campestres

Abstract

A complexidade da vegetação campestre pode ser explicada a partir de uma abordagem de tipologia funcional, juntando espécies diferentes em grupos relacionados a estratégias de captura ou conservação de recursos. Os grupos assim formados podem relacionar os aspectos adaptativos das plantas aos processos dominantes no ecossistema. Os campos de dupla estrutura contemporânea no Sul do Brasil, mostram-se como resultante da interação de múltiplos fatores ambientais expressados nos fenótipos de uma composição vegetal pouco estudada. Assim, o objetivo deste estudo foi investigar a atividade fotoquímica de graminóides dominantes, buscando testar a hipótese da existência de um padrão fisiológico compatível com a tipologia funcional de captura ou conservação de recursos. Posteriormente, foi feita a descrição dos mecanismos da atividade fotoquímica de Axonopus affinis (Poaceae) que sustentam a hipótese de que a rápida ciclagem de nutrientes intrínseca de plantas de captura de recursos é precedida por plasticidade fisiológica no uso da energia luminosa O estudo foi conduzido em vegetação campestre de áreas experimentais da Embrapa Pecuária Sul em Bagé/RS e Hulha Negra/RS (primavera-verão 2014-2016). A amostragem preferencial foi precedida por reconhecimento visual da composição e estrutura da vegetação, utilizando unidades amostrais de espécies dos tipos funcionais de captura ou conservação de recursos (folhas jovens, não danificadas e totalmente expandidas). Os resultados encontrados corrobarama abordagem de tipologica funcional construída a partir do teor de matéria seca e área foliar específica em estudos de ecossistemas campestres de contemporânea dupla estrutura. A similaridade para respostas na atividade fotoquímica de espécies graminóides de mesmo tipo funcional encontrada mostrou que emissões de fluorescência basal e maior pool de transportadores de elétrons fotossintetizantes, dependência de mecanismos do quenching não fotoquímico e fotoinibição dinâmica foram características do tipo funcional de captura de recursos. Entretanto, o tipo funcional de conservação de recursos mostrou maior estabilidade em emissão de fluorescência basal e menor pool de transportadores de elétrons associado a mecanismos de quenching fotoquímico e tamanho efetivo da antena do complexo coletor de luz. O padrão estável de atividade fotoquimica observado em A. affinis foi direcionado por mecanismos de quenching da emissão de fluorescência de clorofila a e pelo comportamento do transiente OJIP, os quais revelaram plasticidade fisiológica a partir de mudanças reversiveis na estrutura e função de cloroplastos.

The complexity of grassland vegetation can be explained based on functional typology, grouping different species regarding strategies for capture or conservation of resources. The groups thus formed can be related to adaptive aspects of plants to the dominant processes in the ecosystem. The grassland having double structure in southern Brazil are the result of interaction of multiple envrionmental factors, expressed in the phenotypes of a vegetative composition that has not been widely studied. Thus, the objective of this study was to investigate the photochemical activity of the dominant graminoids, by testing the hypothesis of the existence of a physiological pattern compatible with the functional typology of capture or conservation of resources. This analysis was followed by examination to describe the mechanisms of the photochemical activity of Axonopus affinis (Poaceae), supporting the hypothesis that the rapid cycling of nutrients that is intrinsic to plants for capture of resources is preceded by physiological plasticity in the use of light energy. The study was conducted in grassland vegetation of experimental grassland of Embrapa Pecuária Sul (Embrapa Southern Livestock research unit), located in the municipalities of Bagé and Hulha Negra, both in the state of Rio Grande do Sul, in the spring-summer of 2014-2016. The preferential sampling was preceded by visual recognition of the composition and structure of the vegetation, using sampling units consisting of species of the functional types for capture or conservation of resources (fully expanded and undamaged young leaves). The results found corroborate the typological-functional approach formulated based on the dry matter content and specific leaf area in studies of grassland ecosystems with double contemporary structure The similarity of responses in the photochemical activity of species of graminoids with the same functional type found showed that emission of basal fluorescence, a greater pool of photosynthetic electron transporters, dependence on non-photochemical quenching, and dynamic photoinhibition were characteristics of the functional type for resource capture. However, the functional type for conservation of resources showed greater stability in emission of basal fluorescence and a smaller pool of electron transporters associated with photochemical quenching mechanisms and effective size of the antenna of the light collection complex. The stable pattern of photochemical activity observed in A. affinis was guided by quenching mechanisms in the emission of chlorophyll a fluorescence and by the behavior of the OJIP transient, revealing the physiological plasticity based on reversible changes in the structure and function of chloroplasts.