Os mecanismos de defesa das plantas podem ser resumidos em dois tipos: os mecanismos bioquímicos e mecanismos estruturais. Cada um atua de maneira diferente contra a ação de animais herbívoros e microrganismos patogênicos. Toxinas, espinhos, compostos voláteis e tricomas são alguns dos exemplos de “armas” que compõem o arsenal das plantas.
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Como as plantas se defendem?
A defesa das plantas pode ser resumida em dois tipos: os mecanismos bioquímicos, que empregam substâncias químicas produzidas pelo metabolismo secundário vegetal; e os mecanismos estruturais, que são basicamente estruturas (físicas) anatômicas presentes nos tecidos e órgãos vegetais.
Metabolismo vegetal
Antes de falarmos sobre os mecanismos bioquímicos, precisamos compreender de onde vem as substâncias químicas usadas na defesa das plantas.
O metabolismo é a soma de todas as reações químicas, que ocorrem dentro de um indivíduo ou de uma célula, responsáveis pela produção de energia e síntese/destruição de moléculas. No caso das plantas o metabolismo pode ser dividido em dois tipos: metabolismo primário e metabolismo secundário.
O metabolismo primário é responsável pela síntese dos metabólitos primários, ou seja, das moléculas essenciais para a vida da planta. Como: os açúcares simples para geração de energia, aminoácidos e proteínas (que compõem a estrutura celular) e ácidos nucléicos que são componentes de moléculas como DNA e RNA.
Já o metabolismo secundário é responsável pela síntese dos metabólitos secundários, a partir de metabólitos primários. Eles são usados na proteção, reprodução e competição entre espécies. Cada espécie sintetiza seu conjunto específico de substâncias químicas.
Mecanismos bioquímicos
Os mecanismos bioquímicos atuam usando substâncias químicas que, basicamente, funcionam de duas maneiras:
Como toxinas que, por sua vez, atuam:
Adoecendo e/ou matando herbívoros e microrganismos; repelindo ou tornando a planta implantável, isto é, menos atrativa e “saborosa” aos herbívoros;
Ou como atratores de animais “aliados” que, por sua vez, realizam a defesa indireta da planta.
Venenosas e difíceis de engolir
Dentre o arsenal químico das plantas as toxinas talvez sejam as mais famosas. Elas são substâncias que induzem efeitos prejudiciais ao organismo que entra em contato com elas, podendo levar à morte. As toxinas produzidas pelas plantas também são conhecidas como fitotoxinas.
Como exemplo podemos usar a mandioca (Manihot esculenta). A mandioca, ou aipim, ou macaxeira é uma planta nativa do Brasil cuja sua raiz tem importante valor alimentício, entretanto, ela pode ser uma planta perigosa devido a geração de ácido cianídrico (HCN).
Naturalmente (via seu metabolismo secundário) ela produz substâncias químicas chamadas de glicosídeos cianogênicos que ficam armazenadas, isoladamente, em estruturas presentes no interior das células.
Sendo que a maior concentração destas substâncias está localizada nas folhas e casca das raízes. Quando há ruptura destas células, devido a uma mordida, por exemplo, estas substâncias entram em contato com uma enzima também presente no interior celular.
Quando este contato ocorre a enzima transforma esses glicosídeos cianogênicos em HCN. Uma potente toxina que atua no metabolismo celular impedindo as células de obter oxigênio para efetuarem a respiração celular, levando à morte por asfixia.
HCN é uma substância extremamente tóxica à uma série de organismos, incluindo os humanos. Apenas 40 mg - aproximadamente 40 gotas - de HCN é capaz de matar uma pessoa adulta.
Por isso o consumo de mandioca crua (e com sua casca) é fortemente desaconselhável, exigindo assim um bom cozimento ou processamento da raiz antes de seu consumo. Estes procedimentos são capazes de eliminar a toxina.
A defesa das plantas ainda conta com um vasto arsenal de fitotoxinas, sendo alguns exemplos:
Taninos: um “grupo” de moléculas que atuam na proteção através de duas maneiras. Uma delas é pela inibição do ataque de vertebrados e invertebrados herbívoros pela diminuição da palatabilidade e dificultando a digestão das partes ingeridas.
Um exemplo clássico: são os frutos verdes (imaturos). Há espécies vegetais que depositam taninos em seus frutos imaturos, visando a proteção das sementes (que ainda estão em desenvolvimento). Se algum animal comer o fruto vai notar um sabor nada agradável e ou ter complicações na digestão.
Quem nunca comeu uma banana que ainda estava verde e ficou com a boca “amarrada” (sensação de secura)? Outra substância que influencia no sabor é a capsaicina, presente em pimentas do gênero Capsicum. Para saber mais sobre ela leia nosso texto:
Os taninos também podem levar à morte animais que os ingerem. E apresentam propriedades antimicrobianas, matando e controlando invasões de microrganismos patogênicos nos tecidos vegetais.
Óleos essenciais: são compostos químicos hidrófobos (não se misturam com a água) e altamente voláteis (transformam-se em gases ao entrarem em contato com a atmosfera). Eles contribuem para fragrância ou essência das plantas.
Os óleos essenciais dão o aroma característico de muitas espécies, tais como: citronela, manjericão, gengibre, canela, cravo-da-índia, eucalipto, cedro-cheiroso, limoeiro, lavanda, copaíba, dos pinheiros e muitas outras espécies.
Assim como os taninos, eles também são um grande grupo de substâncias com amplo espectro de atuação. Na defesa das plantas eles podem atuar como repelentes, tornar o vegetal implantável e matar animais e microrganismos.
Ráfides: as ráfides são microagulhas feitas de cristais de oxalato de cálcio. Elas ficam armazenadas em células especiais chamadas de idioblastos, que por sua vez estão espalhadas por toda a planta.
Ao serem ingeridas as ráfides atuam perfurando a mucosa do trato digestório (tecido de revestimento) causando irritações, inflamações, dor, cólicas abdominais, náuseas, vômitos e diarreias. Podendo levar a um quadro de asfixia pelo “fechamento” da garganta e até à morte.
Também atuam em conjunto com outras substâncias inflamatórias. Ao perfurarem os tecidos do agressor, as ráfides permitem que tais substâncias inflamatórias entrem nos tecidos danificados, levando a uma intensificação do processo inflamatório.
Você já ouviu falar da ‘árvore da morte’? Para conhecer a árvore considerada mais perigosa do mundo assista esse vídeo:
Chamando aliados
Há espécies vegetais que complementam suas defesas “recrutando” aliados que, de uma maneira indireta, acabam ajudando a planta no combate de agressores.
Quando danificadas, por lagartas comendo suas folhas, por exemplo, algumas plantas produzem e liberam no ambiente compostos orgânicos voláteis. Eles fazem parte de um amplo “grupo” de diferentes substâncias que, sob condições normais, se transformam em gases ao entrarem em contato com a atmosfera.
Desta maneira eles viajam pelo ar até serem detectados por certos animais. Estes animais então seguem o rastro químico deixado pelos compostos voláteis até sua fonte.
E quem são estes animais? Geralmente espécies de invertebrados que predam ou parasitam insetos e outros invertebrados que se alimentam das plantas. Desta forma estes animais atraídos acabam ajudando no controle das espécies danosas às plantas emissoras.
O milho (Zea mays) é um exemplo de planta que se utiliza desse mecanismo. Ao ser danificado ele libera compostos que atrai vespas parasitas de larvas que se alimentam dele.
Mecanismos estruturais
Os mecanismos estruturais que atuam na defesa das plantas são as barreiras e reforços físicos nos tecidos e órgãos, tais como:
Cascas;
A casca de troncos, caules, raízes e frutos atua como uma barreira, isolando os tecidos internos do meio externo. Barrando a entrada de microrganismos, animais e alguns tipos de substâncias químicas. Apresentando uma função análoga (similar) a nossa pele.
Há plantas, como algumas espécies do Cerrado, que possuem adaptações em suas cascas que lhes conferem uma maior resistência à ação do fogo.
Cutícula;
Camada de substâncias hidrofóbicas, geralmente ceras, sobre a superfície externa da epiderme vegetal. Ela atua como barreira física contra microrganismos, ataques de insetos e outros herbívoros, luz solar excessiva, substâncias químicas e reduz a perda de água por transpiração.
O “pózinho” branco visível sobre folhas, frutos e caules é um tipo de cutícula. É facilmente observado sobre a casca do figo, na “coroa” do abacaxi, nas folhas da samambaia chifre-de-veado, em cactos e outras plantas suculentas.
Espinhos e acúleos;
Os espinhos são folhas ou caules modificados, geralmente, pontiagudos, secos, duros e não-fotossintetizantes. Usados pelas plantas como forma de repelir herbívoros. As plantas espinhentas mais famosas são os cactos.
Embora espinhos e acúleos tenham a mesma função, eles possuem uma origem diferente. Acúleos são projeções da epiderme e, geralmente, facilmente destacáveis. Um exemplo clássico são as roseiras, seus acúleos (e não espinhos!) se soltam facilmente ao se passar a mão sobre o caule.
Tricomas.
Projeções da epiderme que apresentam diversas funções e formas. Podendo estar presentes na epiderme de diferentes órgãos vegetais (de raízes a frutos). Na defesa das plantas eles podem atuar de três formas.
Os tricomas tectores realizam proteção de forma física. Empalando ou prendendo insetos e suas larvas, dificultando o contato de microrganismos com a superfície da epiderme, tornando a planta menos palatável e reduzindo a incidência solar excessiva.
Eles também podem atuar como barreiras químicas secretando substâncias, como óleos essenciais. Neste caso, eles são denominados tricomas glandulares. Alguns ainda possuem função física e glandular, sendo chamados de tricomas mistos.
A textura aveludada ou áspera de certas folhas é devido a presença de tricomas. A casca de frutos como pêssegos, cupuaçus, kiwis e figos possuem tricomas. O cheiro típico que as folhas de boldo, manjericão e orégano exalam ao se passar a mão sobre elas é devido a ruptura de tricomas glandulares.
Já nas plantas popularmente conhecidas como urtigas e urtigões a ruptura de tais tricomas liberam substâncias urticantes. Que em contato com a pele provoca vermelhidão, coceira, ardência, queimaduras e, consequentemente, dor.
Além dos tricomas glandulares, existem outros tipos de estruturas armazenadoras de substâncias químicas que atuam na defesa das plantas. Como por exemplo os laticíferos que são estruturas produtoras e armazenadoras de látex.
Entender os conceitos dentro da biologia são muito importantes para os alunos. Confira nosso glossário COMPLETO da biologia com centenas de termos.
O látex é um líquido viscoso (ou aquoso) produzido por plantas denominadas laticíferas. Ele é composto por várias substâncias e estocado nos laticíferos que, por sua vez, estão localizados em várias partes do corpo da planta.
Quando estas estruturas são rompidas, devido a uma mordida ou perfuração, o látex é liberado atingindo o agressor. Por ser constituído de substâncias tóxicas, o látex pode atuar ferindo e/ou matando o agressor.
Os laticíferos atuam simultaneamente como barreiras físicas e químicas. Matando ou dificultando a penetração de microrganismos e ação de herbívoros. A seringueira (Hevea brasiliensis) é a espécie laticífera mais conhecida, seu látex é a matéria prima para produção da borracha natural.
Como complemento a este texto sugerimos você assistir este vídeo, que traz mais exemplos de estratégias usadas pelas plantas em sua defesa. Legenda disponível em português.
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Usando em sala de aula
Para auxiliar você professor a planejar sua aula, damos exemplos de habilidades que podem ser desenvolvidas com seus alunos baseadas na BNCC (Base Nacional Comum Curricular), a partir do uso deste texto como material de apoio.
Com os objetivos de promover o conhecimento acerca da fisiologia e morfologia vegetal, relações plantas com o ambiente, das relações ecológicas, interações entre espécies, uso econômico e biotecnológico das plantas, nós indicamos algumas das seguintes habilidades:
Ensino Fundamental:
(EF02CI06) “Identificar as principais partes de uma planta (raiz, caule, folhas, flores e frutos) e a função desempenhada por cada uma delas, e analisar as relações entre as plantas, o ambiente e os demais seres vivos”.
(EF09CI11) “Discutir a evolução e a diversidade das espécies com base na atuação da seleção natural sobre as variantes de uma mesma espécie, resultantes de processo reprodutivo”.
Ensino Médio:
(EM13CNT303) “Interpretar textos de divulgação científica que tratem de temáticas das Ciências da Natureza, disponíveis em diferentes mídias, considerando a apresentação dos dados, tanto na forma de textos como em equações, gráficos e/ou tabelas, a consistência dos argumentos e a coerência das conclusões, visando construir estratégias de seleção de fontes confiáveis de informações”.
Deixamos alguns exemplos de material complementar que podem ser usados no ensino de Botânica.
A Escola de Botânica disponibiliza gratuitamente o livro: Aprendizado Ativo no Ensino de Botânica. O Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente (PNUMA) da ONU, disponibiliza gratuitamente um e-book sobre o Verde Urbano.
Você tem exemplos e sugestões de como abordar e trabalhar a Botânica em sala de aula? Então deixe aqui embaixo nos comentários!
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Escrito por: Nicolas Nathan dos Santos
Revisado por: Érika Freitas Pinheiro
Como citar este texto:
SANTOS, N. N.; PINHEIRO, E. F. Quais são os mecanismos de defesa das plantas?. Potencial Biótico. Disponível em: <https://www.potencialbiotico.com/post/defesadasplantas>. Acesso em:
Referências:
AOYAMA, Elisa M.; LABINAS, Adriana M. Características estruturais das plantas contra a herbívora por insetos. Enciclopédia Biosfera, 2012, 8, 15, 365-386. Disponível em: <https://conhecer.org.br/ojs/index.php/biosfera/article/view/3610>. Acesso em 21 de outubro de 2021.
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DE OLIVEIRA, Luiz E. M. Metabolismo Secundário. Setor de Fisiologia Vegetal do Departamento de Biologia da Universidade Federal de Lavras. Disponível em: <http://www.ledson.ufla.br/metabolismo-secundario/>. Acesso em: 05 de outubro de 2021.
FELIPPE, Gil. Gaia: o lado oculto das plantas – tubérculos, rizomas, raízes e bulbos. São Paulo: Edições Tapioca, 2012.
PINTO-ZEVALLOS, Delia M. et al. Compostos orgânicos voláteis na defesa induzida das plantas contra insetos herbívoros. Química Nova, 2013, 36, 9, 1395-1405. Disponível em: <https://doi.org/10.1590/S0100-40422013000900021>. Acesso em: 06 de outubro de 2021.
RAMOS, Márcio V. et al. Laticifers, latex, and their role in plant defense. Trends in Plant Science, 2019, 24, 6, 553-567. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.tplants.2019.03.006>. Acesso em: 08 de outubro de 2021.
RAVEN, Peter H.; EVERT, Ray F.; EICHHORN, Susan E. Biologia Vegetal. 7. ed. Rio de Janeiro: Editora Guanabara Koogan Ltda., 2011.
SILVA, Mara R.; DA SILVA, Maria A. A. P. D. Aspectos nutricionais de fitatos e taninos. Revista de Nutrição, 1999, 12, 1, 21-32.
Nicolas Nathan dos Santos
Revisor
Biólogo Mestre em Biodiversidade Vegetal e Meio Ambiente e Especialista em Arborização Urbana. E ávido espectador da magia do mundo (real e imaginário).
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