Foto: Eugenio Barbieri
Miguel Pedro Guerra
Neusa Steiner
Adelar Mantovani
Rubens Onofre Nodari
Maurício Sedrez dos Reis
Karine Louise dos Santos
A espécie Araucaria angustifolia (Bert.) O. Kuntze é uma conífera nativa do Sul do Brasil que apresenta grande importância econômica e ecológica. Sua intensa exploração ao longo do século passado, associada à ausência de programas de melhoramento e de conservação, fez com que restassem apenas alguns remanescentes, estimados em 2% da área original (GUERRA et al., 2002). Esse cenário propiciou a inclusão da espécie como espécie vulnerável e, mais recentemente, em perigo de extinção na lista oficial das plantas brasileiras ameaçadas.
Atualmente, nota-se uma crescente demanda pela conservação e pelo uso sustentável dos recursos genéticos florestais, o que confere importância ao aprofundamento de estudos em várias áreas do conhecimento, notadamente naqueles relacionados com a estrutura genética de populações naturais. Para definir e estabelecer estratégias mais adequadas de conservação e de sistemas de manejo da floresta, também é importante conhecer a repercussão da fragmentação sobre a variabilidade genética remanescente, que seria uma medida quantitativa aproximada da erosão genética. Assim, a partir de informações sobre a estrutura genética, poder-se-á definir as melhores estratégias para a conservação e a utilização dos recursos genéticos (GUERRA et al., 2002).
Para que a conservação dos recursos genéticos vegetais seja eficiente, torna-se importante o conhecimento da biologia da espécie e da dinâmica e estrutura das populações. Além disso, é necessário estabelecer sistemas de manejo que proporcionem à espécie e ao ecossistema a expressão de seu potencial evolutivo, bem como aprofundar o conhecimento da magnitude e organização da variabilidade genética, que determina o tamanho e a localização das áreas a serem conservadas, assim como a necessidade de expansão da base genética, mediante a incorporação de novos elementos ou complexos genéticos (GUERRA et al., 2002).
Nesse contexto, A. angustifolia é uma das espécies nativas que vem despertando interesse quanto aos estudos de melhoramento e de conservação genética, por intermédio do estabelecimento de coleções de germoplasma in situ e ex situ. Assim, se faz necessário o desenvolvimento de técnicas que permitam consolidar essas coleções, de maneira a garantir a continuidade da espécie, bem como a recomposição dos fragmentos de populações naturais e o uso e manejo sustentável da espécie.
O registro fóssil mostra que as gimnospermas podem ter derivado de várias linhas evolutivas (polifiléticas), o que pode ser uma das dificuldades para a caracterização dos fósseis (DUTRA et al., 2002). Para sua origem, em vez das Cordaitales, inicialmente propostas, são apontadas as progimnospermas (STEWART, 1987) ou as pteridospermas (TAYLOR; TAYLOR, 1993). Por sua vez, entre elas estaria a ancestralidade da maior parte dos taxa modernos, inclusive as angiospermas (WHITE, 1990).
A família Araucariaceae engloba, aproximadamente, 40 espécies, divididas em três gêneros: Araucaria, Agathis e Wollemia. Análises moleculares confirmam que cada um desses gêneros é monofilético (CODRINGTON et al., 2005; GILMORE; HILL 1997; GRAHAM et al., 1996, SETOGUCHI et al., 1998). Contudo, a relação filogenética entre eles ainda não está elucidada. A partir da análise de rbcL (gene da Ribulose bifosfato carboxilase) identificou-se Wollemia (SETOGUCHI et al., 1998) ou Araucaria (GILMORE; HILL 1997) como um grupo basal. Contudo, a análise do 18S rDNA sugeriu Agathis como o grupo basal (CODRINGTON et al., 2005). Portanto, o mais apropriado é que Araucaria, Agathis e Wollemia sejam considerados como grupos irmãos, de igual importância.
A classificação secional está baseada em características taxonômicas, tais como a morfologia da folha, a disposição dos cones masculinos e femininos, a morfologia da escama, o tipo de germinação e a morfologia da plântula, e é suportada por recentes análises moleculares (CODRINGTON et al., 2005; GRAHAM et al., 1996, SETOGUCHI et al., 1998) – Figura 1.
Figura 1. Filogenia de Araucariaceae (KERSHAW; WAGSTAFF, 2001).
Fonte: Adaptado de Setoguchi et al. (1998).
A partir do final do Paleozoico, um grupo de plantas passou a ocupar gradativamente as áreas continentais do planeta. (DUTRA et al., 2002). Entre os vegetais, o sucesso desse empreendimento deveu-se à aquisição e evolução de duas importantes estruturas: o grão de pólen, capaz de ser levado pelo vento aos gametas femininos, modificados para recebê-lo, e a presença de uma semente mais elaborada (STEWART, 1987).
A origem da semente está intimamente ligada à conquista dos ambientes terrestres. As plantas produtoras de esporos não podiam completar seu ciclo de vida em ambientes terrestres mais inóspitos e áridos, uma vez que são dependentes de água para completar o ciclo reprodutivo, ficando limitadas a áreas próximas à linha da costa (IANNUZZI; VIEIRA, 2005). Um passo fundamental da evolução é que toda a parte do ciclo reprodutivo, que ocorria em ambiente externo, passa a ocorrer sobre o esporófito, e a dispersão ocorre depois do desenvolvimento da semente.
Dessa forma, o evento considerado mais importante na evolução das plantas vasculares foi o aparecimento da semente, fato esse que ocorreu um pouco antes do término do Devoniano. A semente é formada por um corpo central, o nucelo (homólogo ao megaesporângio), e coberta por uma ou duas camadas de revestimento e de proteção, os integumentos. Essa estrutura permitiu o surgimento de um novo grau evolutivo entre os vegetais, o das gimnospermas (gimnos = nua; sperma = semente), assim chamadas porque ainda lhes faltava o fruto, estrutura de recobrimento característica das angiospermas ou plantas com flores (STEWART, 1987).
A maior independência da água garantiu às gimnospermas seu grande sucesso adaptativo no Mesozoico, um período caracterizado não somente por extensas e contínuas áreas de terra favorecedoras da dispersão, mas também pela existência de áreas secas e quentes no interior. Durante esse tempo da história da Terra, numerosos grupos de plantas, especialmente as coníferas, espalharam-se por ambos os hemisférios (DUTRA; STRANZ, 2000), situação essa considerada bastante distinta daquela que caracteriza seus grupos modernos (DUTRA et al., 2002).
A partir do final do Triássico, inicia-se o segundo momento significativo da vida das gimnospermas (ANDERSON; ANDERSON, 1998). Sua diversidade é tão expressiva em tipos e órgãos preservados, que poderia ser comparada com a atualidade, suscitando grandes dúvidas sobre os modelos evolutivos de diversidade crescente. Os fósseis, embora de difícil atribuição taxonômica, por causa da combinação de caracteres de diferentes famílias modernas (STOCKEY, 1990), permitem avaliar a presença das Cycadophyta, Ginkgophyta e de muitos grupos de Coniferophyta (Araucariaceae, Podocarpaceae, Cupressaceae e Cheirolepidiaceae).
As Coniferophyta são o grupo moderno mais abundante de gimnospermas e, também, de distribuição mais ampla. Conhecidas popularmente como “pinheiros”, parecem ter sido as únicas a resistir à pressão exercida pela chegada das angiospermas, refugiando-se em nichos onde estas últimas não se adaptavam tão bem (DUTRA et al., 2002). A partir do Terciário, com a separação dos continentes e o surgimento de condições globais menos aquecidas, esse grupo passou a se distribuir preferencialmente em latitudes subtropicais e temperadas ou em altitude, em zonas caracterizadas pela presença de boa umidade atmosférica (DUTRA; STRANZ, 2000; ENRIGHT; HILL, 1995). Modernamente, algumas famílias são dominantes ou exclusivamente austrais – Araucariaceae, Podocarpaceae e Cupressaceae – enquanto outras são exclusivas – Pinaceae, Ginkgoaceae, Cephalotaxaceae – ou predominam nas latitudes setentrionais – Taxodiaceae e Taxaceae (TAYLOR; TAYLOR, 1993; ENRIGHT; HILL, 1995).
A família Araucariaceae está distribuída principalmente no Hemisfério Sul, ocorrendo na Nova Caledônia, na Nova Guiné, na Austrália, na Nova Zelândia e na América do Sul (SETOGUCHI et al., 1998). Na América do Sul, as principais espécies são: Araucaria araucana e Araucaria angustifolia. Esta última também é conhecida como pinheiro-do-paraná, pinheiro brasileiro, araucária ou simplesmente pinheiro (SHIMIZU; OLIVEIRA, 1981). A espécie A. angustifolia ocorre naturalmente no Brasil e em pequenas manchas na Argentina e no Paraguai e fica localizada entre as latitudes 19°15’S e 31°30’S e entre as longitudes 41°30’W e 54°30’W. No Brasil, a área original, de formato irregular, foi de cerca de 200 mil quilômetros quadrados, e o seu ecossistema original, a Floresta Ombrófila Mista, chegou a ocupar cerca de 20 milhões de hectares (SEITZ, 1986). Essa espécie, dominante no referido ecossistema, distribuiu-se principalmente nos estados do Paraná, de Santa Catarina e do Rio Grande do Sul, em 40%, 31% e 25% de suas superfícies, respectivamente. Manchas esparsas são ainda observadas no sul de São Paulo (3%), internando-se até o sul de Minas Gerais e o Estado do Rio de Janeiro, em áreas de altitude superior a 500 m (1%) (CARVALHO, 1994) – Figura 2.
Figura 2. Ocorrência natural de florestas com Araucaria angustifolia.
Fonte: Adaptado de Guerra et al. (2002).
A planta jovem apresenta copa cônica, com ramos primários cilíndricos, curvados para cima e ramos inferiores maiores que os superiores. Plantas adultas apresentam a copa em forma de taça, com tronco geralmente cilíndrico e reto, raramente ramificado, coberto por casca grossa e resinosa (CARVALHO, 1994). A árvore adulta pode atingir de 20 m a 50 m de altura e de 150 cm a 250 cm de diâmetro, à altura do peito (REITZ; KLEIN, 1966). Os verticilos se ramificam em abundantes ramos secundários constituindo as grimpas, que vão se adensar no ápice do caule e formar, nas árvores adultas, uma copa típica em forma de candelabro, umbela ou corimbo (REITZ et al., 1978).
As folhas verticiladas, concentradas na porção terminal dos galhos, medem de 15 mm a 80 mm de comprimento e de 6 mm a 35 mm de largura e possuem numerosas nervuras finas, que se estendem da base ao ápice, sem nervura central (REITZ; KLEIN, 1966).
A. angustifolia é uma espécie dioica, raramente monoica por trauma ou doenças, com estruturas unissexuadas (REITZ; KLEIN, 1966). A estrutura reprodutiva masculina apresenta de 10 cm a 15 cm de comprimento e é constituída por escamas coriáceas com 10 a 25 anteras alongadas, presas na fase ventral de cada escama. As escamas encontram-se arranjadas em forma de espiral e se abrem deixando o pólen livre para ser transportado pelo vento até o estróbilo feminino. A estrutura reprodutiva feminina (pinha) localiza-se no ápice do ramo e é constituída por inúmeras brácteas coriáceas com o óvulo, inseridas sobre um eixo central (Figura 3) (REITZ; KLEIN, 1966).
Figura 3. Ciclo de vida de Araucaria angustifolia. É uma espécie dioica, com estrutura reprodutiva masculina (microestróbilo), constituída por escamas coriáceas arranjadas em forma de espiral, que se abrem deixando o pólen livre para ser transportado pelo vento. A estrutura reprodutiva feminina (megaestróbilo) localiza-se no ápice do ramo e é constituída por inúmeras brácteas coriáceas que contêm o óvulo (escama ovulífera). O pólen é depositado em qualquer lugar da escama do cone feminino e inicia a germinação in situ. O período de polinização ocorre nos meses de agosto e setembro. O momento exato da fecundação não foi ainda determinado. Nos estágios iniciais da embriogênese, as divisões nucleares formam de 32 a 64 núcleos livres antes da formação das paredes celulares. Em seguida, a elongação celular inicia-se, simultaneamente, em ambos os grupos de células superiores e inferiores, imediatamente após a completa formação da parede celular. O grupo de células inferiores forma as células de capa (Cc). O grupo de células superiores forma as células do suspensor (Cs). O grupo central de células constitui um grupo de células embriogênicas (Ce). Esses três grupos de células constituem o proembrião. Após a polinização, transcorrem 14 meses até a identificação dos poliembriões, caracterizando a poliembrionia, ou seja, a formação de mais de um embrião nos estágios iniciais de desenvolvimento da semente. Contudo, apenas um embrião permanece na semente madura, e a regressão dos embriões subordinados ocorre entre os meses de novembro e dezembro. O desenvolvimento do embrião dominante de A. angustifolia ocorre entre os meses de dezembro e junho, passando pelos estágios de desenvolvimento globular, pré-cotiledonar e cotiledonar maduro. Após a germinação, a planta leva em torno de 15 anos para entrar em idade reprodutiva.
O mecanismo de polinização das coníferas modernas parece ter originado de coníferas primitivas Ulmania e Pseudovoltzia (SINGH, 1978). Duas séries evolucionárias são reconhecidas nessas famílias e são relacionadas a quatro principais modificações: a) perda da gota polinizadora; b) desenvolvimento da micrópila estigmática para a recepção do pólen; c) redução e eventual perda do pólen alado; d) germinação do pólen por meio da nucela (SINGH, 1978). Em Araucaria, o pólen é depositado em qualquer lugar da escama do cone feminino e inicia a germinação in situ (Figura 3). Aparentemente, a umidade das escamas, presente nos cones femininos, é suficiente para causar a germinação do pólen. A nucela e a micrópila, aparentemente, produzem as mesmas substâncias quimiotrópicas, as quais causam o crescimento do tubo polínico em sua direção, independentemente da posição do grão do pólen (SINGH, 1978). No Brasil, no Estado de São Paulo, foi observado que o período de polinização ocorre nos meses de agosto e setembro (MANTOVANI et al., 2004), contudo, no Sul do Brasil, a amplitude pode ser maior, dependendo das condições climáticas.
Quanto à dispersão de sementes, os principais atores são aves e roedores. Entre as aves, está a gralha azul (Cyanocorax chrysops) e também o papagaio-de-peito-roxo (Amazona vinacea) (SOLÓRZANO-FILHO; KRAUS, 1999; CARVALHO, 2003). Entre os roedores, os principais agentes de disseminação são: a cutia (Dasyprocta azarae), o rato-do-mato (Oryzomys ratticeps), a paca (Agouti paca), o ouriço (Coendu villosus) e o esquilo brasileiro (Sciurus aestuans) (MATTOS, 1994; CARVALHO, 2003).
Em A. angustifolia, não foi ainda determinado com exatidão o momento exato da fertilização. Sabe-se que, após a polinização, transcorrem 14 meses até a identificação dos poliembriões totalmente formados, imediatamente antes do início da regressão dos embriões subordinados (MANTOVANI et al., 2004; STEINER, 2005). Após a fertilização, uma característica da embriogênese inicial em Araucariaceae é a ocorrência de divisões nucleares, e o número de núcleos livres varia de 32 a 64 antes do início da formação das paredes celulares. A elongação começa simultaneamente em ambos os grupos de células superiores e inferiores, imediatamente após a completa formação da parede celular. O grupo de células inferiores está destinado a formar as células de capa (Cc). O grupo de células superiores produz as células do suspensor (Cs). Essas células dividem-se longitudinalmente para incrementar em torno de 20 vezes o número de células iniciais. O grupo central de células constitui um grupo de células embriogênicas (Ce), que permanecem inativas até o completo desenvolvimento das células de suspensor (Figura 3) (BURLINGAME, 1915; JOHANSEN, 1950).
A embriogênese em A. angustifolia é caracterizada pela presença de poliembriões (Figura 3), ou seja, ocorre o desenvolvimento de três a quatro proembriões a partir de um óvulo. A poliembrionia é um fenômeno comum nas coníferas, sendo definida pela presença de mais de um embrião nos estágios iniciais de desenvolvimento da semente, porém apenas um embrião permanece na semente madura. Existem dois tipos de poliembrionia: polizigótica e por clivagem. Em muitos gêneros de Pinus, ocorrem os dois tipos de poliembrionia, nos quais, primeiramente por poliembrionia polizigótica, dois ou mais óvulos são fecundados em um mesmo megagametófito, produzindo separadamente proembriões, ou seja, cada arquegônio produz um único proembrião. Posteriormente, cada proembrião formado sofre a poliembrionia por clivagem e gera até oito proembriões. Em espécies do gênero Araucaria, foi observada apenas a poliembrionia polizigótica (GIFFORD; FOSTER, 1989). Segundo Johansem (1950), a presença de células de capa em Araucariaceae pode ter, entre outras funções, a de prevenção da poliembrionia por clivagem.
Em A. angustifolia, o desenvolvimento do embrião ocorre de acordo com o desenvolvimento clássico estabelecido para Conyferophyta por Singh (1978). Três fases podem ser reconhecidas: a) pró-embrionária (estágios antes do elongamento do suspensor), que vai desde a fertilização até o rompimento da arquegônia pelo proembrião; b) embrionária inicial, que compreende os estágios após o elongamento do suspensor e antes do estabelecimento dos meristemas; c) embrionária tardia, na qual protoderme e procâmbio são diferenciados, e os meristemas apical e radicular são estabelecidos (JOHANSEN, 1950, HAINES; PRAKASH, 1980). Estudos morfológicos da fase pró-embrionária do desenvolvimento embrionário em Araucaria spp. sugerem que esse gênero é um dos mais primitivos (HAINES; PRAKASH, 1980). Esses autores assinalam, na letra a, a fase de núcleo livre prolongada, em que 32–64 núcleos podem estar presentes antes de as paredes celulares serem formadas, na b, o desenvolvimento do suspensor e a presença das células da capa e, na c, a ausência de clivagem do proembrião como as principais diferenças encontradas no desenvolvimento do proembrião em Araucaria spp., se comparado com outras coníferas consideradas evolutivamente superiores, tais como Cupressaceae, Pinaceae e Taxodiaceae (HAINES; PRAKASH, 1980).
No Sul do Brasil, o desenvolvimento do embrião dominante de A. angustifolia ocorre entre os meses de dezembro e junho, passando pelos estágios de desenvolvimento globular, pré-cotiledonar e cotiledonar maduro (Figura 3) (STEINER, 2005). Contudo, a partir do mês de março, já são encontradas sementes maduras. A diferença nos estágios de maturação dos cones femininos pode ser explicada pelo fato de A. angustifolia ser uma espécie nativa e não domesticada, possivelmente, com duas ou mais variedades botânicas coabitando em uma mesma região (REITZ; KLEIN, 1966). Nessas variedades, os eventos reprodutivos resultam em diferentes estágios de desenvolvimento dos embriões. Após a germinação, a planta leva em torno de 15 anos para entrar novamente em idade reprodutiva (CARVALHO, 2003).
As condições climáticas úmidas resultaram na expansão das florestas com A. angustifolia nos últimos mil anos no Sul do Brasil (BEHLING, 2002). Contudo, a maior redução antropogenética nas populações dessa espécie ocorreu durante os últimos dois séculos, em decorrência da alta qualidade da sua madeira (HUECK, 1972; HAMPP et al., 2000).
A madeira de A. angustifolia contém 58,3% de celulose, 28,5% de lignina e possui fibras longas de alto rendimento em celulose, que produz papel de ótima qualidade. A madeira serrada e laminada de A. angustifolia foi, por um longo período, um dos produtos mais importantes na exportação brasileira. A semente conhecida como pinhão é muito apreciada na alimentação humana, bem como de animais domésticos e da fauna silvestre, os quais também são responsáveis pela sua dispersão (MATTOS, 1994). Também se destaca seu uso para energia, artesanato, fins medicinais e paisagístico (CARVALHO, 2003).
A devastação de A. angustifolia deu-se em três etapas consecutivas (LABORIAU; MATTOS FILHO, 1948). A primeira consistiu no desbaste exclusivo dos pinheiros de valor comercial. A segunda, no corte das árvores – numerosas e de madeira excelente –, que restaram após a primeira devastação. A terceira, no que sobrou das queimadas, visando transformar em agrícola ou pecuária uma região que era madeireira por força da natureza. Muitas vezes, porém, o fogo realizou o processo inteiro de destruição, queimando o pinhal sem aproveitamento.
A exploração dessa espécie se intensificou a partir de 1934 e teve seu auge nas décadas de 1950 a 1970 (SHIMIZU; OLIVEIRA, 1981), quando essa exploração correspondia a 90% de cerca de um milhão de metros cúbicos de madeira exportada pelo Brasil (HUECK, 1972). Estima-se que, entre 1958 e 1987, exportaram-se mais de 15 milhões de metros cúbicos de madeira, em sua maioria de A. angustifolia, sendo esse o produto madeireiro mais importante do Brasil até a década de 1970 (SEITZ, 1986). Atualmente, os remanescentes dessa espécie estão estimados em 2% da área original (GUERRA et al., 2002) – Figura 4.
Figura 4. Área de ocorrência atual de Araucaria angustifolia.
Fonte: Adaptado de Guerra et al. (2002).
Em virtude do intenso desmatamento e do consumo sem preocupações com o manejo e a conservação, a produção de madeira tendeu ao esgotamento das reservas naturais e prejudicou o abastecimento de matéria-prima para a indústria, alterando a fisionomia de extensas áreas no Sul do Brasil. Para contornar a falta de matéria-prima, iniciaram-se programas de reflorestamento utilizando essências exóticas, especialmente as do gênero Pinus, as quais ocuparam as áreas de ocorrência natural de A. angustifolia (GUERRA et al., 2002).
Além do valor econômico, essa espécie tem importante função ecológica no seu ecossistema de origem, a Floresta Ombrófila Mista, onde é a espécie dominante. Um de seus produtos, o pinhão, é alimento para diversos mamíferos e aves, como aqueles citados anteriormente como dispersores (REITZ; KLEIN, 1966; SOLÓRZANO-FILHO, 2001). Além disso, a espécie propicia ambiente para o desenvolvimento de dezenas de espécies vegetais em seu caule e galhos e no dossel inferior, sombreado por sua copa (MATTOS, 1994).
Embora a espécie esteja sendo classificada como criticamente em perigo (CR) pela IUCN (The World Conservation Union), poucos trabalhos sobre sua regeneração em ambientes naturais foram realizados. As informações da literatura sobre a regeneração natural de A. angustifolia indicam comportamento variado para essa característica. Possivelmente, associado à variação de ambientes de ocorrência e de locais estudados.
Considerando a espécie A. angustifolia como pioneira e heliófita, Reitz e Klein (1966) julgam que essa espécie está inserida em ambiente florestal caracterizado por evidente desequilíbrio dinâmico e, consequentemente, em constantes estágios evolutivos. Vale ressaltar que os mesmos autores descrevem a dinâmica de A. angustifolia em várias formações florestais e destacam dois comportamentos distintos: a) avanço e irradiação dos pinheiros sobre os campos; b) recuo dos pinhais na mata branca, tanto Atlântica como do oeste (REITZ; KLEIN, 1966), ou seja, as áreas de contato da Floresta Ombrófila Densa e da Floresta Estacional Decidual (Matas Brancas) com a Floresta Ombrófila Mista (Mata Preta).
Considerando seu comportamento em termos de estágios sucessionais, a espécie A. angustifolia tende a se expandir sobre os campos de altitude a fim de reduzir a competição das espécies arbóreas constituintes da Floresta Estacional do Paraná-Uruguai e a Floresta Ombrófila Densa da Costa Atlântica, as quais invadem os sub-bosques mais abertos e impedem, dessa forma, a regeneração natural de A. angustifolia (KLEIN, 1960). As formações mistas, com espécies folhosas, apresentando densos sub-bosques, dificultam a regeneração natural da A. angustifolia (Shimizu et al., 2000). Essas considerações indicam que a espécie apresenta menor capacidade competitiva para ocupação em ambientes de transição entre tipologias florestais, locais em que as folhosas são mais agressivas na ocupação do espaço. Segundo Vieira (1990), no sul de Minas Gerais, a espécie A. angustifolia é incapaz de autorregeneração natural nos ecossistemas nativos da região, e sua sobrevivência depende da reprodução artificial em viveiros.
Observações feitas por Backes (1983) e Ferreira e Irgang (1979) sugerem que as plântulas desenvolvem-se melhor em condições de sombreamento moderado. Soares (1979) também não considera A. angustifolia uma espécie pioneira, muito menos clímax, estando numa posição intermediária dentro de uma escala de sucessão. Segundo o autor, essa espécie necessita de algum distúrbio para se regenerar naturalmente. Trabalhos de Inoue et al. (1979) e Inoue e Torres (1980), ao avaliarem o desenvolvimento de plântulas de A. angustifolia sob diferentes intensidades luminosas, concluíram que, como a espécie possui mecanismos fisiológicos para a adaptação às condições de luz ambiental, sua regeneração natural pode ser favorecida com a abertura do dossel da floresta. Duarte e Dillenburg (2000), ao estudarem algumas respostas ecofisiológicas de plântulas de A. angustifolia sobre diferentes níveis de irradiação solar, verificaram que as plântulas expostas a um nível médio ou alto de luz apresentavam um crescimento normal, pelo menos para os estágios iniciais de desenvolvimento. Já em condições de pouca luz, as plântulas apresentavam maior altura com aparente estiolamento. Reitz et al. (1978), ao considerarem A. angustifolia uma espécie pioneira e heliófita, também reportam à luz um papel importante para regeneração da espécie. Embora Soares (1979) em seu trabalho não considere A. angustifolia uma espécie pioneira, o autor sugere que ela necessita de ambiente com algum distúrbio para se regenerar naturalmente e a define como espécie série. Esse posicionamento dentro dos estágios de sucessão explicaria a ausência de regeneração natural em povoamentos naturais de A. angustifolia, onde a sucessão evolui naturalmente, sem nenhum distúrbio que possa perpetuar estágios intermediários. Assim, a espécie não apresenta certas características fundamentais de pioneiras nem de clímax (SOARES, 1979).
Buscando esclarecer melhor essa questão sobre o papel da luz na regeneração da A. angustifolia, constatou-se que a espécie apresenta tolerância à sombra em ambiente natural (DUARTE et al., 2002), indicando que não é estritamente heliófita e pioneira, podendo se estabelecer em condições de sub-bosque. Contudo, aponta-se para a necessidade de mais estudos sobre fatores ecológicos, como a predação e a competição, existentes para a regeneração da espécie.
Indicando comportamento semelhante a outras espécies tropicais, Solórzano-Filho (2001) estudou a demografia de uma população de A. angustifolia em Campos do Jordão, SP, e verificou que a estrutura demográfica, na área estudada, apresenta comportamento J-invertido, diferente do comportamento encontrado em outros estudos que indicam regeneração pobre ou ausente dentro da floresta.
Observações feitas ao longo dos últimos anos nos campos da Serra Catarinense sugerem que A. angustifolia regenera-se com boa densidade nos ambientes antropizados, semelhante ao que Reitz e Klein (1966) descrevem para o avanço dos pinhais sobre o campo. A fragmentação evidente da floresta e a ação antrópica em diferentes intensidades nos ambientes naturais têm gerado uma ampla variação de ambientes. Esses ambientes estão em plena sucessão florestal e mostram a presença de A. angustifolia. Tal fato sugere que estudos detalhados desse comportamento podem levar a manutenção da espécie e a seu uso racional.
Não menos importante é o fato de que as populações remanescentes encontram-se degradadas, em virtude da remoção das árvores de melhor qualidade para a extração da madeira. Consequentemente, a qualidade da regeneração natural, obtida a partir dessas populações, pode não mais apresentar a mesma capacidade de estabelecimento.
Além disso, um fator que tem limitado a ampliação das populações naturais de A. angustifolia é o deturpado entendimento da legislação – Resolução 278/2001 do Conselho Nacional do Meio Ambiente (Conama). Essa norma suspende as autorizações de manejos florestais para corte e exploração de espécies ameaçadas de extinção em todo o território nacional, até que sejam estabelecidos critérios técnicos, cientificamente embasados, que garantam a sustentabilidade da exploração e da conservação genética das populações exploráveis. Essa resolução determina uma moratória temporária para o uso desse recurso florestal, por estar em risco de extinção. Esse fato, aliado a pouca habilidade dos órgãos ambientais, deflagrou uma prática de eliminar a regeneração natural dessa espécie. Ressalta-se, ainda, que pouco se fez para aprofundar o conhecimento sobre a verdadeira situação da espécie e seu ecossistema associado, informação fundamental para permitir a elaboração de estratégias confiáveis de conservação e de uso sustentável desse recurso florestal e de seu ecossistema associado. Portanto, uma das ações sugeridas para que essa espécie volte ao status de não ameaçada são os estudos associados a ações de restauração dos ambientes, primando por áreas que possibilitem a conexão entre os fragmentos de floresta.
A principal área original de ocorrência da espécie A. angustifolia ocupava grande região contínua nos três estados do Sul do Brasil, interrompida por ilhas de campo. Atualmente, essa paisagem encontra-se intensamente modificada em virtude da ação antrópica sobre esse recurso florestal. Consequentemente, estamos diante de uma paisagem altamente fragmentada, apresentando, na maioria dos casos, fragmentos pequenos que comportam populações reduzidas da espécie. Esse cenário dificulta o fluxo entre as populações remanescentes e, como consequência, aumenta à probabilidade de perda da capacidade adaptativa às mudanças do ambiente.
A fragmentação reduz o número de indivíduos que se reproduzem dentro de uma população e reduz o fluxo gênico entre elas. Consequentemente, os cruzamentos entre indivíduos relacionados aumentam, resultando em descendentes geneticamente aparentados (DUDASH; FENSTER, 2000). A progênie aparentada pode apresentar depressão endogâmica, que traz como consequências os seguintes fatores: menor desenvolvimento, baixa capacidade adaptativa, perda de diversidade e menor resistência a estresses bióticos e abióticos, entre outros.
Além disso, a fragmentação excessiva das populações submete-as a um acentuado efeito de borda e à redução no seu tamanho efetivo, comprometendo a sustentabilidade tanto das populações da espécie em questão, quanto dos demais organismos, plantas ou animais associados (VIANA et al., 1992). Vários estudos já realizados permitem concluir que a fragmentação florestal é a maior ameaça à biodiversidade. Alguns fatores decorrentes da fragmentação, como o efeito de borda e a diminuição do tamanho efetivo populacional com consequente perda de variabilidade genética, são ameaças às espécies florestais. As alterações decorrentes da fragmentação contribuem para a erosão da variação genética e aumento da divergência genética entre populações, por meio da deriva genética, endogamia e redução do fluxo gênico.
McNeely et al. (1995) chamaram a atenção para as consequências da fragmentação da biodiversidade, das quais a principal é a redução da diversidade de espécies e genes. Além disso, a fragmentação provoca mudanças locais e regionais dos ecossistemas, nos quais se constata a degradação dos solos, a escassez da água e a diminuição da qualidade do ar, entre outros (AULER et al., 2002).
A fragmentação das áreas florestais pela retirada da madeira e pelo avanço da agricultura e de outras atividades antrópicas levou ao isolamento de populações e, consequentemente, à deriva genética.
No caso da espécie A. angustifolia, os indivíduos remanescentes presentes nos fragmentos podem se tornar inviáveis e sujeitos ao desaparecimento, em virtude do rompimento da dinâmica da sua regeneração e reprodução. Ademais, mesmo que esse ciclo se complete, o pequeno tamanho efetivo das populações nos fragmentos torna as futuras gerações cada vez mais débeis em decorrência do aumento da endogamia e do efeito da deriva genética (SHIMIZU et al., 2000).
O trabalho desenvolvido por Auler et al. (2002) apresenta indícios de perda de diversidade pelo efeito da exploração e da fragmentação de populações de A. angustifolia. Além disso, os resultados de Mantovani et al. (2005) apontam uma situação preocupante com relação à alta endogamia detectada nos indivíduos reprodutivos presentes em remanescentes do Estado de Santa Catarina. Contudo, estudos mais detalhados devem ser realizados para verificação desse efeito sobre a regeneração natural.
A diversidade genética se refere ao nível de heterozigosidade de uma população obtida a partir de suas frequências alélicas (NEI, 1973), equivalente à quantidade de heterozigotos esperada em uma população de cruzamentos ao acaso. Assim, independentemente de efeitos de migração, seleção, mutação ou sistema reprodutivo, esse valor permite uma indicação do nível de variação genética em uma população de determinada espécie (REIS, 1996). A variação genética é importante para que as populações tenham habilidade para se adaptar às diferentes condições ambientais.
O conhecimento dos padrões de distribuição da variação genética em plantas é importante para elaboração de estratégias de conservação. A base teórica da genética da conservação reside no fato de que a preservação da variabilidade genética é essencial para manutenção do potencial evolutivo das populações naturais (FRANKEL; SOULÉ, 1981).
O grau de variabilidade genética e o padrão de sua distribuição entre as populações e dentro delas são influenciados pelo tipo de hábitat e pela localização geográfica. As coníferas, em geral, apresentam alta variação genética dentro de espécies (HAMRICK et al., 1979).
Os primeiros trabalhos que abordaram aspectos genéticos em A. angustifolia estudaram a variação genética entre procedências e progênies e dentro delas, por meio de caracteres quantitativos, indicando importante variação entre procedências (SHIMIZU; HIGA, 1980; GURGEL-FILHO, 1980; KAGEYAMA; JACOB, 1980). Antes desses trabalhos, evidências de ocorrência de raças geográficas também foram consideradas por Gurgel e Gurgel-Filho (1965), os quais, por meio da análise bioestatística dos pinhões, constataram diferenças entre amostras por procedência.
Recentemente, vários estudos analisaram a diversidade genética de A. angustifolia por meio da utilização de marcadores genéticos, especialmente aqueles com base em isoenzimas. Shimizu et al. (2000) analisaram uma única população no Paraná, para a qual o índice de diversidade encontrado foi considerado elevado (heterozigosidade observada de 0,24 e esperada de 0,248), comparado à média de outras gimnospermas (HAMRICK et al., 1992) ou à média de espécies polinizadas pelo vento (HAMRICK; GODT 1989). Sousa (2000) analisou três populações pertencentes aos estados de São Paulo, do Paraná e de Santa Catarina e encontrou diferenças para os níveis de diversidade genética, sendo certo que a população de São Paulo apresentou maior diversidade. Auler et al. (2002) estudaram, em Santa Catarina, populações degradadas e populações relativamente conservadas da espécie. A análise dos resultados indicou que, nas populações mais degradadas, os índices de diversidade foram inferiores aos das populações mais conservadas. Esses autores sugerem como possível explicação para as diferenças, o efeito da fragmentação que deve ter contribuído para a alteração da frequência e dinâmica de alelos nessas populações pelo efeito de deriva, indicando perda de diversidade genética nas populações degradadas.
Outro trabalho realizado por Mantovani et al. (2005) analisou 13 populações ao longo da área de ocorrência de A. angustifolia em Santa Catarina e, apesar do índice de diversidade estar dentro do esperado para a espécie, os valores de heterozigosidade encontrados foram inferiores àqueles da diversidade genética, produzindo índices de fixação (endogamia) positivos e de magnitude expressiva nas populações estudadas. Tal constatação sugere atenção especial aos remanescentes dessa espécie, com o fim de manter sua conservação. Além disso, é fundamental a continuidade de estudos que possam confirmar ou não essa tendência, já que a endogamia, nos níveis em que foi observada, pode comprometer as futuras gerações da espécie, com relação a sua adaptação às mudanças do meio.
Os estudos realizados com diferentes populações de A. angustifolia (SOUSA, 2000; AULER et al., 2002) indicaram que a maior parte da variação genética dessa espécie se encontra dentro das populações. Com o objetivo de entender a distribuição da variação genética dentro das populações de A. angustifolia, Mantovani (2003) estudou essa característica em uma população no Estado de São Paulo e detectou a presença de estrutura interna em A. angustifolia. Essa característica tem importantes implicações para programas de melhoramento e de conservação, pois pode afetar a estimativa de parâmetros genéticos, tais como: taxa de cruzamento em populações naturais (ENNOS; CLEGG, 1982), estratégias de amostragem, e manejo das populações onde os padrões de exploração podem afetar a quantidade de diversidade genética (DOLIGEZ; JOLY, 1997).
Dessa forma, o aprofundamento dos estudos, tanto para a diversidade quanto para a estrutura genética, é essencial para o estabelecimento de estratégias efetivas de uso e de conservação desse recurso florestal, que apresenta importância ecológica, econômica e cultural em sua área de ocorrência natural.
Inúmeras considerações básicas fixam os limites de exploração dos recursos genéticos e são fatores-chaves para a manutenção dos recursos florestais. Nos últimos anos, a preocupação com a proteção da diversidade genética de espécies tornou-se prioridade para os programas de conservação, visando à manutenção em longo prazo da viabilidade evolutiva. A variabilidade genética é requisito fundamental para formar o banco de genes que auxiliam no desenvolvimento de estratégias para conservação. Tanto o manejo sustentável quanto o melhoramento genético estão correlacionados com a manutenção da diversidade genética das espécies.
Estudos envolvendo a avaliação dos impactos exercidos sobre biomas ou ecossistemas são ainda muito incipientes e limitados, pois tratam de relações complexas que dependem do resgate de informações, da frequência e distribuição da flora e da fauna, bem como das informações culturais referentes ao uso do recurso em destaque.
Conforme Gurgel e Gurgel Filho (1965) e Gurgel Filho (1980) a larga distribuição de A. angustifolia provavelmente contribuiu para a sua diferenciação em raças geográficas ou ecotipos. Algumas variedades de A. angustifolia foram identificadas por Reitz e Klein (1966) e Mattos (1994) com base em características, como a época de maturação e a coloração dos pinhões. Marcadores morfológicos já foram utilizados em inúmeros estudos relacionados à caracterização do desenvolvimento de plantas. Esses estudos relacionaram as condições edafoclimáticas e geográficas das regiões de origem com a germinação e o crescimento, com intuito de caracterizar ecotipos específicos (KAGEYAMA; JACOB, 1980; MONTEIRO; SPELZ, 1980). Em A. angustifolia a identificação de raças em populações remanescentes, com base na caracterização morfológica, permite a seleção de populações prioritárias para a caracterização genética.
Existem diferentes marcadores passíveis de emprego na caracterização genética de araucária, entre eles estão os marcadores isoenzimáticos, que têm sido o principal recurso gerador de informações a respeito da diversidade genética em populações naturais e das diferenças nos índices dessa diversidade (SHIMIZU et al., 2000; AULER et al., 2002; MANTOVANI, 2003). Pode-se citar ainda o uso de marcadores moleculares como RAPD (MAZZA, 1997) RFLP (SCHLÖGL, 2000), AFLP (STEFENON et al., 2003) e de microssatélites (HAMPP et al., 2000; SALGUEIRO et al., 2005; SCHMIDT et al., 2007), os quais podem ser utilizados como importantes ferramentas na caracterização e no entendimento da diversidade e da estrutura genética da espécie. O recente desenvolvimento de marcadores microssatélites para A. angustifolia, por exemplo, permitiu a obtenção de 29 pares de iniciadores com altos níveis de polimorfismo (SCHMIDT et al., 2007), o que ampliou as possibilidades de estudos referentes à frequência e à distribuição alélica entre as populações da espécie e dentro delas.
Por sua vez, o estudo da distribuição de alelos dentro de populações e entre elas permite o desenvolvimento de estratégias apropriadas para o manejo e a conservação dos recursos genéticos in situ e ex situ. A recomposição de áreas degradadas a partir da coleta de sementes em populações naturais necessita da determinação da magnitude e da distribuição da variabilidade genética entre os fragmentos remanescentes e dentro deles. Tais informações permitem identificar os fragmentos que, por conter características genéticas distintas, necessitam ser amostrados e conservados.
A escolha precisa dos fragmentos, e uma eficiente coleta de amostras permite conservar a máxima variabilidade genética no menor espaço possível. O estabelecimento de novas populações a partir da coleta de sementes permite ainda o monitoramento da regeneração natural e a identificação de genótipos superiores para o estabelecimento de programas de melhoramento genético para essa espécie.
A conservação genética in situ, numa forma ideal, pressupõe ainda um componente de longo prazo, que tem implicações com a manutenção da variabilidade suficiente para as populações futuras, com o tamanho de reservas para a sua estabilidade e com questões do uso ou do potencial para o recurso genético preservado (KAGEYAMA, 1987). Nesse sentido, é pertinente a integração com a conservação on farm.
A conservação on farm dessa espécie seria uma alternativa para sua manutenção em ambientes naturais, já que o manejo da colheita de pinhões de forma planejada torna-se uma alternativa de renda para o agricultor e favorece a conservação da espécie, permitindo a continuidade da evolução e a manutenção das populações remanescentes.
Em Santa Catarina, a colheita de pinhão só é permitida após o dia 15 de abril, com o intuito de favorecer a dispersão de sementes para manutenção da espécie. Segundo Guerra et al. (2002), a renda total por área, decorrente da exploração de pinhão, pode ser 22% superior à renda obtida para um sistema de exploração de madeira. Além da rentabilidade, essa atividade diminuiria a pressão de corte sobre os remanescentes. Outras atividades, como a pecuária extensiva, a apicultura e a exploração da vegetação associada, como goiabeira-serrana (Acca sellowiana), cataia (Drymis brasiliensis) e espinheira-santa (Maytenus ilicifolia), poderiam ser desenvolvidas em conjunto com a exploração de pinhões.
Para pequenos proprietários rurais, a exploração do pinhão pode ser um importante componente na renda familiar, como demonstrado por Silva (2006). Contudo, há a necessidade de um ordenamento dessa exploração e isso é possível com o estabelecimento de estudos para quantificar o número de famílias envolvidas com essa atividade, com o volume explorado e comercializado e seus impactos ecológicos sobre a dispersão, regeneração e alimentação da fauna e flora associada. Há a necessidade de estabelecimento de parcerias entre os setores público e privado e as ONGs, visando à implementação de um programa de conservação, melhoramento e manejo sustentado de A. angustifolia.
Técnicas biotecnológicas apresentam grande potencial de uso em programas de melhoramento genético e de conservação. Essas técnicas permitem o desenvolvimento e a propagação massal de genótipos superiores, bem como o estabelecimento de bancos de germoplasma visando à manutenção da variabilidade genética das populações naturais (PARK, 1998; GUERRA et al., 2000; PHILLIPS, 2004).
Técnicas de cultivo in vitro têm sido empregadas para a propagação de coníferas de interesse comercial, tais como Pinus pinaster (RAMAROSANDRATANA et al., 2001) e Pinus strobus (KLIMASZEWSKA et al., 2000), bem como para coníferas ameaçadas de extinção, como é o caso de Cedrus libani (KHURI et al., 2000) e A. angustifolia (SANTOS et al., 2002; STEINER, 2005). Entre as técnicas in vitro, a embriogênese somática é a principal técnica utilizada, pois permite a captura e a fixação da variação genética aditiva e não aditiva e a multiplicação em larga escala de genótipos superiores. A embriogênese somática é definida como um processo morfogenético, pelo qual células haploides ou somáticas desenvolvem-se e seguem diferentes estádios embriogênicos, dando origem a uma planta sem que ocorra a fusão de gametas (WILLIAMS; MAHESWARAN, 1986). Torna-se uma ferramenta ainda mais importante quando associada a outras tecnologias, como aquelas relacionadas aos biorreatores, sementes sintéticas e criopreservação.
O uso de sementes sintéticas e a criopreservação permitem o estabelecimento de bancos de germoplasma, em longo prazo, para a manutenção de plantas elite e genótipos ameaçados de extinção. As sementes sintéticas minimizam a recalcitrância natural, já que in vitro as sementes podem estar disponíveis para o plantio durante todo o ano. Já a criopreservação reduz custos com a manutenção de germoplasma in vitro e minimiza o efeito da instabilidade genética presente em culturas embriogênicas subcultivadas por longos períodos (ZOGLAUER et al., 2003).
A embriogênese somática permite a integração de um sistema de conservação in situ e ex situ, paralelamente ao desenvolvimento de programas de melhoramento genético, em que materiais, que são utilizados em programas de melhoramento, podem ser utilizados para recomposição de áreas degradadas, e vice-versa (Figura 5). Após o estabelecimento em casa de vegetação, testes de fidelidade clonal podem ser facilmente aplicados nas plantas provenientes do cultivo in vitro.
Figura 5. Integração da poliembriogênese somática em um programa de conservação e/ou melhoramento genético de A. angustifolia.
Fonte: Adaptado de Park (1998).
Em A. angustifolia, a embriogênese somática compreende uma sequência de etapas que incluem a indução e a multiplicação de complexos celulares suspensor-embrionários, que são precursores dos embriões somáticos (GUERRA et al., 2000; SANTOS et al., 2002; SILVEIRA et al., 2002; STEINER et al., 2005, 2007). A estratégia empregada para o estabelecimento da embriogênese somática em A. angustifolia encontra-se esquematizada na Figura 6. O processo básico consiste em dois ciclos. No ciclo A, o modelo embriogenético nessa espécie é caracterizado pela indução de culturas embriogênicas originadas a partir do ápice do embrião zigótico, que é resgatado e cultivado in vitro na presença de auxinas e citocininas. Nesse modelo, complexos celulares suspensor-embrionários são mantidos in vitro, em ciclos repetitivos de multiplicação por tempo indeterminado, quando as condições de cultivo forneçam sinais específicos para a autoperpetuação. Esses complexos suspensor-embrionários são constituídos por dois tipos celulares: células embriogênicas e células do suspensor (Figura 6). Ambos são observados na forma de complexos ou individualmente, o que os torna semelhantes aos observados nos estágios iniciais da embriogênese zigótica (Figura 3). Quando induzidos aos processos de histodiferenciação, pelas mudanças no balanço hormonal e pelas fontes de carbono do meio de cultura, esses complexos resultam na formação de proembriões somáticos. Esses proembriões caracterizam os estágios iniciais da embriogênese em coníferas, nos quais a polaridade é estabelecida.
Figura 6. Processo de dois ciclos para a indução e modulação da embriogênese somática de A. angustifolia. A) Estabelece condições para a obtenção de ciclos repetitivos de divisão celular em meio de cultura BM, suplementado ou não com 2,4-D (5 µM), BAP e Kin (2 µM cada); B) Estabelece condições para a progressão e maturação dos embriões somáticos em meio de cultura BM, suplementado com PEG (7%), maltose (9%) e ABA (150 µM).
Fonte: Steiner (2005).
No ciclo B, a formação de embriões somáticos é estimulada quando novos sinais químicos específicos de ajuste osmótico e hormonal são fornecidos aos proembriões durante a etapa de maturação. A formação dos embriões somáticos globulares é observada a partir do grupo de células embriogênicas, ao mesmo tempo em que as células alongadas do suspensor regridem e morrem. O desenvolvimento dos embriões somáticos globulares marca o início da diferenciação estrutural, de modo que a histogênese inicia-se com a formação da protoderme circundando o embrião somático globular, ocorrendo, em seguida, a especificação dos meristemas. Esses embriões evoluem para estágios de desenvolvimento torpedo, pré-cotiledonar e cotiledonar em resposta aos mesmos sinais específicos. Os embriões somáticos obtidos podem ser convertidos em plantas ou alternativamente encapsulados em sementes sintéticas (Figura 6). A criopreservação pode ser empregada tanto em células provenientes do ciclo A, quanto em embriões somáticos provenientes do ciclo B, permitindo assim a integração dessa técnica em programas de melhoramento genético e/ou conservação de germoplasma (Figura 5).
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