Os vulcões estão entre os fenômenos naturais mais poderosos e destrutivos da Terra. Eles podem expelir gases quentes e perigosos, cinzas, lava e rochas que podem causar perdas desastrosas de vidas e propriedades, especialmente em áreas densamente povoadas.
Mas também podem criar novas superfícies de terra e enriquecer o solo com nutrientes, tornando-os terrenos férteis para a colonização de plantas e o desenvolvimento de ecossistemas.
Os cientistas há muito que se interessam pelo estudo dos vulcões, não só para compreender as suas origens e dinâmica, mas também para monitorizar a sua atividade e prever as suas erupções.
No entanto, os métodos tradicionais de monitorização vulcânica, como a sismologia, a geodésia e a geoquímica, são frequentemente dispendiosos, complexos e arriscados, exigindo a instalação e manutenção de instrumentos em ambientes perigosos.
E se houvesse uma maneira mais simples, segura e barata de monitorar vulcões, usando as plantas que crescem neles e ao redor deles?
Esta é a ideia por trás de um novo projeto de pesquisa liderado pelo Dr. Gastón Muñoz, ecologista vegetal da Universidade do Chile, que estuda os efeitos da atividade vulcânica nas plantas e nos microrganismos associados há mais de uma década.
Plantas como bioindicadores de atividade vulcânica
As plantas têm uma relação simbiótica com o ambiente circundante, sendo um indicador vital da saúde geral da paisagem, bem como de mudanças significativas nela.
Um desses impulsionadores da resposta das plantas são as emissões de gases, que são um dos principais produtos da atividade vulcânica.
As emissões de gases dos vulcões podem ter efeitos positivos e negativos nas plantas, dependendo do seu tipo, concentração e duração.
Alguns gases, como o dióxido de carbono e o vapor de água, podem melhorar o crescimento das plantas e a fotossíntese, enquanto outros, como o dióxido de enxofre e o sulfeto de hidrogênio, podem causar danos às folhas, clorose, necrose e redução da biomassa.
Muñoz e sua equipe têm medido os efeitos das emissões de gases em plantas em diferentes áreas vulcânicas do Chile, como os vulcões Chaitén, Puyehue-Cordón Caulle e Villarrica.
Eles descobriram que as plantas podem apresentar diferentes níveis de tolerância e sensibilidade às emissões de gases, dependendo de sua espécie, genótipo e plasticidade fenotípica.
Ao analisar as respostas fisiológicas, bioquímicas e moleculares das plantas às emissões de gases, os investigadores conseguiram identificar biomarcadores específicos que podem indicar a presença e intensidade da atividade vulcânica.
Por exemplo, descobriram que a actividade de enzimas antioxidantes, como a catalase e a peroxidase, pode aumentar em plantas expostas a níveis elevados de dióxido de enxofre, como forma de lidar com o stress oxidativo.
Os investigadores também descobriram que a composição e diversidade das comunidades microbianas associadas às plantas, tais como as bactérias e fungos que vivem nas suas raízes e folhas, podem mudar em resposta às emissões de gases.
Esses microrganismos podem ter efeitos benéficos ou prejudiciais à saúde das plantas, dependendo de suas funções e interações.
Por exemplo, alguns microrganismos podem ajudar as plantas a adquirir nutrientes, como azoto e fósforo, do solo vulcânico, que é muitas vezes pobre em matéria orgânica e mineralização.
Outros podem proteger as plantas de patógenos, pragas e estresse abiótico, como seca e salinidade.
No entanto, alguns microrganismos também podem competir com as plantas por recursos ou produzir toxinas que podem prejudicá-las.
Utilizando técnicas moleculares, como metagenómica e metabarcoding, os investigadores conseguiram caracterizar a diversidade e função das comunidades microbianas em diferentes cenários vulcânicos e identificar indicadores específicos que podem refletir o impacto das emissões de gases na saúde das plantas.
Um novo sistema de monitoramento eficaz para atividade vulcânica
Com base em suas descobertas, o Dr. Muñoz e sua equipe propuseram um novo sistema de monitoramento eficaz para a atividade vulcânica, baseado na saúde das plantas e nos microrganismos associados. O sistema consiste em três etapas principais:
Seleção de espécies de plantas e locais adequados para monitoramento
Os pesquisadores sugerem a utilização de espécies vegetais nativas, abundantes, difundidas e representativas da vegetação local, e que tenham diferentes níveis de tolerância e sensibilidade às emissões de gases.
Os locais devem estar localizados a diferentes distâncias e direções da fonte vulcânica e devem ter condições ambientais semelhantes, tais como tipo de solo, clima e altitude.
Medindo as respostas de plantas e microbianas às emissões de gases
Os pesquisadores sugerem o uso de uma combinação de métodos de campo e de laboratório, como inspeção visual, amostragem de folhas, amostragem de gases, medições fisiológicas, ensaios bioquímicos, análises moleculares e modelagem estatística, para avaliar os efeitos das emissões de gases na saúde das plantas e seus microrganismos associados. .
As medições devem ser feitas periodicamente, de preferência antes, durante e depois dos eventos vulcânicos, e devem ser comparadas com locais de controle que não sejam afetados por emissões de gases.
Interpretando e comunicando os resultados
Os investigadores sugerem a utilização de um sistema codificado por cores, semelhante ao sistema de semáforos utilizado por alguns observatórios vulcanológicos, para indicar o nível de atividade vulcânica e o seu risco potencial para a saúde humana e ambiental.
O sistema usaria as cores verde, amarelo, laranja e vermelho, com base na intensidade e frequência das emissões de gases e no grau de resposta das plantas e dos micróbios a elas.
Os resultados devem ser comunicados às autoridades e partes interessadas relevantes, tais como vulcanologistas, gestores de emergências, agricultores e turistas, utilizando linguagem e gráficos claros e simples.
