Vigilantes do ambiente

Numa fase em que os avanços tecnológicos parecem imparáveis, a utilização de líquenes para monitorizar a qualidade do ar pode parecer uma prática retrógrada. O biólogo Jorge Nunes mostra como estas fascinantes manchas vivas têm vindo a afirmar-se na monitorização ambiental e a conquistar seguidores em Portugal.

A maioria dos líquenes assemelha-se a salpicos de tinta que parecem ter caí­do de uma tela de pintura, formando manchas coloridas espalhadas ao acaso pela paisagem. São organismos bastante ubíquos, encontrando-se desde os píncaros mais agrestes das montanhas geladas até às inóspitas zonas das marés, ao nível do mar, onde apenas organismos altamente especializados conseguem sobreviver à dureza da rebentação das ondas e à ininterrupta alternância entre o mundo terrestre e aquático. Com as suas múltiplas cores e formas geralmente bizarras, qualquer superfície lhes serve de suporte, desde o património natural (rochas, troncos de árvores, etc.) ao construí­do pela mão humana (monumentos, muros, telhados, etc.).

Ainda que a maioria das pessoas já tenha reparado nestas curiosas pinturas abstractas, estão longe de imaginar que, por detrás daqueles borrões, se escondem curiosos seres vivos que se contam entre os mais antigos da Terra. Custa a acreditar que aquelas estranhas manchas possam nascer, crescer e reproduzir-se como a maioria das plantas e dos animais que conhecemos, mas quanto a isso parece não haver quaisquer dúvidas. Aliás, as curiosidades dos líquenes não se ficam por aqui, pois julga-se que possam existir actualmente mais de 15 mil tipos de “manchas”, ou seja, mais de 15 mil espécies de líquenes, cada uma com os seus segredos e especificidades.

A palavra “líquen” tem a sua etimologia no grego e significa literalmente “musgo das árvores”. Foi utilizada pela primeira vez por Teofrasto (372–287 a.C.) para se referir aos organismos que cresciam sobre as cascas das oliveiras. Até ao século XVIII, os líquenes foram incluídos no reino das plantas, mais propriamente no grupo dos musgos. Contudo, com a evolução da tecnologia e concomitantemente das ciências biológicas, por volta de 1869, o botânico alemão Schwendener desvendou uma das mais fascinantes características dos líquenes, constatando que não são um único organismo, mas a associação de dois seres vivos diferentes que se ajudam mutuamente, vivendo em estreita cooperação. Esta descoberta foi tanto mais importante quanto a constatação de que os organismos que constituem o líquen são oriundos de reinos diferentes: geralmente, uma alga verde (pertencente ao reino dos protistas) e um fungo (reino dos fungos). Actualmente, sabe-se que os líquenes até podem envolver seres de três reinos distintos, uma vez que as algas verdes poderão dar lugar a (ou coexistir com) cianobactérias, também conhecidas por “algas azuis”, que pertencem ao reino Monera.

Os líquenes surgem em quase todos os ecossistemas da Terra, desde os desertos gelados dos pólos às regiões áridas e escaldantes dos trópicos. Esta capacidade de sobreviver em condições extremas advém-lhes do facto de serem organismos simbióticos, que resultam da união e cooperação de vários parceiros. Existe um fungo, também denominado “micobionte”, a que se juntam um ou mais indivíduos fotossintéticos, chamados “ficobiontes”, como as algas verdes (que estão presentes em cerca de 85 por cento das espécies de líquenes) e as cianobactérias (que surgem em aproximadamente 10% dos líquenes). Os restantes 5% resultam da presença simultânea de dois tipos de ficobiontes (Protistas e Moneras).

A que se ficará a dever esta associação tão estranha entre dois seres vivos tão diferentes? A resposta em relação ao fungo é relativamente óbvia: ele recebe do parceiro fotossintético os compostos orgânicos necessários para a sua nutrição. Contudo, a forma como retira os nutrientes do ficobionte é pouco condizente com o que seria de esperar de uma união coo­pe­rativa. O enlace entre os dois seres não é propriamente uma romântica história de amor, pois começa com o fungo a capturar do meio as algas que mantém cativas no seu interior.

Como se não bastasse a reclusão das algas, o fungo ainda desenvolve filamentos sugadores que penetram no ficobionte e extraem dele a preciosa seiva que lhe vai servir de alimento. Esta aparente submissão do ficobionte ao micobionte levou vários investigadores a considerar os líquenes mais como um exemplo de parasitismo, onde o fungo nitidamente explora a alga, do que um caso de cooperação. Só que, embora se torne mais difícil enumerar os ganhos para o ficobionte, eles na realidade também existem. As algas são organismos muito frágeis e dependentes da água, que jamais sobreviveriam durante muito tempo sem a protecção dos filamentos do fungo (que evitam a exposição à luminosidade intensa e a desidratação resultante das temperaturas elevadas).

Esta, no entanto, parece ser uma relação perversa e um verdadeiro casamento por interesse. As algas e os fungos parecem viver em equilíbrio precário, pois se fornecermos ao fungo condições nutritivas ideais, tais como hidratos de carbono dissolvidos, ele não se preocupará mais com a alga, acabando por asfixiá-la. Do mesmo modo, a alga apresentará vida livre na presença de condições ideais de luminosidade, disponibilidade de água e sais minerais. Perante estes factos, há quem defenda que a liquenização só se justifica quando os dois organismos encontram condições relativamente desfavoráveis que os impedem de sobreviver sozinhos.

Contudo, convém não esquecer que o líquen possui a sua própria individualidade, pelo que faz muito mais sentido analisar os benefícios do líquen como um todo do que as vantagens parcelares dos organismos que o constituem. É a união de dois seres vivos tão distintos que confere aos líquenes a resistência a condições ambientais totalmente adversas e faz deles espécies pioneiras em ambientes inóspitos (como é o caso das ilhas vulcânicas ou de qualquer outro lugar da Terra onde exista vida), criando as condições necessárias à fixação progressiva de espécies vegetais e animais cada vez mais complexas, num processo denominado de “sucessão ecológica”. Nesses lugares hostis, o fungo, sozinho, não conseguiria obter as substâncias nutritivas de que necessita e as algas, isoladas, seriam rapidamente destruídas. Juntos podem conquistar novos biótopos que de outro modo lhes seriam completamente interditos e isto traz-lhes manifestas vantagens.

Manchas vivas

Embora os líquenes sejam vulgarmente referidos como “manchas vivas”, convém esclarecer que nem todas as 15 mil espécies surgem sob a forma de manchas e, mesmo quando isso acontece, apresentam formas e cores muito variadas. Quem nunca reparou nos estranhos “cabelos” esverdeados que pendem dos ramos de diversas plantas ou nas ramificações multicolores que decoram os monumentos e os troncos de muitas árvores?

No que respeita às cores, vão desde o vermelho ao azul, passando pelo verde e o amarelo. Para além das cores padrão, apresentam uma enorme diversidade de tons que variam de espécie para espécie e dentro da mesma espécie em função do substrato onde se fixam.

Quanto à morfologia, podem considerar-se três tipos de líquenes: incrustados (semelhantes a manchas), folhosos (imitando folhas) e fruticolosos (idênticos a pequenos arbustos). As espécies incrustadas formam uma crosta colada ao substrato, geralmente rochas e cascas de árvores, estando por isso bem adaptadas para sobreviver nas mais extremas condições ambientais e tornando difícil ou impossível a sua remoção sem destruir a estrutura do líquen. Os líquenes folhosos, como sugere o seu nome, assemelham-se a pequenas folhas e encontram-se fixos ao substrato de forma mais ténue. Quanto aos fruticulosos, parecem pequenos arbustos mais ou menos ramificados que se encontram fixos ao substrato de forma bastante incipiente. Estes últimos si­tuam-se entre os maiores dos líquenes, podendo atingir dois metros de comprimento.

Os três tipos de líquenes não são apenas distintos do ponto de vista morfológico, mas a sua organização estrutural condiciona igualmente muitas das suas características, como, por exemplo, a longevidade. Assim, os líquenes fruticulosos, como a Cladonia, vivem no mínimo dez anos, enquanto os incrustados, como o Rizocarpon, podem ultrapassar um século de vida. Quando os líquenes vivem tantos anos, geralmente possuem um crescimento muito lento, que é muitas vezes inferior a um milímetro por ano. Nas espécies foliáceas, de que é exemplo a Peltigera, que apresentam uma longevidade intermédia, o crescimento é mais rápido, podendo atingir os três centímetros anuais.

Ao contrário da maioria dos seres vivos, não é fácil dizer quando é que um líquen está morto, dado que, mesmo quando totalmente seco durante vários anos, bastarão algumas singelas gotas de água para fazê-lo “ressuscitar”. Esta notável capacidade de passar rapidamente a um modo de vida retardado inibindo as funções vitais, devido à perda repentina da maior parte da água da sua constituição, poderá ser um dos mais significativos aspectos que têm contribuído para o sucesso dos líquenes. É esta invulgar capacidade que permite a algumas espécies suportar um frio próximo de –196 ºC e a outras temperaturas de cerca de 100 ºC, sendo quase todas resistentes a temperaturas que oscilam entre os –20 ºC e os 70 ºC.

Os líquenes incrustados, que se desenvolvem sobre as rochas nos desertos, podem mesmo sobreviver vários meses num estado totalmente dessecado. Conseguem retirar da humidade atmosférica ou do orvalho matinal uma quantidade de água suficiente para reactivar as suas funções vitais durante um curto período de tempo, antes do calor tórrido voltar a bloqueá-las.

Curiosamente, também ao nível estrutural o fungo tem a supremacia, pois é dele que depende em grande medida o aspecto do líquen. Assim, o micobionte ocupa a maior parte do líquen, dando-lhe forma, enquanto as algas e as cianobactérias se distribuem mais ou menos homogeneamente pelo seu interior. Esta localização interna leva a que também ao nível da reprodução o líquen pouco ou nada dependa do ficobionte, cabendo essencialmente ao fungo a produção de estruturas reprodutivas, quer sexuadas, quer assexuadas. Devido a esta hegemonia do fungo na relação simbiótica, os líquenes passaram a ser considerados e classificados como um grupo particular de fungos, com várias peculiaridades biológicas.

Inspectores da qualidade do ar

Por volta de 1866, o liquenologista escandinavo Nyland notou que alguns líquenes observados em certas árvores nos arredores urbanos de Paris não eram encontrados nas mesmas espécies arbóreas que estavam plantadas no centro da cidade. Deduziu que, apesar de essas espécies já terem existido nos parques e jardins citadinos, teriam desaparecido devido à acção de poluentes que foram contaminando progressivamente a atmosfera. A partir daí, veio a comprovar-se que os líquenes são susceptíveis aos gases atmosféricos, dado que absorvem e acumulam os poluentes, podendo servir como indicadores biológicos da qualidade do ar.

Embora tenham sido capazes de se adaptar a ambientes inóspitos e de sobrevivência difícil, os líquenes não são indiferentes às condições do meio. São extremamente sensíveis às variações da poluição atmosférica, em especial à provocada pelo dióxido de enxofre, sendo esta a principal causa da regressão e do desaparecimento de diversas espécies em várias regiões urbanas e industrializadas da Europa.

O dióxido de enxofre, embora possa ocorrer naturalmente na atmosfera, é um poluente que resulta essencialmente da queima de combustíveis fósseis utilizados em diversos processos industriais e dos gases libertados pelos escapes dos veículos. Trata-se de um gás incolor, irritante para as mucosas dos olhos e das vias respiratórias, podendo ter, em concentrações elevadas, efeitos agudos e crónicos na saúde humana, nomeadamente ao nível cardiovascular e do aparelho respiratório.

A eleição dos líquenes como bioindicadores não foi feita ao acaso, mas resultou, essencialmente, das suas peculiares características e exigências ecológicas. De entre as mais importantes, salienta-se não possuírem camadas protectoras (que são comuns nas folhas das plantas); não terem raízes e não retirarem do substrato os seus nutrientes (captando-os, essencialmente, da atmosfera); produzirem o seu próprio alimento através da actividade fotossintética das algas que os constituem; apresentarem crescimento ao longo de todo o ano; serem bastante resistentes às condições atmosféricas de humidade e temperatura adversas; possuírem uma ampla distribuição geo­gráfica; serem fáceis de identificar e estudar; terem a capacidade de acumular poluentes atmosféricos e apresentarem grande sensibilidade às variações da contaminação do ar.

Os poluentes atmosféricos induzem vários efeitos nos líquenes, que vão desde a redução do potencial reprodutivo e a diminuição do crescimento até às modificações morfológicas e às alterações fisiológicas (ao nível da fotossíntese e da respiração). Portanto, as diferentes espécies de líquenes não reagem do mesmo modo à contaminação atmosférica e desse modo a vitalidade e abundância de uma dada espécie permitirá estimar a quantidade de poluentes e a respectiva qualidade do ar.

A sensibilidade dos diferentes líquenes aos poluentes atmosféricos está bastante dependente do tipo de líquen, uma vez que, como facilmente se percebe, os líquenes fruticulosos e folhosos, porque possuem uma área de contacto com o ar muito maior, são geralmente mais sensíveis e mais utilizados. Pelo contrário, as espécies incrustadas, devido à sua grande adesão ao substrato, apresentam uma menor área de contacto com o ar e com as eventuais substâncias químicas que aí surjam, sendo o seu efeito mais difícil de observar, dado que o organismo demorará mais tempo a reagir à sua presença.

Embora as máquinas de medição atmosférica sejam muito mais precisas na quantificação dos poluentes, jamais conseguirão demonstrar o impacte dos valores medidos nos seres vivos que habitam nesses locais. Assim, em pleno século XXI, em que os avanços tecnológicos parecem imparáveis, a utilização dos líquenes para monitorizar a qualidade do ar continua a conquistar seguidores e parece apresentar evidentes vantagens, que não são de menosprezar. Mencione-se, entre outras, a facilidade de utilização, o baixo custo, a obtenção rápida de resultados e o facto de permitir o acompanhamento da evolução da qualidade do ar num dado local, através da variação da variedade e da vitalidade das espécies liquénicas. Um outro benefício, referido amiúde pelos investigadores, relativamente a este “método natural”, é não permitir apenas determinar a qualidade do ar (inferindo a quantidade de poluentes existentes num dado local), mas mostrar claramente os seus efeitos nos seres vivos.

Isto não significa que a biomonitorização ambiental (recorrendo aos líquenes e musgos) deva substituir a monitorização física (realizada através de estações de amostragem constituídas por tecnologia muito avançada e com elevados custos de aquisição, instalação, operação e manutenção), mas que seja entendida como um seu complemento.

Diz-me que líquenes vês...

Embora os líquenes possam ser muito fiáveis como bioindicadores, é necessário conhecer muito bem a morfologia e a fisiologia das espécies que são usadas, de modo a que as interpretações ecológicas sejam consideradas válidas para um dado local, isto porque estes organismos não se comportam exactamente da mesma forma em todos os locais onde surgem. Este facto obriga a que as conclusões de estudos liquénicos realizados numa dada região ou país não possam ser directamente extrapolados para outros locais sem antes garantir que o comportamento dessas espécies é similar.

Quando os investigadores pretendem utilizar uma determinada espécie de líquen para estudos de poluição atmosférica e ela não existe nesse local, podem fazer transplantes a partir dos lugares onde a espécie se desenvolve com vitalidade. Esta técnica de transplantes tem demonstrado enorme fiabilidade, uma vez que, desta forma, é possível utilizar espécies amplamente testadas, conhecendo-se, desde o início, o modo como elas se comportam em determinadas condições atmosféricas durante vários meses ou até anos. Durante esse período, os cientistas monitorizam parâmetros como as alterações morfológicas, ultraestruturais e fisiológicas dos líquenes e a acumulação de substâncias contaminantes.

Para a utilização dos líquenes como bioindicadores da qualidade do ar, recorre-se geralmente a escalas qualitativas que permitem relacionar a ausência/presença de determinadas espécies e a sua vitalidade (dimensões, estruturas reprodutoras, etc.). Contudo, de modo a obter dados fiáveis e representativos das áreas em estudo, é necessário utilizar escalas adaptadas a essas mesmas regiões, tendo em conta a diversidade de espécies liquénicas e as condições climáticas.

No caso de Portugal, uma equipa de investigação coordenada por Cecília Sérgio, da Faculdade de Ciências de Lisboa, iniciou trabalhos de campo em 1978 e tem produzido vários estudos nos quais são utilizados os líquenes (e briófitos) como indicadores biológicos da poluição atmosférica, designadamente na região de Lisboa e Vale do Tejo. Na sua peugada, muitos outros investigadores têm realizado diversos estudos um pouco por todo o país. Um dos mais propalados foi o projecto SinesBioar, um estudo de monitorização e gestão da qualidade do ar da região de Sines, em que se empregou a diversidade de líquenes e a acumulação de substâncias tóxicas (enxofre, azoto, chumbo, cobre, níquel, alumínio, ferro, titânio, silício, magnésio, manganês, cobalto, mercúrio, cálcio, potássio, cádmio) como indicadores da intensidade e do tipo de contaminação atmosférica. Através do estudo dos líquenes, foi possível elaborar mapas que mostraram ao redor de Sines e expandindo-se para Sueste, no sentido dos ventos dominantes, a distribuição dos poluentes.

Se quiser saber a qualidade do ar que se respira num dado local, basta fazer um pequeno passeio e prestar atenção aos troncos das árvores. Se observar muitos líquenes, isso é um bom sinal, principalmente se forem fruticulosos. É caso para dizer: diz-me que líquenes vês, dir-te-ei o ar que respiras!


J.N.
SUPER 154 - Fevereiro 2011