Bioindicação, biomonitoramento: Aspectos bioquímicos e morfológicos

Josanidia Santana Lima

PhD em Ecologia Paisagística pela Universidade de Kassel, Alemanha.

Definindo Bioindicação e Biomonitoramento

Na maioria das vezes a avaliação da presença de poluentes no ambiente é feita através de metodologias que empregam recursos químicos, físicos ou físico-químicos, através do uso de aparelhos, em muitos casos bastante sofisticados e caros. Avaliar o comportamento do poluente no ambiente, ou seja, monitorar a sua ação através de organismos vivos é um tópico relativamente novo nas ciências ambientais, que tem sido chamado de biomonitoramento ou bioindicação. O fundamento da metodologia é o fato de que um estímulo ambiental, como a luz ou a carência de água, assim como um estímulo proveniente de um poluente, provocam reações no organismo vivo causando alterações em seu funcionamento ou comportamento. Nos métodos da bioindicação, o comportamento do organismo frente a um agente estressor é utilizado na avaliação da qualidade do local, onde esse organismo ocorre.

Mais recentemente, os termos biomonitoramento, biomonitor, bioindicação, bioindicador, ou simplesmente monitoramento, têm sido frequentemente usados na biologia aplicada, ecologia e ciências ambientais. Embora o número de publicações nessa área tenha crescido enormemente nos últimos anos, existe uma grande confusão na terminologia. O mais velho relato sobre plantas indicadoras tem mais de 400 anos de idade. Porém, o termo (bio)indicador começou a ser usado mais frequentemente na literatura biológica alemã a partir dos anos 1960.

O termo biomonitoramento teve ênfase na Alemanha no uso de vegetais no monitoramento da poluição atmosférica. Nos países de língua inglesa o termo (bio)monitoramento começou a ser frequente a partir dos anos 1980. Geralmente, autores alemães usam "bioindicação" e "biomonitoramento" mais ou menos como sinônimos. A diferença entre os dois termos é que a indicação parece ser mais espontânea e ativa, enquanto que o monitoramento é contínuo e passivo (o indicador faz alguma coisa, o monitor é usado para fazer alguma coisa). Cada vez mais autores sugerem diferenças e especificidades. A bioindicação (monitoramento) é baseada em reações visíveis do organismo indicador. Estes métodos são chamados de indicação (monitoramento) sensitiva. A segunda possibilidade é selecionar espécies que acumulem a substância a ser monitorada, medindo a concentração da substância no organismo. Este procedimento é chamado de indicação acumulativa.

A bioindicação envolve a decodificação de informações de biossistemas com o propósito de avaliar uma dada área (areal) ou domínio. Esta definição não inclui o fator tempo nem a possibilidade de se usar organismos testes. Para alguns autores bioindicador é o mesmo que biomonitor. Para esses autores, o biomonitoramento não fornece nenhuma resposta sobre a concentração da imissão presente. Vale ressaltar que emissão é a liberação pela fonte produtora, enquanto que a imissão é a concentração da emissão que atinge o organismo ou objeto, considerando-se, portanto, o que se dilui durante o transporte. Os bioindicadores também são definidos como organismos ou comunidades que respondem à poluição ambiental, alterando suas funções vitais ou acumulando toxinas. Esta definição pode ser ampliada ao se considerar que bioindicadores são organismos ou comunidades que reagem a alterações ambientais modificando suas funções vitais e/ou sua composição química e com isso fornecem informações sobre a situação ambiental.

Bioindicadores são organismos ou comunidades, cujas funções vitais se correlacionam tão estreitamente com determinados fatores ambientais, que podem ser empregados como indicadores na avaliação de uma dada área. Esta definição inclui conscientemente a indicação de comportamentos naturais, como por exemplo, na agricultura, onde podemos inferir sobre características de uma região apenas pela presença ou ausência de determinadas espécies vegetais. Bioindicação é o uso de um organismo (uma parte do organismo ou uma sociedade de organismos) para se obter informações sobre a qualidade do seu ambiente ou parte dele. Organismos que são capazes de fornecer informações sobre a qualidade do seu ambiente são bioindicadores. Biomonitoramento é a observação contínua de uma área com a ajuda de bioindicadores, os quais neste caso, devem ser chamados de biomonitores.

Normalmente, toda observação contínua possibilita uma avaliação semi-quantitativa dos resultados. Usando uma comparação do dia-a-dia: a diferença entre bioindicação e biomonitoramento é a mesma que existe entre uma fotografia e um filme".

Com frequência, o conceito Bioindicação é usado para definir reações, dependentes de uma variável temporal, a um fator ambiental antropogênico ou modificado antropicamente, manifestadas através de respostas mensuráveis provenientes de um objeto ou sistema biológico. Essas respostas têm que ser comparáveis em situações padronizadas.

O desenvolvimento na área do monitoramento biológico, especialmente na Europa, provocou o surgimento de inúmeras designações para métodos e enfoques que se desenvolveram em conexão com diferentes linhas de pesquisas e aplicações práticas. Apesar de algumas divergências, existe uma concordância entre os autores de que o uso de organismos naturalmente existentes em uma dada área de pesquisa deve ser chamado de biomonitoramento passivo, enquanto que o biomonitoramento ativo é feito com a exposição de organismos na área a ser avaliada por um tempo definido em condições controladas. Fica claro que existe uma grande diferença entre os métodos passivos e ativos. Por isso não há dúvidas sobre a necessidade dos termos.

Na Alemanha, a VDI – Verein Deutscher Ingenieure (Associação de Engenheiros Alemães) estará brevemente editando normas técnicas (Richtlinien) que pretendem unificar as terminologias usadas no Biomonitoramento/Bioindicação.

A reação sensível de um organismo frente a qualidade do seu ambiente, que pode ser usada como indicação (monitoramento), pode ser a nível bioquímico, fisiológico, morfológico, comportamental, etc. Todas essas reações dependem não somente do fator a ser indicado (monitorado), mas também do nível nutricional, disponibilidade de água, outros fatores ambientais como luminosidade, temperatura, idade do organismo, sexo, fase de desenvolvimento, características genéticas, concorrência entre indivíduos ou espécies, etc. O mesmo deve ser considerado ao se estudar o acúmulo de uma certa substância. A padronização dos monitores é por isso um fator de fundamental importância em programas de monitoramento.

2. Processos Biológicos e Reações a Estressores

A bioindicação se fundamenta no princípio de que os sistemas biológicos possuem um estado de estabilidade elevada e um equilíbrio dinâmico. Todo sistema biológico, independentemente de ser organismo, população ou comunidade, se adaptou a um complexo de fatores ambientais ao longo da sua evolução. Na biosfera, ele conquistou um espaço e um nicho ecológico, onde ele encontra as condições necessárias e favoráveis à sua manutenção e reprodução. Entretanto, alterações dos fatores ambientais sob influência de estressores antrópicos levam a outros estados de estabilidade. Os organismos reagem, alguns se adaptam, porém, quando ultrapassam sua capacidade de adaptação, eles podem apresentar sintomas visíveis. Neste caso, o reconhecimento da reação do indicador, como um todo, ocorre somente após o aparecimento de certos danos visíveis, como necrose e clorose. O reconhecimento preventivo de danos seria mais vantajoso, especialmente quando os danos podem ser irreversíveis, cessando a influência da fonte poluidora. Parâmetros bioquímicos e fisiológicos sensíveis podem indicar o início do estresse em concentrações ainda baixas de estressores. A biondicação, nos níveis celulares e subcelulares, não é perceptível, porém mensuráveI através de metodologias da biologia molecular, da fisiologia e da bioquímica.

Os indicadores neste contexto são reações bioquímicas, morfológicas e fisiológicas. Estruturas menores, como organelas isoladas (cloroplastos e mitocôndrias) ou reações bioquímicas e fisiológicas, são mais sensíveis à instabilidade ambiental. Seus limites são mais estreitos, elas reagem mais sensivelmente às perturbações. Alterações na concentração de ácido ascórbico, proteínas, amido, enzimas, produção de O2 de protoplastos isolados de plantas superiores, fluorescência de clorofila de algas, são alguns exemplos de parâmetros que podem ser mensurados no biomonitoramento, fornecendo informações sobre alterações da qualidade ambiental.

Quanto à terminologia, o termo "danos invisíveis" ou "lesão fisiológica" é atribuido a perturbações bioquímicas e fisiológicas imperceptíveis a olho nú ou aparentemente invisíveis. Outros pesquisadores postulam "desgoverno" para danos fisiológicos reversíveis, enquanto que os danos irreversíveis são chamados de "lesões". Ainda foi sugerido o termo "lesão latente ou sutil" para efeitos de imissões na silvicultura.

As lesões latentes incluem todas as formas de danos que um organismo (bioindicador) possa sofrer, que não possam ser percebidas a olho nú. São incluídas todas as reações fisiológicas e bioquímicas reversíveis ou irreversíveis, independente da consequência dessas lesões, se provocam inibição de crescimento, da vitalidade, alteram a resistência a parasitas ou outras doenças, bem como a suscetibilidade a fatores ambientais.

Concentrações relativamente baixas de estressores podem ter efeito nocivo ao vegetal do ponto de vista agronômico, sem que necessariamente apareçam danos visíveis ou que possam ser associados prejuízos econômicos. Porém, em ecossistemas naturais essa situação pode provocar alterações ainda que de pequena dimensão. A quantidade e qualidade de uma colheita, por exemplo, pode sofrer uma redução em função da inibição da fotossíntese ou formação de substâncias tóxicas, como o peróxido. A atividade da peroxidase pode ser incrementada mesmo quando o estressor se apresente em concentrações ainda baixas. Esse incremento não é necessariamente específico a determinado tipo de estressor.

Através da análise de reações bioquímicas e fisiológicas a determinado estressor natural e / ou antropogênico, comparando-se com um controle apropriado (por exemplo, plantas expostas em área não-poluída), pode-se obter informações importantes sobre o grau de poluição de uma determinada região, até mesmo sem o aparecimento de danos visíveis. É importante para a bioindicação que se conheça o maior número possível de critérios e parâmetros de aplicação prática.

Do ponto de vista metodológico, é importante se diferenciar reações provocadas por fatores antropogênicos, daquelas provenientes de fatores ambientais naturais, como pH, temperatura, luminosidade, etc. Para isso é fundamental que a metodologia seja padronizada e que as áreas impactadas e a área controle (background) apresentem características ambientais o mais semelhantes possível.

2.1. Metabolismo e a Bioindicação

O metabolismo celular ocorre seguindo alguns princípios: é altamente econômico; possui propriedades auto-reguladoras; é ligado a estruturas subcelulares, supracelulares e estrutura molecular; é organizado dentro de uma hierarquia estrutural e funcional. Por que ele é importante ? Ele disponibiliza estruturas altamente energéticas, como o ATP; disponibiliza estruturas redutoras, como o NADPH+, H+ ; disponibiliza elementos intermediários, como mononucleotídeos, aminoácidos, acetil-coenzima A e monossacarídeos, usados na síntese de ácidos nucléicos, proteínas, lipídeos e carboidratos; biosintetiza biomacromoléculas com funções específicas, como biocatalisadores, mensageiros, substâncias de reserva, elementos estruturais, etc.

É com a ajuda das reações de regulação e controle altamente sintonizadas, que o metabolismo possibilita que as necessidades dos organismos sejam satisfeitas, considerando que existe uma coerência entre os organismos e o ambiente onde eles vivem. Especialmente os ácidos nucléicos (mensageiros de informações genéticas) e as proteínas (como enzimas e elementos estruturais) são responsáveis pelas atividades metabólicas. Por isso, é essencial que estas macromoléculas trabalhem na velocidade e especificidade corretas. Fatores ambientais e/ou antropogênicos adversos podem interferir no funcionamento dessas macromoléculas.

O metabolismo é regulado por várias enzimas. Enzimas sensíveis podem funcionar como indicadores de sinais (indícios) de alterações no metabolismo. Além da quantidade da enzima produzida, os estressores podem influenciar a atividade enzimática.

Estressores antropogênicos podem agir nos níveis molecular e celular, interferindo na organização, estrutura e composição de biomembranas (alterações na permeabilidade); na concentração e atividade de macromóleculas (alterações na concentração e atividade de enzimas); na produção, incremento ou inibição de substâncias, que funcionam como reagentes de proteção ou anti-estresse (prolina, por exemplo); na indução de novo sistema metabólico ou alterações de decurso (processo) de reações bioquímicas, provocando alterações na composição celular.

Para se usar sinais de bioindicadores na avaliação de alterações do estado normal do sistema, se faz necessário que as oscilações dos parâmetros a serem analisados, sejam conhecidos dentro de um espectro de situação de normalidade. Os bioindicadores devem mostrar reações proporcionais ou graduais, refletindo o grau de alteração sofrida pelo ambiente. A bioindicação a nível bioquímico e fisiológico funciona no reconhecimento precoce do efeito de impactos ambientais. Entretanto é importante considerar que normalmente podem ocorrer várias reações bioquímicas e fisiológicas ao mesmo tempo. Abaixo alguns exemplos de reações que podem ser consideradas como parâmetros no monitoramento da qualidade ambiental. A maioria das metodologias foram desenvolvidas em estudos sobre avaliação dos efeitos da poluição atmosférica na vegetação.

2.1.1. Biomembranas – A alteração da permeabilidade de membranas leva a alterações no transporte e na concentração de íons inorgânicos e substâncias moleculares, que regulam a atividade enzimática. A maioria das reações bioquímicas ocorrem em áreas limitadas por membranas. Para influenciar reações bioquímicas e fisiológicas, o estressor tem que ser capaz de penetrar a estrutura membranar na forma ativa. Com alterações do balanço osmótico ocorre o transporte anormal de água e íons através das membranas. As alterações e danos subsequentes no metabolismo celular ocorrem como resultado do efeito do poluente ou seus metabólitos, como toxina citoplasmática específica, sobre as enzimas e intermediários.

2.1.2. Fotossíntese – A fotossíntese pode reagir muito sensivelmente a alterações de fatores ambientais. A fotossíntese é usada como parâmetro para comprovar reações a estressores, especialmente poluição do ar.Vários autores afirmam que o SO2 provoca alterações no comportamento da fotossíntese, como: alterações não-específicas da integridade da membrana; inibição do metabolismo do O2 e do transporte de elétrons do fotossistema II; efeitos mais ou menos específicos de diferentes enzimas são algumas delas.

2.1.2.1. Fluorescência do Cloroplasto – Pigmentos que absorvem luz nos comprimentos entre 400 e 700 nm são mediadores da atividade fotossintética. Cloroplastos intactos emitem espontaneamente luz, denominada fluorescência. A propriedade da fluorescência é usada como indicador na avaliação de danos em vegetais submetidos a situação de estresse por poluição atmosférica. A fluorescência do cloroplasto está diretamente ligada a processos primários da fotossíntese, por isso a propriedade da emissão de fluorescência dos cloroplastos é tomada como indicador da qualidade ambiental.

2.1.2.2. Assimilação de CO2 – Pode ocorrer a inibição da fixação do CO2, como consequência da concorrência entre o CO2 e o SO2-3 pela ligação no centro ativo da enzima ribulosebifosfatocarboxilase. Concentrações elevadas de SO2 inibem a fotossíntese em inúmeras plantas. Ao mesmo tempo, há um estímulo na produção de enzimas hidrolíticas, como proteínase e peptidase, responsáveis pelo processo de envelhecimento.

2.1.3. Pigmentos Fotossintéticos – A descoloração de folhas é o sinal mais evidente do efeito de imissões ácidas na vegetação. Tais alterações podem ser analisadas cromatograficamente ou com espectrofotômetro (usando extratos com acetona, ou outros solventes, e comprimentos de onda entre 645 e 663 nm). Alterações no teor de clorofila já foram observadas por vários autores em líquens e em plantas superiores. Redução ou incremento no teor de clorofila, degradação de clorofila a e b, incremento no teor de feofitina são reações observadas como consequência do efeito de diferentes poluentes, como o SO2, por exemplo. O parâmetro clorofila, em conexão com a avaliação do efeito de imissões atmosféricas, é problemático em função da sua falta de especificidade: ele pode variar a depender do tipo de poluente, da espécie vegetal, da fase de desenvolvimento do vegetal, da composição atmosférica, etc. O comportamento clorofila a/b é muito utilizado como um índice de avaliação. Entretanto ele parece ser mais significativo com poluentes em concentrações muito elevadas.

2.1.4. Proteínas, Aminoácidos, Poliaminas – A determinação da concentração de proteínas solúveis na avaliação da ação de estressores na vegetação é um parâmetro que pode funcionar na bioindicação. Como motivos das alterações na concentração das proteínas, podem ser citados a redução na síntese de novo e/ou aumento na quebra de aminoácidos. A identificação de alterações na concentração de proteínas de estresse e seus metabólitos é uma possibilidade de se reconhecer precocemente danos nos vegetais. Os vegetais podem reagir, produzindo novos tipos de proteínas, como resultado de expressão genética diferenciada. Plantas superiores acumulam o aminoácido prolina em situação de estresse (estresse hídrico, SO2, salinidade, etc). A prolina é uma "substância compatível", ou seja, substância osmoticamente ativa, que mesmo em concentrações elevadas, não influencia na atividade de enzimas citoplasmáticas, tendo por isso uma reação de proteção. A alanina é acumuladora e tem sua produção elevada, em alguns vegetais, em situação de estresse. Poliaminas como a putrecina, espermidina e espermina são usadas na avaliação do efeito de ozônio. Putrecina, em situação de estresse, se acumula. Esta estrutura fortemente básica deve ter alguma função protetora que leva à estabilização de determinadas macromoléculas, equilíbrio iônico e regulação de pH.

2.1.5. Fitormônios – Os fitormônios participam de processos de envelhecimento, mas também de reações resultantes da ação de estressores antrópicos. Ácido abscísico é um fator de envelhecimento típico, que tem sua concentração aumentada em situações de seca, salinidade, estresse osmótico, deficiência nutricional, etc. Etileno é outro hormônio que além de participar dos processos de amadurecimento e envelhecimento, como queda de folhas e frutos, possivelmente sofre influência de estressores antrópicos, uma vez que já se observou aumento na sua concentração em situação de estresse. Tratamentos com etileno induzem a sintomas de estresse. Já foi observado que estressores provocam aumento de etileno e ácido abscísico e queda na concentração de citoquinina. A relação entre estresse e metabolismo hormonal não é bem conhecida. Reconhece-se entretanto que plantas submetidas a estresse mostram sintomas de envelhecimento precoce.

2.1.6. Enzimas – Algumas enzimas funcionam como indicadoras da influência de estressores antropogênicos. Reações bioquímicas e fisiológicas a estressores podem ser monitoradas através de alterações da atividade de determinadas enzimas, como a peroxidase, glucosidase e amilase. Normalmente estressores em baixas concentrações estimulam a atividade enzimática. Em elevadas concentrações ocorre a inibição da atividade. Perturbações no metabolismo a nível enzimático provocam, entre outras reações, redução no teor de proteínas, como consequência da redução na sua síntese ou na decomposição acentuada. Como resultado tem-se uma liberação reforçada de aminoácidos. Neste caso há um acréscimo das enzimas responsáveis pelo metabolismo dos aminoácidos. Os aminoácidos são rapidamante convertidos em prolina ou glutamina. Alterações na atividade enzimática dependem da concentração do estressor e das condições ambientais locais.

2.1.7. Acúmulo de Substâncias Tóxicas - As substâncias tóxicas absorvidas pelos organismos podem ser transformadas (ozônio), incorporadas (NOx, SO2) ou acumuladas (metais pesados) no decorrer do metabolismo. Em situação de normalidade a maioria dessas substâncias ocorrem em concentrações bem baixas, como os micronutrientes (metais pesados) ou o cloro. O acúmulo delas pode ser usado como um indicador de poluição ambiental. A determinação de enzimas (como a esterase, malatodehidrogenase e peroxidase) ou outro componente bioquímico pode funcionar como parâmetro na avaliação da influência de metais pesados no estresse vegetal.

2.1.8. Metabolismo Mineral - O estado nutricional do vegetal pode influenciar direta ou indiretamente o efeito de estressores. Vegetais bem nutridos são menos sensíveis ao estresse provocado pelo SO2, por exemplo. Dos sais que provocam estresse (como o NaCl, CaCl2 e MgCl2), o cloreto deve receber a maior importância, uma vez que o íon Cl- interfere significativamente no transcurso de processos fisiológicos. O estado de deficiência mineral pode ser induzido também através de alterações da atividade de determinadas enzimas. Estas alterações podem ser, por sua vez, resultantes da ação de estressores.

Uma vez que o estado nutricional do vegetal interfere na sua resposta ao estressor, a influência que substratos padronizados e soluções nutritivas usados nas metodologias de biomonitoramento do ar podem exercer nas respostas dos vegetais, não pode ser negligenciada no momento da interpretação dos resultados. Evidentemente que se faz necessário padronizar o experimento. Usar o substrato proveniente de cada ponto de observação traria dificuldades de interpretação ainda maiores.

2.1.9. Carboidratos – Alterações na concentração de carboidratos já foram observadas em programas de avaliação de impacto ambiental, especialmente no estudo do efeito de estresse provocado pelo SO2. Concentrações mais elevadas de carboidratos devem ser vistas, em princípio, como um mecanismo protetor do metabolismo vegetal. Por isso, a determinação de carboidratos, mesmo que na forma de carboidratos totais, tem sido empregada como parâmetro no biomonitoramento da qualidade ambiental.

2.1.10. Lipídeos - Em situação de poluição atmosférica, observou-se alterações na composição de ácidos gordos. Especialmente a miristina e a palmitina apresentaram redução na concentração em Taxus baccata, enquanto que ácidos gordos insaturados, como ácido linoleico e ácido linolênico aumentaram significativamente suas concentrações. Em folhas de tabaco foi observado aumento na concentração de ácido linolênico como fator de estresse.

Estrutura Morfológica e a Bioindicação

Na história da bioindicação, reações morfológicas de vegetais a influências antrópicas foram reconhecidas precocemente. Já em meados do século XIX, na região belgo-inglesa, próximo a uma fábrica de soda, foram observados danos provocados pelas emissões. Em 1850 já existiam publicações na Europa sobre danos em pinheiros provocados por emissões atmosféricas. Atualmente danos visíveis provocados por emissões são conhecidos e reconhecidos em toda cidade industrial, a não ser que medidas de controle das emissões já tenham sido adotadas.

Alterações morfológicas em plantas superiores são sintomas usados na bioindicação, em função da facilidade do trabalho e a descomplicação na identificação e avaliação das alterações. Não são necessários laboratórios especializados. Diferentes indicadores morfológicos para diferentes fatores de estresse já foram testados, de forma que é possível se realizar uma indicação a longo ou curto prazos, com concentrações baixas ou elevadas de poluentes.

Muitos trabalhos já foram e continuam a ser realizados, se concentrando na padronização de indicadores, na definição da infra-estrutura necessária ao desenvolvimento da pesquisa, e na avaliação dos resultados sobre o efeito da combinação de diferentes poluentes e a influência de fatores paralelos. Em alguns países os indicadores morfológicos são usados em uma rede de monitoramento nacional. Na Holanda, esta rede funciona desde 1969; no Japão, desde 1973, na Alemanha, desde início dos anos 70. Na Califórnia, já em 1955, foi realizado um programa que buscava a comprovação de danos provocados por smog fotoquímico em pomares, árvores frutíferas e ervas daninhas.

3.1. Alterações Morfológicas usadas na Bioindicação

Alterações Macroscópicas –

3.1.1.1. Clorose – A descoloração de folhas é considerada como reação não-específica a diferentes estressores: coloração amarelada nas bordas ou em determinada região da folha (normalmente provocada por emissões contendo cloro); coloração avermelhada, em forma de manchas (comumente associada a emissões ricas em SO2); coloração amarronzada ou bronzeada (caracterizando um estágio anterior a apresentação de necroses); coloração prateada (facilmente atribuída a presença de ozônio). A descoloração de musgos de troncos de árvores ou líquens, que ficam expostos no caule de árvores, é muito usada como parâmetro no monitoramento ativo da poluição do ar.

3.1.1.2. Necrose – A avaliação quantitativa da necrose é feita estimando-se o percentual da área foliar atingida. O percentual do tecido morto é usado como um indicador de danos. Às vezes a necrose é bem específica a um determinado poluente. Necrose em forma de pontos ou de manchas é observada como reação de bioindicadores como o tabaco, variedade Bel-W3; Urtica urens, Begonia semperflorens e Phaseolus vulgaris ao ozônio. Podem ser diferenciados os seguintes tipos de necrose: necrose intercostal, quando se refere à morte do tecido entre as nervuras, frequentemente provocada pela presença de SO2; necrose lateral, bem característica nos bordos das folhas; necrose acicular, com ocorrência frequente em pinheiros, que apresentam necroses marrom escuro nas extremidades. Este dano visível é associado à presença de SO2. Necrose em frutos, como consequência de estresse provocado pela presença de SO2, também já foi observada. Antes da necrose se manifestar, normalmente se observa uma descoloração das folhas para verde escuro, quando o agente estressor é o SO2; em forma de manchas com brilho metálico, quando o estressor é o ozônio. Os sais de cloro provocam a clorose antes da necrose.

3.1.1.3. Queda Foliar – Geralmente ocorre após o aparecimento de necrose ou clorose. A queda foliar significa uma limitação da área de assimilação, inibindo o crescimento. A idade da folha pode ser determinada, marcando-se a folha e esta sendo observada periodicamente.

3.1.1.4. Alterações de Órgãos - Forma anormal de folhas após radiação ou outro estresse; redução ou aumento da configuração das flores, alteração dos órgãos reprodutivos, mudança de sexo e outras anomalias, posição e número de galhos, forma da copa, crescimento foliar e radicular anormais, baixa na taxa de fertilidade e redução no desenvolvimento de pólen, são algumas das reações a estressores já observadas. Geralmente as alterações não são específicas a determinado poluente, ou, existe dificuldade em se associar o efeito a um poluente específico, quando não se tratar de experimentos controlados. Alongamento de acículas em pinheiros em função de compostos nitrosos (proximidade a fábrica de fertilizante, por exemplo), bem como encurtamento provocado por SO2, já foram observados. Redução do tamanho da folha em regiões submetidas a emissões industriais ácidas é comumente reportado em programas de biomonitoramento do ar.

3.1.2. Alterações Microscópicas - A utilização de alterações ao nível anatomo-citológico na indicação precoce de estresse ambiental não tem sido muito bem sucedida. Na maioria das vezes as alterações microscópicas apareceram ao mesmo tempo que as macroscópicas, que são mais facilmente estudadas. Por isso alterações estruturais microscópicas quase não são usadas na bioindicação. A anatomia, entretanto, contribuiu no esclarecimento do processo da formação de necroses, e possibilita reconhecer estruturas morfológicas que podem ser usadas como indicadoras de reação do vegetal a situação de estresse. Alguns exemplos são: alterações no tamanho da célula, como a redução no tamanho das células da epiderme foliar; alterações de estruturas subcelulares, como a tumefação de tilacóides, em consequência de estresse provocado pelo SO2; destruição do sistema de membranas do cloroplasto; formação de estruturas cristalinas no cloroplasto, a exemplo de feijoeiros expostos a emissões ricas em compostos clorados; granulação do plasma e liquefação de cloroplastos em árvores estressadas por imissões ricas em SO2 e Cl; solubilização do plasma da parede celular em consequência da ação de ácidos como o SO2; alteração do grau xeromórfico foliar, resultando na alteração do número de estômatos, espessura cuticular, pêlos, espessura foliar, grau de suculência (relação peso fresco/peso seco) e entre outros exemplos a estrutura da madeira, como o desaparecimento do anel anual são características que podem ser empregadas na avaliação da qualidade ambiental.

Problemas na Avaliação de Alterações Morfológicas

Existem algumas especificidades inerentes ao vegetal que podem dificultar o uso de alterações morfológicas como parâmetro na bioindicação da qualidade ambiental. A disponibilidade de pessoal experiente pode reduzir os riscos de se atribuir erradamente certas características "normais" a efeitos de ações antropogênicas. É importante distinguir entre influências climáticas, do solo, estágio de desenvolvimento, estágio nutricional, influência da estação do ano, etc, de influências antropogênicas. Esta preocupação tem validade não somente quando se tratar da observação de alterações morfológicas, mas qualquer outro tipo de resposta do biomonitor/bioindicador que esteja sendo observada.

Para que as informações fornecidas pelos biomonitores sejam realmente confiáveis e conclusivas, se faz necessário excluir a possibilidade de que tais respostas sejam provenientes de alterações "normais" frente ao comportamento de fatores ambientais. Uma série de fatores locais podem provocar sintomas semelhantes àqueles provocados por estressores antropogênicos. Deve se considerar, por exemplo, que a ocorrência de pragas e doenças podem provocar tais sintomas, a não ser que a influência antropogênica tenha alterado a elasticidade do sistema, facilitando a ocorrência de pragas e doenças. Somente informações sobre o histórico da área em avaliação pode esclarecer esta situação.

Existe uma sensibilidade diferenciada de alguns vegetais a depender da idade (estágio de desenvolvimento) do vegetal: o rabanete é mais sensível ao SO2 com folhas ainda jovens. Na fase mais adulta o efeito do SO2 é reduzido a 12%. Cereais, ao contrário, são mais sensíveis quando mais velhos. O período do dia e a época do ano exercem influência na intensidade do metabolismo, especialmente quando se tratar do efeito de SO2. Durante o dia as folhas são mais sensíveis. Pinheiros mostram-se mais sensíveis a emissões atmosféricas durante a primavera e verão do que no outono e inverno. Existem diferenças individuais e predisposição, aqui é importante a realização de testes que assegurem o resultado intencionado. Pode acontecer que o bioindicador se adapte ao estressor e com isso apresente uma falsificação nos resultados. Dai a importância de se usar vários indivíduos nos experimentos.

A diversidade de fatores que podem influenciar as respostas dos vegetais deixa claro que não é possível conclusões absolutamente quantitativas em trabalhos que abordem aspectos morfológicos de respostas a estressores. Mais importante do que a descorberta de novos indicadores e novos sintomas é a padronização, que possibilita a comparação dos resultados e a reprodutibilidade do experimento. Mais importante do que a exatidão do indicador é a confiabilidade, ou seja, uma avaliação crítica da possibilidade de erros.

5. Biomonitoramento da Poluição do Ar na Bahia

No final de 1995, foi iniciado um Programa de Biomonitoramento do Ar na região do Pólo Petroquímico de Camaçari-Ba (PPC), uma cooperação entre a Universidade Federal da Bahia e a CETREL S.A., Empresa de Proteção Ambiental responsável pelo monitoramento ambiental da região industrial do Pólo Petroquímico de Camaçari. Hortaliças, foram cultivadas em casa de vegetação do Instituto de Biologia e expostas nas estações de monitoramento do ar, seguindo metodologias usadas na Europa, especialmente na Alemanha. O musgo Sphagnum sp, padronizado internacionalmente, foi utilizado para "validar" os resultados. O objetivo principal do monitoramento realizado durante um ano foi analisar o acúmulo de metais pesados na vegetação. Os dados obtidos com os biomonitores foram compatíveis com os dados provenientes das análises físico-químicas, sendo que os vegetais, especialmente o Sphagnum sp, acumularam concentrações consideravelmente mais elevadas do que as medições físico-químicas. Entre os metais foram analisados o cobre e o arsênio, que mostraram concentrações mais elevadas nas estações mais próximas de uma indústria beneficiadora de cobre. Além da redução da biomassa observada especialmente no coentro (Coriandrum sativum) e no capim-santo (Cymbopongon citratus), também foram observados sintomas, especialmente no hortelã (Plectranthus amboinicus), como alterações na concentração de amido e necroses escurecidas nas bordas das folhas e prateadas entre as nervuras, tidos na literatura científica como indicadores de impactos provocados pelo SO2 e ozônio. Outros sintomas, que podem ser considerados indicadores da ação do SO2 e ozônio são observados na vegetação que ocorre naturalmente na região, especialmente aquela próxima à indústria beneficiadora de cobre. Mais recentemente respostas fisiológicas e bioquímicas de Phaseolus vulgaris (feijão carioquinha) foram empregadas na avaliação dos efeitos das emissões do PPC na vegetação (Fernandes, 1999). Atualmente, a Mangifera indica (mangueira) vem sendo utilizada no biomonitoramento passivo das emissões do PPC. A tabela 01 mostra informações fornecidas por bioindicadores/biomonitores sobre efeitos das emissões atmosféricas na vegetação do PPC.

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