UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CENTRO-OESTE, UNICENTRO-PR

Aspectos ecofisiológicos e morfometria da Curitiba

prismatica (D. Legrand) Salywon & Landrum

TESE DE DOUTORADO

EDSON GARDIN

GUARAPUAVA - PR

2017

EDSON GARDIN

Aspectos ecofisiológicos e morfometria da Curitiba prismatica (D. Legrand)

Salywon & Landrum

Tese apresentada à Universidade Estadual do Centro-Oeste, como parte das exigências do Programa de Pós-Graduação em Agronomia, área de concentração em Produção Vegetal, para obtenção do título de Doutor.

Orientador:

Prof. Dr. Luciano Farinha Watzlawick

Co-orientadora: Profª. Drª. Patrícia Carla Giloni de Lima

GUARAPUAVA - PR

2017

Catalogação na Publicação

Biblioteca Central da Unicentro, Campus Santa Cruz

Gardin, Edson

G219a Aspectos ecofisiológicos e morfometria da Curitiba prismatica (D. Legrand) Salywon & Landrum / Edson Gardin. – – Guarapuava, 2017.

xiii, 113 f. : il. ; 28 cm Tese (doutorado) - Universidade Estadual do Centro-Oeste, Programa

de Pós-Graduação em Agronomia, área de concentração em Produção Vegetal, 2017

Orientador: Luciano Farinha Watzlavick Coorientadora: Patrícia Carla Giloni de Lima Banca examinadora: Luciano Farinha Watzlavick, Patricia Carla Giloni de Lima, Vanderlei Aparecido de Lima, Vitor Hugo Zanette, Eleandro Jose Brun, Flavia Gizele Konig Brun

Bibliografia 1. Agronomia. 2. Produção vegetal. 3. Fluorescência da clorofila a. 4.

Pigmentos fotossintéticos. 5. Irradiância. 6. Sazonalidade. 7. Sistema faxinal. 8. Floresta ombrófila mista. 9. Murta. 10. Biometria. 11. Myrtaceae. 12. Efeitos abióticos. 13. Plasticidade. 14. Terpenos. I. Título. II. Programa de Pós-Graduação em Agronomia.

CDD 630

A natureza é o único livro que oferece um conteúdo valioso em todas as suas folhas.

Johann Wolfgang Von Goethe

AGRADECIMENTOS

Ao meu orientador Prof. Dr. Luciano Farinha Watzlawick, pelas oportunidades,

incentivos e pelo auxílio na minha formação acadêmica. Suas observações foram de

fundamental valia para o desenvolvimento desse trabalho.

À Profª. Drª. Patrícia Carla Giloni de Lima, que gentilmente aceitou o convite para co-

orientar, sendo de fundamental importância os seus ensinamentos.

Ao Prof. Dr. Vanderlei Aparecido de Lima por todos os incentivos e ajuda nas análises

estatísticas e laboratoriais.

Aos professores que direta ou indiretamente colaboraram nessa caminhada, desde o

início dos créditos até a conclusão do trabalho.

À minha esposa Daniela do Amaral Oliveira, que me auxiliou e incentivou nas

diversas etapas da realização deste trabalho.

A todos os amigos e colegas que contribuíram de alguma forma para esse trabalho,

entre eles, Francisco Putini, Marcos Leandro Garcia, Mariane Dal Comune, Regina Lopes dos

Santos, Richeliel Rodrigues Silva, Suélen Hellmann, e especialmente a Jey Marinho de

Albuquerque que gentilmente se dispôs a ajudar nas medições nas unidades amostrais do

Faxinal Marmeleiro de Baixo.

A todas as pessoas que direta ou indiretamente colaboraram para a conclusão desse

trabalho.

À UNICENTRO e ao Programa de Pós-graduação em Agronomia pela oportunidade

de realizar o doutorado.

SUMÁRIO

LISTA DE FIGURAS ............................................................................................................. i

LISTA DE TABELAS .......................................................................................................... iv

LISTA DE SÍMBOLOS E ABREVIATURAS ....................................................................... v

1. INTRODUÇÃO GERAL ................................................................................................... 1

2. OBJETIVO GERAL .......................................................................................................... 3

2.1. Objetivos Específicos ...................................................................................................... 3

3. REFERENCIAL TEÓRICO ............................................................................................... 4

3.1. A espécie Curitiba prismatica (D. Legrand) Salywon & Landrum ................................... 4

3.2. Fotossíntese e pigmentos fotossintéticos .......................................................................... 7

3.3. Fluorescência da clorofila a ........................................................................................... 11

3.4. Óleo essencial ............................................................................................................... 15

3.5. Morfometria e dinâmica de crescimento de árvores ....................................................... 21

3.7. Referências Bibliográficas ............................................................................................. 25

4. Efeitos da sazonalidade climática e de diferentes irradiâncias nos parâmetros fotossintéticos

de Curitiba primastica (D. Legrand) Salywon and Landrum ................................................ 36

4.1. Introdução ..................................................................................................................... 38

4.2. Material e métodos ........................................................................................................ 40

4.3. Resultados e Discussão ................................................................................................. 44

4.4. Conclusão ..................................................................................................................... 55

4.5. Referências Bibliográficas ............................................................................................. 56

5. Morfometria e dinâmica de crescimento de Curitiba primastica (D. Legrand) Salywon e

Landrum .............................................................................................................................. 63

5.1 Introdução ...................................................................................................................... 65

5.2. Material e Métodos ....................................................................................................... 67

5.3. Resultados e Discussão ................................................................................................. 71

5.4. Conclusão ..................................................................................................................... 87

6. Composição química e rendimento de óleos essenciais de Curitiba prismatica (D. Legrand)

Salywon e Landrum sob efeito de sazonalidade climática e diferentes irradiâncias ............... 91

6.1. Introdução ..................................................................................................................... 93

6.2. Material e Métodos ....................................................................................................... 95

6.3. Resultados e Discussão ................................................................................................. 98

6.4. Conclusão ................................................................................................................... 109

6.5. Referências Bibliográficas ........................................................................................... 110

7. Considerações finais....................................................................................................... 113

i

LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Frutos (A), flores (B), botões florais (C) e exemplar da espécie Curitiba prismatica

(D) no município de Rebouças-PR. ........................................................................................ 5

Figura 2. Local de ocorrência da espécie Curitiba prismatica no Brasil. ................................ 6

Figura 3. Espectro de absorção da luz pelas clorofilas a e b, em diferentes comprimentos de

onda. ...................................................................................................................................... 9

Figura 4. Cinética de emissão da fluorescência ou curva Kautsky registrada de uma

suspensão de Chlorella adaptada ao escuro. (A) cinética rápida; (B) cinética lenta. .............. 14

Figura 5. Representação das variáveis morfométricas, sendo: cc - comprimento de copa , d -

diâmetro a 1,30m do solo (DAP), dc - diâmetro de copa, h - altura total, hf - altura do fuste, hl

- altura da copa exposta a luz e hs - altura da copa sombreada. ............................................. 22

Figura 6. Localização da área de estudo no munícipio de Rebouças-PR. ............................. 40

Figura 7. Curva OJIP da fluorescência da clorofila a da espécie Curitiba prismatica em

ambiente sombreado e a pleno sol, durante as estações da primavera (A), verão (B), outono

(C) e inverno (D) de 2015 a 2016. ........................................................................................ 44

Figura 8. Parâmetros Fo (A), Fm (B), Fv/Fm (C), ABS/RC (D) e PIABS (E) da fluorescência da

cinética rápida da clorofila a obtidos da curva OJIP de folhas de Curitiba prismatica, em

diferentes ambientes de irradiação luminosa, durante as estações da primavera, verão, outono

e inverno de 2015 a 2016. .................................................................................................... 46

Figura 9. Parâmetros ETR (A), Y(II) (B) da fluorescência da cinética lenta da clorofila a da

espécie Curitiba prismatica em ambiente sombreado e a pleno sol, durante as estações da

primavera, verão, outono e inverno de 2015 a 2016. ............................................................. 49

Figura 10. Teores de clorofila a (A), clorofila b (B), clorofila total (C), relação clorofila a/b

(D) e carotenoides totais (E) da espécie Curitiba prismatica em ambiente sombreado e a pleno

sol, durante as estações da primavera, verão, outono e inverno de 2015 a 2016. ................... 51

Figura 11. Localização da área de estudo no munícipio de Rebouças, PR. ........................... 67

Figura 12. Modelos ajustados entre as variáveis morfométricas diâmetro a altura do peito –

DAP com grau de esbeltez – GE (A) e altura total – H com comprimento de copa – CC (B)

para Curitiba prismatica. ..................................................................................................... 76

ii

Figura 13. Resíduos dos modelos ajustados entre as variáveis morfométricas diâmetro a

altura do peito – DAP com grau de esbeltez – GE (A) e altura total – H com comprimento de

copa – CC (B) para Curitiba prismatica. .............................................................................. 76

Figura 14. Histograma das frequências de diâmetros à altura do peito de Curitiba prismatica

avaliadas em 2017, em Rebouças-PR. .................................................................................. 78

Figura 15. Variáveis morfométricas: altura total (A), altura de inserção da copa (B),

comprimento da copa (C), diâmetro da copa (D) e proporção copa (E), da Curitiba prismatica

por classes diamétricas. ........................................................................................................ 79

Figura 16. Variáveis morfométricas: (A) grau de esbeltez, (B) índice de saliência, (C) índice

de abrangência e (D) formal da copa, da Curitiba prismatica por classes diamétricas. .......... 80

Figura 17. Incremento periódico diamétrico relativo no período de 2012 a 2017, por classe

diamétrica. ........................................................................................................................... 84

Figura 18. Variação da área basal, por classes diamétricas, entre 2012 e 2017. .................... 85

Figura 19. Hidrodestilação do óleo essencial de folhas frescas de Curitiba prismatica

coletada no município de Rebouças-PR., utilizando conjunto com aparelho do tipo Clevenger,

balão de vidro e manta aquecedora.. ..................................................................................... 96

Figura 20. Rendimento do óleo essencial (mL.kg-1) das folhas frescas de Curitiba prismatica

coletadas em Rebouças-PR. ................................................................................................. 98

Figura 21. Variações da radiação solar incidente e precipitação média registradas nas

estações da primavera - 2015 e inverno - 2016. .................................................................... 99

Figura 22. Distribuição de compostos terpênicos, agrupados por classes, dos óleos essenciais

das folhas de Curitiba prismatica coletadas em Rebouças-PR, na primavera e inverno, e nos

ambientes de pleno sol e sombreado em sub-bosque........................................................... 102

Figura 23. Dendrograma para o agrupamento das amostras de óleos essenciais das folhas de

Curitiba prismatica coletadas em Rebouças-PR, na primavera e inverno, nos ambientes de

pleno sol e sombreado. ....................................................................................................... 104

Figura 24. Gráfico de distância de ligação das amostras de óleos essenciais das folhas de

Curitiba prismatica coletadas em Rebouças-PR. ................................................................ 105

Figura 25. Dispersão das amostras para os óleos essenciais de folhas das folhas de Curitiba

prismatica coletadas em Rebouças-PR, na primavera e inverno, nos ambientes de pleno sol e

sombreado em sub-bosque. ................................................................................................ 106

iii

Figura 26. Dispersão dos compostos químicos presentes nos óleos essenciais de folhas das

folhas de Curitiba prismatica coletadas em Rebouças-PR, na primavera e inverno, nos

ambientes de pleno sol e sombreado em sub-bosque........................................................... 107

iv

LISTA DE TABELAS

Tabela 1. Caracterização das variáveis morfométricas das árvores de Curitiba prismatica,

avaliadas em 2017. ............................................................................................................... 71

Tabela 2. Matriz de correlação linear de Pearson entre o diâmetro à altura do peito - DAP e a

altura total - H e as variáveis morfométricas. ........................................................................ 75

Tabela 3. Matriz de progressão por classe de diâmetro (cm) das árvores de Curitiba

prismatica avaliadas em 2012 e 2017. .................................................................................. 81

Tabela 4. Composição química dos óleos essenciais das folhas de C. prismatica coletadas em

Rebouças-PR, na primavera e inverno, nos ambientes de pleno sol e de sub-bosque. .......... 100

v

LISTA DE SÍMBOLOS E ABREVIATURAS

ABS/RC Fluxo de absorção por centro de reação ACP Análise de componentes principais

ATP Adenosina trifosfato

CCL Complexo coletor de luz CEO Complexo de evolução de oxigênio

CG/EM Cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massa

Chl a Clorofila a

Chl b Clorofila b CIM Concentração inibitória mínima

CR Centro de reação

CTE Cadeia de transporte de elétrons DAP Diâmetro a 1,30 m do solo

DCMU 3-(3,4-Diclorofenil)-1,1-dimetilurea

DMAPP Dimetilalil difosfato

DXP 1-deoxi-D-xilulose 5-fosfato DXR DXP redutoisomerase

ETR Taxa de transporte de elétrons

FEO Feofetina Fo Fluorescência mínima

Fm Fluorescência máxima

FOM Floresta ombrófila mista

FSI Fotossistema I FSII Fotossistema II

Fv Fluorescência variável

Fv/Fm Rendimento quântico máximo do FSII IK Índice de Kovatz

IPP Isopentenil difosfato

IPd Incremento periódico diamétrico IPAd Incremento periódico anual diamétrico

IPg Incremento periódico em área basal

IPAg Incremento periódico anual em área basal

IVI Índice de Valor de Importância

vi

MEP Metileritritol fosfato

MG Magnésio

NADPH Nicotinamida adenina dinucleótideo fosfato

NADPH+ Nicotinamida adenina dinucleótideo fosfato oxidada OE Óleo essencial

PAM Pulso de amplitude modulada

PIABS Desempenho fotossintético QA Plastoquinona A

qP Coeficiente de dissipação de fluorescência fotoquímica

qN Coeficiente de dissipação de fluorescência não-fotoquímica RFA Radiação fotossinteticamente ativa

RFD Taxa de decréscimo na fluorescência da clorofila a

UV Ultravioleta

VAM Via do ácido mevalônico Y(II) Rendimento fotoquímico do fotossistema II

1

1. INTRODUÇÃO GERAL

No Brasil as florestas nativas foram historicamente exploradas de forma desordenada e

com pouca ou nenhuma preocupação com sua sustentabilidade. As técnicas silviculturais e de

manejo florestal têm sido escassamente empregadas nessas florestas. Um exemplo que se tem

observado ultimamente é o da Floresta Ombrófila Mista (FOM), que caracteriza um dos

ecossistemas florestais mais importantes do Sul do Brasil.

Essa tipologia florestal, antes mesmo de ser adequadamente conhecida, foi

severamente reduzida sua dimensão original. O processo de colonização, exploração

madeireira e expansão agrícola conduziram à progressiva redução deste bioma. Atualmente

grandes partes das áreas remanescentes da FOM se restringem a fragmentos relictuais

alterados ou descaracterizados. No estado do Paraná a área de cobertura da FOM está

reduzida a menos de 30% de sua cobertura original (ACCIOLY, 2013).

A significativa redução da cobertura florestal da FOM ocorrida no Estado do Paraná,

evidenciam que muitas espécies endêmicas de regiões restritas desapareceram. Com elas

podem ter desaparecido informações importantes, relacionadas à estrutura das comunidades

florestais e sua capacidade natural de proteção e fornecimento de produtos benéficos às mais

diversas formas de vida (SILVESTRE, 2009).

O interesse sobre a perda da biodiversidade tropical em função do desflorestamento

conduziu ao reconhecimento do valor dos produtos florestais não-madeireiros – PFNM, que

podem ser extraídos das florestas tropicais (MYERS, 1988; DE BEER e MCDERMOTT,

1989; PETERS et al., 1989). Como exemplos da exploração de PFNM estão os consórcios de

árvores, culturas agrícolas e animais (sistemas agroflorestais em suas diversas conformações),

a prestação de serviços ambientais (neutralização de gases de efeito estufa, conservação da

biodiversidade, conservação do solo e água, conexão de fragmentos florestais e aumento da

permeabilidade da matriz de paisagens alteradas), óleos essenciais, entre outros. Segundo

Zamora (2001), na América Latina, os usos mais importantes dos PFNM são: medicinal e

farmacêuticos (óleos e essências), alimentício e industrial (gomas e resinas).

2

Dessa forma, os PFNM passaram a ser vistos como uma alternativa viável para se

explorar a riqueza biológica de florestas tropicais sem prejudicá-las e, ao mesmo tempo,

estimular o desenvolvimento das comunidades rurais (GENTRY e BLANEY, 1990;

PRANCE et al., 1987).

Ainda, conforme Nepstad e Schwartzman (1992), quando se realiza a extração de

PFNM, a estrutura e a função da floresta não são alteradas e, na maioria dos casos, essa

operação não envolve a degradação dos recursos naturais.

Considerando tais fatos, o uso desses produtos foi introduzido como uma estratégia de

conservação e de desenvolvimento florestal. Diante destes fatos surge a necessidade de que,

para serem sustentáveis, os níveis da colheita associados aos PFNM necessitam ser baseados

no bom conhecimento da floresta, das espécies que ali se desenvolvem e do potencial dos

produtos que podem ser extraídos (WICKENS, 1991).

Atualmente não existem pesquisas da espécie C. prismatica que visem analisar o seu

potencial para produção de PFNM e sua preservação. Nesse contexto a espécie Curitiba

prismatica (D. Legrand) Salywon e Landrum ganha destaque para o desenvolvimento de

pesquisas, visto que, além de ser uma espécie endêmica (SALYWON e LANDRUM, 2007),

estudos ecofisiológicos e de crescimento de C. prismatica são inexistentes, não havendo

registros das respostas adaptativas desta espécie sob diferentes níveis de irradiância, bem

como os efeitos da sazonalidade climática sobre seu desenvolvimento.

3

2. OBJETIVO GERAL

Avaliar a ecofisiologia e a morfometria da Curitiba prismatica (D. Legrand) Salywon

& Landrum

2.1. Objetivos Específicos

Avaliar os efeitos da sazonalidade e da irradiância, em relação à fluorescência da

clorofila a, em folhas de C. prismatica;

Associar a emissão de fluorescência da clorofila a aos teores de pigmentos

fotossintéticos das folhas de C. prismatica;

Analisar a morfometria e biometria de C. prismatica, bem como a sua dinâmica de

crescimento;

Avaliar a influência da irradiância e da sazonalidade na composição química dos óleos

essenciais de C. prismatica.

4

3. REFERENCIAL TEÓRICO

3.1. A espécie Curitiba prismatica (D. Legrand) Salywon & Landrum

A C. prismatica (D. Legrand) Salywon & Landrum é uma espécie arbórea, a qual

também pode ocorrer com porte arbustivo, pertencente à família Myrtaceae. É uma das

inúmeras espécies que compõem a Floresta Ombrófila Mista (FOM). Inicialmente classificada

como Eugenia prismatica (D. Legrand), foi transferida, em 2007, para um novo gênero,

Curitiba Salywon & Landrum (SALYWON e LANDRUM, 2007).

O nome do gênero foi uma homenagem à cidade de Curitiba - PR, região em que pode

ser encontrado crescendo em parques e remanescentes florestais, e também em homenagem

ao Museu Botânico Municipal de Curitiba. A denominação, prismatica refere-se à forma de

prisma que o seu fruto apresenta (SALYWON e LANDRUM, 2007) (Figura 1A).

A criação e classificação do gênero monotípico Curitiba só foi possível após várias

análises e estudos realizados com o DNA da planta. Em 1969, o pesquisador uruguaio Diego

Legrand a classificou como sendo do gênero Eugenia L., o mesmo da pitangueira, conclusão

obtida após perceber as semelhanças entre as flores das duas espécies. No ano de 1990, outros

estudos foram realizados pelo botânico brasileiro Marcos Sobral, especialista no gênero

Eugenia, e este demostrou que a planta tinha características muito diferentes daquele gênero.

Em 1997, o pesquisador americano Leslie Landrum classificou a planta como Mosiera

prismatica (D. Legrand) Landrum. E, finalmente em 2007, estudos genéticos demonstraram

que a classificação não estava adequada e se tratava, na verdade, de uma nova espécie.

Levando, assim, à criação do novo gênero Curitiba (SALYWON e LANDRUM, 2007).

É uma espécie endêmica encontrada no sul do Brasil, ocorrendo no primeiro e

segundo planaltos do Paraná e no planalto norte de Santa Catarina, (Figura 2), fato que

justifica atenção maior em sua preservação devido sua área de ocorrência restrita. Embora não

tenha dispersão geográfica muito ampla, essa espécie coloniza facilmente áreas degradadas.

Frequentemente forma populações densas no sub-bosque da FOM, em áreas com vegetação

mais esparsa, e também em áreas campestres (LORENZI, 2014; SALYMON e LANDRUM,

2007).

5

Figura 1. Frutos (A), flores (B), botões florais (C) e exemplares da espécie Curitiba

prismatica (D e E) no município de Rebouças-PR.

Fonte: Autor (2016).

A semente de C. prismatica é exalbuminosa, espiralada com tegumento coriáceo,

castanho-escuro. O embrião é do tipo cotiledonar pimentoide, axial, cilíndrico, curvado e de

coloração branca. Sua plântula é fanerocotiledonar, epígea e foliácea.

6

Segundo a resposta das sementes de C. prismatica à luz, são classificadas como

fotoblásticas positivas preferenciais. Os maiores valores de porcentagem e índice de

velocidade de germinação são obtidos à temperatura de 25ºC, nos substratos papel toalha e

areia (REGO et al., 2011).

Figura 2. Local de ocorrência da espécie Curitiba prismatica no Brasil.

Fonte: Salywon e Landrum (2007).

A C. prismatica pode atingir de 1 a 8 metros de altura. A floração ocorre durante os

meses de dezembro a fevereiro e os frutos amadurecem de janeiro a março. Sua frutificação

ocorre todos os anos, com produção abundante de sementes viáveis, dispersadas pela

avifauna. Possui fuste reto e casca acinzentada, fissurada, descamando em placas. Folhas

simples, opostas, com até 4 cm de comprimento e 2 cm de largura, não caducifólia. Flores

hermafroditas e de coloração branca. Frutos do tipo baga prismáticos, roxo-escuros,

alongados, com aproximadamente 2 cm de comprimento. Prefere luz solar direta e solos bem

drenados. Popularmente é conhecida por vários nomes, como, guamirim, cambuí ou murta.

(BACKES e IRGANG, 2009; LORENZI, 2014).

7

Estudo realizado por Watzlawick et al. (2011) em um fragmento de FOM no Faxinal

do Salto, município de Rebouças-PR, local endêmico da espécie, a C. prismatica foi a

segunda espécie com maior índice de Valor de Importância (IVI), 11,9%, e densidade de 90

ind.ha-1. Resultados semelhantes também foram encontrados por Albuquerque (2015) no

Faxinal Marmeleiro de Baixo, pertencente àquele mesmo município, onde o autor encontrou a

C. prismatica com maior IVI, 10,15%, e densidade de 111 ind.ha-1.

3.2. Fotossíntese e pigmentos fotossintéticos

O processo fotossintético consiste em duas etapas interdependentes e concomitantes.

Primeiro uma fase fotoquímica, a qual ocorre nos tilacoides, onde há conversão da energia

luminosa em energia química (ATP e NADPH) e o oxigênio é liberado. A outra fase, a

bioquímica, ocorre no estroma, onde o dióxido de carbono (CO2) é fixado e convertido em

carboidratos com a utilização dos produtos da etapa fotoquímica (ATP e NADPH). Essa

energia estocada nas moléculas orgânicas é utilizada nos processos celulares da planta e serve

como fonte de energia para todas as formas de vida (LAWLOR, 2009; DULAI et al., 2011).

O aparato fotossintético localiza-se dentro dos cloroplastos, nas membranas dos

tilacoides. São constituídos por dois tipos de fotossistemas, fotossistema I, FSI e fotossistema

II, FSII. Cada um destes fotossistemas é formado por um complexo coletor de luz (CCL) e

por um centro de reação (CR), interligados pelas proteínas da cadeia de transporte de elétrons

(CTE). Os fótons são absorvidos principalmente nos CCLs, os quais são formados por

pigmentos fotossintéticos, sendo os principais, a clorofila a e b, e os carotenoides (NOBEL,

1991; LAMBERS et al., 2008; TAIZ e ZEIGER, 2013).

O CR do FSII, seus pigmentos antenas do CCL e as proteínas da CTE associadas estão

localizadas predominantemente nas lamelas grana. A enzima conhecida como fator de ligação

que catalisa a formação do ATP, também é encontrada quase exclusivamente nas lamelas do

estroma e nas margens das lamelas granais. O citocromo b6f, pertencente à CTE, está

uniformemente distribuído entre o estroma e o grana. Dessa forma, ambos os eventos

fotoquímicos que ocorrem na fotossíntese estão espacialmente separados, necessitando assim,

que um ou mais carreadores de elétrons, que funcionam entre os fotossistemas, difundam-se

do grana da membrana até a região do estroma, onde os elétrons são entregues ao FSI

(ALLEN e FORSBERG, 2001).

8

Os carotenoides são pigmentos de coloração vermelha, laranja e amarela, encontrados

em todos os cloroplastos e nas cianobactérias. Da mesma forma que as clorofilas, os

carotenoides dos cloroplastos estão embebidos nas membranas dos tilacoides. Nas folhas

verdes, a cor dos carotenoides é mascarada, devido à maior abundância das clorofilas. As

funções dos carotenoides na fotossíntese são a absorção de luz, que será transferida para os

CR, e a fotoproteção contra danos fotoxidativos (TAIZ e ZEIGER, 2013).

Dois grupos de carotenoides, carotenos e xantofilas encontram-se normalmente

presentes nos cloroplastos em plantas. Os carotenoides, contendo apenas hidrocarbonetos são

chamados carotenos, e aqueles que contêm átomos de oxigênio, de xantofilas

(YAROSHEVICH et al., 2015).

A molécula de clorofila é formada por complexos derivados da porfirina, tendo um

átomo de magnésio (Mg) no centro de quatro anéis pirrólicos, ligados a uma cadeia fitol. Na

clorofila a, o anel de porfirina contém um grupo metil (-CH3) no carbono C-3, e na clorofila

b, que é considerada um pigmento acessório, contém um grupo aldeído (-CHO), que substitui

o grupo metil (SCHOEFS, 2002; TANAKA e TANAKA, 2007; VON ELBE, 2000).

As clorofilas a e b, além dos carotenoides, são pigmentos-chave das reações

luminosas. Deste modo, a determinação do conteúdo de clorofilas e carotenoides foliares e o

conhecimento de como ele varia entre espécies é uma característica de interesse dos

ecofisiologistas (BACARIN e MOSQUIM, 2002). Além disso, o estado nutricional das

plantas, geralmente, está associado com a quantidade e qualidade de clorofila a e b

(ZOTARELLI et al., 2003).

A energia dos fótons, que é denominada de quantum, uma vez absorvida pelos

pigmentos do CCL é transferida, por ressonância, para os CRs dos fotossistemas, levando à

excitação das clorofilas a. A faixa de radiação fotossinteticamente ativa (RFA) situa-se no

espectro visível entre 400 a 700 nm (NOBEL, 1991).

Os dois tipos de fotossistemas, FSI e FSII, que trabalham de forma simultânea e

contínua, diferem quanto à faixa de absorção de luz. No FSI, as moléculas de clorofila a do

CR possuem pico ótimo de absorção em 700 nm (P700), enquanto que no FSII essas

moléculas possuem o pico máximo de absorção em 680 nm (P680). Em torno de 95 a 99% de

fótons absorvidos pelos pigmentos CCL são transferidos para os CR (ODUM e BARRET,

2007; FALKOWSKI e RAVEN, 2007).

9

As clorofilas a e b diferem quanto à faixa do espectro da luz visível na qual captam luz

com mais eficiência. Ambas as clorofilas possuem dois picos de absorção em diferentes faixas

do espectro de luz, conforme Figura 3, sendo que para clorofila a são em 420 e 660 nm,

regiões do azul e do vermelho, respectivamente. Para a clorofila b, os máximos de absorção

correspondem, respectivamente, a 435 e 643 nm, também nas regiões azul e vermelho. Os

carotenoides, pigmentos mais envolvidos com outras reações fotoquímicas, têm picos de

absorção ao redor de 425, 450 e 480 nm. A quantidade de cada tipo de pigmento varia entre

os dois fotossistemas (TAIZ e ZEIGER, 2013).

Figura 3. Espectro de absorção da luz pelas clorofilas a e b, em diferentes comprimentos de

onda.

Fonte: Govindjee (2004).

O processo de fotossíntese inicia com a absorção de energia luminosa pelos CCLs e

suas subunidades antena, que estão ligados ao FSI e FSII. Depois de capturada, essa energia é

transferida por excitação para os CR, dos quais fazem parte moléculas de clorofila a,

desencadeando um conjunto de reações fotoquímicas que promovem, a partir da fotólise da

água, o transporte de elétrons entre os dois fotossistemas.

O transporte de elétrons será responsável pela produção da molécula redutora NADPH

e pela formação da molécula de energia ATP (KRAUSE e WEIS, 1991, NOBEL, 1991). Esse

processo, como um todo, forma a cadeia de transporte de elétrons (CTE), e é chamado de

esquema Z, sendo inicialmente proposto por Hill e Bendall (1960).

10

A CTE inicia com a clorofila a do CR do FSII sendo excitada pela luz, P680*, que

então transfere um elétron para a feofitina (Feo). O P680 oxidado é re-reduzido por um

elétron, que foi extraído pela oxidação de uma molécula de água no complexo de evolução de

oxigênio (CEO), liberando H+ e O2 no lúmen do tilacoide. No lado redutor do FSII, a feofitina

transfere elétron para os aceptores primários QA e QB, que são dois tipos de plastoquinonas. O

complexo citocromo b6f é o próximo carreador, que transfere o elétron para a plastocianina

(PC), reduzindo o P700*. Acredita-se que o aceptor de elétrons do P700* seja um tipo de

clorofila, seguido por uma quinona. Os carreadores seguintes são uma sequência de proteínas

ferro-sulfurosas ligadas à membrana (FeSx, FeSA e FeSB), a qual transfere elétrons para uma

ferredoxina solúvel (Fd), e que por fim irá reduzir o NADP+ à NADPH, completando o

transporte acíclico de elétrons da fotossíntese (FAN et al., 2009, JOLIOT e JOLIOT, 2006,

BANIULIS et al., 2008).

Além do transporte de elétrons acíclico, o sistema pode também realizar o cíclico e

pseudocíclico. No transporte cíclico, a ferredoxina reduzida transfere seus elétrons de volta

para o pool de plastoquinona ou diretamente para o citocromo b6f (JOLIOT e JOLIOT, 2006),

originando uma circulação de elétrons ao redor do FSI, sendo assim independente do FSII.

Esse processo causa um bombeamento de prótons para o lúmen, gerando um gradiente

eletroquímico, o qual é útil para síntese extra de ATP (FAN et al., 2009).

No pseudocíclico, em condições de super-redução da cadeia de transporte de elétrons,

a ferredoxina doa elétrons para o oxigênio molecular, não reduzindo NADP+ (ROCHAIX,

2011).

A luz, além de ser fonte de energia para a planta, pode atuar como fator estressante

quando em excesso, gerando um efeito fotodestrutivo (ORT, 2001). Quando a quantidade de

energia luminosa recebida é maior que a capacidade de utilização pela fotossíntese, o aparelho

fotossintético sofre o processo de fotoinibição (ADIR et al., 2003). Alguns fatores,

combinados aos altos níveis de irradiância, podem contribuir para a diminuição da

fotossíntese. Além da luz, o déficit hídrico reduz a fotossíntese porque afeta e limita a

utilização da energia luminosa pelas plantas (CLOSE e DAVIDSON, 2003; PORTES et al.,

2006).

A temperatura também pode afetar o processo fotossintético de diferentes formas,

principalmente na quantidade e ativação das enzimas que participam da fase bioquímica da

fotossíntese (PIMENTEL et al., 2007).

11

3.3. Fluorescência da clorofila a

A fotossíntese se inicia com a absorção de um fóton pelas moléculas de clorofilas do

CCL. Esse evento ocorre num tempo muito curto, em torno de dois fentosegundos (2x10-15s),

levando essas moléculas de clorofila de um estado eletrônico fundamental (S0) para um estado

excitado singleto, rico em energia (FLEMING e GRONDELLE, 1997).

Os estados excitados singletos podem ser S1 e S2, dependendo do comprimento de

onda absorvido. Quando é absorvido um fóton de luz vermelha, a clorofila passa ao estado

excitado singleto S1, e se for um fóton de luz azul, passa ao estado excitado singleto S2. A

diferença de energia entre S2 e S1 é dissipada como calor. A transição do estado excitado S1

para o estado fundamental S0 é lenta e pode ocorrer pelos seguintes caminhos alternativos e

concorrentes (MAXWELL e JOHNSON, 2000; PAPAGEORGIOU e GOVINDJEE, 2011;

TAIZ e ZEIGER, 2013):

- Fluorescência: processo de reemissão do fóton pela clorofila a excitada e desta

maneira voltando para o estado basal. Quando este evento ocorre, o comprimento de onda da

fluorescência é ligeiramente mais longo, e, dessa forma, com menor energia que o

comprimento de onda inicialmente absorvido, devido à parte da energia de excitação ser

convertida em calor antes dos fótons da fluorescência serem emitidos. A fluorescência da

clorofila pertence à região vermelha do espectro.

- Perda por calor: a energia da clorofila excitada pode ser perdida, levando-a para seu

estado não excitado, pela conversão direta da energia absorvida em calor, sem a emissão de

fluorescência;

- Transferência de energia: a clorofila pode transferir a energia recebida pela luz para

outra molécula. Uma vez absorvida pelos pigmentos do CCL é então transferida, por

ressonância, para os CRs dos fotossistemas;

- Reações fotoquímicas: a energia do estado excitado provoca as reações fotoquímicas

da fotossíntese, que estão entre as mais rápidas reações conhecidas. Essa velocidade extrema é

necessária para que as reações fotoquímicas possam competir com as outras três possíveis

vias de dissipação de energia anteriormente descritas.

12

Essas vias de dissipação da energia luminosa pelas moléculas de clorofilas são

competitivas, sendo que alterações nas taxas fotossintéticas e na dissipação de calor causam

alterações complementares na emissão da fluorescência. Dessa forma, alterações na

fluorescência podem revelar alterações e comprometimentos no processo fotossintético

(PAPAGEORGIOU e GOVINDJEE, 2011; TAIZ e ZEIGER, 2013).

A emissão da fluorescência da clorofila a pela luz é um processo espontâneo que

ocorre durante a fase clara da fotossíntese e foi observado pela primeira vez por Kautsky et al.

(1960). As moléculas de clorofila a ao absorverem a energia luminosa atingem um estado

transitório de excitação e repassam elétrons por meio da sequência de reações de oxi-redução

do FSII em direção ao FSI, ocorrendo a conversão da energia luminosa absorvida em energia

fotoquímica (MAXWELL e JOHNSON, 2000; MÜLLER et al., 2001; BAKER e

ROSENQVIST, 2004).

A fluorescência está relacionada principalmente à emissão pelo FSII, pois a sua

emissão pelo FSI é praticamente constante, além de contribuir pouco para o sinal de

fluorescência total (BYRDIN et al., 2000; RAPPAPORT et al., 2007; MURCHIE e LAWSON,

2013). De acordo com Lichtentlaler et al. (2005), mais de 90% da fluorescência da clorofila a

emana do FSII.

A fluorescência da clorofila a tem sido utilizada principalmente no estudo da

capacidade fotossintética das plantas. É um método não destrutivo que permite a análise

qualitativa e quantitativa da absorção e aproveitamento da energia luminosa pelo aparelho

fotossintético. Com o auxílio dessa técnica permitiu-se conhecer o funcionamento dos

processos fotoquímicos e não fotoquímicos que ocorrem na membrana dos tilacoides, além de

possibilitar o estudo de características relacionadas à capacidade de absorção e transferência

da energia luminosa na cadeia de transporte de elétrons em plantas (KRAUSE e WEIS, 1991).

A fluorescência emitida pela clorofila a pode ser utilizada como uma ferramenta muito

eficiente para medições de diversos parâmetros fotossintéticos, principalmente a realização de

diversas análises de plantas em condições de estresse.

As metodologias atuais para a realização das medições da emissão de fluorescência da

clorofila a podem fornecer informações rápidas a respeito da transferência de elétrons,

conversão e dissipação da energia luminosa no FSII, sempre mantendo a integridade do

material vegetal utilizado nas análises (CHRISTEN et al., 2007; WANG et al., 2013).

13

Originalmente as técnicas de medição da fluorescência da clorofila a, foram

desenvolvidas utilizando fluorímetros convencionais e a substância 3-(3,4-Diclorofenil)-1,1-

dimetilurea (DCMU) para a indução da fluorescência máxima da clorofila a. O DCMU liga-se

ao primeiro aceptor de elétrons do FSII, a plastoquinona (QA), bloqueando o fluxo de elétrons

por meio da sequência de transportadores, o que inibe totalmente o processo fotoquímico e

causa a indução da fluorescência máxima da clorofila a (HSU et al., 1986).

Progressos relacionados à pesquisa da fluorescência têm sido obtidos após construção

dos fluorímetros de pulso de amplitude modulada (PAM - Pulse-Amplitude-Modulation

fluorometer), (ÖGREN e BAKER. 1985; SCHREIBER 1986; SCHREIBER et al., 1986),

tornando-se a técnica de fluorescência da clorofila mais frequentemente utilizada e geralmente

aceita (SCHREIBER, 2004).

Os fluorímetros do tipo PAM utilizam uma fonte luminosa de excitação modulada (1 a

100 kHz), em conjunto com um sistema de detecção de fluorescência, permitindo o

monitoramento da fluorescência na frequência e fase da luz modulada de excitação. No

momento em que o pulso de luz é disparado, ocorre a saturação total dos transportadores de

elétrons do FSII, ocasionando o seu bloqueio e, consequentemente, impedindo a ocorrência do

processo fotoquímico e induzindo a máxima fluorescência da clorofila a (SCHREIBER,

2002).

De acordo com Kautsky (1960), quando iluminadas, as folhas emitem fluorescência de

forma contínua, na faixa vermelha do espectro de luz. Essa fluorescência contínua fornece

pouca informação em si, pois muitos fatores físico-químicos e metabólicos podem influenciar

o nível de fluorescência absoluta.

Diante disso, uma das grandes vantagens do fluorímetro PAM, é a possibilidade de se

obter medições de fluorescência da clorofila em amostras adaptadas ao escuro, para impedir

que a luz ambiente possa interferir na medição.

Segundo Schreiber et al. (1998), durante a aplicação do pulso saturante de luz e após o

tecido ter sido mantido no escuro, o rendimento quântico do processo fotoquímico reduz para

zero e a emissão da fluorescência bem como a dissipação do calor tornam-se máximos.

Dessa forma, depois de mantido o tecido fotossintetizante no escuro (em tecidos

saudáveis, uma adaptação de 15 a 30 minutos é normalmente considerada suficiente) e então a

folha ser subitamente iluminada, irá ocorrer o que é chamado de indução de fluorescência,

fluorescência transiente ou simplesmente efeito Kautsky (KAUTSKY e HIRSCH, 1931).

14

A cinética dessa resposta é denominada curva Kautsky, como pode ser visto na Figura

4, sendo formada por duas fases, uma rápida e outra lenta, convencionalmente denominadas

de OIJPSMT (LARCHER e CERNUSCA, 1985; PAPAGEORGIOU, 1975).

Figura 4. Cinética de emissão da fluorescência ou curva Kautsky registrada de uma

suspensão de Chlorella adaptada ao escuro. (A) cinética rápida; (B) cinética lenta.

Fonte: Bolhàr-Nordenkampf e Öquist (1993).

Na fase rápida, conhecida como OJIP, a fluorescência mínima (Fo) ocorre

aproximadamente em 50 μs após a iluminação (ponto O). Os pontos J e I são passos

intermediários que ocorrem a 2 e 30 ms após a iluminação, respectivamente, e P corresponde

a máxima fluorescência (Fm), que é alcançada em torno de 300 ms (STRASSER et al., 2010;

TSIMILLI-MICHAEL e STRASSER, 2008).

A fase lenta é chamada de PSMT, onde S representa um estado semi-estável de

decaimento e subsequente elevação da fluorescência até o ponto máximo M; e T é um nível

de estado estável terminal (PAPAGEORGIOU e GOVINDJEE, 1968).

Com as informações obtidas pela curva de Kautsky, além da determinação de Fo e Fm,

é possível determinar os coeficientes de dissipação fotoquímico (qP) e não fotoquímico (qN e

NPQ). Essa curva possibilita a determinação de outros parâmetros fluorimétricos de

importante significado biológico como fluorescência variável (Fv), rendimento quântico

máximo do FSII (Fv/Fm), além da taxa de decréscimo na fluorescência da clorofila a (RFd),

entre outros (KRAUSE e WEIS, 1991; OXBOROUGH e BAKER, 1997).

15

Estes parâmetros são utilizados de forma integrada em diversos estudos buscando a

compreensão da ação dos fatores ambientais sobre a fisiologia do FSII e a identificação dos

parâmetros fluorimétricos de maior sensibilidade para cada situação (LICHTENTHALER et

al., 2005).

A fluorescência variável, Fv é uma medida aproximada da quantidade de energia

luminosa que foi absorvida pelo FSII e que seria utilizada no processo fotoquímico. A Fv/Fm

indica a eficiência em que a energia luminosa, captada pelo complexo antena e pelas

moléculas de clorofila a do centro de reação P680, é encaminhada em direção ao restante do

desenvolvimento do processo fotoquímico (MAXWELL e JOHNSON, 2000; SCHREIBER et

al., 2002; LICHTENTHALER et al., 2005).

Os diversos parâmetros obtidos pelo PAM são extensivamente utilizados de forma

integrada em diversos estudos buscando um melhor entendimento da ação dos fatores

ambientais sobre a fotossíntese e a fisiologia do FSII em plantas e algas (LICHTENTHALER

et al., 2005).

3.4. Óleo essencial

Os óleos essenciais (OEs) são misturas complexas de substâncias voláteis, lipofílicas,

geralmente odoríferas, líquidas e com densidade menor à da água. A designação de óleo é

devida a algumas características físico-químicas como a de serem geralmente líquidos, de

aparência oleosa, à temperatura ambiente. Sua principal característica é a volatilidade,

diferenciando-os dos óleos fixos, que são misturas de substâncias lipídicas obtidas

normalmente de sementes (BAKKALI et al., 2008; EDRIS, 2007; SIMÕES e SPITZER,

2007).

São geralmente incolores ou ligeiramente amarelados. Poucos são os óleos que

apresentam outra cor, como o óleo de camomila, de coloração azulada, pelo seu alto teor em

azulenos. Em geral, são muito instáveis, principalmente na presença de ar, luz, calor, umidade

e metais. A maioria dos óleos voláteis é opticamente ativo, propriedade essa usada na sua

identificação e controle da sua qualidade (SIMÕES e SPITZER, 2007; OUSSALAH, 2006).

16

Na constituição dos OEs pode ser encontrado até quase uma centena de diferentes

componentes. Cada um desses componentes apresenta concentrações variadas, caracterizados

por dois ou três compostos principais, que representam entre 20 a 70% de todo conteúdo. Os

elementos que possuem menor porcentagem em sua composição são chamados traços

(BAKKALI et al., 2008).

Os OEs por serem voláteis, atuam como sinais de comunicação química entre as

diversas espécies de plantas, e também agem como armas de defesa contra o reino animal.

Essa característica torna as plantas que os produzem poderosas fontes de agentes biocidas

sendo largamente estudadas por apresentarem atividades bactericidas, inseticidas e fungicidas

(BENCHAAR et al., 2007; SOYLU et al., 2010; WOLFFENBÜTTEL, 2007).

Os OEs são abundantemente encontrados nas Angiospermas, como por exemplo, na

família Lamiaceae, Lauraceae, Myrtaceae, entre outras. A distribuição desses metabólitos

ocorre em diversas partes do vegetal, como folhas, cascas, raízes, flores, frutos, sementes,

entre outros. Desempenham importante papel na interação das plantas no ambiente em que

vivem, sendo produto também da interação com fatores bióticos e abióticos (FABROWSKI,

2002; PERES, 2004; SIMÕES e SPITZER, 2007; SANTOS, 2007; SILVA e CASALI, 2000).

Os componentes dos OEs são sintetizados por rotas biossintéticas do metabolismo

especializado vegetal, sendo que os seus constituintes pertencem à classe química dos

terpenos (PERES, 2004).

Os terpenos ou terpenoides constituem uma classe de compostos com maior variedade

estrutural e funcional. Os elementos estruturais básicos dos terpenos são algumas vezes

chamados de unidades isoprênicas. Alguns compostos terpênicos podem participar de

processos do metabolismo primário, como respiração e desenvolvimento celular, contudo, a

maioria deles tem sua origem no metabolismo especializado, tendo como função intermediar a

relação planta e ambiente (TAIZ e ZEIGER, 2013).

Nas plantas superiores os precursores universais dos terpenos, o isopentenil difosfato

(IPP) e seu isômero, o dimetilalil difosfato (DMAPP), podem ser sintetizados por duas vias.

Na primeira delas, que ocorre no citosol, o IPP é gerado pela via do ácido mevalônico ou

mevalonato (VAM ), e por ação da enzima IPP-isomerase pode originar DMAPP.

Quando a síntese acontece nos cloroplastos e em outros plastídeos, ocorre pela via do

metileritritol fosfato (MEP), cujos precursores são piruvato e gliceraldeído-3-fosfato

(PHILLIPS et al., 2008; ARAÚJO et al., 2011, TAIZ e ZEIGER, 2013).

17

Os terpenos atuam nas plantas em diferentes funções, como na produção de hormônios

(giberelinas), pigmentos fotossintéticos (carotenoides), carreadores de elétrons (ubiquinonas)

e em mecanismos de comunicação e de defesa contra insetos e herbívoros. A maioria dos

compostos apresenta baixo peso molecular, natureza lipofílica, grande variedade de estruturas

e alta pressão de vapor à temperatura ambiente (BAKKALI et al., 2008).

Os terpenos podem ser classificados de acordo com o número de isoprenos que

constituem: hemiterpenoides, monoterpenoides, sesquiterpenoides, diterpenoides,

triterpenoides, tetraterpenoides e politerpenoides. Os monoterpenos e sesquisterpenos são os

compostos terpênicos mais frequentes nos óleos essenciais, estando presentes em cerca de

90% dos OEs conhecidos (OLIVEIRA et al., 2003).

Os monoterpenos são constituintes da essência volátil de flores e óleos essenciais

extraídos de plantas medicinais e ervas aromáticas, justificando sua importância para a

indústria de perfumes e aromatizantes. O geraniol, mentol, linalol e o citral são exemplos de

monoterpenos. Muitos sesquiterpenos podem atuar como compostos antimicrobianos

(fitoalexinas) e antiherbivoria. Fazem parte desta classe o farnesol, o zingibereno e o

cariofileno (SIMÕES et al., 2007).

Para a extração dos OEs existem cinco métodos principais, de acordo com Simões et

al. (2007): enfloração, prensagem, extração com solventes orgânicos, por fluído supercrítico e

por arraste de vapor d'água. De acordo com o método de extração utilizado, a composição dos

óleos essenciais pode sofrer alterações, pois suas propriedades bioativas podem ser

comprometidas. As características físico-químicas podem ser alteradas pelas condições

operacionais empregadas na extração, bem como seus efeitos (ROBBERS et al., 1996).

Ainda de acordo com Simões et al. (2007), existem três tipos de extrações distintas de

arraste por vapor d’água. Essa distinção é feita pela forma na qual se estabelece o contato

entre a amostra e a água, na fase líquida ou de vapor. A primeira é chamada de

hidrodestilação, na qual a amostra fica imersa na água contida numa caldeira. Na segunda,

chamada de destilação pela água e vapor, a amostra permanece contida em um recipiente logo

acima da caldeira, ficando assim separada da água.

Na terceira, chamada propriamente de destilação pelo vapor de água, a amostra é

mantida em recipiente separado e o vapor de água que flui provém de um gerador próprio

independente. A indústria utiliza, preferencialmente, a extração por vapor d’água por ser

reduzido o contato da amostra com a água.

18

A hidrodestilação é um método antigo e versátil, sendo o mais usado comercialmente

no Brasil. O material vegetal permanece em contato com a água em ebulição, o vapor faz com

que as paredes celulares se abram e o óleo que está entre as células evapore junto com a água

que vai para o condensador, onde é resfriado e separado por diferença de densidade. No caso

das produções em pequena escala, emprega-se o aparelho denominado de Clevenger. O óleo

essencial obtido, após separar-se da água, deve ser seco com sulfato de sódio (Na2SO4) anidro

(SIMÕES et al., 2007).

Mattana et al. (2015) comparam métodos de extração de óleos essenciais pelas

técnicas de extração com solventes, hidrodestilação e extração por infusão de folhas de

Pothomorphe umbellata (C. DC.) Trel. e Yunck e constatou que foi possível identificar maior

número de compostos na extração pelo método de hidrodestilação.

A produção de metabólitos secundários de uma planta é determinada por fatores

bióticos e abióticos. Consequentemente, a composição do OE também sofre essa influência,

tanto quantitativamente como qualitativamente. Fatores como sazonalidade, índice

pluviométrico, ritmo circadiano, radiação ultravioleta (UV), composição atmosférica,

herbivoria e ataque de patógenos, idade da planta, disponibilidade de água, teor de

macronutrientes e micronutrientes, tipo de cultivo, duração total de exposição ao sol,

temperatura e altitude, fenologia, bem como sua participação em alelopatias, estão entre os

principais. A temperatura, a umidade relativa e o regime de ventos exercem uma influência

direta, sobretudo sobre nas espécies que possuem estruturas histológicas de estocagem de óleo

essencial na superfície da folha (GOBBO-NETO e LOPES, 2007; SALGADO, 2005;

WILLIAMS e STOCKLEY, 1998).

Segundo Gobbo-Neto e Lopes (2007), dentre esses fatores, a sazonalidade e a

fenologia estão entre os mais importantes para espécies vegetais não domesticadas, presentes

em seu meio natural, floresta ou outro ambiente, utilizando todas as suas estratégias

evolutivas para sua manutenção e perpetuação da espécie.

As variações extremas na temperatura são desfavoráveis ao metabolismo das plantas,

sejam pelos seus valores muito elevados ou muito baixos. De forma geral, temperaturas

amenas são mais produtivas. Dessa forma, a alternância das estações e consequentes variações

de temperatura de cada estação, podem estimular a produção de certos metabólitos em

detrimento de outros, o que favorece a síntese de determinadas classes de compostos

(SANGWAN et al., 2001, HUSSAIN et al., 2008).

19

A sazonalidade tem influência sobre o ciclo circadiano das plantas, devido à alteração

nos períodos de luz e escuro sob o qual as plantas estão submetidas. Dessa forma, todo o

funcionamento do maquinário fotossintético é influenciado e, consequentemente, todo o seu

metabolismo e a síntese de produtos secundários. Além da duração dos períodos de luz e

escuro, os diferentes comprimentos de onda podem influenciar positivamente ou

negativamente a síntese de alguns compostos secundários (SANGWAN et al., 2001;

GOBBO-NETO e LOPES, 2007)

A quantidade de luz UV absorvida pela planta pode incentivar a biossíntese de

compostos secundários com valor medicinal para o ser humano. Particularmente a radiação

UV-B estimula a formação de metabólitos como compostos fenólicos, incluindo flavonoides,

alcaloides e terpenoides, entre outros. Possivelmente, esses compostos têm sua produção

estimulada para agir contra a ação estressora da radiação UV, prevenindo contra possíveis

danos causados por espécies reativas de oxigênio (ZHANG e BJÖRN, 2009).

As plantas ricas em OEs devem ser coletadas pela manhã ou à noite, pois o período de

exposição ao sol pode provocar uma perda quantitativa importante do óleo existente no

vegetal. O grau de hidratação do terreno e os teores de macronutrientes também podem

influenciar a composição dos óleos voláteis. Entretanto, não se pode prever ou estabelecer um

único padrão, pois cada espécie reage de forma diferenciada (CASTRO, 2006).

Além de fatores ambientais, a genética e a fenologia da planta também influenciam a

produção de OEs. Dessa forma a época em que as amostras para extração dos OEs são

coletadas é um dos fatores de maior importância, visto que a quantidade e, em algumas

situações, a natureza dos compostos não são constantes durante o ano. Existem estudos

mostrando que a composição de metabólitos secundários de uma planta pode variar durante o

dia e a noite (BRITO, 2009; MARCO et al., 2011; MARTINS et al., 1995; TAVARES et al.,

2005).

Eventos estressantes aos qual a planta está submetida, como ferimentos, chuva, vento,

ataque de patógenos e de herbívoros, podem influenciar a expressão do metabolismo

especializado (JEONG et al., 2004).

Danos causados a plantas por ferimentos ou ataque de herbívoros ou patógenos

frequentemente levam a uma resposta bioquímica, a qual reduz a aceitabilidade do órgão ou

de todo o organismo a ataques futuros. Por exemplo, a produção de fitoalexinas em resposta à

invasão de patógenos (BURNS et al., 2002; PICHERSKY et. al, 2008).

20

A composição do óleo essencial de uma espécie de planta é, geralmente, específica

para um determinado órgão e característica para o seu estágio de desenvolvimento. Apesar de

apresentarem cor e aspecto semelhantes, podem apresentar composição química,

características físico-químicas e odores diferentes (ROBBERS et al., 1996).

O local de armazenamento e secreção dos OEs depende da família das plantas, e para

tal fim, existem estruturas especializadas tais como, pelos glandulares, células

parenquimáticas diferenciadas, canais oleíferos, bolsas lisígenas e esquizolisígenas

(MARQUES et al., 2008). Os OEs que apresentam reconhecidas propriedades como

repelentes de insetos são frequentemente encontrados em tricomas glandulares que se

projetam da epiderme e agem como advertência sobre a toxicidade do vegetal. Nos tricomas

glandulares, os terpenos são armazenados em um espaço extracelular modificado na parede

celular (WOLFFENBÜTTEL, 2007).

Os OEs são raramente encontrados em Gimnospermas (exceto coníferas). Em

Angiospermas Monocotiledôneas, a ocorrência é relativamente rara, com exceção de

Gramíneas e Zingiberáceas. No entanto, plantas ricas em óleos essenciais são abundantes em

Angiospermas Dicotiledôneas, tais como nas famílias Asteraceae, Apiaceae, Lamiaceae,

Lauraceae, Myrtaceae, Myristicaceae, Piperaceae e Rutaceae, entre outras. As espécies da

família Myrtaceae são particularmente ricas em óleos essenciais (CERQUEIRA et al., 2009).

Os OEs podem causar diversos efeitos sobre os insetos, tais como repelência, inibição

da oviposição e da alimentação e alterações no sistema hormonal. Consequentemente causam

distúrbios no desenvolvimento, deformações, infertilidade e mortalidade nas diversas fases,

alterações no crescimento e na emergência de adultos, alterações morfogenéticas, entre outros

(BOEKE et al., 2004; GALLO et al., 2002; KETOH et al., 2005; ROEL, 2001).

O controle de pragas com inseticidas de origem vegetal tem despertado um grande

interesse da sociedade, devido também à segurança e à seletividade que apresentam para tal

função, menor probabilidade de desenvolvimento de resistência pelos insetos e, menor

toxicidade para mamíferos (BENHALIMA et al., 2004; GALLO et al., 2002).

21

3.5. Morfometria e dinâmica de crescimento de árvores

O crescimento das árvores é influenciado por fatores genéticos da espécie, que

interagem com fatores ambientais, tais como temperatura, precipitação, insolação;

características físicas, químicas e biológicas do solo; inclinação, altitude e exposição do

terreno, e também com fatores biológicos, como a competição (FINGER, 1992).

O estudo das características morfométricas ou relações morfométricas, assim como o

acompanhamento da dinâmica das formas de crescimentos das árvores são ferramentas que

fornecem importantes informações para orientar e aprimorar as intervenções silviculturais,

Atividades como desbaste e desrama, principalmente quando se utiliza espécies nativas em

reflorestamentos, podem ser melhores planejados utilizando essas informações (DURLO et

al., 2004).

O conhecimento das características morfométricas de uma árvore como, o DAP e a

altura fornecem subsídio para determinar o manejo correto de acordo com o local em que a

espécie está inserida visando o baixo impacto na floresta nativa, promovendo assim a sua

conservação e expansão da espécie (ORELLANA e KOEHLER, 2008).

A competição talvez seja o fator biológico mais importante no manejo florestal, pois

quase todas as intervenções estão relacionadas com a manipulação desse fator ou de

condições que o alteram. A competição pode ser descrita em função do comprimento e

diâmetro de copa, posição sociológica e tendências de crescimento, originando diferentes

índices, que também são influenciados, principalmente, pela luz e pelo vento (SCHNEIDER e

FINGER, 2000; SCHNEIDER e SCHNEIDER, 2008).

A morfometria das árvores e suas variáveis derivadas permitem entender as relações

interdimensionais e reconstruir o espaço ocupado por cada árvore, podendo-se determinar o

grau de concorrência a que uma espécie está sujeita dentro de um povoamento, assim como se

torna possível inferir sobre a estabilidade, a vitalidade e a produtividade de cada indivíduo

(HASENAUER, 1997; DURLO e DENARDI, 1998).

Para uma melhor compreensão das relações morfométricas, Burguer (1939)

desenvolveu um modelo de árvore e por meio dela, Durlo e Denardi (1998) apresentaram

claramente as definições das principais variáveis morfométricas, Figura 5, descritas a seguir:

22

Figura 5. Representação das variáveis morfométricas, sendo: cc - comprimento de copa , d -

diâmetro a 1,30m do solo (DAP), dc - diâmetro de copa, h - altura total, hf -

altura do fuste, hl - altura da copa exposta a luz e hs - altura da copa sombreada.

Fonte: Wink et al. (2012).

- Índice de abrangência: é calculado pela relação entre o diâmetro de copa e a altura

total da árvore. Havendo uma correlação entre o referido índice e a altura das árvores, eles

podem ser usados também como indicador de desbaste ao longo da vida do povoamento;

- Formal de copa: o formal de copa (FC) expressa a relação entre o diâmetro e o

comprimento da copa. Com a análise de FC é possível indicar a forma geométrica que a

árvore se assemelha (ZIMMERMANN et al., 2012). O valor do formal de copa indica o grau

de achatamento das copas. Caso o índice encontrado esteja próximo a 1 indica que a copa é

redonda, valores acima de 1 indicam copas achatadas e valores abaixo de 1 caracterizam

copas alongadas (DURLO, 2001; ORELLANA et al., 2008; ROMÁN et al., 2009);

- Grau de Esbeltez: é a relação de H e DAP, sendo uma variável que caracteriza a

estabilidade das árvores, podendo servir como indicativo de desbastes em atraso,

especialmente em povoamentos puros e equiâneos. Quanto mais alto o Grau de Esbeltez, tanto

mais instável é a árvore. Tonini e Arco-Verde (2005) mencionam que uma relação superior a

100 indica que o crescimento em diâmetro é reduzido em relação à altura;

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- Índice de saliência: relação entre o diâmetro de copa e o DAP, pode ser utilizada

como indicador de desbaste, podendo-se determinar o espaço a ser liberado ao redor de uma

árvore selecionada, para que ela cresça sem concorrência. Esse índice expressa quantas vezes

o diâmetro de copa é maior que o DAP. Quando o Índice de Saliência é elevado ao quadrado,

chama-se de índice de espaço vital, sendo que quanto menor a média desse índice em um

povoamento, maior será sua área basal e, provavelmente, também seu volume por hectare.

-Proporção de copa: relação entre o comprimento da copa e a altura total da árvore.

Está variável é um indicador da vitalidade, quanto maior a porcentagem de copa, tanto mais

vital e produtiva é a árvore. A proporção de copa atual de uma árvore dá indicativos do grau

de concorrência por ela sofrido no passado, podendo ser utilizada em modelos de

concorrência (HASENAUER, 1994; DURLO, 1996).

-Projeção da copa: é a área que corresponde à superfície coberta pela projeção vertical

da copa de uma árvore. Através da área de projeção da copa é possível conhecer o espaço

ocupado por uma árvore e, quando se dispõe de dados de incremento, pode-se correlacionar a

produção e a produtividade da mesma.

Quando se prevê o manejo de um povoamento não pela sua idade, mas pelo diâmetro

atingido por seus componentes, o número máximo de árvores por unidade de área, à medida

que elas forem crescendo, pode ser calculado pelo índice de saliência. Para sua utilização

deve existir uma correlação significativa entre este e o DAP (SILVEIRA et. al., 2015).

De acordo com Machado e Figueiredo Filho (2006) entre as variáveis descritas em

uma árvore, o DAP é umas das mais importantes. O DAP representa uma medida básica

necessária para calcular a área transversal e também utilizada na estimativa do diâmetro da

copa. Além deste parâmetro, a altura é indispensável, pois é uma das variáveis que define as

relações dendrométricas.

A medição das variáveis morfométricas, principalmente a área de copa, consome

muito tempo. Por serem de fácil obtenção, e quando existe alta correlação, pode-se utilizar

DAP e a altura total, como variáveis independentes em equações de regressão. A partir desses

modelos pode-se predizer as demais variáveis (TONINI e ARCO-VERDE, 2005).

Juntamente com a morfometria, estudos sobre a dinâmica de florestas que se baseiam

nos parâmetros de ingresso, crescimento e mortalidade constituem em informações que

podem fornecer importantes subsídios para a gestão sustentável de florestas naturais (SHEIL

et al., 2000).

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O ingresso refere-se às árvores que atingiram um limite mínimo de diâmetro ao longo

de um determinado período de tempo, como resultado de diferentes processos, como o

estabelecimento, crescimento e mortalidade de árvores (LEXERØD e EID, 2005;

VANCLAY, 1994). O crescimento é definido como o aumento de dimensões de um ou mais

indivíduos em uma floresta em um determinado período de tempo, o qual está influenciado

pelas características da espécie interagindo com o ambiente (PRODAN et al., 1997). Tais

dimensões podem ser o diâmetro, altura, área basal, volume, biomassa dentre outros

(SCHAAF et al., 2005).

A mortalidade pode ser compreendida como o número de árvores que foram

mensuradas inicialmente, e morreram durante um período de crescimento determinado

(SANQUETTA et al., 2003).

As informações obtidas pelas variáveis morfométricas e pela dinâmica de crescimento,

juntamente com os dados dos parâmetros fotossintéticos, podem fornecer indicações do

manejo a ser utilizados na C. prismatica visando a alta produção de PFNM, como por

exemplo, extração de OEs.

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36

4. Efeitos da sazonalidade climática e de diferentes irradiâncias nos parâmetros

fotossintéticos de Curitiba primastica (D. Legrand) Salywon and Landrum

Resumo

A ecofisiologia das folhas de Curitiba prismatica (D. Legrand) Salywon e Landrum

foram avaliadas em um fragmento de Floresta Ombrófila Mista em sistema faxinal, no

município de Rebouças-PR. O estudo consistiu da análise da indução polifásica (curva OJIP)

e da cinética lenta da fluorescência da clorofila a, e da quantificação do teor de pigmentos

fotossintéticos nas quatro estações do ano, desenvolvidas em ambiente a pleno sol e no sub-

bosque. A análise da fluorescência da clorofila a foi realizada com dados da cinética lenta e

da cinética rápida, em folhas previamente adaptadas ao escuro, realizadas nas quatro estações

entre 2015 e 2016. Foram analisados os parâmetros Fo, Fm, Fv/Fm, ABS/RC, PIABS pelo teste

OJIP, bem como a eficiência fotossintética e a taxa de transporte de elétrons. Os valores

observados de Fo e Fm diferiram significativamente (p<0,05), com os maiores valores nas

árvores que estavam a pleno sol. O efeito da sazonalidade para as árvores de C. prismatica

que estavam a pleno sol demonstrou diferenças significativas (p<0,05) no verão comparado às

demais estações, refletindo em um maior valor de Fm, possivelmente devido a danos causados

por fotoxidação. Para os exemplares de C. prismatica em ambiente de sub-bosque não foi

observado diferenças significativas entre as estações do ano. Durante o inverno, o ambiente a

pleno sol apresentou resultados semelhante ao sub-bosque. O teor de clorofila a, b e total

diferiram significativamente (p<0,05) entre os dois ambientes ao longo de todas as estações

do ano, sendo os maiores valores observados no ambiente de sub-bosque. Os indivíduos de C.

prismatica em sub-bosque foram menos sensíveis às variações sazonais da fluorescência da

clorofila a. Dessa forma, este estudo indica que C. prismatica apresentou mudanças

adaptativas de acordo com o ambiente em que se desenvolveu.

Palavras-chave: Fluorescência da clorofila a, pigmentos fotossintéticos, irradiância, sazonalidade.

37

Effects of climate seasonality and of different irradiances on photosynthetic

parameters of Curitiba primastica (D. Legrand) Salywon and Landrum

Abstract

The ecophysiology of Curitiba prismatica (D. Legrand) Salywon and Landrum leaves

was evaluated in a fragment of Mixed Ombrophilous Forest in faxinal system, in Rebouças

Municipality, PR, Brazil. This study aimed at analyzing polyphase induction (OJIP curve) and

slow kinetics of chlorophyll a fluorescence, besides quantifying photosynthetic pigment

levels in trees developed under full sun and understory environments in the four seasons of

the year. Chlorophyll a fluorescence was analyzed with data of slow and rapid kinetics in

previously dark adapted leaves, between 2015 and 2016. The parameters Fo, Fm, Fv/Fm,

ABS/RC, PIABS by the OJIP test, photosynthetic efficiency, and electron transport rate were

evaluated. The observed Fo and Fm values were significantly different (p<0.05), with the

highest values in trees under full sun. The effect of seasonality on C. prismatica trees under

full sun showed significant differences (p<0.05) in the summer when compared to other

seasons, resulting in a higher Fm value, probably due to damages caused by photooxidation.

For understory C. prismatica trees, no significant differences were observed among seasons.

In the winter, similar results were obtained in the two environments. Chlorophyll a, b and

total levels were significantly different (p<0.05) between the two environments throughout all

seasons, with the highest values observed in understory trees, which were less sensitive to

seasonal variations of chlorophyll a fluorescence. This study indicates that C. prismatica

showed adaptive changes according to the environment.

Keywords: Chlorophyll a fluorescence, photosynthetic pigments, irradiance, seasonality

38

4.1. Introdução

A luz tem sido entendida como o fator abiótico mais determinante no crescimento e

nos processos biológicos das plantas. A disponibilidade e capacidade de uso da irradiância

afeta as características das folhas, e, por conseguinte, a fotossíntese (GONÇALVES et al.,

2007). A intensidade luminosa também regula a sobrevivência das plantas e a distribuição

geográfica de uma determinada espécie. Em outros casos, em que a densidade do fluxo de

radiação fotossinteticamente ativa (RFA) se encontra abaixo do nível de saturação da

fotossíntese, devido ao sombreamento, pode levar à redução do crescimento e de produção de

determinada espécie (BOYER, 1982; SOTO-PINTO et al., 2000; ZHANG et al., 2004;

STEPHAN et al., 2008).

O aparelho fotossintético sob alta irradiância absorve a energia luminosa

excessivamente, resultando na inativação ou a deterioração das clorofilas contidas nos centros

de reação (CRs) dos cloroplastos (BERTAMINIA et al., 2006). Como consequência, a

atividade fotossintética é reduzida pela fotoinibição (OSMOND, 1994).

Em geral, a adaptação da folha desenvolvida sob diferentes níveis de luminosidade

apresenta consideráveis diferenças em sua estrutura, forma e tamanho, no conteúdo de

pigmentos fotossintéticos, nos transportadores de elétrons e nas taxas fotossintéticas, em

comparação com folhas desenvolvidas em pleno sol (TSUKAYA, 2005; VALLADARES e

NIINEMETS, 2008; DAI et al., 2009).

As folhas alocadas na sombra, em que os níveis de luz solar são baixos, normalmente,

a planta investe no aumento da área foliar. Esse aumento visa capturar o máximo de luz para a

realização da fotossíntese (SIMS et al, 1994; NIINEMETS et al., 1998).

Para o crescimento normal, as plantas necessitam equilibrar o fluxo de energia,

elemento determinante em respostas adaptativas que garantem sua sobrevivência, crescimento

e adaptações às constantes mudanças no ambiente (GONÇALVES et al., 2007).

Para avaliar o aproveitamento da energia luminosa e o estado do aparato fotossintético

das plantas pode-se utilizar a fluorescência da clorofila a. A fluorescência da clorofila a têm

sido utilizada na avaliação do efeito de fatores ambientais, como a disponibilidade de energia

luminosa sobre o metabolismo fotossintético, bem como, para medir o grau de tolerância das

plantas frente aos estresses abióticos (STIRBET e GOVINDJEE, 2011).

39

Estudos utilizando a fluorescência da clorofila a indicam que o Fotossistema II (FSII)

é um dos principais alvos do estresse por baixas (BERTAMINI et al., 2007) e altas

temperaturas (BRESTIC et al., 2012).

A análise da fluorescência da clorofila a é uma ferramenta não destrutiva, rápida e

tornou-se um meio eficiente e amplamente utilizado para a obtenção de informações sobre o

estado do FSII (WANG et al., 2013), a funcionalidade do aparato fotossintético, o fluxo de

elétrons e a concentração de clorofila (CHRISTEN et al., 2007). A fluorescência da clorofila a

permite analisar a eficiência fotossintética, fornecendo informações sobre a relação entre

estrutura e função do FSII e CR (ADAMS e DEMMIG-ADAMS, 2004).

Curitiba prismatica é uma espécie endêmica que ocorre na Floresta Ombrófila Mista

(FOM), encontrada no sul do Brasil, ocorrendo no primeiro e segundo planaltos do Paraná e

no planalto norte de Santa Catarina. A ocorrência da espécie se dá tanto em sub-bosque como

em áreas abertas, porém estudos ecofisiológicos de C. prismatica são inexistentes, não

havendo registros das respostas adaptativas desta espécie sob diferentes níveis de irradiância,

bem como a alternância das estações do ano sobre o aparato fotossintético desta espécie.

Diante do exposto acima, esse capítulo teve como objetivo a análise de alguns

aspectos da ecofisiologia de C. prismatica, pela análise fluorescência da clorofila a e dos

teores de pigmentos fotossintéticos e carotenoides. Para as avaliações foram analisados dois

ambientes naturais com diferentes níveis de luminosidade, a pleno sol e sub-bosque, ao longo

de quatro estações climáticas, visando compreender a influência dos efeitos da sazonalidade

climática na adaptação das plantas de C. prismatica desenvolvidas sob diferentes condições

de irradiância luminosa.

40

4.2. Material e métodos

Local do experimento

O estudo foi realizado em um fragmento de FOM no município de Rebouças-PR,

sendo a área localizada a uma latitude sul 25°40'12”, e longitude oeste 50°32'56’’, com uma

altitude média de 815 m acima do nível do mar, conforme apresentada na Figura 6.

Figura 6. Localização da área de estudo no munícipio de Rebouças-PR.

Fonte: Autor (2016).

O clima regional é do tipo Cfb, de acordo com a classificação de Köppen,

apresentando estações climáticas bem definidas, com chuvas distribuídas durante todo o ano,

com geadas severas e umidade relativa do ar acentuada. A precipitação média anual está entre

1500 e 1600 mm (PARANÁ, 2016a). A temperatura média anual é de aproximadamente

18°C, com mínima de -2°C e máxima de 32°C.

41

O substrato geológico da região é formado pelo derrame de trapp da formação

basáltico (EMBRAPA, 1984), apresentando relevo desde plano, ondulado e montanhoso,

sendo o último de maior predominância (EMBRAPA, 1999). Os solos de maior ocorrência

são Neossolos Litólicos, Cambissolos e Argissolos (PARANÁ, 2016).

Com relação à vegetação e a FOM em Sistema Faxinal, na área de estudo, há o

predomínio das famílias Myrtaceae, Lauraceae, Salicaceae, Sapindaceae, Aquifoliaceae. As

espécies com maiores valores de importância são a C. prismatica, Campomanesia

xanthocarpa (Mart.) ex O. Berg, Casearia obliqua Spreng., Casearia sylvestris Sw, Ocotea

puberula (Rich.) Nees, Ilex paraguariensis A. St.-Hil., Ocotea porosa (Nees & Mart.)

Barroso, entre outras (ALBUQUERQUE, 2015).

No local de estudo, a espécie C. prismatica ocorre tanto da forma arbustiva, em locais

a pleno sol que estão desprovidos de floresta, como em forma arbórea, nos sub-bosques e em

bordas florestais. Para as análises realizadas nesse trabalho foram selecionadas árvores de

cada um desses ambientes, sub-bosque e a pleno sol. A identificação botânica e catalogação

da espécie foram realizadas no Herbário da Universidade Estadual do Centro-Oeste (HUCO),

onde as exsicatas foram depositadas e receberam a identificação 6303.

Avaliação da fluorescência da clorofila a

As avaliações da fluorescência da clorofila a, por meio da indução da cinética e da

indução polifásica (OJIP) em C. prismatica, foram realizadas utilizando o delineamento

experimental inteiramente casualizado com medidas repetidas ao longo do tempo. As análises

realizadas avaliaram os efeitos da irradiação luminosa em árvores a pleno sol e de sub-bosque,

com sete repetições em cada condição. O estudo foi realizado durante os anos de 2015 e 2016,

e as análises foram realizadas nas seguintes datas: 17 de novembro de 2015, 20 de fevereiro

de 2016, 28 de abril de 2016 e 30 de julho de 2016, que correspondem às estações da

primavera, verão, outono e inverno, respectivamente, no período das 07h às 11h.

42

Foram selecionadas para as análises de fluorescência folhas de C. prismatica que

estavam completamente expandidas e livres de danos por patógenos ou herbivoria. As folhas

ficaram por um período de 25 minutos de adaptação ao escuro, antes de cada coleta, para que

todos os centros de reação ficassem abertos com capacidade de receber elétrons. Para essa

adaptação foram utilizados clipes específicos para essa finalidade. Para medição da

fluorescência utilizou-se um fluorômetro portátil PAM (PAM-2500, Heinz Walz GmbH ),

sendo avaliados os parâmetros Fo, Fm, Fv/Fm, ABS/RC, PIABS pelo teste JIP, bem como a

rendimento fotossintético (Y(II)) e a taxa de transporte de elétrons (ETR).

Coleta do material vegetal

As coletas das amostras de folhas de C. prismatica para determinação dos teores de

pigmentos fotossintéticos (clorofila a, b e total) e carotenoides totais foram realizadas

utilizando o delineamento experimental inteiramente casualizado com medidas repetidas em

cada estação do ano, nas mesmas datas e horários em que ocorreu a avaliação da fluorescência

da clorofila a. O tratamento utilizado avaliou os efeitos da irradiância em árvores de C.

prismatica a pleno sol e em sub-bosque, sendo realizadas sete repetições em cada ambiente.

Para essas avaliações foram utilizadas folhas completamente expandidas e livres de

danos por patógenos ou herbivoria. No momento da coleta as folhas foram acondicionadas em

envelopes de papel alumínio e refrigeradas em gelo até serem transferidas para ambiente

refrigerado e consequente realização das análises.

Determinação dos teores de pigmentos fotossintéticos

A extração e quantificação das clorofilas e dos carotenoides de folhas de C. prismatica

foram realizadas segundo a metodologia proposta por Lichtenthaler e Wellburn (1983) e Porra

et al. (1989), utilizando amostras foliares de 20 mg de massa fresca da folha de C. prismatica,

evitando-se as nervuras. Cada amostra foi então macerada com carbonato de cálcio e

homogeneizada, com o uso de graal e pistilo, com 8 mL de acetona 80%.

O processo de maceração e homogeneização foi realizado no Laboratório de

Fitopatologia, do departamento de Agronomia, no campus CEDETEG, da Universidade

Estadual do Centro-Oeste do Paraná, UNICENTRO, em ambiente escuro, visando evitar a

degradação dos pigmentos fotossintéticos.

43

Após o material ser totalmente homogeneizado, então, foi centrifugado por 15 minutos

a 4000 rpm. O sobrenadante foi analisado nas absorbâncias de 470 nm, 663,6 nm e 646,6 nm;

no espectrofotômetro UV-VIS (UV-1800, Shimadzu), pertencente ao Laboratório Fruticultura

e Pós-Colheita, do departamento de Agronomia da UNICENTRO.

Para o cálculo dos teores dos pigmentos fotossintéticos foram utilizadas as Equações 1

a 4 propostas por Lichtenthaler e Wellburn (1983) e Porra et al. (1989).

Clorofila a (µg/ml) = 12,21A663,6 – 2,81A646,6 (1)

Clorofila b (µg/ml) = 20,13A646,6 – 5,03A663,6 (2)

Chls a + b (µg/ml) = 17,76A646,6 + 7,34A663,6 (3)

Carotenoides (µg/ml) =

(4)

Em que,

A = absorbância no comprimento de onda indicado;

Chl = clorofila.

Análises Estatísticas

As análises estatísticas foram realizadas com o software SPSS, versão 22. Foi

utilizando o Modelo Linear Generalizado (MLG), pelo método da Equação de Estimativa

Generalizada (EEG), com a distribuição Gama, devido aos dados não serem normais. A

função de ligação utilizada foi identidade. As diferenças nas médias foram avaliadas pelo

teste de Bonferroni, com nível de significância de 5%.

Para o cálculo da área acima da curva OJIP, entre os pontos O e P, utilizou-se o

software Origin, versão 8.5,

1000A470 – 3,27[Chl a] – 104[Chl b] 229

44

4.3. Resultados e Discussão

Análise da fluorescência da clorofila a

As curvas da cinética rápida de emissão da fluorescência transitória da clorofila a em

folhas adaptadas ao escuro de C. prismatica estão apresentadas, em escala logarítmica, na

Figura 7. Nessas curvas estão representados o alcance da fluorescência transitória, partindo da

fluorescência basal Fo até um nível máximo Fm, para cada um dos ambientes, sombreado em

sub-bosque e a pleno sol, durante quatro estações climáticas.

1

2

3

4

5

1

2

3

4

5

1

2

3

4

5

1

2

3

4

5

IP

J

Fluo

resc

ênci

a (µ

.mol

.m-1.s-1

)

Sol Sombra

A

O

B

0,001 0,1 1 10 100 10000,001 0,1 1 10 100 1000

C D

Tempo (ms) Figura 7. Curva OJIP da fluorescência da clorofila a da espécie Curitiba prismatica em

ambiente sombreado e a pleno sol, durante as estações da primavera (A), verão

(B), outono (C) e inverno (D) de 2015 a 2016.

A curva OJIP durante o verão, estação que apresenta maior irradiação solar, foi

relativamente maior nas plantas a pleno sol quando comparada as demais estações. Variação

menor foi observada nas plantas à sombra, independente da estação. A menor variação da

fluorescência, entre os ambientes, foi observada para as curvas correspondentes ao inverno,

em que se observam variações menos intensas no Fo e Fm nas plantas de C. prismatica. Essa

menor variação da fluorescência durante o inverno pode estar associada a menor irradiação

solar incidente e baixa atividade biossintética da planta ocasionada pela estação.

45

A área acima da curva OJIP da fluorescência entre Fo e Fm foi menor para as árvores

que estavam no ambiente sombreado, durante as quatro estações analisadas. Segundo Mehta

et al. (2010) a área acima da curva OJIP é proporcional ao estado de oxidação dos aceptores

de elétrons no lado redutor do FSII e inversamente proporcional ao estado de redução. Quanto

menor é esta área, maior é a transferência de elétrons dos CR para o pool de plastoquinona.

Dessa forma, as menores áreas sobre as curvas OJIP indicam que no ambiente sombreado a C.

prismatica apresentou maior capacidade de absorção de energia luminosa, maior atividade do

lado doador do FSII, refletindo em maior fluxo de elétrons para o FSI.

Nas curvas da Figura 7, a fase O-J (50 µs a 2 ms) refere-se ao comportamento da

fluorescência nos primeiros 2 ms da curva e corresponde à fase fotoquímica primária da

fotossíntese, representando a redução do lado aceptor do FS II (QA para QA-) (STRASSER et

al., 1995; TÓTH et al., 2007). A maior redução da QA é observada na primavera e no verão

em comparação às curvas do outono e do inverno. A fase J-I (2 ms – 30 ms) corresponde à

redução do pool de plastoquinonas (PQ) (TÓTH et al., 2007) e, por último, a fase I-P (30 ms a

300 ms) refere-se a transferência de elétrons do FSII a partir da plastoquinona reduzida

(PQH2) aos aceptores do FSI (YUSUF et al., 2010).

Na Figura 8 estão representados os parâmetros do Teste JIP (STRASSER e

STRASSER, 1995) para os ambientes sombreados e a pleno sol, durante as quatro estações

estudadas. Foram identificadas diferenças significativas nos parâmetros Fo e Fm entre os dois

ambientes (Figura 8A e 8B), nas estações da primavera, verão e outono. As árvores que

estavam a pleno sol sempre apresentaram os maiores valores de fluorescência, porém, no

inverno não houve diferenças significativas entre os dois ambientes, como pode ser visto na

Figura 7D, em que as curvas da fluorescência foram muito próximas.

Os maiores valores para o parâmetro Fo foram observados em C. prismatica que se

desenvolveram a pleno sol, sendo que no verão essas árvores diferiram estatisticamente das

demais estações. Para as árvores do sub-bosque os valores de Fo não diferiram

significativamente entre as estações.

46

0,6

0,8

1,0

1,2

3,0

3,5

4,0

4,5

0,72

0,74

0,76

0,78

0,80

Inverno Outono Primavera Verao0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

Inverno Outono Primavera Verao0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

aC aBC aB

aA

aAB

bB bA bA

aB

aAB

aAB aA

aA bAbA bA

aA

bA

aAB

bB

aB

aA

aBaB

bA bAbA

bA

aA aA aA

aA

aA

aA

aB aB

aA

aA aA

aA

Sol SombraA B

Fluo

resc

ênci

a (µ

.mol

.m-1

.s-1)

Estações

C

Estações

D

Estações

E

*Médias seguidas pelas mesmas letras, minúsculas entre os ambientes e maiúsculas entre as estações, não diferem estatisticamente, ao nível de 5 % de probabilidade.

Figura 8. Parâmetros Fo (A), Fm (B), Fv/Fm (C), ABS/RC (D) e PIABS (E) da fluorescência da

cinética rápida da clorofila a obtidos da curva OJIP de folhas de Curitiba

prismatica, em diferentes ambientes de irradiação luminosa, durante as estações da

primavera, verão, outono e inverno de 2015 a 2016.

Essa diminuição da fluorescência em árvores que estavam a pleno sol, durante o

inverno, pode ser devido à redução no suprimento de CO2 para a fotossíntese que pode

ocorrer devido a temperaturas mais baixas observadas nesta estação. Sabe-se que os estômatos

respondem à temperatura foliar, sendo que a transpiração é seu principal mecanismo

envolvido na regulação da temperatura foliar e que menores aberturas estomáticas levam a

redução da transpiração e aumento da temperatura dos tecidos (MACHADO et al., 2005;

NOBEL, 1999). Dessa forma as baixas temperaturas do inverno podem afetar diretamente as

reações fotoquímicas da fotossíntese, entre elas a fluorescência da clorofila a (GEORGIEVA,

1999; VESTE et al., 2000).

47

Aumentos de Fo podem ocorrer, quando há danos no centro de reação do FS II, ou pela

redução na transferência de energia de excitação do sistema coletor de luz para o centro de

reação (MATHIS e PALLOTIN, 1981; BAKER e ROSENQVIST, 2004). No verão a

ocorrência de danos às folhas, e, por conseguinte, no aparelho fotossintético, é maior devido à

alta insolação, podendo levar a fotoxidação das clorofilas.

Segundo Lichtenthaler et al. (1981, 1982ab, 1984) folhas que se desenvolvem em

ambientes sob alta irradiância luminosa possuem um nível muito mais baixo de complexos

coletores de luz (CCL), e um menor grau de empilhamento dos tilacoides, quando comparado

a cloroplastos de plantas adaptadas a menor intensidade de irradiação luminosa. Dessa

maneira, as plantas sujeitas a sombreamento tendem a aproveitar melhor a luz incidente,

apresentando menor valor de Fo, comparativamente com as árvores desenvolvidas a pleno sol.

Diante deste fato, aumentos de Fo podem ocorrer por uma redução na transferência de energia de

excitação do CCL para o CR, visto que os CCL das árvores a pleno sol não são desenvolvidos

para ter um alto aproveitamento da energia luminosa devido à abundância de energia incidente

sobre as folhas (MATHIS e PALLOTIN, 1981; BAKER; ROSENQVIST, 2004).

A Fm manteve perfil semelhante a Fo, entre os ambientes sombreado e a pleno sol,

apresentando os maiores valores nas árvores de C. prismatica que estavam a pleno sol e não

ocorrendo diferenças somente no inverno. Os maiores valores de Fo e Fm em árvores a pleno

sol ocorreram em virtude das folhas que se desenvolvem em ambientes sob alta irradiação

luminosa possuírem um nível muito mais baixo de CCL, tendo um menor aproveitamento da

energia luminosa, comparativamente às folhas de C. prismatica alocadas em sub-bosque

(LICHTENTHALER et al., 1981, 1982ab, 1984).

A relação Fv/Fm, representa o rendimento quântico do FSII, diferiu significativamente

entre os dois ambientes no outono e no verão, bem como revelou diferenças provocadas pela

sazonalidade das estações do ano. Bolhàr-Nordenkampf et al. (1989) afirmam que, a relação

Fv/Fm representa um indicador sensível do desempenho do aparato fotossintético das plantas,

em que, para plantas saudáveis espera-se valores entre 0,75 e 0,85.

48

O menor valor para a relação Fv/Fm para C. prismatica foi obtido no verão, em

ambiente de pleno sol, enquanto que o maior valor ocorreu no sub-bosque durante o outono.

Embora tenha ocorrido diferenças significativas na relação Fv/Fm, todas as árvores analisadas

nos dois ambientes, ao longo das quatro estações do ano, Figura 8C, apresentaram valores

muito próximos do esperado para plantas saudáveis. Isso reflete que o aparato fotossintético

está trabalhando satisfatoriamente e que a espécie apresenta plasticidade adaptativa.

A relação ABS/RC, que estima o fluxo de absorção por centro de reação, também

estima a quantidade de clorofila por centro de reação completamente ativo (redutor de QA)

(STRASSER et. al, 2004, 2010). Este parâmetro (Figura 8D) diferiu significativamente entre

os dois ambientes, em todas as estações. No ambiente sombreado as árvores de C. prismatica

apresentaram os maiores valores.

Esses valores estão de acordo com os relatados por Lichtenthaler et al. (1981, 1982ab,

1984), que conforme mencionado, relataram que folhas que se desenvolvem em ambientes

sob baixa irradiação luminosa possuem um nível muito mais alto de CCL, aproveitando

melhor a luz que incide sobre as folhas. Esse maior aumento de clorofila, tanto clorofila a

quanto b, pôde ser verificado e diferiu significativamente, nas análises de extração de

pigmentos fotossintéticos que serão apresentadas mais adiante nesse capítulo. Nas análises ao

longo das quatro estações do ano não foram verificadas diferenças significativas dentro de

cada ambiente, para a relação ABS/RC.

Para o índice de desempenho fotossintético (PIABS) das plantas de C. prismatica não

ocorreu diferenças entre os ambientes ao longo das estações. Porém dentro de cada ambiente

houve redução à medida que a temperatura e insolação aumentaram, sendo que na primavera e

no verão as árvores que estavam a pleno sol diminuíram os valores deste índice, quando

comparadas as estações inverno e outono. Isso indica um efeito negativo na maquinaria

fotossintética devido à fotoxidação, visto que esses parâmetros estão relacionados com fluxo

de energia em toda a cadeia de transporte de elétrons fotossintética.

Conforme Gonçalves e Santos Junior (2005), a diminuição no PIABS ocorre devido a

maior dissipação da energia na forma de calor e fluorescência. No ambiente a pleno sol as

árvores de C. prismatica estão expostas à alta irradiância, que ocorrem principalmente no

verão, levando-as a dissipar a energia que não pode ser utilizada nas reações fotoquímicas.

49

Os resultados obtidos a partir das avaliações da indução de curva lenta da

fluorescência da clorofila a em folhas de C. prismatica, adaptadas à luz, para os parâmetros

ETR e Y(II) estão representados na Figura 9.

aC

aA

aB aB

aAbA

bA

bAaC

aA

aBaB

aAbA

bA

bA

Inverno Outono Primavera Verao0

5

10

15

20

25

30

35

Fluo

resc

ênci

a (µ

.mol

.m-2

.s-1)

Fluo

resc

ênci

a (µ

.mol

.m-2.s-1

)

Estações

Sol Sombra

A

Inverno Outono Primavera Verao0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

Estações

B

*Médias seguidas pelas mesmas letras, minúsculas entre os ambientes e maiúsculas entre as estações, não

diferem estatisticamente, ao nível de 5 % de probabilidade.

Figura 9. Parâmetros ETR (A), Y(II) (B) da fluorescência da cinética lenta da clorofila a da

espécie Curitiba prismatica em ambiente sombreado e a pleno sol, durante as

estações da primavera, verão, outono e inverno de 2015 a 2016.

A estimativa da taxa relativa de transporte de elétrons apresentou os maiores valores

em árvores que estavam a pleno sol, sendo que na primavera, verão e outono os valores do

ETR diferiram significativamente dos encontrados no ambiente sombreado.

Para as árvores que estavam a pleno sol ocorreram diferenças, nessa taxa, entre as

estações do ano, observando-se no outono os maiores valores e no inverno os menores

valores. Na primavera e no verão não ocorreram diferenças significativas nas árvores que

estavam neste ambiente.

Os valores observados para ETR para o ambiente sombreado não demonstrou

variações significativas entre as estações. Isso indica que os efeitos da sazonalidade são

atenuados pela proteção oferecida pelo dossel florestal, tornando esse ambiente de sub-bosque

mais homogêneo durante todo o ano.

50

Os maiores valores de ETR nas árvores de C. prismatica a pleno sol podem indicar

que folhas de sol apresentam maior capacidade fotossintética sobre uma mesma área foliar,

enquanto que folhas de sombra geralmente possuem baixa taxa de assimilação líquida de CO2

e se tornam saturadas em baixa irradiação (TATENO e TANEDA, 2007).

O rendimento fotossintético do FSII, Y(II) seguiu o mesmo padrão da ETR. No

ambiente sombreado não ocorreram variações significativas entre as estações. No ambiente a

pleno sol, no inverno e no outono, ocorreu diferenças significativas das demais estações do

ano, apresentando os maiores e os menores valores, respectivamente.

Os valores encontrados tanto para o ETR quanto para o Y(II) durante o inverno, nas

árvores a pleno sol, não apresentaram diferenças estatísticas com as árvores de sub-bosque.

Em trabalho realizado por Ptushenko et al. (2013), em ambiente sombreado e a pleno sol,

observaram resultados semelhantes a este, em que sobre condições sombreadas Y(II)

apresentou valores inferiores.

As maiores taxas de transporte de elétrons e rendimento fotoquímico observado nas

árvores a pleno sol pode ter sido ocasionada pela adaptação das folhas à alta incidência

luminosa a que estão expostas. Plantas que se desenvolvem nesses ambientes possuem maior

quantidade de CR e menos CCL, levando a uma maior capacidade de transporte de elétrons e

conversão fotoquímica, com consequente aumento em sua produção fotossintética (MEIER e

LICHTENTHALER, 1981; LICHTENTHALER et al., 1981, 1982, 1984).

Teor de pigmentos fotossintéticos

Os resultados na Figura 10 demonstram diferenças significativas nas concentrações de

pigmentos fotossintéticos de C. prismatica entre o ambiente sombreado e a pleno sol, bem

como diferenças ao longo das estações do ano. No ambiente sombreado de sub-bosque foram

verificadas maiores concentrações de clorofilas a e b, bem como a clorofila total, em relação

às plantas que se desenvolveram a pleno sol. Essas maiores concentrações de clorofila em

plantas alocadas no sub-bosque se mantiveram constantes ao longo das quatro estações do ano

analisadas.

Segundo Kramer e Kozlowski (1979), a clorofila é constantemente sintetizada e

destruída em presença de luz, principalmente quando expostas a intensidades luminosas muito

altas. No caso das plantas de C. prismatica a pleno sol, a velocidade de decomposição foi

maior, sendo o equilíbrio estabelecido a uma concentração mais baixa.

51

bD

bA

bCbB

aCaA

aC aB

bBbA bAB

bC

aA aAaA aA

bC

bA

bBC bB

aBaA

aB aB

aC

aBaC

aA

aB

aA

bAB

bAB

bB

bBbB

aA

aB

aAB aA

bB

0

5

10

Clo

rofil

a a

(µg.

ml-1

)

Sol Sombra

A

0

1

2

3

4

Clor

ofila

b (µ

g.m

l-1)

B

0

5

10

15

Clo

rofil

a To

tal (

µg.m

l-1)

C

Inverno Outono Primavera Verao0

1

2

3

4

Rel

ação

a/b

Estações

D

Inverno Outono Primavera Verao0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

Car

oten

oide

s Tot

ais (

µg.m

l-1)

Estações

E

Figura 10. Teores de clorofila a (A), clorofila b (B), clorofila total (C), relação clorofila a/b

(D) e carotenoides totais (E) da espécie Curitiba prismatica em ambiente

sombreado e a pleno sol, durante as estações da primavera, verão, outono e

inverno de 2015 a 2016.

A sazonalidade climática também refletiu em alterações nas concentrações de

clorofila. A clorofila a, Figura 10A, diferiu significativamente em todas as estações no

ambiente a pleno sol, sendo que no inverno foram observadas as menores concentrações e no

outono as maiores concentrações.

Para o ambiente de sub-bosque as alterações foram mais tênues, porém manteve o

mesmo padrão que o ambiente a pleno sol, com a maior concentração no outono e a menor no

verão.

No inverno as baixas temperaturas, ocasionaram alterações mais pronunciadas nas

concentrações de clorofila para os dois ambientes, diminuindo significativamente o conteúdo

de clorofila a. Os baixos conteúdos de clorofila a registrados na primavera sugerem que

devido a grande quantidade de folhas novas, principalmente verificadas nas árvores a pleno

sol, não havia ainda alcançando a sua máxima produção de clorofila.

52

Em relação à clorofila b, Figura 10B, igualmente ao que ocorreu com a clorofila a,

houve diferenças significativas entre os dois ambientes em todas as estações analisadas, sendo

que o ambiente a pleno sol apresentou as menores concentrações deste pigmento em C.

prismatica. No ambiente a pleno sol as concentrações de clorofila b diferiram

significativamente entre o verão, em que foram obtidos os mais baixos teores, e as demais

estações. Para o ambiente de sub-bosque não ocorreu diferenças nos teores de clorofila b ao

longo das estações do ano, demonstrando que as alterações climáticas provocadas pela

sazonalidade tem uma menor influência para as concentrações deste pigmento fotossintético.

No ambiente de sub-bosque, o nível de irradiância reduzido demonstra ser mais

determinante na indução de alterações morfológicas e fisiológicas na espécie. O aumento nos

teores de clorofila b em ambiente com baixas intensidades de luz é uma característica

importante de adaptação da planta em ambientes sombreados, pelo fato desse pigmento captar

fótons com maiores comprimentos de onda (WHATLEY e WHATLEY, 1982). Dessa forma,

pode-se concluir que C. prismatica apresenta adaptação em ambientes com baixos níveis de

luminosidade, como é o ambiente de sub-bosque, em relação aos pigmentos fotossintéticos.

O aumento das concentrações de clorofila b em plantas sombreadas pode ser

considerado como característica importante na adaptabilidade vegetal em ambientes

sombreados. Isto porque a clorofila b absorve energia em comprimento de onda diferentes da

clorofila a e a transfere para os CRs, maximizando, assim, a captura energética que

efetivamente atua nas reações fotoquímicas, estratégia que permite a planta melhorar sua

adaptação em ambientes com baixa disponibilidade luminosa (HUANG et al., 2004;

MITCHELL, 1979; TAIZ e ZEIGER, 2013).

Os resultados obtidos para a relação clorofila a/b, Figura 10D, demonstraram redução

no ambiente sombreado durante a primavera e o verão, diferindo significativamente (p<0,05)

do ambiente a pleno sol. Esses menores valores da relação clorofila a/b refletem uma menor

diferença entre os dois tipos de clorofila como resposta adaptativa de incremento dos

complexos antenas associados aos fotossistemas (LAGE-PINTO et al., 2008). De maneira

geral, vários trabalhos demonstram que a proporção entre clorofila a e b tende a diminuir com

a redução da intensidade luminosa, devido a uma maior proporção relativa de clorofila b em

ambientes sombreados (LEE et al., 2000, CASTRO et al., 2005; LIMA et al., 2010).

53

No sub-bosque foram observadas diferenças significativas (p<0,05) na relação

clorofila a/b somente entre o inverno e outono, sendo que no inverno foram obtidos os

menores valores. Já nas árvores a pleno sol houve diferenças entre todas as estações, mas

igualmente, no inverno foram observados os menores valores, e no verão os maiores valores.

Os menores valores da relação clorofila a/b durante o inverno podem indicar adaptação das

folhas para melhor aproveitamento da energia luminosa, visto que durante o inverno, o

fotoperíodo e a intensidade luminosa são reduzidos.

Os valores da relação clorofila a/b, Figura 10D, observados nas árvores de C.

prismatica analisadas estão próximos de 3:1. Segundo Lichtenthaler (1987) a proporção entre

clorofila a e b (relação a/b) é um indicador da adaptação à luz ou de condição de aclimatação

do aparato fotossintético e valores na relação (a/b) de aproximadamente 3:1 indicam plantas

saudáveis.

Os maiores teores de clorofila a, b e total, observados no sub-bosque, indicam que a

espécie consegue se adaptar a essa condição de luminosidade. A maior quantidade de

pigmentos também indica alta síntese de clorofila e uma degradação mais lenta da clorofila b

em relação à clorofila a (ENGEL e POGGIANI, 1991).

O teor de carotenoides, Figura 10E, em C. prismatica foi significativo (p<0,05) nas

avaliações entre os ambientes, sendo consistentes essas diferenças durante todas as estações

do ano. No inverno, outono e primavera os maiores resultados foram encontrados no sub-

bosque. Em relação ao verão, ocorreu o inverso, sendo encontrados os maiores teores de

carotenoides no ambiente a pleno sol.

No ambiente de sub-bosque não ocorreu diferenças significativas entre as estações do

ano nos teores de carotenoides totais. Porém na condição de pleno sol o teor de carotenoides

diferiu significativamente (p<0,05) entre o verão e as demais estações. Os teores mais

elevados de carotenoides no verão pode indicar uma estratégia adaptativa nas árvores a pleno

sol contra danos ocasionados pela fotoxidação.

Os carotenoides são pigmentos acessórios que funcionam como fotoprotetores por

meio da rápida extinção dos estados excitados da clorofila protegendo-a da fotoxidação

(TAIZ e ZEIGER, 2013). Dessa forma, os altos níveis deste pigmento nas árvores a pleno sol

podem estar associados ao desenvolvimento de proteção para os CCL dos fotossistemas, visto

que o verão apresenta as maiores incidências de radiação luminosa.

54

Diversos artigos analisaram as diferenças do conteúdo de pigmentos fotossintéticos de

plantas desenvolvidas sob diferentes luminosidades. Pode-se citar, por exemplo, Atroch et al.

(2001) que estudaram a espécie Bauhinia forficata Link submetidas a diferentes condições de

sombreamento. Avelar et al. (2013) que avaliaram a espécie Piper aduncum L sob diferentes

níveis de irradiação. Engel e Poggiani (1991) que analisaram mudas de quatro espécies

florestais nativas. Lima Júnior et al. (2006) que trabalharam com a espécie Cupania vernalis

Camb. Martins et al. (2009) que avaliaram a espécie Ocimum gratissimum Lineu. Oliveira et

al. (2009) que estudaram os efeitos de telas coloridas em Artemisia vulgaris L. Souza et al.

(2011) que analisaram o efeito de malhas coloridas em plantas de Mikania laevigata Schultz

Bip. ex Baker. Todos esses pesquisadores analisaram o efeito da radiação solar em diferentes

espécies de plantas e encontraram resultados semelhantes a este estudo.

55

4.4. Conclusão

Pelas análises realizadas verificou-se que a C. prismatica possui diferenças no aparato

fotossintético. As árvores desenvolvidas em ambiente sombreado apresentaram melhor

aproveitamento da energia luminosa comparativamente às desenvolvidas em ambiente de

pleno sol.

A espécie C. prismatica possui plasticidade dos fotossistemas, em relação aos teores

de clorofila a, b e carotenoides, em resposta a incidência de energia luminosa disponível no

ambiente. Os maiores teores de clorofila a e b, observados no sub-bosque, indicam que a

espécie desenvolveu alterações fisiológicas para adaptar-se à condição de menor

disponibilidade luminosa. Os teores mais elevados de carotenoides em C. prismatica a pleno

sol durante o verão provavelmente ocorreram para fotoproteção dos fotossistemas.

Os efeitos observados pela sazonalidade foram mais pronunciados em árvores de C.

prismatica que estavam a pleno sol. Nesse ambiente as respostas da fluorescência da clorofila

a diferiram entre o inverno e as demais estações do ano. Em relação às árvores de C.

prismatica de sub-bosque observou-se que a emissão da fluorescência foi mais homogênea

durante as quatro estações analisadas, provavelmente, devido ao extrato arbóreo superior

fornecer um nível de proteção contra os efeitos climáticos, devido a seu sombreamento.

56

4.5. Referências Bibliográficas

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63

5. Morfometria e dinâmica de crescimento de Curitiba primastica (D. Legrand) Salywon

e Landrum

Resumo

A morfometria e a dinâmica de crescimento da Curitiba prismatica (D. Legrand)

Salywon e Landrum foram avaliadas em um fragmento de Floresta Ombrófila Mista em

sistema faxinal, no município de Rebouças-PR. Foram incluídas nas análises as árvores com

DAP maior ou igual a 10 cm, as quais foram realizadas de forma agrupada e por classes

diamétricas. Para a análise morfométrica, a coleta dos dados ocorreu em 2017, ocasião em que

foi medido o DAP, a altura total, a altura de inserção da copa e também os quatro raios de

projeção de copa. Com essas informações, foram determinadas as variáveis morfométricas de

diâmetro da copa, comprimento de copa, proporção de copa, grau de esbeltez, índice de

saliência, índice de abrangência e formal de copa. Para estudo da dinâmica de crescimento os

dados foram coletados no período de 2012 e 2017. Os indivíduos de C. prismatica

apresentaram uma altura total média de 8,98 m e a altura média de inserção da copa de 3,60

m, decorrendo que, em média, 60,05% da altura de cada árvore é constituída pela copa.

Devido à amplitude das medidas dos DAP e da altura total, ocorreu alta variabilidade do grau

de esbeltez, do índice de saliência e do índice de abrangência. A variável formal da copa

indica que a espécie tem predomínio de copas arredondadas. A espécie C. prismatica

apresentou alta correlação do DAP com o grau de esbeltez, e da altura total com o

comprimento da copa. Durante o períódo de 2012 a 2017 ingressaram 41,43 árvores ha-1 e

morreram 16,43 árvores ha-1. O DAP apresentou um incremento periódico anual de 0,29

cm.ano-1, em que os indivíduos que apresentaram maior taxa de crescimento foram os que

possuiam os menores DAP. O incremento períodico anual em área basal foi de 0,13 m2.ha-1,

sendo a classe diamétrica que apresentou maior incremento basal foi a de 15-20cm.

Palavras-chave: Sistema faxinal, floresta Ombrófila Mista, murta, biometria.

64

Morphometry and growth dynamics of Curitiba primastica (D. Legrand) Salywon

and Landrum

Abstract

Morphometry and growth dynamics of Curitiba prismatica (D. Legrand) Salywon and

Landrum were evaluated in a fragment of Mixed Ombrophilous Forest in faxinal system, in

Rebouças city, PR, Brazil. Trees with diameter at breast height (DBH) ≥ 10 cm were included

into analyses, grouped and per diameter classes. For morphometry, data were collected in

2017, were measured DBH, total height, canopy insertion height, and the four canopy

projection rays. Based on such information, the following morphometric traits were measured,

i.e. canopy diameter, canopy length, canopy proportion, degree of slenderness, salience index,

canopy coverage index, and crown formal. For growth dynamics data were collected between

2012 and 2017. C. prismatica trees presented 8.98 m mean total height and 3.60 m mean

canopy insertion height, so that, on average, 60.05% height of each tree consisted of canopy.

Due to the range of DBH and total height measurements, a high variability was detected for

the degree of slenderness, salience index and canopy coverage index. The trait crown formal

indicates that such a species has a predominance of rounded canopies. The species C.

prismatica presented a high correlation between DBH and the degree of slenderness, and

between total height and canopy length. From 2012 to 2107, 41.43 trees ha-1 entered and

16.43 trees ha-1 died. DBH had an increase of 0.29 cm year-1, so that trees showing a higher

growth rate were those with the lowest DBH. The annual increase in basal area was 0.13 m2

ha-1, and the 15-20cm diameter class presented the highest basal area increase.

Keywords: Faxinal system, Mixed Ombrophilous Forest, myrtle, biometrics.

65

5.1 Introdução

A fonte de energia das plantas é a luz solar, sendo posteriormente transformada em

energia química pela fotossíntese. Nas árvores, a copa é o órgão onde ocorre esse processo,

visto que nela se localizam as folhas, e em última análise, o sistema fotossintético. Dessa

forma, variáveis como diâmetro de copa e comprimento de copa apresentam relação direta

com o crescimento e produtividade de uma planta (NUTTO et al., 2001; TONINI e ARCO-

VERDE, 2005).

O crescimento de plantas lenhosas está intimamente relacionado com a sua forma e

estruturas. O conhecimento das variações na forma da estrutura é tão essencial para a

compreensão dos processos fisiológicos que regulam o crescimento das plantas como o

conhecimento das reações químicas envolvidas nesses processos. As características da copa

são importantes para estudos da taxa de crescimento da planta, tais como o aumento do

crescimento em diâmetro do fuste e produção de frutos e sementes (KOZLOWSKI e

PALLARDY, 1997).

O conhecimento da morfometria e da dinâmica de crescimento das formas das árvores

torna-se necessário para aperfeiçoar as intervenções silviculturais. A necessidade desse

conhecimento ganha maior importância principalmente quando se deseja utilizar espécies da

flora nativa em programas de reflorestamento com finalidades econômicas (DURLO et al.,

2004, ROMAN et al., 2009).

O estudo das características morfométricas de uma árvore e suas variáveis podem ser

eficazes para transmitir as suas relações interdimensionais. Pode-se assim, reconstituir o

espaço utilizado por cada árvore, pressupor o grau de competição de um povoamento e

permitir, também, mensurar a respeito da estabilidade, vitalidade e produtividade de cada

indivíduo (DURLO e DENARDI, 1998).

Ainda de acordo com Durlo e Denardi (1998), a altura total, altura do fuste, DAP e

diâmetro da copa são as variáveis básicas na dedução das demais variáveis morfométricas da

árvore. As principais variáveis morfométricas são proporção de copa, índice de saliência,

índice de abrangência, formal de copa e grau de esbeltez.

66

A razão entre o diâmetro da copa e a altura total da árvore é conhecida como índice de

abrangência. Essa relação tende a diminuir com o desenvolvimento em altura, visto que este

crescimento não é acompanhado na mesma proporção pelo aumento em diametro da copa

(TONINI e ARCOVERDE, 2005).

O grau de esbeltez é a relação entre a altura total e o DAP. Valores pequenos indicam

que as árvores estão crescendo mais em diâmetro do que em altura. Quando o grau de esbeltez

apresenta valor superior a 100 é um indicativo que a árvore está suscetível a danos físicos,

causados por ventos e tempestades, entre outros (ROVEDA et al., 2012).

O índice de saliência, que relaciona o diâmetro da copa e o DAP, demonstra quantas

vezes o diâmetro da copa é maior que o DAP da árvore. Essa relação pode então ser utilizada

como indicador de desbaste e pode-se determinar, a qualquer tempo, o espaço a ser liberado

ao redor de uma árvore selecionada, para que ela cresça sem concorrência. O formal de copa

expressa a relação entre o diâmetro da copa e o comprimento da copa, caracterizando a forma

geométrica que a copa possui. A proporção de copa é a relação entre o comprimento da copa e

a altura total da árvore (DURLO e DENARDI, 1998).

C. prismatica é uma espécie arbórea endêmica encontrada no sul do Brasil, conhecida

popularmente como murta. Ocorrendo no primeiro e segundo planaltos do Paraná e no

planalto norte de Santa Catarina. Mesmo não tendo dispersão geográfica muito ampla, essa

espécie coloniza facilmente áreas degradadas. Frequentemente, forma populações densas no

sub-bosque da FOM, em áreas com vegetação mais esparsa, e também em áreas campestres

(LORENZI, 2014; SALYMON e LANDRUM, 2007).

Dessa forma, esse trabalho teve como objetivo avaliar as características morfométricas

de C. prismatica e suas possíveis correlações, bem como a análise da dinâmica de seu

crescimento.

67

5.2. Material e Métodos

Caracterização e localização da área de estudo

Os dados desse trabalho foram coletados em um fragmento de FOM em sistema

faxinal, no município de Rebouças-PR, conforme descrito no capítulo 4. O faxinal é

denominado Faxinal Marmeleiro de Baixo, sendo constituído por uma área de 1.524 ha,

Figura 11.

Figura 11. Localização da área de estudo no munícipio de Rebouças, PR.

Fonte: Albuquerque (2015).

O histórico da área consta de mais de um século de uso da floresta para extrativismo

de produtos madeireiros (lenha, mourões, madeira em tora) e produtos não madeireiros, como

a erva-mate e sementes, principalmente o pinhão. A atividade pastoril de bovinos, equinos,

caprinos, suínos, entre outros, também é bastante difundida nas áreas de floresta

(ALBUQUERQUE, 2015).

68

Essa área encontra-se cadastrada, desde o ano de 1997, no Instituto Ambiental do

Paraná - IAP, como Área de Uso Regulamentado - ARESUR. Após ser reconhecida

formalmente como Unidade de Conservação, foi incluída no Cadastro Estadual de Unidades

de Conservação (CEUC).

Nesse local, em 2012, foram instaladas e inventariadas 50 unidades permanentes, com

o objetivo de avaliar o estado da FOM em Sistema Faxinal. Cada unidade permanente foi

instalada com comprimento de 50 m, traçado no sentido norte-sul, e largura de 10 m, no

sentido leste-oeste, formando um retângulo de 500 m² (ALBUQUERQUE, 2015).

Levantamento dos Dados

Para o levantamento das variáveis morfométricas foram medidos, em abril de 2017,

225 indivíduos de C. prismatica presentes nas unidades permanentes, que apresentaram DAP

igual ou superior a 10 cm. Os dados coletados foram o DAP, altura total, altura de inserção da

copa e também os quatro raios de projeção de copa nos sentidos norte, sul, leste e oeste. A

medida dos quatro raios foi utilizada para calcular o diâmetro da copa.

A identificação botânica e catalogação da espécie foram realizadas no Herbário da

Universidade Estadual do Centro-Oeste (HUCO), onde a exsicata foi depositada, recebendo o

número de tombo 6303.

As alturas das árvores foram medidas com o hipsómetro (Forestor Vertex III,

SoilControl). Para as medições dos DAP e dos raios de copa utilizou-se fita métrica. No caso

da copa foi feita a média dos quatro raios tomados no sentido norte, sul, leste e oeste, do

centro do tronco até o limite da copa.

Análise dos Dados

Para a análise morfométricas foram avaliadas as variáveis: altura total (H), altura de

inserção da copa (HIC), DAP, diâmetro de copa (DC), comprimento de copa (CC), proporção

de copa (PC), grau de esbeltez (GE), índice de saliência (IS), índice de abrangência (IA) e

formal de copa (FC), conforme Burger (1939). Os dados foram analisados tanto de forma

agrupada quanto estratificada por classes de diâmetro.

Os cálculos referentes ao crescimento foram obtidos por meio das Equações 1 a 4, de

acordo com Finger (1992). As taxas de mortalidade e ingresso foram calculadas de acordo

com as Equações 5 e 6, conforme Schaaf (2001).

69

= − (1)

(2)

= − (3)

(4)

% . 100 (5)

% . 100 (6)

Em que: d2012 (cm): DAP medido em 2012, d2017 (cm): DAP medido em 2017, g2012

(m2.ha-1): área basal da espécie medida em 2012, g2017 (m2.ha-1): área basal da espécie medida

em 2017, IPd (cm): incremento periódico diamétrico, IPAd (cm): incremento periódico anual

diamétrico, IPg (m2.ha-1): incremento periódico em área basal, IPAg (m2.ha-1): incremento

periódico anual em área basal, P (anos): intervalo entre as avaliações, I% (%): taxa de

ingresso, M% (%): taxa de Mortalidade, N2012: número de árvores medidas em 2012, Ni:

número de árvores que ingressaram no período e Nm: número de árvores mortas no período.

Para determinação das árvores ingressantes considerou-se as que não estavam

presentes na medição de 2012 e que atingiram o limite de inclusão de 10 cm de diâmetro em

2017. Para a contagem da mortalidade foram consideradas às árvores vivas existentes no

inventário de 2012 e que morreram no período de 2012 a 2017.

Para definição do número de classes diamétrica (nc) utilizou-se a fórmula de Sturges,

Equação 7:

nc = 1 + 3,3.log n (7)

Em que: n = número de indivíduos observados e nc = número de classes.

A determinação do intervalo de classes foi realizada utilizando-se o resultado da razão

entre a amplitude total e o número de classes (nc).

70

As análises estatísticas foram realizadas pela análise de variância, com o software

Statistica, versão 10 e os gráficos com o software Origin, versão 8.5. As diferenças nas

médias foram avaliadas pelo teste de Tukey, com nível de significância de 5%.

71

5.3. Resultados e Discussão

Características Morfométricas

Na área de estudo foram avaliados 225 indivíduos de C. prismatica, sendo os

resultados das variáveis morfométricas apresentados na Tabela 1. Estão dispostos os valores

mínimos, máximos, médios, mediana e coeficiente de variação para as variáveis DAP, H

(altura total), HIC (altura do ponto de inserção da copa), DC (diâmetro de copa), CC

(comprimento de copa), PC (proporção de copa), GE (grau de esbeltez), IS (índice de

saliência), IA (índice de abrangência) e FC (formal de copa).

Tabela 1. Caracterização das variáveis morfométricas das árvores de Curitiba prismatica,

avaliadas em 2017.

Variáveis Mínimo Máximo Médio Mediana CV (%)

DAP (cm) 10,35 46,41 15,91 14,42 32,76 H (m) 3,00 16,50 8,98 8,90 21,88 HIC (m) 1,32 8,50 3,60 3,20 36,90 DC (m) 1,95 12,10 4,80 4,65 33,16 CC (m) 0,70 13,80 5,38 5,30 34,16 PC (%) 8,79 87,89 59,71 61,82 24,27 GE 22,15 95,10 59,71 59,24 26,46 IS 11,32 71,91 31,32 30,30 32,83 IA 0,21 1,40 0,55 0,54 35,03 FC 0,34 2,20 0,98 0,90 43,87 DAP – diâmetro a altura do peito, H – altura total da árvore, HIC – altura de inserção da copa, DC – diâmetro da copa, CC - comprimento da copa, PC – proporção da copa, GE - grau de esbeltez, IS – índice de saliência, IA – índice de abrangência, FC – formal da copa.

Dentre todas as variáveis avaliadas, as que apresentaram os maiores coeficientes de

variação foram a IA (35,03%), HIC (36,90%) e FC (43,87%). Essa alta variabilidade

provavelmente ocorreu devido às diferentes idades e estágios sucessionais, bem como a

diferentes níveis de concorrência em que a C. prismatica estava submetida.

Pela análise da Tabela 1 observa-se que alta variação do DAP, em que o coeficiente de

variação obtido foi de 32,76%. Essa variabilidade possivelmente ocorreu devido a diferentes

idades das árvores inventariadas. O DAP médio foi de 15,91cm, com DAP mínimo e máximo

de 10,35 e 46,41 cm, respectivamente. A frequência de distribuição dos indivíduos da espécie

foi assimétrica em relação à média, apresentando uma mediana de 14,42 cm.

72

A altura total dos indivíduos de C. prismatica apresentaram uma média de 8,98 m e

mediana de 8,90 m, com coeficiente de variação de 21,88%. As alturas mínima e máxima foi

de 3,00 e 16,50 m, respectivamente.

Conforme estudo realizado por Albuquerque (2015) nessa mesma área, foram

encontradas 89 espécies, sendo a média de altura total de 9,76 m. A espécie C. prismatica

ocupava a décima posição das espécies com menor altura, com o extrato arbóreo superior

dominado por espécies como: Ocotea porosa, Araucaria angustifolia, Eugenia uniflora L.,

Campomanesia xanthocarpa, Casearia obliqua, Ocotea puberula, entre outras.

A altura de inserção da copa (HIC) apresentou valores entre 1,32 a 8,50 m, com média

de 3,60 m. A variabilidade entre os indivíduos foi alta, com coeficiente de variação de

36,90%. O valor da mediana foi de 3,20 m, demonstrando que a maioria dos indivíduos

possui HIC abaixo do valor médio. Conforme Durlo et al. (2004), por se tratar de uma floresta

inequiâneas, a grande amplitude de variação da HIC é esperado, visto que foram medidas

árvores em diferentes idades e estágios sucessionais.

Estes valores de HIC observados para C. prismatica são muito próximos aos

resultados obtidos por Hellmann (2016), que encontrou HIC para Eugenia pyriformis

Cambess valores variando de 1,10 a 7,30 m, com média de 3,58 m.

O diâmetro de copa (DC) dos indivíduos de C. prismatica apresentou uma variação,

de 1,95 a 12,10 m com média de 4,80 m e coeficiente de variação de 33,16%. Tendo como

base o valor médio observado de 4,80 m para a variável morfométrica DC, Tabela 1, pode-se

concluir que a espécie C. prismatica necessita de uma área de 20 m2 para seu

desenvolvimento. Com isso, a densidade máxima para o plantio de C. prismatica, para não ter

limitações em seu crescimento seria 500 ind. ha-1.

Homczinski (2017), em trabalho na Floresta Nacional de Irati-PR (Flona de Irati),

obteve para C. xanthocarpa os valores médios de 14 m para H, 7,2 m para HIC e DAP de

32,09 cm. Em relação à copa, a média para DC, CC e IA foram de 9,5 m 7,2 m e 0,66,

respectivamente.

A média para proporção de copa (PC) observada na C. prismatica (Tabela 1) foi de

59,71%, com mínimo de 8,79% e máximo de 87,90 %. O coeficiente de variação para essa

variável morformétrica foi de 24,27%. Segundo Roman et al. (2009), essa amplitude para a

PC é resultado das diferentes idades e graus de concorrência a que as árvores estão

submetidas.

73

Segundo Condé et al., (2013), espécies com elevada proporção de copa, como é o caso

de C. prismatica, apresentam a maior parte de sua estrutura em forma de copa, estando assim

altamente dependente da radiação solar para realizar sua manutenção e desenvolvimento.

Além disso, essa característica pode ser desejável para produtos não madeireiros, derivados de

uma copa exuberante (sementes, frutos, folhas, etc), porém, para produtos com fins

madeireiros, alta PC pode não ser adequado (TONINI et al., 2008; CONDÉ, 2013).

Os valores encontrados nesse trabalho para PC são semelhantes aos dados de Orellana

e Koehler (2008) obtido em um fragmento de FOM. Neste estudo citado foi obtida uma média

de PC igual a 55,2%, em que as árvores analisadas também tinham DAP igual ou superior a

10 cm.

O grau de esbeltez (GE) para a C. prismatica apresentou valor mínimo de 22,15 e

máximo de 95,10, com média de 59,71. A amplitude das medidas dos DAP e da altura total

resultou em uma alta variabilidade do GE, cujo coeficiente de variação foi de 26,46%.

Segundo Durlo e Denardi (1998), o GE caracteriza a instabilidade das árvores, e

quanto maior o grau de esbeltez, mais instável é a árvore. Lanzarin (2016) afirma que valores

maiores que 100, para GE podem ser resultados da falta de luz devido à competição entre as

árvores, ocasionando a inibição do crescimento em diâmetro. Indivíduos com estas

características apresentam troncos finos e altura elevada, o que pode levar a sua instabilidade,

principalmente no caso de fortes ventos. Dessa forma, os valores para o GE observados em C.

prismatica indicam, que na área de estudo, a maioria dos indivíduos da espécie não se

encontra suscetível a danos físicos, causados principalmente por ventos.

O índice de saliência (IS) observado indica que em média as copas de C. prismatica

são 31,32 vezes maiores que o DAP. A amplitude do valor de IS variou entre 11,37 e 71,91,

com coeficiente de variação de 32,83%. Essa grande variabilidade reflete a adaptação de C.

prismatica nos diferentes ambientes inventariados, em virtude, possivelmente, da

concorrência com as outras espécies arbóreas.

O IS também pode ser utilizado como indicador de produção para a espécies, sendo

que as espécies de maior crescimento em termos de volume de madeira apresentam valores

entre 15 e 20 para o IS, espécies com valores superiores a 20 tendem a um baixo crescimento.

Valores acima de 40 indicam baixa produção (TONINI e ARCO-VERDE, 2005). Assim,

conforme os valores observados na Tabela 1 para variável IS, a espécie C. prismatica pode ser

considerada uma espécie de baixo crescimento.

74

O índice de abrangência (IA) apresentou valores mínimo e máximo de 0,21 e 1,40,

respectivamente. A média para os indivíduos inventariados foi de 0,55, com um coeficiente de

variação de 35,67%. Verificou que o IA para a C. prismatica apresentou a tendência em

diminuir com o aumento da altura para todas das árvores. Conforme Tonini e Arco-verde

(2005), isso ocorre devido ao crescimento em altura ser maior que o crescimento do diâmetro

de copa.

Orellana e Koehler (2008) encontraram valores do IA em estudo com Ocotea

odorifera, variando entre 0,30 e 1,00, com média de 0,70. Durlo (2001) observou valores

entre 0,17 e 0,69 para o IA com média 0,33 para a Cabralea canjerana (Vell.) Mart.

O formal de copa (FC) apresentou a maior variabilidade para as variáveis

morfométricas analisadas. Os valores variaram entre 0,34 e 2,20, com média de 0,98 e

coeficiente de variação de 43,87%. De acordo com esses resultados encontrados para FC de

C. prismatica é possível indicar que na comunidade existem os três tipos de copas: copas

alongadas (FC abaixo de 1), copas arredondas (FC próxima a 1) e copas chatas (FC acima de

1). Porém, levando em consideração a média dos resultados, (1,03) a tendência dos indivíduos

de C. prismatica é apresentar copas arredondadas.

Conforme Durlo e Denardi (1998), pode-se determinar o número máximo de

indivíduos em uma área por meio das variáveis morfométricas. Utilizando-se o valor médio

de 31,32 do IS, Tabela 1, e considerando-se que este é invariável com a mudança nas

dimensões das árvores, para o desenvolvimento dee C. prismatica com 15,91 cm de DAP

(DAP médio observado), teria-se um DC de 4,98 m (15,91 cm x 31,32).

Esse valor do DC calculado está muito próximo do observado, que foi de 4,80 m.

Supondo-se também copas redondas, conforme observado para FC, poderia-se fazer um

plantio com aproximadamente 510 árvores.ha-1, sem que houvesse nenhuma concorrência

entre as árvores.

75

Análise de correlação entre as variáveis morfométricas

Segundo Tonini e Arco-Verde (2005), a medição das variáveis morfométricas

consome muito tempo. Em seu lugar podem ser utilizadas variáveis independentes de fácil

medição, quando existe boa correlação, para criação de modelos de estimativas. O DAP e a H

são variáveis de mais fácil medição, e é indicada para serem usadas nesses modelos. Dessa

forma, a correlação das variáveis DAP e a H com as demais variáveis morfométricas foram

analisadas e os resultados apresentados na Tabela 2.

Tabela 2. Matriz de correlação linear de Pearson entre o diâmetro à altura do peito - DAP e a

altura total - H e as variáveis morfométricas.

Variável DAP H HIC DC CC PC GE IS IA FC

DAP - 0,37** 0,15* 0,39** 0,26** 0,05 -0,60** -0,36** 0,10 -0,01

H 0,37** - 0,44** 0,27** 0,67** 0,07 0,45** -0,06 -0,40** -0,30**

DAP – diâmetro a altura do peito, H – altura total da árvore, HIC – altura de inserção da copa, DC – diâmetro da copa, CC - comprimento da copa, PC – proporção da copa, GE - grau de esbeltez, IS – índice de saliência, IA – índice de abrangência, FC – formal da copa. * Correlação é significativa ao nível de 0,05, ** Correlação é significativa ao nível de 0,01.

Os resultados da Tabela 2 demonstram que a variável com a melhor correlação com o

DAP foi o GE. Essa variável apresentou uma correlação significativa de -0,60, indicando que

o GE diminui à medida que as árvores têm seu DAP incrementado.

Para a variável H, a melhor correlação ocorreu com a variável morfométrica CC, em

que se observou uma correlação linear significa de 0,67. Esse resultado indica que a

velocidade do crescimento apical acompanha linearmente o aumento da altura total nas

árvores de C. prismatica.

As Figuras 12 e 13 apresentam os modelos ajustados e a distribuição gráfica dos

resíduos para as variáveis DAP x Ge, e H x CC. O modelo que correlaciona o DAP com a

variável GE embora tenha apresentado um R2 ajustado menor obteve um melhor ajuste, pois

os resíduos apresentaram menor variação e regularmente distribuídos (Figura 13A).

76

8 12 16 20 24 28 32 36 40 440,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

Gra

u de

Esb

elte

z

DAP (cm)

A GE = e (0,13459 - 0,04245.DAP)

R2 Ajustado = 0,4029

Syx = 0,0637

2 4 6 8 10 12 14 16 180

2

4

6

8

10

12

14CC = -0,4146 + 0,6457.H

R2 Ajustado = 0,4492

Syx = 0,48544

B

Com

prim

ento

da

Cop

a (m

)

Altura total (m) Figura 12. Modelos ajustados entre as variáveis morfométricas diâmetro a altura do peito –

DAP com grau de esbeltez – GE (A) e altura total – H com comprimento de copa

– CC (B) para Curitiba prismatica.

Verifica-se também que o GE, Figura 12A, seguiu uma tendência exponencial

negativa, com curva mais íngreme nas árvores de menores diâmetros, tendendo a estabilizar

com o aumento do DAP.

8 12 16 20 24 28 32 36 40 44

-4

-2

0

2

4 A

Res

íduo

s

DAP (cm)2 4 6 8 10 12 14 16 18

-4

-2

0

2

4

Res

íduo

s

B

Altura Total (m) Figura 13. Resíduos dos modelos ajustados entre as variáveis morfométricas diâmetro a

altura do peito – DAP com grau de esbeltez – GE (A) e altura total – H com

comprimento de copa – CC (B) para Curitiba prismatica.

77

A tendência de diminuição do grau de esbeltez com o aumento do DAP foi observada

por Curto (2015) para árvores de plantio superestocado de Araucaria angustifolia. Hellmann

(2016) também observou esta característica para espécie E. pyriformis, em um fragmento de

FOM, em Faxinal do Céu-PR. Lanzarin (2016) estudando as relações morfométricas da

Maclura tinctoria (L.) D. Don Ex. Steud novamente constatou essa mesma tendência de

exponencial negativa.

Homczinski (2017), na Floresta Nacional de Irati-PR (Flona de Irati), observou para a

espécie C. xanthocarpa altas correlação entre as variáveis DAP e H e as variáveis HIC, DC e

CC. A variável DAP obteve correlação de 0,59, 0,90 e 0,95 com as variáveis HIC, DC e CC,

respectivamente. Para a variável H também foi observada correlação positiva, sendo 0,88,

0,79 e 0,89 com as variáveis HIC, DC e CC, respectivamente. Esses resultados encontrados

por Homczinski (2017) demonstram diferenças na arquitetura de copa existente entre

diferentes espécies de Myrtaceas da FOM.

Os resultados apresentados na Tabela 2 também demonstram haver correlação

significativa entre o DAP e as variáveis H, DC, CC e IS. Dessa forma, apesar do coeficiente

de determinação ser relativamente baixo e não permitir uma inferência segura a respeito da

variação dessas variáveis é possível considerar esse comportamento como tendência, uma vez

que a correlação é significativa ao nível de 1%. Essa mesma afirmação pode ser estendida

para a variável H, que apresentou correlação baixa, mas significativa, ao nível de 1%, com as

variáveis DAP, HIC, DC, GE, IA e FC.

Características morfométricas por classes diamétricas

As frequências por distribuição diamétrica dos indivíduos de C. prismatica, bem como

de todas as espécies da área de estudo, estão representadas na Figura 14. As classes

diamétricas acima de 35 cm por apresentarem frequência inferior a um indivíduo de C.

prismatica foram suprimidas das análises estatísticas posteriores.

78

0

50

100

150

200

250

300

350

12,5 17,5 22,5 27,5 32,5 37,5 42,5 47,5 52,5 57,5 62,5 >65

Freq

uênc

ia (i

nd.h

a-1)

Centro de Classe Diamétrica (cm)

Todas Espécies Curitiba prismatica

Figura 14. Histograma das frequências de diâmetros à altura do peito de Curitiba prismatica

avaliadas em 2017, em Rebouças-PR.

De acordo com Figura 14, observa-se que a classe diamétrica de 10-15 cm é formada

por 308,57 ind.ha-1, incluindo todas as espécies encontradas na área de estudo. Desse total, a

C. prismatica, com 90,71 ind.ha-1, representa 29,40% de todas as árvores. Na classe

diamétrica de 15-20 cm a ocorrência de C. prismatica foi relativamente maior, representando

38,82% de todos os indivíduos inventariados. Nas classes diamétricas acima de 20 cm a

participação relativa de C. prismatica sofre gradativa redução, até não mais ocorrer nas

classes acima de 50 cm de DAP.

O maior DAP encontrado para a C. prismatica foi de 46,41 cm, indicando ser uma

característica da espécie o crescimento diamétrico limitado a essa faixa de valores. Embora a

espécie não esteja presente nas classes diamétricas acima de 50 cm, observa-se que a sua

distribuição diamétrica apresentou o característico formato de “J” invertido, típico da

estrutura diamétrica em florestas naturais.

As Figuras 15 e 16 apresentam as variáveis morfométricas observadas de C.

prismatica, divididas por classes diamétricas. Na Figura 15 estão representadas as variáveis

H, HIC, DC, CC e PC, enquanto na Figura 16 as variáveis GE, IS, IA e FC.

79

As variáveis H e HIC apresentaram um comportamento semelhante, aumentando à

medida que ocorreu incremento do DAP. Para as classes diamétricas de 10 a 25 cm não

ocorreram diferenças significativas. Para as classes diamétricas que engloba os diâmetros

acima de 25 cm observaram-se diferenças significativas nessas variáveis, conforme Figura

15A e 15B. Isso pode indicar que a C. prismatica está dividida em dois extratos arbóreos,

sendo as árvores com mais de 10 m pertencente ao primeiro extrato e as abaixo dessa medida,

compondo o segundo extrato.

c c bcab

a*

b bb

aba

cb b b

a

a a a aa

aa a a a

02468

101214 A

Altu

ra T

otal

(m)

01234567

Inse

rção

da

Cop

a (m

)B

0

2

4

6

8

10 C

Diâ

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ro d

a C

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(m)

0

2

4

6

8

10

Com

prim

ento

Cop

a (m

)D

12,5 17,5 22,5 27,5 32,5 Centro de Classe Diamétrica (cm)

010203040506070 E

12,5 17,5 22,5 27,5 32,5

Prop

orçã

o da

Cop

a (%

)

Centro de Classe Diamétrica (cm) * Médias seguidas pela mesma letra não se diferenciam entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.

Figura 15. Variáveis morfométricas: altura total (A), altura de inserção da copa (B), diâmetro

da copa (C), comprimento da copa (D) e proporção copa (E), da Curitiba

prismatica por classes diamétricas.

De acordo com a Figura 15C, a classe diamétrica de 30-35 cm se difere

significativamente das demais classes. Essa classe é a que possui maior H e conforme

observado à campo, elas fazem parte do dossel da floresta. Nessa condição de maior

luminosidade a copa se expande, aumentado em diâmetro. Conforme Wadsworth (2000), as

árvores do dossel superior têm copas horizontais, pouco densas, e as do estrato inferior têm

copas verticais e profundas, devido à busca por recursos luminosos. Após as árvores atingirem

o dossel as copas se expandem para aumentarem a área das folhas em contato com a energia

luminosa.

80

As variáveis morfométricas CC e PC, Figura 15D e 15E, não diferiram em nenhuma

das classes diamétricas analisadas. Isso indica que essas variáveis se mantem constante com o

aumento do DAP, sendo provavelmente, essa uma característica da espécie e pouco afetada

com as condições do ambiente, como luminosidade e competição.

As classes diamétricas, Figura 16A, apresentaram valores decrescentes para o GE,

sendo que as classes de 10-15 cm e de 15-20 cm diferiram significativamente das demais. As

classes acima de 20 cm não se diferenciaram, indicando estabilidade entre o crescimento em

altura e o DAP.

As árvores da classe diamétrica 10-15 cm possuem o maior valor para GE. Conforme

Roveda et al. (2012), isso indica que essas árvores são as mais suscetíveis a danos físicos,

como vento e tempestades. Esses indivíduos estão buscando primeiramente alcançarem o

dossel, em busca de mais energia luminosa, e após isso, aumentarem o DAP.

a*

bc c c

aab

b b

ab

aa a a

a

a a aa

a

0,0

0,2

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Cop

a

12,5 17,5 22,5 27,5 32,5 Centro de Classe Diamétrica (cm)

D

* Médias seguidas pela mesma letra não se diferenciam entre si pelo teste de Tuke a 5% de probabilidade.

Figura 16. Variáveis morfométricas: (A) grau de esbeltez, (B) índice de saliência, (C) índice

de abrangência e (D) formal da copa, da Curitiba prismatica por classes

diamétricas.

81

Para as variáveis IS, IA e FC, Figura 16B, 16C e 16D respectivamente, não foram

observadas diferenças significativas entre as classes diamétricas. Além da grande

variabilidade dos dados, que contribuiu para não ter ocorrido diferenças significativa, isso

pode demonstrar que essas são também características da própria espécie e são pouco

alteradas pelas características de competição da floresta.

Os valores apresentado pela variável morfométrica FC, devido a grande variabilidde,

não apresentou diferenças significativas entre as classes diamétricas. Dessa forma, conforme

Roman et al. (2009), pode-se classificar a forma das copas de C. prismatica, independente do

diâmetro da árvore, como tendo majoritariamente a forma arredondada.

Crescimento, ingresso e mortalidade

Utilizando os dados de crescimento diamétrico, foi construída a matriz de progressão

(Tabela 3) para avaliar a dinâmica de crescimento de C. prismatica no período de 2012 a

2017. A matriz de progressão apresenta, por classes diamétricas, o ingresso, a mortalidade e a

progressão das árvores de árvores de C. prismatica, sendo representado na horizontal o

número de indivíduos por classe diamétrica observados em 2017, e na vertical o número de

indivíduos observados em 2012, conforme proposto por Sanquetta et al. (1995).

Tabela 3. Matriz de progressão por classe de diâmetro (cm) das árvores de Curitiba prismatica

avaliadas em 2012 e 2017. Classes de

Diâmetro (cm) 10-15 15-20 20-25 25-30 30-35 35-40 40-45 45-50 Mortas Total

Ingresso 58 58

10-15 127 33 15 175

15-20 33 6 5 44

20-25 13 3 3 19

25-30 3 2 5

30-35 2 1 3

35-40 0 0

40-45 1 1 2

45-50 0

Total 185 66 19 6 4 1 1 1 23 306

82

O total de árvores vivas avaliadas em 2012 e 2017 foram 248 e 283, respectivamente.

De acordo com a Tabela 3, observa-se que durante o período de avaliação ingressaram na área

amostrada 58 árvores (41,43 árvores.ha-1), sendo todas com DAP abaixo de 15cm. A taxa de

ingresso no período e a taxa média anual de ingresso foram de 23,39% e 4,67%,

respectivamente.

A mortalidade registrada foi de 23 árvores (16,43 árvores.ha-1), representando uma

taxa de mortalidade no período de 9,27% e anual de 1,85%. Computados os valores da

mortalidade e do ingresso, a espécie apresentou um acréscimo de 14,11% no número de

indivíduos entre 2012 e 2017. Demonstrando que houve um balanço positivo de 25

árvores.ha-1 para a espécie, gerando um ganho líquido de 35 árvores.

Essas taxas de ingresso e mortalidade indicam que a floresta esta em um processo de

evolução, em que o ingresso é mais abundante provavelmente em virtude dessa área ter

sofrido intervenções recentes. Cessando a ocorrência de novas perturbações, a espécie e a

floresta como um todo tenderá ao equilíbrio entre ingressos e mortalidade.

A maioria das mortes (65,22%) ocorreu em árvores presentes na classe diamétrica de

10-15 cm. A mortalidade nas classes superiores foi baixa, não tendo ocorrido mortes nas

classes diamétricas acima de 25 cm. Esses resultados estão de acordo com Longhi (1997),

segundo o qual a maior mortalidade, em florestas naturais, ocorre nas classes diamétricas com

maior frequência de indivíduos.

Homczinski (2017), utilizando dados de 2002 a 2014 e limite de inclusão de 10 cm de

DAP, na Floresta Nacional de Irati-PR (Flona de Irati), obteve para a espécie C. xanthocarpa

uma taxa de 1,53% de ingressos e uma mortalidade de 0,63%. Schaaf et al. (2005), utilizando

dados de 1979 a 2000 e limite de inclusão de 20 cm, em São João do Triunfo-PR, obtiveram

também para a C. xanthocarpa uma taxa de 57,89 e 7,89% para ingressos e mortalidade,

respectivamente, sendo considerada pelos pesquisadores uma das espécies que sofreu menos

competição.

Conforme Tabela 3, observa-se que as duas classes diamétricas inferiores foram as

mais numerosas em ambas as avaliações, abrigando 88,31% e 88,69% de todas as árvores em

2012 e 2017, respectivamente. Na classe diamétrica de 10-15 cm concentrava-se 70,56% dos

indivíduos, no ano de 2012. Em 2017 essa porcentagem diminuiu para 65,37%, embora em

valore absoluto tenha ocorrido aumento de 11 árvores.

83

A classe diamétrica de 15-20 cm continha, em 2012, 17,74% dos indivíduos. Na

avaliação ocorrida em 2017 essa classe teve um incremento, passando a representar 23,32%

do total de árvores vivas. As demais classes diamétricas tiveram pouca variação, juntas

representam 11,69% e 11,31% das árvores avaliadas em 2012 e 2017, respectivamente.

A espécie demonstrou descontinuidade na distribuição diamétrica em classes

sucessivas, em que pouco ou nenhum indivíduo, ingressaram em classes diamétricas

superiores. Isso pode indicar que alguns locais sofreram alterações na sua estrutura por

interferência antrópica.

A análise do incremento diamétrico de C. prismatica indica uma grande variabilidade

no padrão de crescimento da espécie. Durante o período de avaliação, a espécie apresentou a

média de 0,29 cm.ano-1 de incremento periódico anual diamétrico (IPAd) variando de 0,01 a

0,93 cm.ano-1, com coeficiente de variação de 54,22%.

Quando avaliada a evolução do diâmetro médio para todas as árvores da espécie,

observa-se uma taxa de incremento no período de 9,92% (14,48 cm, em 2012, para 15,91 cm,

em 2017). Os indivíduos que apresentaram maiores taxas de incremento diamétrico foram os

que possuem os menores DAP.

De forma geral, observou-se a tendência de diminuição do incremento diamétrico

relativo à medida que o DAP aumentava seus valores, conforme Figura 17. As classes

diamétricas acima de 35 cm, por terem frequência de apenas um indivíduo, foram suprimidas

das análises estatísticas posteriores.

Para as árvores da classe de 10-15 cm foi observado um incremento médio de 12,19%

em relação a 2012, diferindo das demais classes. Para a classe de 15-20 cm o incremento foi

de 9,53%. As classes acima de 20 cm apresentaram uma taxa de incremento variando de

4,27% a 4,96% e não diferiram entre si. A baixa frequência de indivíduos nessas classes

ocasionou um alto erro padrão.

Ebling (2012), observou em fragmento da FOM avaliado no período de 2000 a 2009,

pertencente à Flona de São Francisco de Paula-RS, a média de 0,13 cm.ano-1 de IPAd, com

variação de 0,007 a 0,322 cm.ano-1. As espécies pertencentes à família Myrtaceae obtiveram

um incremento de 0,06 cm.ano-1, sendo a famílias com menor incremento diamétrico e com

maior densidade e frequência relativa.

84

a*

b

c c c

0

2

4

6

8

10

12

14

12,5 17,5 22,5 27,5 32,5

Incr

emen

to D

iam

étric

o R

elat

ivo

(%)

Centro de Classe Diamétrica (cm)

* Médias seguidas pela mesma letra não se diferenciam entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.

Figura 17. Incremento periódico diamétrico relativo no período de 2012 a 2017, por classe

diamétrica.

Em estudo realizado por Cubas et al. (2016), em remanescente da FOM em Três

Barras - SC, encontraram IPAd variando entre 0,09 a 0,43 cm.ano-1. Naquele estudo, espécies

características da FOM, como Ilex paraguariensis, Araucaria angustifolia, Ocotea puberula e

Ocotea porosa, apresentaram incrementos anuais de 0,09, 0,29, 0,32 e 0,43 cm.ano-1,

respectivamente. Para as espécies da família Myrtaceae pertencentes ao gênero Eugenia,

mesmo gênero que a C. prismatica pertencia antes da atual classificação, foram observados

IPAd variando de 0,27 a 0,33 cm.ano-1.

Homczinski (2017), utilizando dados de 2002 a 2014 e limite de inclusão de 10 cm de

DAP, na Floresta Nacional de Irati-PR (Flona de Irati), obteve para a espécie C. xanthocarpa

um IPAd médio de 0,29 cm.ano-1, variando entre 0,01 a 0,72 cm.ano-1.

Em relação à área basal, a espécie C. prismatica apresentou em 2012 um total de 3,29

m2.ha-1. Na avaliação de 2017 observou-se um incremento periódico em área basal (IPg) de

0,63 m2.ha-1, totalizando 3,92 m2.ha-1. O incremento periódico anual em área basal (IPAg) foi

de 0,13 m2.ha-1.

Avaliando o comportamento da área basal por classes diamétrica, Figura 18, observa-

se incremento em todas as classes, com exceção da classe de 40-45 cm. A classe diamétrica

de 10-15 cm apresentou uma taxa de incremento de 9,57%, em relação a 2012. Nessa classe

ocorreu o ingresso de 58 árvores e a morte de 23 indivíduos no período de 2012 a 2017,

resultando assim, em um incremento basal de 0,14 m2.ha-1.

85

A classe de 15-20 cm foi a que apresentou o maior incremento, tanto absoluto (0,34

m2.h-1) quanto relativo (45,99%) . Esse alto incremento ocorreu devido a dois fatores, menor

quantidade de árvores mortas e alto ingresso na classe. De acordo com a Tabela 3, nessa

classe ocorreu a morte de cinco árvores no período, enquanto que outras 33 arvores se

deslocaram da classe diamétrica anterior. Com isso, a área basal passou de 0,73 m2.ha-1, em

2012, para 1,04 m2.ha-1 , em 2017.

Na classe de 20-25 cm, em virtude de ter ocorrido igual quantidade de mortes e

ingresso de classes inferiores, o IPg permaneceu praticamente inalterado. A taxa de

incremento foi de apenas 0,54%.

A classe de 25-30 e a de 30-35 cm apresentaram taxa de incremento de 13,65 e

23,96%, respectivamente. Esse aumento pode ser atribuído tanto ao crescimento das árvores

dentro da classe, quanto à entrada de árvores advindas da classe anterior.

As classes de 35-40 e a de 45-50 cm não continham indivíduos em 2012. Com o

crescimento houve o deslocamento de uma árvore para cada classe, passando a possuírem

área basal de 0,08 e 0,12 m2.ha-1, respectivamente.

De todas as classes avaliadas, somente a classe de 40-45 cm apresentou decremento na

área basal. Na avaliação de 2012 existiam duas árvores nessa classe, porém uma delas, devido

ao crescimento, passou a integrar a classe seguinte. Dessa forma essa classe apresentou uma

taxa de incremento de -52,89%.

0,0

0,5

1,0

1,5

12,5 17,5 22,5 27,5 32,5 37,5 42,5 47,5

Áre

a Ba

sal (

m2 .h

-1)

Centro de Classe Diamétrica (cm)

2012 2017

Figura 18. Variação da área basal, por classes diamétricas, entre 2012 e 2017.

86

Homczinski (2017), utilizando dados de 2002 a 2014 e limite de inclusão de 10 cm de

DAP, na Floresta Nacional de Irati-PR (Flona de Irati), obteve para a espécie C. xanthocarpa

um IPAg médio de 0,007 m2.ha-1, com uma taxa de incremento anual média de 3,45%.

Schaaf et al. (2005), utilizando dados de 1979 a 2000 e limite de inclusão de 20 cm,

em São João do Triunfo-PR, obtiveram para a C. xanthocarpa uma média de 0,20 cm.ano-1,

variando entre -0,08 a 0,74 cm.ano-1.

87

5.4. Conclusão

A grande variabilidade apresentada pelas variáveis biométricas e morfométricas

estudadas, indica que C. prismatica possui plasticidade adaptativa. Isso foi observado,

principalmente em relação à copa, em virtude da ampla variação dos raios da copa

observados.

Essas características observadas pelas variáveis morfométricas, principalmente em

relação a sua copa, podem ser utilizadas para desenvolver planos de manejo visando a

extratação de PFNM, como os OEs.

Pelos dados observados na área de estudo, as variáveis altura total, altura de inserção

da copa, diâmetro da copa e formal da copa podem indicar haver concorrência intra e/ou

interespécie, aumentando ou diminuindo seus valores em virtude dessa disputa por recursos.

A frequência da distribuição diamétrica demonstra que poucos indivíduos estão

migrando para as classes diamétricas superiores. Isso indica que a espécie pode estar sofrendo

alterações na sua estrutura por interferência antrópica.

O aumento de área basal, juntamente com a taxa de ingresso maior que a taxa de

mortes, demonstra que a espécie encontra-se em processo contínuo de sucessão.

88

5.5. Referências Bibliográficas

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91

6. Composição química e rendimento de óleos essenciais de Curitiba prismatica (D.

Legrand) Salywon e Landrum sob efeito de sazonalidade climática e diferentes

irradiâncias

Resumo

Os óleos essenciais (OE) são compostos sintetizados por rotas biossintéticas do

metabolismo especializado de vegetais, sendo os seus constituintes pertencentes à classe

química dos terpenos. Neste trabalho foi avaliada a composição química e o rendimento de

OE extraído por hidrodestilação de folhas frescas de C. prismatica. O material foi coletado

avaliando-se dois fatores: efeitos da sazonalidade e de diferentes irradiâncias incididas em C.

prismatica. O efeito da sazonalidade foi analisado pelas amostras de OEs extraídos na

primavera e no inverno, enquanto que os efeitos da irradiância foram avaliados por meio de

amostras coletadas em ambientes de sub-bosque e a pleno sol. Observou-se que houve

variações significativas no rendimento entre as estações, sendo o rendimento das amostras do

inverno 15,85% inferiores às amostras da primavera. Em relação aos ambientes, o rendimento

a pleno sol (9,73 mL kg-1 folhas frescas) foi significativamente superior às amostras do

ambiente sombreado (7,09 mL kg-1 folhas frescas). Foram identificados 54 compostos

químicos distribuídos entre as estações primavera e inverno. Os resultados mostraram

diferenças estatísticas significativas nos teores e compostos dos OEs. No inverno, em

ambiente de sub-bosque, os compostos majoritários foram γ-gurjuneno (14,78%), elixeno

(10,95%) e δ-cadineno (9,14%), enquanto que no ambiente a pleno sol, os compostos com

maiores teores foram o β-cariofileno (15,24%), γ-elemeno (14,45%) e elixeno (10,95%). Na

primavera, os principais compostos encontrados em ambiente a pleno sol foi o cariofileno

(22,01%), careno (21,18%) e o 1,5-dimetil-1,5-cyclooctadieno (10,39%), enquanto que no

sub-bosque foi o tau-cadinol (22,50%), cadina-1(2),4-dieno (16,42%) e o eremophileno

(10,26%). Utilizando as técnicas multivariadas de análise de agrupamento e analise de

componentes principais foram identificados quatro grupos distintos de OEs. Diante dos

resultados encontrados, evidenciaram-se os efeitos da sazonalidade (primavera e inverno) e do

ambiente (pleno sol e sombreamento) na alteração do teor e da composição química dos OE

das folhas de C. prismatica.

Palavras-chave: Myrtaceae, efeitos abióticos, plasticidade, terpenos.

92

Chemical composition and yield of essential oils of Prismatic Curitiba (D.

Legrand) Salywon and Landrum under effects of climate seasonality and different

irradiances

Abstract

Essential oils (EO) are compounds synthesized by biosynthetic routes of the

specialized metabolism of vegetables, and its constituents belong to the chemical class of

terpenes. In this work, the chemical composition and yield of EO extracted by

hydrodistillation of fresh leaves of C. prismatica were evaluated. The material was collected

by evaluating two factors: effects of seasonality and different irradiances on C. prismatica.

The effect of seasonality was analyzed by EO samples extracted in spring and winter, while

the effects of irradiance were evaluated by means of samples collected under understory

environments and in full sun. It was observed that there were significant variations in the

yield between seasons, with the winter’s samples yield being 15.85% lower than of the

spring’s samples yield. Regarding the environments, the yield at full sun (9.73 mL.Kg-1 fresh

leaves) was significantly higher than in shaded environment (7.09 mL.Kg-1 fresh leaves). It

was identified 54 chemical compounds distributed between spring and winter seasons. The

resulted showed significant differences on content and in composition of EOs. In the winter,

in the understory environment, the main compounds was γ-gurjunene (14.78%), elixene

(10.95%) and δ-cadinene (9.14%), while in full sun environment, the compounds with

hightest content was β-caryophyllene (15.24%), γ-elemene (14.45%) and elixene (10.95%). In

the spring, the main compounds found in the full sun environment was caryophyllene

(22.01%), carene (21.18%) and 1,5-dimethyl-1,5-cyclooctadiene (10.39%), while in the

understory was tau-cadinol (22.50%), cadina-1(2),4-diene (16.42%) and eremophilene (

10.26%). Using multivariate cluster analysis techniques and principal component analyzes

was identified four distinct groups of EOs. Considering the results found, the effects of

seasonality (spring and winter) and of the environment (full sun and shading) on the alteration

of the content and chemical composition of the C. prismatica leaves EO was evidenced.

Keywords: Myrtaceae, abiotic effects, plasticity, terpenes.

93

6.1. Introdução

A família Myrtaceae é uma família pantropical, com aproximadamente 139 gêneros e

5760 espécies identificadas (GOVAERTS et al., 2017). No Brasil, é constituída por 23

gêneros e 990 espécies, todos pertencentes à subfamília Myrtoideae (SOBRAL et al. 2015),

sendo reconhecida a sua elevada riqueza de espécies e seu importante papel na fitossociologia

das Florestas do Sul e Sudeste do Brasil (ROMAGNOLO e SOUZA, 2004).

Essa é uma das famílias de plantas ricas em OE, sendo que os estudos com Myrtaceae

neotropical, focados em seus compostos voláteis, são relativamente recentes. Das várias

espécies desta família que tiveram seus OEs estudados, diversos resultados de interesse

agrícolas e farmacológicos foram comprovados (STEFANELLO et al., 2011).

Os trabalhos de Becker et al. (2017), por exemplo, revelaram que OE de folhas de E.

uniflora possuem propriedades antifúngicas (COSTA et al., 2010), antibacterianos (BECKER

et al., 2017), antinociceptivas e hipotérmicas (AMORIM et al., 2009) e atividade antioxidante

e antimicrobiana (VICTORIA et al., 2012).

O OE de outra espécie da família de Myrtaceae, Eugenia calycina Cambess,

demonstrou alta atividade bactericida em bactérias anaeróbicas Gram-negative Prevotella

nigrescens e Porphyromonas gingivalis (SOUZA et al., 2015).

De acordo com Stefanello et al. (2011), a composição química da maioria dos OE de

Myrtaceae neotropical estudados são caracterizados por apresentarem grande diversidade

química e pela predominância de sesquiterpenos e monoterpenos.

O gênero Eugenia apresenta predominância de sesquiterpenos, e os monoterpenos

representam uma fração menor. O sesquiterpeno β-cariofileno e o monoterpeno α-pineno são

os mais abundantemente encontrados nesse gênero.

A composição química dos OE do gênero Myrcia é muito semelhante aos da Eugenia,

com predominância de sesquiterpenos cíclicos na maioria das espécies e algumas espécies

apresentando OEs ricos em monoterpenos. O β-cariofileno, como também ocorreu no gênero

Eugenia, é o sesquiterpeno mais comumente encontrado em seus OEs, porém o α-pineno não

foi encontrado em quantidades significantes na maioria das espécies desse gênero. Outras

espécies da família Myrtaceae, pertencentes a gêneros menos numerosos, também apresentam

composição semelhante aos observados para Eugenia spp. (STEFANELLO et al., 2011).

94

Os OEs por serem voláteis, atuam como sinais de comunicação química entre as

diversas espécies de plantas, e também agem na defesa contra patógenos e herbivoria. Essas

características tornam as plantas que os produzem poderosas fontes de agentes biocidas, sendo

largamente estudadas por apresentarem atividades bactericidas, inseticidas, fungicidas, entre

outras (SOYLU et al., 2010). Aproximadamente 60% dos OEs apresentam atividade

antifúngica e 35% mostram propriedades antibacterianas (SANTOS et al., 2010).

Vários fatores bióticos e abióticos podem influenciar a composição química e o

rendimento de OEs. Entre os fatores que podem influenciar sua síntese, a sazonalidade e a

fenologia estão entre os mais importantes para espécies vegetais não domesticadas, presentes

em seu meio natural, floresta ou em outro ambiente (BRITO, 2010; OLIVEIRA et al., 2012).

De acordo com Oliveira et al., (2012), além dos fatores genéticos e ambientais, que

influenciam a composição dos OEs, o método e o tempo de extração também podem alterar

seus teores de forma quantitativa e qualitativa. Mattana et al. (2015), comparou métodos de

extração pelas técnicas que utilizam solventes, por hidrodestilação e extração por infusão, em

folhas de Pothomorphe umbellata (L.) Miq. e constatou que foi possível identificar maior

número de compostos na extração pelo método de hidrodestilação.

C. prismatica pertencente à família Myrtaceae, uma espécie arbórea endêmica, que

também pode apresentar porte arbustivo. Essa é uma das inúmeras espécies que compõem a

FOM. Inicialmente classificada como E. prismatica, foi transferida em 2007, para um novo

gênero, Curitiba Salywon & Landrum (SALYWON e LANDRUM, 2007).

Atualmente não existe na literatura nenhum estudo sobre a composição química dos

OEs de C. prismatica e diante do exposto, o objetivo desse estudo foi analisar a composição

química e o rendimento dos OEs dessa espécie, em indivíduos alocados sob diferentes

irradiâncias e em duas estações do ano; primavera e inverno.

95

6.2. Material e Métodos

Local do experimento

O local da coleta do material vegetal (folhas) utilizado para extração do OE é o mesmo

descrito no capítulo 4, item 4.2.

Coleta do material vegetal para extração do óleo essencial

O material vegetal foi coletado entre os anos de 2015 e 2016, nas seguintes datas: 20

de outubro de 2015 (primavera) e 30 de julho de 2016 (inverno). As folhas de C. prismatica

foram coletadas das 08:00 às 10:00 horas, para evitar influências no rendimento dos OEs.

Além disso, foi observado, antes das coletas, um período de no mínimo três dias sem

ocorrência de chuvas. As coletas das folhas foram realizadas em dois ambientes com distintos

níveis de luminosidade, sub-bosque e a pleno sol, sendo coletado ao acaso material de sete

árvores de cada ambiente.

Depois de realizada cada coleta, as folhas de C. prismatica foram acondicionadas em

sacos plásticos hermeticamente fechados, borrifado água e mantidas refrigeradas em gelo até

serem transferidas para refrigerador para posterior realização das extrações. As extrações

foram realizadas no Laboratório de Ecotoxicologia, do Departamento de Biologia, campus

CEDETEG, da Universidade Estadual do Centro-Oeste do Paraná, UNICENTRO.

Extração do óleo essencial

Foram utilizadas na extração, as folhas de C. prismatica que estavam livres de danos

por fungos ou herbivoria. As folhas secas, amarelas ou com material estranho (deposição de

ovos de insetos, musgo, entre outros) também foram desprezadas. Após essa seleção, as folhas

foram pesadas, lavadas com água destilada, divididas manualmente com tesoura e transferidas

para o balão volumétrico.

As extrações do OE das folhas de C. prismatica foram realizadas em triplicata para

cada ambiente (sub-bosque e a pleno sol) e em cada estação (primavera e verão) avaliada. A

técnica utilizada foi a de arraste a vapor, pelo método de hidrodestilação, com folhas frescas.

96

Para hidrodestilação foi utilizando o conjunto manta aquecedora, balão volumétrico

com junta e aparelho tipo Clevenger, conforme Figura 19. As folhas de C. prismatica foram

aquecidas por um período de 3 horas, contadas a partir do início do refluxo da água

condensada do tubo separador para o balão de destilação.

Figura 19. Hidrodestilação do óleo essencial de folhas frescas de Curitiba prismatica

coletada no município de Rebouças-PR., utilizando conjunto com aparelho do

tipo Clevenger, balão de vidro e manta aquecedora.

Fonte: Autor.

Após a extração, o OE foi recolhido e a água residual foi eliminada por meio de

secagem com sulfato de sódio anidro (Na2SO4). Em seguida, o OE foi transferido para frasco

de vidro, que foi vedado por tampa e envolvido por parafilme e papel alumínio, para evitar

possíveis perdas de constituintes voláteis e impedir a entrada de luz. Após esse procedimento

foi armazenado em ambiente refrigerado até ser submetido à análise química dos seus

constituintes.

97

Análise do óleo essencial e identificação dos constituintes por cromatografia

gasosa hifenada com espectrometria de massa

As amostras de OEs foram analisadas no laboratório Central de Análises, da

Universidade Tecnológica Federal do Paraná, campus Pato Branco. Para esta análise foi

utilizado o cromatógrafo a gás Varian 431/CP-3800 acoplado a um detector de massa Varian

210 íon trap MS, faixa de aquisição: 50-250 u; energia de ionização: 70 eV; modo de

aquisição normal (impacto de elétrons; transferline coluna/MS a 200 ºC; íon trap à 170 ºC. A

identificação dos constituintes foi realizada com base nos índices de retenção (ADAMS,

2007), obtidos da coinjeção de uma mistura de n-alcanos, com número de átomos de carbono

entre 7 e 30, utilizados como padrões, e por comparação de seus espectros de massas, nas

seguintes condições: coluna capilar Rtx-5MS (30 x 0,25 x 0,25), temperatura do injetor 250

°C, rampa de aquecimento 60°C – 3,5°C/min – 240°C, hélio como gás de arraste, fluxo de 1

mL/min).

A identificação individual dos compostos químicos dos OEs foi realizada comparando

os dados dos espectros de massas obtidos com os disponíveis no sistema (NIST, 2002). Para

análise quantitativa, a composição percentual das amostras dos OEs, foi calculada pela

integração da área dos picos dos cromatogramas.

Análises Estatísticas

O perfil da identificação e os teores dos óleos essenciais de C. prismatica foram

submetidos à análise estatística multivariada, por meio das técnicas de agrupamento

hierárquico e análise de componentes principais.

A análise de agrupamentos hierárquicos foi realizada utilizando-se o dendrograma

horizontal para a exibição dos agrupamentos das amostras. Nesta análise, foi utilizado o

método Ward e separados pela distância Euclidiana.

Na análise de componentes principais foram geradas novas variáveis (componentes), a

partir dos compostos químicos dos óleos que contivessem significativa variância original dos

dados. Com estes componentes foram gerados gráficos de dispersão dos casos (amostras) e

das variáveis (compostos químicos). Todas as análises foram realizadas no software Statistica

StatSoft, versão 8.0.

98

6.3. Resultados e Discussão

Rendimento do óleo essencial de Curitiba prismatica

As análises estatísticas demonstraram que houve variações significativas no

rendimento dos OEs, das folhas de C. prismatica entre os ambientes de sub-bosque e a pleno

sol, e também entre as estações do ano, conforme Figura 20.

*bAbA

aB

aA

Inverno Primavera0

2

4

6

8

10

12

Ren

dim

ento

(mL.

kg-1)

Estações

Sombra Sol

* Médias seguidas pelas mesmas letras, minúsculas dentro de cada estação e maiúscula entre os mesmos ambientes, não diferem estatisticamente pelo Teste de Tukey, ao nível de 5 % de probabilidade.

Figura 20. Rendimento do óleo essencial (mL.kg-1) das folhas frescas de Curitiba prismatica

coletadas em Rebouças-PR.

As médias dos rendimentos no OE no inverno (5,61 mL.Kg-1 folhas frescas) foram

15,85% inferiores que o rendimento obtido na primavera (6,67 mL.Kg-1 folhas frescas). Essa

diferença deve-se principalmente ao rendimento superior no ambiente a pleno sol, visto que

não houve diferenças significativas entre as estações no ambiente sombreado, Figura 20.

No ambiente a pleno sol, a maior média de produção de OE (9,73 mL.Kg-1 folhas

frescas) ocorreram durante a primavera. No inverno, neste mesmo ambiente, ocorreu

significativa diminuição do rendimento (27,40%). Essa diminuição, provavelmente está

relacionada com a menor disponibilidade hídrica, menor radiação solar incidente e baixa

atividade biossintética das plantas.

99

De acordo com os dados meteorológicos, referentes à região de Rebouças-PR, obtidos

do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) no período de setembro de 2015 a julho de

2016 (Figura 21) verifica-se diminuição durante o inverno de 17,60% e 23,54% na

precipitação e na radiação solar incidente, respectivamente, em relação à primavera. Essa

menor disponibilidade hídrica, aliada a redução da radiação solar e aos efeitos climáticos da

estação podem justificar as alterações fisiológicas que ocasionaram a diminuição da produção

de OE no inverno.

200

225

250

275

300

325

350

Precipitação Radiação solar

Estação do ano

Prec

ipita

ção

(mm

)

Primavera Inverno10

11

12

13

14

15

Rad

iaçã

o so

lar (

MJ.m

-1.d

ia-1

)

Figura 21. Variações da radiação solar incidente e precipitação média registradas nas

estações da primavera - 2015 e inverno - 2016.

Os dados obtidos nesse trabalho estão de acordo com Castro et al. (2005), os quais

afirmam que devido aos óleos essenciais também possuírem ação protetora em relação a

estresse abiótico, como aqueles associados com mudanças de temperatura, conteúdo de água,

níveis de luz, exposição à UV, entre outros, esses maiores rendimentos podem representar

uma resposta adaptativa a essa condição ambiental em que se desenvolveram os indivíduos de

C. prismatica. Ainda de acordo com Souza (2007), a baixa disponibilidade hídrica e

principalmente as baixas temperaturas podem afetar além do desenvolvimento da planta, e seu

teor de OE.

100

A menor produção de OE em ambiente de sub-bosque pode estar relacionada à menor

atividade metabólica devido a menor irradiância. De acordo com Oliveira et al. (2007), a

planta responde aos ambientes com baixa incidência de radiação diminuindo as atividades

metabólicas de assimilação do carbono e absorção de nutrientes minerais, inibindo seu

crescimento e fazendo com que a produção de OE seja também influenciada, diminuindo

assim o seu rendimento.

Diversos trabalhos, sobre o rendimento de OEs, que analisaram o efeito da

luminosidade encontraram resultados semelhantes aos apresentados nesse estudo. Paulus et al.

(2013), estudando teor de óleo essencial em Aloysia triphylla (L'Hér.) Britton, observaram

maior teor de óleo essencial nas plantas cultivadas em condições de maior espaçamento de

plantas, e constataram que nesta condição houve maior irradiância em relação aos cultivos

mais adensados. Ventrella e Ming (2000) trabalhando com Lippia alba (Mill.) N.E.Br

alocadas a pleno sol verificaram elevação no teor de óleo essencial em relação aos ambientes

sombreados. Silva et al., 2006 verificou que o nível de radiação a pleno sol também aumentou

o rendimento de óleo essencial em Baccharis trimera (Less.) DC (SILVA et al., 2006).

Composição química do óleo essencial da Curitiba prismatica

A análise química das amostras de OEs identificou um total de 54 compostos,

conforme Tabela 4. Desses compostos 51,85%, pertence à classe dos sesquiterpenos

hidrocarbonados. Os demais compostos, com 18,52%, 16,67% e 12,96% dividem-se em

monoterpenos oxigenados, sesquiterpenos oxigenados e monoterpenos hidrogenados,

respectivamente.

Tabela 4. Composição química dos óleos essenciais das folhas de C. prismatica coletadas em

Rebouças-PR, na primavera e inverno, nos ambientes de pleno sol e de sub-bosque.

Constituinte Classe IR Inverno Sol

Inverno Sombra

Primavera Sol

Primavera Sombra

1,5-Dimetil-1,5-cyclooctadieno1 MH 1103 - - 10,39 - 3,7,11,15-Tetrametil-2-hexadecen-1-ol2 SO 2045 2,01 4,45 - - 6-Isopropenil-4,8a-dimetil-1,2,3,5,6,7,8,8a -octahidro-naphthalen-2-ol (3)3 SO 1690 - 0,30 - - Alloaromadendreno4 SH 1386 - 1,31 8,17 1,80

Continua na próxima página

101

Constituinte Classe IR Inverno Sol

Inverno Sombra

Primavera Sol

Primavera Sombra

Aromadendreno5 SH 1386 4,27 3,44 - - Benzil isovalerato6 SH 1394 - - 2,22 - Bicyclosesquiphellandreno7 SH 1386 1,67 1,37 - 4,75 Cadala-1(10),3,8-trieno8 SH 1548 - - - 0,51 Calareno9 SH 1403 3,31 3,14 - - Careno10 MH 919 0,52 - 21,18 - Cariofileno11 SH 1494 - - 22,01 - Carvomenthono12 MO 1148 - - - 0,07 Carvono13 MO 1190 - - 0,36 - Cis-Carveol14 MO 1206 - 0,07 0,94 - Cis-óxido limoneno15 MO 1031 - - 0,05 - Cis-Pinen-3-ol16 MO 1070 - - 0,34 - Cis-p-Mentha-2,8-dien-1-ol17 MO 1140 - - 0,17 - Cis-verbenono18 MO - - 0,44 - Cubenol19 SO 1580 5,35 5,98 - - Dioxido de limoneno20 MO 1127 - - 0,20 - Elixeno21 SH 1431 10,95 10,30 - 0,29 Epizonareno22 SH 1469 3,14 2,39 - - Eremophileno23 SH 1515 - - - 10,26 Germacreno D24 SH 1523 - 2,51 - 0,76 Guaieno25 SH 1018 - 0,93 - - Limoneno26 MH 1018 - 2,59 - 1,03 Cadina-1(2),4-dieno 27 SH 1440 10,12 8,69 - 16,42 Origaneno28 MH 902 - 4,95 - 5,91 Óxido cariofileno29 SO 1507 1,22 - - 2,40 Pineno-epoxide30 MH 961 - - 0,58 - Pirocarvono31 MO 1114 - - 0,22 - Spathulenol32 SO 1536 2,30 2,41 - 2,59 Tau-cadinol33 SO 1580 5,05 - - 22,50 Terpineol34 MO 1143 1,03 0,25 3,94 0,38 Torreyol35 SO 1580 1,00 - - 1,26 Trans-Cariophylleno36 SH 1494 - 7,56 - 9,67 Valenceno37 SH 1474 - - 2,89 0,50 γ-cadineno38 SO 1435 - 5,16 - - γ -terpineno39 MH 998 0,54 - - - α-cadinol40 SO 1580 - 1,01 - - α-calacoreno41 SH 1547 - 0,36 - 0,91 α-cariofileno42 SH 1579 2,24 1,81 4,36 2,45 α-cubebeno43 SH 1314 3,06 0,47 7,96 2,90 α-guaieno44 SH 1490 - - - 0,39 α-gurjuneno45 SH 1419 3,24 2,92 6,90 3,88 α-muuroleno46 SH 1440 - - 6,29 3,13 α-phellandreno47 MH 969 - - 0,39 0,63

Continua na próxima página

102

Constituinte Classe IR Inverno Sol

Inverno Sombra

Primavera Sol

Primavera Sombra

β-cariofileno48 SH 1494 15,24 - - - β-elemeno49 SH 0,66 - - γ-elemeno50 SH 1465 14,45 1,06 - 3,40 γ-gurjuneno51 SH 1461 - 14,78 - 0,65 γ-langeno52 SH 1221 - - - 0,28 γ-muuroleno53 SH 1435 - - - 0,27 δ-cadineno54 SH 1469 9,28 9,14 - - IR - índice de retenção, MH - Monoterpeno hidrocarbonado, MO - Monoterpeno oxigenado, SH - Sesquiterpeno hidrocarbonado, SO – Sesquiterpeno oxigenado.

Observou-se que OEs das folhas de C. prismatica apresentaram variações nos teores e

nos compostos químicos identificados entre as estações e também entre os ambientes

analisados, conforme Figura 22.

0

5

10

15

20

25

30

35

Qua

ntid

ade

de C

ompo

stos

Estações e ambientes avaliados

MH MO SH SO

PrimaveraSol

PrimaveraSombra

InvernoSombra

InvernoSol

MH - Monoterpeno hidrocarbonado, MO - Monoterpeno oxigenado, SH - Sesquiterpeno hidrocarbonado, SO – Sesquiterpenos oxigenado.

Figura 22. Distribuição de compostos terpênicos, agrupados por classes, dos óleos essenciais

das folhas de Curitiba prismatica coletadas em Rebouças-PR, na primavera e

inverno, e nos ambientes de pleno sol e sombreado em sub-bosque.

Nas amostras coletadas no inverno, em ambiente sombreado de sub-bosque, foram

identificados 28 compostos, enquanto que a pleno sol foram 21 compostos. Em ambos

ambientes predominaram os sesquiterpenos hidrogenados, com 57,14% e 64,29%,

respectivamente, nos ambientes a pleno sol e sombreado.

De todos os compostos identificados no inverno, 15 compostos ocorreram em ambos

os ambientes, representando os teores de 76,43% e 57,82% dos OEs extraídos das folhas

coletadas em ambiente a pleno sol e no sub-bosque, respectivamente.

103

No ambiente de sub-bosque, os compostos majoritários foram γ-gurjuneno (14,78%),

elixeno (10,95%) e δ-cadineno (9,14%). Nessa mesma estação, porém no ambiente a pleno

sol, os compostos com maiores teores foram o β-cariofileno (15,24%), γ-elemeno (14,45%) e

elixeno (10,95%).

A análise dos OEs de folhas coletadas na primavera, tanto em ambiente sombreado

como a pleno sol, apresentou o mesmo número de compostos químicos encontrados no

inverno. Porém, ocorreram diferenças nos teores e nos compostos químicos identificados,

conforme Figura 22. Nessa estação no ambiente a pleno sol não foram identificados

compostos pertencentes à classe dos sesquiterpenos oxigenados, sendo os monoterpenos

oxigenados, com 42,86% os principais constituintes. No ambiente sombreado, os

sesquiterpenos hidrogenados (67,86%) formaram a maior classe dos compostos identificados.

A maior produção de monoterpenos (42,86%), moléculas pequenas e de maior

volatilidade, observadas na primavera e somente no ambiente a pleno sol, pode estar ligado

com a sinalização química. Foi observado que essas árvores estavam em pleno

desenvolvimento da brotação, preparando-se para o início da floração e consequente

frutificação.

No ambiente a pleno sol, na primavera, os principais compostos foram o cariofileno

(22,01%), careno (21,18%) e o 1,5-dimetil-1,5-cyclooctadieno (10,39%), enquanto que no

sub-bosque os principais compostos foram o tau-cadinol (22,50%), cadina-1(2),4-dieno

(16,42%) e o eremophileno (10,26%).

Os compostos químicos α-cariofileno, α-cubebeno e α-gurjuneno foram encontrados

em todos os ambientes, em ambas as estações analisadas. Esses compostos apresentaram

maiores rendimentos na primavera, em ambiente a pleno sol.

Carneiro (2016) analisando OEs de Eugenia klotzschiana Berg, encontrou como

compostos químicos majoritários o α-cariofileno (17,38%), γ-elemeno (13,14%) e elixeno

(10,20%). SCALVENZI (2017) encontrou o β-cariofileno, no OE de Myrcia splendens (Sw.)

DC. como sendo o terceiro mais abundante.

Nessa mesma estação, porém em ambiente de sub-bosque, a quantidade de

monoterpenos diminuiu para 7,14%. Essa diminuição pode estar relacionada ao fato que foi

observada baixa atividade de brotação, e consequentes atividades reprodutivas no ambiente de

sub-bosque.

104

Por outro lado, a maior concentração de sesquiterpenos no inverno, momento em que

as árvores estão em estado de repouso vegetativo e mais suscetíveis ao ataque de patógenos

devido ao excesso de umidade e baixas temperaturas, podem indicar funções de defesa para

estas classes de compostos.

A análise dos OEs das folhas de C. prismatica utilizando a técnica multivariada de

análise de agrupamento apresentou a formação de quatro distintos grupos, conforme Figura

23.

0 20 40 60 80 100 120 140

Distância de Ligação

Primavera-Sol-R2

Primavera-Sol-R2

Primavera-Sol-R1

Primavera-Sombra-R3

Primavera-Sombra-R2

Primavera-Sombra-R1

Inverno-Sombra-R3

Inverno-Sombra-R2

Inverno-Sombra-R1

Inverno-Sol-R3

Inverno-Sol-R2

Inverno-Sol-R1

Am

ostra

s

Figura 23. Dendrograma para o agrupamento das amostras de óleos essenciais das folhas de

Curitiba prismatica coletadas em Rebouças-PR, na primavera e inverno, nos

ambientes de pleno sol e sombreado.

Os grupos formados foram definidos pelo traçado de uma linha paralela ao eixo

vertical, denominada “linha fenon”. Definiu-se a distância para traçar essa linha entre as

distâncias euclidianas de ligação 44,03 e 74,86, que representam as maiores diferenças entre

as amostras de OEs.

Essas distâncias foram obtidas pela análise da Figura 24, em que o corte foi realizado

no dendrograma entre as distâncias no qual ocorre a maior distância de ligação, conforme

indicado no gráfico pelo retângulo cinza.

105

O coeficiente de correlação cofenético, utilizado para avaliar a consistência do

agrupamento, foi de 0,88. De acordo com Rohlf e Fisher (1968) e Bussab et al. (1990) uma

correlação cofenética acima de 0,7 é suficiente para classificar o agrupamento como

consistente. Dessa forma, os grupos formados representam satisfatoriamente as similaridades

e diferenças das amostras de OEs das folhas de C. prismatica.

0 2 4 6 8 10 12

Passos

-20

0

20

40

60

80

100

120

140

Dis

tânc

ia d

e Li

gaçã

o

Figura 24. Gráfico de distância de ligação das amostras de óleos essenciais das folhas de

Curitiba prismatica coletadas em Rebouças-PR, na primavera e inverno, nos

ambientes de pleno sol e sombreado.

O primeiro grupo formado é constituído pelas amostras coletadas no inverno, em

ambiente a pleno sol. Essas amostras, de acordo com dendrograma (Figura 23), foram as mais

semelhantes, visto que as suas distâncias de ligação foram as menores. As diferenças

encontradas são relacionadas somente aos teores de cada composto presente no OE, que

tiveram pequenas variações, não sendo observadas diferenças nos tipos de compostos

químicos identificados entre essas repetições.

O próximo grupo formado também é constituído pelas amostras coletadas no inverno,

porém no ambiente sombreado de sub-bosque. Esse grupo foi menos homogêneo que o grupo

anterior. A variação dentro do grupo, igualmente como no ambiente a pleno sol, deve-se

somente às maiores diferenças nos teores dos compostos químicos presente nessas amostras.

106

A similaridade das amostras coletadas no inverno pode ser observada pela análise de

componentes principais (ACP), Figura 25. As amostras de ambos os ambientes estão todas

situadas no primeiro quadrante, formando um grande grupo (círculo tracejado). Essa

proximidade por ser observada também na Figura 23, na qual utilizando como ponto de corte

a distância próxima de 80, tanto o ambiente a pleno sol como o sombreado ficariam no

mesmo grupo.

SOL-INV-R1SOL-INV-R2

SOL-INV-R3

SOM-INV-R1

SOM-INV-R2

SOM-INV-R3

SOL-PRI-R1

SOL-PRI-R2

SOL-PRI-R3

SOM-PRI-R1

SOM-PRI-R2

SOM-PRI-R3

-12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8

Componente 1 (40,60%)

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

Com

pone

nte

2 (2

6,87

%)

SOL-INV-R1SOL-INV-R2

SOL-INV-R3

SOM-INV-R1

SOM-INV-R2

SOM-INV-R3

SOL-PRI-R1

SOL-PRI-R2

SOL-PRI-R3

SOM-PRI-R1

SOM-PRI-R2

SOM-PRI-R3

SOL-PRI - folhas em ambiente de pleno sol coletadas na primavera, SOM-PRI - folhas em ambiente de sub-bosque coletadas na primavera, SOL-INV - folhas em ambiente de pleno sol coletadas no inverno, SOM-INV - folhas em ambiente de sub-bosque coletadas no inverno.

Figura 25. Dispersão das amostras para os óleos essenciais de folhas das folhas de Curitiba

prismatica coletadas em Rebouças-PR, na primavera e inverno, nos ambientes de

pleno sol e sombreado em sub-bosque.

Os grupos formados pelas amostras da primavera apresentaram maior dissimilaridade,

tanto entre os ambientes como entre as duas estações analisadas. Essa variação deve-se a

diversidade química e aos teores dos compostos identificados. Os compostos trans-

cariophylleno, eremophileno, cadina-1(2),4-dieno e o tau-cadinol, que constitui 58,85% dos

OEs do ambiente de sub-bosque, não ocorreram à pleno sol. Da mesma forma, no ambiente a

pleno sol os compostos cariofileno, careno e 1,5-Dimetil-1,5-cyclooctadieno, que representam

53,58% do teor de OE, somente ocorreram nas amostras do ambiente a pleno sol.

107

Essas maiores diferenças na primavera podem ser observadas na Figura 23 e 25. Na

Figura 23 a maior dissimilaridade dos OEs do ambiente a pleno sol é representada pela maior

distância de ligação com os demais grupos. Na Figura 25 observa-se que as amostras

pertencentes à primavera ficaram em quadrantes separados, refletindo as diferenças na

composição química do OE.

A análise de ACP das amostras de OEs das folhas de C. prismatica apresentou cinco

componentes com autovalores acima de um, dos quais quatro componentes contêm 92,14% da

variância total acumulada nos dados.

Os gráficos da dispersão dos casos (amostras do OEs) e da dispersão das correlações

das variáveis (compostos químicos dos OEs) estão representados na Figura 25 e 24,

respectivamente. Os componentes 1 e 2 representam 67,47% de toda variância acumulada.

Existe uma relação para as projeções espaciais entre os dois tipos de gráficos (Figura

25 e 26). A dispersão das variáveis (compostos químicos do OE) influencia a dispersão dos

casos (amostras de OEs), formando quatro grupos distintos. Esses grupos formados são os

mesmos identificados na análise de agrupamento, em que ocorreu a separação das amostras

por estação e por tipo de ambiente. Cada grupo formado é influenciado por um conjunto

específico dos compostos químicos identificados e seus respectivos teores (Figura 26).

1

2

3

4

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

1617

18 1920

21

22

23

24

25

26

2728

29

3031

32

33

34

3536

37

38

39

5

40

41

4243

44

4546

47

48 49

50

51

52

53

54

-1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0

Componente 1 (40,60%)

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

Com

pone

nte 2

(26,

87%

)

1

2

3

4

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

1617

18 1920

21

22

23

24

25

26

2728

29

3031

32

33

34

3536

37

38

39

5

40

41

4243

44

4546

47

48 49

50

51

52

53

54

1-54: constituintes químicos identificados. Figura 26. Dispersão dos compostos químicos presentes nos óleos essenciais de folhas das

folhas de Curitiba prismatica coletadas em Rebouças-PR, na primavera e inverno,

nos ambientes de pleno sol e sombreado em sub-bosque.

108

De acordo, com os dados analisados, pode-se observar que os efeitos da irradiância e

da sazonalidade influenciam a composição química dos OEs em folhas de C. prismatica.

Esses resultados estão de acordo com estudos realizados por diversos autores (GOBBO-

NETO e LOPES, 2007; HESS et al., 2007; BARRA, 2009; BRITO, 2010; KESZEI et al.,

2010; MARCO et al., 2011), os quais também constataram que os fatores abióticos alteram a

morfologia, fisiologia e a produção de OEs em plantas.

Além dos fatores ambientais estudados, outros podem estar correlacionados com as

variações encontradas nos OEs de C. prismatica, como o padrão genético (LAMIEN-MEDA

et al., 2010), expressão gênica diferencial (PAULA et al., 2011), entre outros.

109

6.4. Conclusão

As análises de agrupamentos e de componentes principais demonstram serem

ferramentas adequadas para avaliar a variabilidade de OEs de C. prismatica. Ambas as

técnicas multivariadas evidenciaram os efeitos da sazonalidade (primavera e inverno) e de

diferentes ambientes (pleno sol e sombreado) e sua correlação com a composição química dos

OEs das folhas de C. prismatica.

Pela análise dos OEs pode-se observar a plasticidade de C. prismatica em resposta às

variações sazonais e de irradiância, influenciando a síntese dos compostos terpênicos

provenientes do metabolismo especializado desta espécie. Essa influência pode ser observada

tanto no rendimento total dos OEs como nos diferentes teores e diversidade de compostos

químicos identificados em cada estação e ambiente.

Este estudo demonstrou que cada um dos diferentes grupos de OEs encontrado nas

análises realizadas possui rendimentos e características químicas específicas. Dessa forma, os

dados presentes nesse trabalho podem servir de base para o planejamento de bioensaios que

visem compreender melhor as possíveis aplicações dos OEs de C. prismatica.

110

6.5. Referências Bibliográficas

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7. Considerações finais

Estudos com a C. prismatica são muitos escassos, particamente inexistentes. Com

isso, durante a realização deste trabalho verificou-se a necessidades e possibiidade do

desenvolvimento de outras pesquisas complementares, para contribuirem e aperfeiçoarem no

conhecimento dessa espécie, conforme segue:

- Análise dos efeitos da sazonalidade e da irradiância no desempenho fotossintético,

pela avaliação das atividades das enzimas catalase, peroxidase e superóxido dismutase. Essas

enzimas atuam na proteção contra danos oxidativos causados pelas espécies reativas de

oxigênio (EROs) devido a estresse bióticos e abióticos.

- Estudo da fenologia, estrutura vertical e arquitetura de copas, que juntamente com os

disponíveis nesse trabalho, poderão ser usados para definir técnicas de manejo específicas

para espécie.

- A extração dos OEs realizada nesse trabalho utilizou amostras de folhas frescas de C.

prismatica. Futuros trabalhos poderão avaliar os Oes presentes nos frutos, folhas secas e

casca, coletados de árvores de diferentes idades.