Algas do solo em campos de trigo na Europa Central: o que o DNA revelou

Algas costumam ser lembradas por lagos, represas e florações no oceano - não pela terra sob plantações de trigo.

Ainda assim, pesquisadores vêm percebendo que áreas agrícolas abrigam comunidades enormes de algas microscópicas que, de forma discreta, podem contribuir para manter os solos saudáveis e produtivos.

Em campos de trigo da Europa Central, o primeiro 1 centímetro do solo abriga uma comunidade fotossintética com centenas de espécies - um mosaico que, até agora, nunca tinha sido mapeado.

A vida invisível sob as lavouras

Algas também vivem em ambientes terrestres. Elas ocupam a camada superficial dos campos, resistem à seca e ao frio e realizam fotossíntese no próprio solo.

As algas do solo respondem por cerca de seis por cento de toda a fotossíntese na superfície terrestre do planeta. Em algumas áreas agrícolas, podem representar mais de um quarto da biomassa microbiana.

Para entender quem está ali, uma equipe da Universidade de Göttingen e da vizinha Universidade de Kassel decidiu catalogar essas comunidades. Ao longo de 2024, o grupo coletou amostras em campos orgânicos de trigo operados por Kassel.

A pesquisa foi conduzida pelo professor Thomas Friedl, especialista em algas que estuda esses organismos há décadas.

Na avaliação de Friedl, parte da fertilidade do solo agrícola pode depender do que essas algas fazem silenciosamente perto da superfície.

Encontrando algas por meio do DNA

Antes deste estudo, ninguém havia reunido um inventário completo, baseado em DNA, das algas presentes em áreas agrícolas da Europa Central.

Contá-las ao microscópio é demorado, sujeito a erros e ainda deixa de fora organismos que não crescem em laboratório - no máximo, oferece um retrato incompleto.

Em vez disso, o time de Friedl recorreu ao metabarcoding de DNA: a leitura de pequenos “códigos de barras” genéticos em cada amostra para identificar quais organismos estavam presentes.

Foram analisados cinco campos orgânicos de trigo em três momentos de 2024: início de março, julho (antes da colheita) e novembro (pós-colheita).

As algas das lavouras mudam com as estações

O resultado mais inesperado foi o quanto a composição das algas variou ao longo do ano. Para a maioria dos outros microrganismos do solo, as comunidades tendem a permanecer relativamente estáveis entre as estações.

Com as algas, ocorreu uma reorganização intensa - uma renovação que não costuma aparecer em outros grupos microbianos avaliados em solos agrícolas.

Em março, com o frio ainda presente e o solo exposto entre as plantas jovens de trigo, predominaram algas amarelo-esverdeadas.

Já em julho, as algas azul-esverdeadas assumiram a liderança. Sua participação saltou de aproximadamente 10 por cento para cerca de três quartos - uma inversão completa em menos de quatro meses.

Diatomáceas - um grupo conhecido de algas unicelulares mais associado a mares e lagos - também foram encontradas no solo agrícola. Elas seguiram um padrão próprio, alcançando o pico em março, junto das algas amarelo-esverdeadas.

Condições de inverno favorecem o crescimento de algas

Durante os meses frios, as algas amarelo-esverdeadas dominantes conseguem se espalhar sobre o solo descoberto como uma espécie de cobertura com aspecto de feltro. Em vários campos amostrados em março, essas camadas eram visíveis a olho nu.

Em julho, porém, essa cobertura quase desapareceu. Com o aumento das temperaturas e o fechamento do dossel do trigo sobre o chão, algas azul-esverdeadas e algas verdes passaram a ocupar o espaço.

Os pesquisadores ainda buscam esclarecer se a mudança foi causada principalmente pelo aquecimento, pelo aumento do sombreamento ou por uma combinação dos dois fatores.

Métodos de cultivo remodelam a vida de algas

Costuma-se associar a agricultura orgânica a maior diversidade microbiana, e a equipe esperava observar o mesmo padrão entre as algas.

O que apareceu, contudo, foi diferente: campos convencionais de trigo sustentaram mais biomassa de algas no total e maior diversidade de algas amarelo-esverdeadas e diatomáceas. As cianobactérias foram a exceção - nelas, a diversidade caiu acentuadamente.

Essa troca tem implicações práticas. Cianobactérias já são usadas como fertilizante vivo em regiões produtoras de arroz na Ásia, onde a fixação de nitrogênio por esses organismos diminui a dependência de insumos sintéticos.

Estudos relacionados também indicam que cianobactérias cultivadas em laboratório conseguem reconstruir, do zero, áreas de solo degradado e estéril.

A escolha da cultura muda os ecossistemas do solo

A equipe também coletou amostras em dois campos de milho cultivados de forma convencional na área ao lado.

No solo, o milho se comporta de maneira distinta do trigo: plantas mais altas, maior espaçamento, mais luz chegando ao chão e um ambiente mais salino e mais rico em nitrogênio devido ao uso de fertilizantes.

Nessas condições, as cianobactérias diminuíram ainda mais, enquanto algas verdes prosperaram. Apesar de todos os padrões levantados, um achado mais discreto chamou atenção.

Uma parcela grande das algas registradas em março também apareceu em julho e novembro, independentemente da cultura ou do manejo - um núcleo estável, com a variação sazonal acontecendo ao redor dele.

Um primeiro retrato das algas do solo

Dez campos em uma única região não representam, por si só, a agricultura europeia como um todo.

Solos diferentes, outros climas e rotações de culturas podem direcionar as comunidades de algas para cenários que este recorte não captou - e os autores deixam isso claro.

Um estudo de continuidade já está em andamento, com base em mais de 300 amostras provenientes de experimentos de campo de longa duração.

“Até agora, nem pesquisadores nem agricultores tinham consciência de como o manejo das culturas afeta as algas em seus campos”, disse Miriam Athmann, agrônoma da Universidade de Kassel e coautora do trabalho.

As algas podem ajudar as fazendas do futuro?

Esse desconhecimento está diminuindo. Pela primeira vez, o microbioma do solo agrícola da Europa Central foi mapeado incluindo algas, além das bactérias e fungos que costumam dominar a maioria dos levantamentos.

Centenas de espécies vivem nos primeiros 2,5 centímetros do solo cultivado, respondendo à escolha da cultura, à estação e ao uso de insumos químicos em padrões que estudos anteriores, focados em bactérias, não haviam percebido.

A questão prática, agora, é saber se será possível orientar agricultores para práticas que protejam as cianobactérias já presentes nas lavouras, em vez de suprimi-las.

Trata-se de um filme fotossintético que fixa nitrogênio, retém água e alimenta o restante da comunidade do solo - um tipo de ajuda gratuita que poucas propriedades podem se dar ao luxo de perder.