O termo biodisponibilidade, proposto inicialmente para a área farmacológica, indica a proporção do nutriente que é absorvido e utilizado pelo organismo (Andrade et al. 2005). Para o caso de comunidades vegetais, a fração do elemento disponível para absorção pelas raízes pode ser chamada de fração fitodisponível (Greger 1999). Como visto anteriormente, as concentrações totais e biodisponíveis dos elementos estão associadas às várias frações dos solos: 1. Na solução do solo como íons metálicos livres ou complexos solúveis; 2. Adsorvidos a sítios de troca iônica de constituintes inorgânicos do solo; 3. Ligados a matéria orgânica do solo; 4. Precipitados com óxidos, hidróxidos, carbonatos, fosfatos, e 5. Incorporado na estrutura de minerais silicáticos.
Devido às diversas características do solo associados aos fatores climáticos e bióticos, os quais refletem diretamente na disponibilidade dos elementos para plantas, vários cientistas têm tentado encontrar meios para medir a fração fitodisponível de metais nos solos, testando diferentes métodos de extração, simples e sequencial, com diferentes soluções extratoras, tais como ácidos, agentes quelantes (EDTA, DTPA [+TEA], sais tamponados (NH4OAc) e sais neutros (CaCl2, MgCl2, Sr(NO3)2, NH4NO3) (Maiz et al. 2000, Lombi et al. 2001b, Rodrigues et al. 2001, Lã et al. 2003, Martins et al. 2003, Kabata-Pendias 2004, Andrade et al. 2005, Chojnacka et al. 2005, Remon et al. 2005, Gonçalves et al. 2006, Gupta & Sinhá 2007, Menzies et al. 2007). A técnica da extração sequencial baseia-se na identificação da distribuição dos elementos químicos pelas várias fases sólidas do solo ou sedimento. Neste procedimento, utiliza-se uma série de extratores químicos, mais ou menos seletivos, escolhidos de modo a solubilizar sucessivamente as diversas fases mineralógicas presentes na matriz em estudo (Basílio 2005).
A absorção dos elementos pelas raízes pode ser passiva e ativa. A absorção passiva corresponde a difusão dos íons da solução externa para dentro da endoderme da raiz sem gasto de energia, ou seja, a passagem dos íons através da membrana é a favor de um gradiente de concentração. Muito frequentemente, a planta necessita também realizar um transporte iônico contra um gradiente de concentração, no qual há gasto de energia e a absorção é referida como ativa (Larcher 2000). Quando as raízes e microrganismos associados alteram a mobilidade dos elementos na rizosfera, propriedades biológicas e estruturais das raízes podem ser alteradas e vários elementos, tais como os potencialmente tóxicos ou os que não são necessários, podem ser absorvidos passivamente (Larcher 2000, Kabata- Pendias & Pendias 2001, Fitter & Hay 2002).
De qualquer forma, a habilidade das plantas em absorver os elementos pode ser avaliada através da razão entre a concentração do elemento na planta (parte aérea) e sua concentração total no solo, em geral, chamada de coeficiente de absorção biológico (BAC– Biological Absortion Coefficient) (Brooks 1983, Kabata-Pendias & Pendias 2001, Tlustoš et al. 2006). No presente trabalho, tal coeficiente foi referido como coeficiente de bioacumulação (CB). Alguns autores calculam o coeficiente de bioacumulação considerando a concentração dos elementos acumulados na parte aérea como sendo folhas ou folhas + caule (Xue et al. 2004, Li et al. 2007, Wang et al. 2008, Xiaohai et al. 2008, Brunetti et al. 2009) e outros consideram a concentração fitodisponível dos elementos presentes na rizosfera ou invés da concentração total (Chojnacka et al. 2005).
A translocação dos elementos absorvidos das raízes para a parte aérea também pode ser avaliada por um coeficiente biológico, o coeficiente de transferência biológico (BTC – Biological Tranfer Coefficient), ou simplesmente, coeficiente de translocação (CT), calculado pela razão entre a concentração do elemento presente na parte aérea (folhas + caule) e a concentração do mesmo elemento absorvido pelas raízes (Chojnacka et al. 2005, Li et al. 2007, Wang et al. 2008, Brunetti et
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A eficiência de absorção de nutrientes pela raiz e a sensibilidade e tolerância por uma determinada concentração dos elementos são características determinadas geneticamente (Baker et al. 2000, Larcher 2000) e podem diferir dependendo do sistema solo-planta (Kabata-Pendias & Pendias 2001, Fitter & Hay 2002). Dependendo também da capacidade de absorção e acumulação, as plantas podem ser classificadas como sensíveis, tolerantes, acumuladoras ou hiperacumuladoras (Greger 1999, Larcher 2000, Adriano 2001, Siegel 2002, Manahan 2004). As sensíveis não apresentam mecanismos de escape ou tolerância a determinados íons e, desta forma, têm dificuldades em colonizar e sobreviver em solos com altas concentrações (natural ou artificialmente) de elementos traço. As plantas tolerantes possuem a habilidade de evitar ou excluir metais com o intuito de reduzir a sua incorporação celular. Estas plantas têm muitos tipos de barreiras para evitar a absorção, mas quando a concentração de metal torna-se muito alta, estas barreiras perdem esta função, e a absorção aumenta maciçamente (Greger 1999). As plantas acumuladoras absorvem e acumulam entre 100 e 1000 ppm ou mg kg -1 (peso seco) do elemento. Já as hiperacumuladoras, acumulam concentrações extremamente altas de determinados elementos-traço (>1000ppm) (Greger 1999, Siegel 2002, Manahan 2004). Para tolerar tais concentrações, estas plantas possuem mecanismos de detoxificação de metais, evitando o efeito do excesso destes sobre seu metabolismo, crescimento e reprodução (Haridasan 2000, Larcher 2000, Ducic & Polle 2005).
Muitas espécies de plantas acumuladoras de metais têm sido identificadas e estudadas nos últimos anos. Isso inclui estudos de espécies nativas e cultivadas que acumulam ou hiperacumulam As, Cd, Cu, Cr, Co, Mn, Ni, Pb e/ou Zn (Kidd et al. 2004, Xue et al. 2004, Yanqun et al. 2005, Basic
et al. 2006, Corrêa 2006, Deng et al. 2007, Fujaco 2007, Kidd et al. 2007, Marguı et al. 2007, Min et
al. 2007, Wang et al. 2007, Zhuang et al. 2007, Sousa et al. 2008). Estas pertencem a um amplo número de famílias não relacionadas entre si (Amaranthaceae, Asteraceae, Brassicaceae, Cistaceae, Graminaceae, Phytolaccaceae, Poaceae). Tais espécies têm sido foco de estudos que buscam alternativas mais econômicas para as técnicas de remediação e uso para reabilitação ou recuperação de áreas degradadas (Ernst 1996, MacGrath et al. 2001, Lombi et al. 2001b, Reeves 2003, Meers et al. 2005, Liphadzi & Kirkham 2006, Nascimento & Xing 2006, Murakami et al. 2007, Brunner et al. 2008, Domínguez et al. 2008). A aplicação de plantas para remediar os solos chama-se fitorremediação e engloba diferentes técnicas, tais como a fitoextração, fitoestabilização e fitoimobilização (Wenzel et al. 1999). A fitoextração remove metais e constituintes orgânicos do solo através da acumulação pelas raízes e sua translocação para a parte aérea da planta. A fitoestabilização utiliza plantas tolerantes aos elementos tóxicos poluentes, estabilizando mecanicamente os solos por prevenir sua erosão. A fitoimobilização previne o movimento e transporte dos elementos tóxicos dissolvidos usando plantas que diminuam a mobilidades destes elementos no solo.
Espécies de plantas acumuladoras de metais pesados também podem ser empregadas na detecção qualitativa e quantitativa da situação de estresse causado por contaminação do meio ambiente. Para serem consideradas boas bioindicadoras, as plantas devem incorporar um elemento em proporções próximas às concentrações nos solos e ter uma ampla distribuição geográfica que permita uma boa amostragem de sua densidade (Siegel 2002).