Evolução

Por que as gramíneas C4 passaram a dominar as savanas: CO2, estação seca e fogo

Publicado em 12/10/2026 · Última alteração em 12/10/2026

Assuntos: Plantas em ação

As gramíneas C4 dominam as savanas atuais, mas só se expandiram há 4 a 8 milhões de anos (no leste da África, desde cerca de 10 milhões). O CO2 estava estável nessa época, então a queda dele explica, no máximo, a origem da via C4. A expansão é atribuída a estação seca marcada, fogo que elimina árvores e fatores regionais.

Gramíneas C4 usam uma variante da fotossíntese que concentra CO2 dentro da folha e evita a fotorrespiração, um desperdício de energia que cresce com o calor. Por isso levam vantagem em climas quentes e abertos. Ainda assim, não dominaram os trópicos logo que surgiram: o registro isotópico de solos fósseis e de dentes de herbívoros mostra que o domínio veio no Mioceno tardio. A pergunta é o que mudou na paisagem nesse momento. As candidatas são o CO2, o clima (chuva mais sazonal ou mais seca), o fogo e os herbívoros, e elas não se excluem.

Uma vantagem que só aparece com atraso

Em gramíneas, linhagens C4 se diversificaram mais que suas irmãs C3, porém com atraso grande entre a origem da via e a radiação. A vantagem parece depender de haver ambientes abertos disponíveis.

O que a queda do CO2 explica e o que não explica

A hipótese clássica dizia que, quando o CO2 caiu abaixo de um limiar, as C4 passaram a competir melhor que as C3 e tomaram as savanas. Reconstruções independentes do CO2 mostram, porém, que ele ficou estável durante a expansão, e que a grande queda foi no Oligoceno, cerca de 10 milhões de anos antes das evidências mais antigas de C4. Restou uma versão mais modesta: o CO2 baixo pode ter favorecido a origem da via, não o domínio posterior.

Estação seca e fogo: a explicação em debate

Árvores sombreiam as gramíneas C4, que toleram mal a sombra. Para as C4 dominarem, algo precisava reduzir a mata. A hipótese do fogo propõe que chuvas concentradas numa estação quente produziram muito capim, que secava e queimava, matava plantas lenhosas e realimentava o ciclo. Há apoio indireto, como o aumento de carvão em sedimentos marinhos, mas o clima mudou de modo diferente em cada região e o aumento de sazonalidade ainda não foi demonstrado nas Américas.

Como sabemos: a assinatura do carbono nos solos, nos dentes e nas ceras

Plantas C3 e C4 incorporam isótopos de carbono em proporções distintas. Essa assinatura fica em carbonatos de solos fósseis, no esmalte de dentes de herbívoros e nas ceras das folhas, preservadas em sedimentos marinhos. O método tem limites: estimar a biomassa C4 de comunidades extintas pelo isótopo total "não é uma ciência precisa", diz a revisão, pois depende do CO2 do passado e da água disponível às C3. Por isso o estudo africano usa ceras e confere o resultado em dois sítios marinhos distantes.

O que continua em aberto

No leste da África, a vegetação C4 aparece há cerca de 10 milhões de anos e cresce de modo contínuo. No sul da Ásia, o salto é abrupto, por volta de 8 milhões. Essa diferença sugere que variáveis regionais pesaram na época e no ritmo. Falta um registro da África Ocidental e há incerteza sobre as datas das linhagens, que dependem de fósseis de fitólitos ou de macrofósseis. A conclusão honesta é que não há uma causa única comprovada.

Como sabemos

Os fatos centrais (cronologia, CO2 estável, fogo como hipótese) vêm de uma revisão de 2008 e de três artigos abertos, mas o peso relativo de cada fator segue em debate.

Em debate: A revisão de Osborne (2008) vê um consenso emergente em torno de sazonalidade da chuva e fogo, mas diz que os fatores climáticos são debatidos e variam por região; Uno et al. (2016) lembram que os fatores não se excluem e que o debate sobre o peso de cada um continua.

Fontes

  1. Journal of Ecology — Atmosphere, ecology and evolution: what drove the Miocene expansion of C4 grasslands?
    Osborne, C. P. · 2008 · Revisão ou síntese científica · lida na íntegra · consultada em 12/10/2026 DOI 10.1111/j.1365-2745.2007.01323.x
  2. Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) — Phylogenetic analyses reveal the shady history of C4 grasses
    Edwards, E. J.; Smith, S. A. · 2010 · Artigo científico original · lida na íntegra · consultada em 12/10/2026 DOI 10.1073/pnas.0909672107
  3. Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) — Neogene biomarker record of vegetation change in eastern Africa
    Uno, K. T. et al. · 2016 · Artigo científico original · lida na íntegra · consultada em 12/10/2026 DOI 10.1073/pnas.1521267113
  4. PLOS ONE — C4 photosynthesis promoted species diversification during the Miocene grassland expansion
    Spriggs, E. L.; Christin, P.-A.; Edwards, E. J. · 2014 · Artigo científico original · lida na íntegra · consultada em 12/10/2026 DOI 10.1371/journal.pone.0097722
Histórico de alterações
  • Versão 1 · 12/10/2026 — Primeira versão (produção 1.000, lote 3; conferência de trechos automatizada)

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