Relações hídricas parte 3

COMPONENTES DO POTENCIAL HÍDRICO
 = s + m +  p + g
onde:
 (ou w ou a) = potencial de água total;
s (ou o) = potencial de solutos ou osmótico, que é função da
concentração de solutos; negativo
m = potencial mátrico, atração por colóides; negativo
p = potencial de pressão (parede celular); positivo
g = potencial gravitacional; positivo
POTENCIAL PRESSÃO (POTENCIAL DE PAREDE)
•
É uma força contrária à pressão de turgor que ocorre
devido à entrada de água na célula
•
Se não houvesse essa força contrária à entrada contínua
de água a célula se romperia
•
Na “célula” de Traube (K + Cobre) não havia parede
celular e a membrana se rompeu
•
A pressão de turgor é importante para o crescimento
celular
POR QUE SABER O POTENCIAL HÍDRICO
•
O conhecimento do potencial hídrico dos diferentes
sistemas é útil, pois permite predizer o modo como a
água se moverá na planta sob várias condições.
•
Lembrar que:
• A água de move do maior potencial (maior energia
livre da água) para o menor potencial.
MOVIMENTO DA ÁGUA ATRAVÉS DA PLANTA
O movimento de água é governado por três princípios:
1. DIFUSÃO
2. FLUXO DE MASSA
3. OSMOSE
PROCESSOS DE TRANSPORTE DE ÁGUA
DIFUSÃO: translocação de uma substância de um local onde
ela está mais concentrada para um local onde ela está
menos concentrada.
concentrada
equilibrada
IMPORTÂNCIA DA DIFUSÃO
Trocas de gases (O2 e CO2) entre a folha e a atmosfera
PROCESSOS DE TRANSPORTE DE ÁGUA
FLUXO DE MASSA – fluxo em resposta a um gradiente de
pressão. Pode ser chamado de Fluxo de Pressão
Consiste no movimento concentrado de grupos de moléculas,
em massa, em resposta à aplicação de uma força tal como a
gravidade ou pressão. É o caso de água a movimentar-se num
cano (cilindro), num rio, ou numa mangueira de água
Fluxo de massa causado pela pressão é o principal
mecanismo responsável pelo transporte a longas
distâncias nos tecidos vasculares e no solo.
PROCESSOS DE TRANSPORTE DE ÁGUA
OSMOSE - É a difusão da água ou de qualquer solvente
através de uma MEMBRANA SEMIPERMEÁVEL.
O movimento de água será sempre de uma região de
maior energia livre para uma de menor energia livre, ou
seja, do maior potencial para o menor potencial.
OSMOSE
PROCESSOS DE TRANSPORTE DE ÁGUA
MEMBRANA SEMIPERMEÁVEL – membrana permeável à
água, mas diferencialmente permeável aos solutos. A
membrana plasmática ou plasmalema das células
vegetais é uma membrana de natureza semipermeável.
Exemplo visto em aula prática: osmose e precipitação
TRANSPORTE DE ÁGUA ATRAVÉS DA MEMBRANA
As moléculas individuais de água pode atravessar
membranas vegetais por por meio da bicamada lipídica
da membrana ou por fluxo de massa de moléculas de
água através de poros seletivos para a água, formados
por proteínas integrais de membranas denominadas
AQUAPORINAS.
AQUAPORINAS
Prêmio Nobel de Química (2003)
Movimento de água através das aquaporinas (DIFUSÃO)
BALANÇO HÍDRICO DAS PLANTAS
Nas plantas 98% da água absorvida pela raiz é perdida para o
ar como vapor de água. A maior parte da água restante fica
retida nos tecidos vegetais, e aproximadamente 0,2 % é
utilizada na fotossíntese
Processos pelos quais a planta perde água:
- Transpiração
- Gutação
Caminhamento da água
ÁGUA NO SOLO
Conteúdo de água e sua movimentação no solo depende
do tipo e estrutura do solo
Em solo temos o potencial mátrico
A água no solo se move principalmente por FLUXO DE
MASSA, governando por um GRADIENTE DE PRESSÃO (da
chuva ou das camadas mais profundas)
ABSORÇÃO DE ÁGUA PELAS RAÍZES
Pêlos radiculares
A água chega na superfície radicular por fluxo de massa
A entrada no sistema radicular se dá através de três vias:
Rota Apoplástica
Rota Transmembrana
Rota Simplástica
ABSORÇÃO DE ÁGUA PELAS RAÍZES
Rota apoplástica: a água se move
pela parede celular e nos espaços
intercelulares sem atravessar
qualquer membrana
Rota Simplástica: a água se
movimenta de célula em célula
através de plasmodesmas
Rota Transmembrana: a água entra
na célula por um lado e sai pelo
outro
atravessando
as
duas
membranas
Estrias de Caspary (paredes
impregnadas com suberina): na
endoderme, restringe a passagem
de água. Prevalece a via
simplástica
Pressão de raiz
Algumas plantas desenvolvem pressão de raiz
A raiz funciona como um osmômetro
É gerada pelo acúmulo de solutos no xilema, que provoca
pressão positiva no xilema
Isso não explica a chegada de água ao topo de grandes
árvores
Pressão de raiz
Pressão de raiz ocorre quando os potenciais do solo são
altos e não ocorre transpiração (ambiente úmido e
escuro). Transpiração alta gera tensão e não pressão.
Pressão de raiz gera GUTAÇÃO
Pressão de raiz - GUTAÇÃO
Hidatódio
TRANSPORTE ATRAVÉS DO XILEMA
Normalmente é o transporte mais longo
Rota mais simples, sem muita resistência
Rota facilitada por elementos traqueiais: traqueídes e
elementos de vaso. São células mortas, ocas e alongadas
com paredes lignificadas
LIGNINA
A lignina é formada apenas em plantas
vasculares, que desenvolvem tecidos
especializados em funções como o
transporte de soluções aquosas e suporte
mecânico. Ou seja, possui como função
proteger os componentes vasculares da
planta, pois reduz a permeabilidade da
parede celular à água, protegendo a
madeira contra microrganismos (agindo
como “fungicida”) e dá suporte para a
árvore, suportando sua copa a muitos
metros de altura.
TRANSPORTE ATRAVÉS DO XILEMA
Teorias para explicar a ascensão de água no xilema de
grandes árvores
- Pressão de raiz (muito baixa)
- Capilaridade (no xilema só sobe 75cm)
- Teoria da Transpiração-Tensão-Coesão (mais aceita)
Teoria Transpiração-Tensão-Coesão
Teoria para explicar a ascensão de água no xilema de
grandes árvores (Dixon e Joly, 1914)
Como a água proveniente do solo chega no
topo das grandes árvores?
Como a água proveniente
do solo chega no topo das
grandes árvores?
Teoria Transpiração-Tensão-Coesão
Água evaporada no topo das árvores (Transpiração) gera
tensão (pressão hidrostática negativa), o que puxa a água
pelo xilema
As forças coesivas das moléculas de água (coesão),
estabelecem uma coluna contínua de água no xilema
Se não houvesse coesão das moléculas de água haveria
cavitação.
Teoria Transpiração-Tensão-Coesão
Água evaporada no topo das árvores (Transpiração) gera
tensão (pressão hidrostática negativa), o que puxa a água
pelo xilema
As forças coesivas das moléculas de água (coesão),
estabelecem uma coluna contínua de água no xilema
Se não houvesse coesão das moléculas de água haveria
cavitação.
E a adesão participa desse processo?
Teoria Transpiração-Tensão-Coesão
Teoria Tensão-Coesão-Adesão
Teoria Tensão-Coesão-Adesão
A transpiração gera tensão no xilema, que puxa as
moléculas de água das partes mais baixas da planta.
Estas moléculas de água estão unidas umas às outras por
coesão. A coesão das moléculas de água ajudam a
suportar as altas tensões, principalmente nas horas mais
quentes do dia
A adesão das moléculas de água com as paredes internas
do xilema auxiliam a água a ascender pelo xilema e
chegar no topo das plantas.
Planta de milho de 2 Kg MF gasta
200 Kg de água durante o ciclo, ou
seja, só utiliza realmente 1% da
água que gasta
Um cafeeiro pode perder 600 litros
de água por mês (mais de 7.200
litros em 1 ano)
TRANSPIRAÇÃO
“ A transpiração é uma mal inevitável, porém necessário”
TRANSPIRAÇÃO
“ A transpiração é uma mal inevitável, porém necessário”
Mal
Inevitável
Necessário
TRANSPIRAÇÃO
Perda de água na forma de vapor através da cutícula (5%)
e estômatos (95%)
Transpiração depende:
1) Diferença de concentração de vapor de água entre os
espaços intercelulares da folha e atmosfera interna (DPV)
2) Resistência à difusão: resistência estomática e
resistência da camada limítrofe
Umidade relativa do ar
(UR) geralmente abaixo de
100%
UR do interior da folha
próximo a 100%
Estômato aberto
Umidade relativa do ar
(UR) geralmente abaixo de
100%
UR do interior da folha
próximo a 100%
H2O
Estômato aberto
Estômatos
Estômatos são estruturas
epidérmicas presentes em folhas,
frutos, flores e caules jovens.
Peculiaridades das células
guarda:
-microfibrilas transversais ao
ostíolo
-pouca cutícula
-sem plasmodesmas
-possuem cloroplastos
CONTROLE ESTOMÁTICO
O controle estomático acopla a TRANSPIRAÇÃO à
FOTOSSÍNTESE
Regulação temporal: geralmente estômatos estão abertos
durante o dia e fechados durante à noite.
Regulação é feita pelas CÉLULAS-GUARDA
Estômatos – abertura e fechamento
Célula guarda murcha
(p = 0) = estômato fechado
Célula guarda túrgida
(p > 0) = estômato aberto
A)Células guarda de
dicotiledôneas
B)Células guarda de gramíneas
(halteres)
ABERTURA E FECHAMENTO DOS ESTÔMATOS
Qual processo faz abrir o estômato?
ABERTURA E FECHAMENTO DOS ESTÔMATOS
Qual processo faz abrir o estômato?
O aumento da pressão de turgor na célula-guarda
ABERTURA E FECHAMENTO DOS ESTÔMATOS
As células-guarda percebem os fatores ambientais
Luz e escuro
ABERTURA E FECHAMENTO DOS ESTÔMATOS
Abertura pela manhã está
relacionada com entrada
de K+ na célula-guarda
Fechamento ao final da
tarde está relacionado
com decréscimo de
sacarose na célula-guarda
O VALOR DA TRANSPIRAÇÃO
A água proveniente do xilema entra
nos espaços intercelulares da folha
e também se difunde para dentro
das células do mesofilo.
A água sai da folha por difusão
principalmente
através
dos
estômatos, os quais abrem e
fecham em resposta ao ambiente e
sinais internos.
Uma pequena quantidade de água
(<5%) pode também se difundir
através da epiderme.
A transpiração
devido
ao
evaporativo.
resfria a folha
resfriamento
Camada de ar limítrofe
Espessura é regulada pela velocidade do vento
Com o ar parado é a principal resistência
Fatores que afetam a transpiração
UR do ar
Temperatura
Vento
Pilosidade das folhas (camada de ar limítrofe)
Abertura estomática