Fisiologia Vegetal

Fisiologia Vegetal
Aula
Programada
Biologia
Tema:
Fisiologia
Vegetal
Paulo
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Fisiologia Vegetal
1) Introdução
A fisiologia vegetal é a parte da biologia que estuda o funcionamento do organismo
das plantas, que inclui: a nutrição vegetal, o crescimento, a ação dos hormônios
vegetais e a floração.
Fisiologia Vegetal
2) Nutrição Vegetal
I) Elementos químicos essenciais às plantas


Macronutrientes: Elementos químicos necessários em quantidades relativamente
grandes.
Micronutrientes: Elementos químicos necessários em pequenas quantidades.
Macronutrientes
Micronutrientes
Hidrogênio (H)
Cloro (Cl)
Carbono (C)
Ferro (Fe)
Oxigênio (O)
Boro (B)
Nitrogênio (N)
Manganês (Mn)
Fósforo (P)
Sódio (Na)
Cálcio (Ca)
Zinco (Zn)
Magnésio (Mg)
Cobre (Cu)
Potássio (K)
Níquel (Ni)
Fisiologia Vegetal
2) Nutrição Vegetal
I) Elementos químicos essenciais às plantas
Macronutrientes




C, H, O, N, P (são os principais constituintes das moléculas orgânicas)
Ca (constituição da lamela média)
K (regulador da pressão osmótica no interior da célula vegetal)
Mg (componente da clorofila)
Micronutrientes



Na, Cl, Cu, Zn, Fe, Bo, etc.
Atuam como co-fatores de enzimas
Necessários em quantidades pequenas
Fisiologia Vegetal
2) Nutrição Vegetal
II) Correção de solos deficientes em nutrientes

Adição de Adubos orgânicos
o Restos de alimentos
o Restos vegetais
o Fezes de animais
 No processo de decomposição biológica (microrganismos) ocorre a liberação de
elementos essenciais ao desenvolvimento das plantas.

Adição de Adubos químicos
o Contém sais minerais com os seguintes macronutrientes: N, P, K
Obs.: A adubação excessiva pode causar a contaminação de lagos e rios, morte de
animais, e possíveis problemas à saúde humana.
Fisiologia Vegetal
2) Nutrição Vegetal
Simplasto
III) Absorção de água e sais pelas raízes


Local de absorção nas raízes: zona pilífera
Após atravessar a epiderme:
Apoplasto

A água se locomove em direção ao xilema via:
a) Simplasto: passando por dentro das células
via plasmodesmos.
a) Apoplasto: passando entre as células

Ao chegar na endoderme:
Células contém estrias de Caspary (suberina)
o Ocorre a seleção dos sais minerais que
entram no xilema
o Regulação da quantidade de água que
pode entrar para dentro do xilema.
Fisiologia Vegetal
2) Nutrição Vegetal
IV) Condução da seiva Bruta
Pressão positiva da raiz
Capilaridade
Fisiologia Vegetal
2) Nutrição Vegetal
IV) Condução da seiva Bruta


Sentido de condução da seiva bruta: raízes  folhas
Como a água sobe até as folhas?

Teorias existentes
I.
Pressão positiva da raiz (contribui, mas não explica).
o Transporte ativo de sais minerais para dentro do xilema (+).
o Água penetra do solo para o xilema por osmose.
o Problema: nem todas as plantas possuem esta característica.
II. Capilaridade (contribui, mas não explica).
o As moléculas de água são capazes de subir espontaneamente em um
tubo de pequeno calibre.
o Ocorre adesão entre moléculas de água e o tubo e também ligações de
hidrogênio entre as moléculas de água.
o A água sobe até a força de adesão se igualar a força gravitacional.
o Problema: o máximo que a água pode alcançar é meio metro de altura.
Fisiologia Vegetal
2) Nutrição Vegetal
IV) Condução da seiva Bruta
III. Teoria da tensão-coesão (Teoria de Dixon)
Teoria mais aceita atualmente
I.
II.
III.
IV.
V.
VI.
Transpiração
Ocorre transpiração foliar
A pressão dentro do xilema das folhas diminui
Ocorre fluxo de água no sentido: caule  folhas
A pressão dentro do xilema do caule diminui
Ocorre o fluxo de água no sentido: raiz  caule
A coesão entre as moléculas de água e a tensão
existente na coluna de água no xilema permitem
a subida da água desde a raiz até as folhas.
Fisiologia Vegetal
2) Nutrição Vegetal
V)
Nutrição orgânica das plantas



Plantas: autotróficas
Produzem sua própria matéria orgânica por meio da fotossíntese
CO2 + H2O + Luz  C6H12O6 + O2
a)
Trocas gasosas via estômatos
Estômato
o
Estruturas
 Duas células guarda (fotossintetizantes)
 Células subsidiárias (ao redor das cel. guarda)
 Ostiolo (abertura) entre as cel. guarda
CO2
O2
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2) Nutrição Vegetal
V)
Nutrição orgânica das plantas
Abertura
Entrada de K+
Água entra nas células guarda
Células guarda tornam-se túrgidas
Promove a abertura do ostíolo
Fechamento
Saída de K+
Água sai das células guarda
Células guarda tornam-se plasmolizadas
Ocorre o fechamento do ostiolo
Fisiologia Vegetal
2) Nutrição Vegetal
Fatores que determinam a abertura dos estômatos:
a)
Luminosidade



b)
Concentração de gás carbônico (CO2)


c)
Estimula a abertura dos estômatos
Maioria das plantas (abrem estômatos durante o dia) e os fecham (à noite)
Dia  luz  fotossíntese  abertura dos estômatos  trocas gasosas
Baixas concentrações de CO2  Estômatos abrem
Altas concentrações de CO2  Estômatos se fecham
Adaptação à fotossíntese
Disponibilidade de água


Pouca água no solo  estômatos se fecham
Muita água no solo  estômatos abrem
Adaptação à economia hídrica
Fisiologia Vegetal
2) Nutrição Vegetal
Transpiração
VI) Condução de seiva elaborada
Teoria mais aceita: Fluxo de massa
Fluxo de
água
entre
xilema e
floema
Como a matéria orgânica se movimenta no floema?

Folhas (órgãos fonte)
o
Floema possui maior concentração de
Então,
que faz com que a água
matériaoorgânica.

Raízes
(órgãos dreno) no interior do
se movimente
o
Floema possui menor concentração de
floema
matéria
orgânica é a diferença de
Fonte
(folhas)
pressão osmótica existente
entre o órgão fonte (folhas) e o
(raízes)
Ao atingir o floemadreno
a água empurra
as moléculas
A água passa do xilema para o floema, onde existe
maior concentração de matéria orgânica (osmose)
orgânicas para o seu destino onde serão assimiladas
Xilema
Floema
Dreno
(raízes)
Fisiologia Vegetal
2) Nutrição Vegetal
VI) Condução de seiva elaborada
Experimento do fluxo de massa
Fisiologia Vegetal
3) Hormônios Vegetais



Também chamados de fitormônios.
Regulam o funcionamento fisiológico das plantas.
São cinco hormônios vegetais: Auxina, Citocinina, Etileno, Giberelina e Ácido Abscísico.
a)
Auxina



Ácido Indolacético (AIA)
Descoberta por Charles Darwin (1881)
Local de produção: gema apical do caule
Funções:
I) Alongamento celular
II) Tropismos (movimentos vegetais)
III) Enraizamento de estacas
IV) Dominância apical
V) Desenvolvimento do caule e da raiz
Fisiologia Vegetal
3) Hormônios Vegetais
a)
Auxina
I) Alongamento celular
Auxinas
estimulam
Membrana
plasmática
Parede celular
Parede
celular
Expansão da
parede celular
Proteína
bombeadora
de H+
Molécula de
celulose
Expansinas
Molécula de celulose sofrem
alongamento
Alongamento
celular
Fisiologia Vegetal
3) Hormônios Vegetais
a)
Auxina
II) Tropismos
As auxinas controlam os tropismos: movimentos de curvatura da planta em resposta a
um determinado estímulo.
i.
Fototropismo
Tipo de tropismo em que a fonte estimuladora do movimento da planta é a luz.
Quando a planta é
iluminada a auxina
migra para o lado
oposto ao da luz
Fisiologia Vegetal
3) Hormônios Vegetais
i.
Fototropismo
Caule: O excesso de auxina estimula o alongamento celular (fototropismo positivo)
Raiz: O excesso de auxina inibe o alongamento celular (fototropismo negativo)
luz
luz
↑ auxina
↑ alongamento
luz
Caule
Caule
Fototropismo
(+)
Raiz
Auxina
Raiz
Fototropismo
(-)
↓auxina
↑alongamento
Fisiologia Vegetal
3) Hormônios Vegetais
ii.
Gravitropismo (Geotropismo)
Tipo de tropismo em que a fonte estimuladora do movimento é a força gravitacional
Caule: gravitropismo negativo
Raiz: gravitropismo positivo
Planta em posição
horizontal
raiz
caule
Raiz
↓auxina
↑alongamento
Força da gravidade faz com
que a auxina se acumule na
região inferior da planta.
Caule
↑auxina
↑alongamento
Fisiologia Vegetal
3) Hormônios Vegetais
Obs.: Nastismos


Movimentos que ocorrem em resposta a um estímulo, mas que não são
orientados pela fonte estimuladora.
Não há participação de Auxina
Ex: Plantas insetívoras (carnívoras) e sensitivas.
Vídeo: planta sensitiva
Planta carnívora (Dioneia)
Planta sensitiva
Mimosa pudica
Vídeo: planta carnívora
Fisiologia Vegetal
3) Hormônios Vegetais
a)
Auxina
III) Enraizamento de estacas
Por estímulo da auxina, raízes adventícias podem
surgir a partir de estacas (mudas).
IV) Desenvolvimento de raiz e caule
Raiz, mais sensível a auxina que o caule
Uma concentração que induza o
crescimento ótimo do caule, tem efeito
inibidor sobre o crescimento da raiz.
Fisiologia Vegetal
3) Hormônios Vegetais
a)
Auxina
V) Dominância Apical
A auxina produzida na gema apical do caule exerce inibição sobre as gemas laterais,
mantendo-as em estado de dormência.
Se a gema apical for retirada (técnica de poda) as gemas laterais passam a se
desenvolver e novos ramos se desenvolvem.
Fisiologia Vegetal
3) Hormônios Vegetais
b)
Citocinina
Funções na planta
I.
II.
III.
IV.
V.
Estimula a divisão celular
Estimula a morfogênese (diferenciação dos tecidos da planta)
Estimula o alongamento caulinar
Promove o retardo do envelhecimento da planta (senescência)
Quebra a dominância apical e promove o desenvolvimento das gemas laterais.
Auxina e citocinina podem
ser utilizadas em conjunto
para promoverem a
diferenciação celular em
vegetais e a formação de
plantas inteiras a partir de
um conjunto de céulas (calo)
calo
raízes
Caules e folhas
Fisiologia Vegetal
3) Hormônios Vegetais
c) Etileno (Gás Eteno – C2H4)
Funções na planta
I.
II.
III.
IV.
V.
Promove a germinação em plantas jovens.
Promove o amadurecimento dos frutos
Promove o envelhecimento celular (senescência)
Estimula a floração
Promove a abscisão foliar (queda das folhas)
No cultivo de banana é comum
realizar a queima da serragem,
pois há liberação do gás etileno
Etileno promove o
amadurecimento do fruto.
Etileno promove a queda
das folhas (abscisão foliar)
Fisiologia Vegetal
3) Hormônios Vegetais
d) Giberelina
I.
II.
III.
IV.
Promove o crescimento dos frutos partenocárpicos
Promove o alongamento caulinar
Realiza a mobilização das reservas da semente para o embrião
Quebra a dormência em sementes e gemas (primavera)
Desenvolvimento de
frutos partenocárpicos
(sem fecundação).
Germinação das sementes
Fisiologia Vegetal
3) Hormônios Vegetais
e) Ácido abscísico (ABA)
I.
II.
III.
Promove a dormência em gemas e sementes (inverno)
Promove o fechamento estomático (falta de água no solo)
Induz o envelhecimento de folhas, frutos e flores.
Sementes dormentes no período do
inverno por ação do ácido abscísico
Fisiologia Vegetal
4) Fotoperiodismo
É o mecanismo de floração que algumas plantas angiospermas possuem em resposta
ao período de luminosidade diária (fotoperíodo).
Fotoperíodo crítico: (FPC)


Valor em horas de iluminação que determina a floração ou não de uma planta.
O fotoperíodo crítico é específico de cada espécie.
I. Plantas de dia-curto: Florescem quando a duração do período iluminado é inferior ao
seu fotoperíodo crítico.
II. Plantas de dia-longo: Florescem quando a duração do período iluminado é maior que o
seu fotoperíodo crítico.
III. Plantas indiferentes: A floração não depende do fotoperíodo.
Fisiologia Vegetal
4) Fotoperiodismo
a) Plantas de dia-curto
Verão
Inverno
Dia
Noite
Dia
16 hs
8 hs
8 hs
Noite
16 hs
Fotoperíodo crítico da
espécie = 11 hs
Floresce quando submetida a um
período de luminosidade inferior ao
seu fotoperíodo crítico.
Não floresce
Floresce
Fisiologia Vegetal
4) Fotoperiodismo
Verão
Dia
a) Plantas de dia-longo
16 hs
Inverno
Noite
Dia
Noite
8 hs
8 hs
16 hs
Fotoperíodo crítico da
espécie = 15 hs
Floresce quando submetida a um
período de luminosidade superior
ao seu fotoperíodo crítico.
floresce
Não Floresce
Fisiologia Vegetal
4) Fotoperiodismo
 Estudos posteriores revelaram que não é o período de luminosidade
diária que efetua a floração, mas sim o período de escuro ao qual a planta
é submetida.
 Plantas de dia-curto: necessitam de uma “noite longa” para florescer
 Plantas de dia-longo: necessitam de uma “noite curta” para florescer.
Fisiologia Vegetal
4) Fotoperiodismo
Interrompendo o período noturno por um
breve período luminoso a planta de diacurto, não floresce, pois na verdade ela
necessita é de uma “noite longa” contínua.
Não Floresce
Interrompendo o período noturno por um
breve período luminoso a planta de dialongo floresce, pois como ela necessita de
“noite curta” para florescer a interrupção
da noite longa faz com que a noite se torne
curta para planta e ela floresce.
Floresce
Fisiologia Vegetal
Exercícios
A) A que conclusões o
experimento permite
chegar?
B) Qual é o pigmento
envolvido com o
fotoperiodismo?
Unicamp 99
Sabe-se que uma planta daninha de nome “striga”, com folhas largas e nervuras
peninérveas, invasora de culturas de milho, arroz, cana e de muitas outras
espécies de gramíneas na Ásia e na África, é a nova dor de cabeça dos técnicos
agrícolas no Brasil. Sabe-se também que algumas auxinas sintéticas são usadas
como herbicidas porque são capazes de eliminar dicotiledôneas e não agem
sobre monocotiledôneas.
a) Qual seria o resultado da aplicação de um desses herbicidas no combate à “striga”
invasora em um canavial? E em uma plantação de tomates? Explique sua resposta.
A “striga” e os tomateiros morreriam porque são dicotiledôneas. No canavial só
morreria a “striga” porque a cana é monocotiledônea.
b) Indique uma auxina natural e mencione uma de suas funções na planta.
Ácido Indolacético (AIA)
1) Alongamento Celular
2) Tropismos
3) Enraizamento de estacas
4) Dominância Apical
5) Desenvolvimento do caule e da raiz
Unicamp 2000
A transpiração é importante para o vegetal por auxiliar no movimento de
ascensão da água através do caule. A transpiração nas folhas cria uma força de
sucção sobre a coluna contínua de água do xilema: à medida que esta se eleva,
mais água é fornecida à planta.
a) Indique a estrutura que permite a transpiração na folha e a que permite a
entrada de água na raiz.
Estômatos (folhas) e pêlos absorventes (raiz)
b) Mencione duas maneiras pelas quais as plantas evitam a transpiração.
Fechando os estômatos e produzindo camada de cutícula sobre a epiderme foliar.
c) Se a transpiração é importante, por que a planta apresenta mecanismos para
evitá-la?
Pois pela transpiração a planta perde água que é fundamental para a ocorrência
dos processos metabólicos no organismo vegetal.
Unicamp 2000
Uma alteração climática muito noticiada é o “efeito estufa”, que se atribui ao
aumento da concentração de gases como o CO2 na atmosfera. Segundo algumas
previsões, esse fenômeno poderá causar um aumento de 3 °C na temperatura
média do planeta nos próximos 100 anos. A figura abaixo mostra o crescimento
relativo de duas espécies de plantas em função da temperatura ambiente.
a) Em um local com temperatura média de 20 °C convivem as espécies A e B. Qual das
duas espécies seria beneficiada pelo aumento previsto de temperatura? Explique.
Espécie B, pois em 20ºC esta espécie possui o crescimento ótimo e acima dessa
temperatura sua taxa de crescimento decresce, ao contrário da planta B que a
partir de 20ºC passa a ter uma maior taxa de crescimento relativo.
Unicamp 2002
Uma alteração climática muito noticiada é o “efeito estufa”, que se atribui ao
aumento da concentração de gases como o CO2 na atmosfera. Segundo algumas
previsões, esse fenômeno poderá causar um aumento de 3 °C na temperatura
média do planeta nos próximos 100 anos. A figura abaixo mostra o crescimento
relativo de duas espécies de plantas em função da temperatura ambiente.
c) A escassez de água no solo afeta negativamente o crescimento da planta. Por
quê?
Com pouca disponibilidade de água no solo as plantas necessitam fechar
estômatos para evitar a desidratação, logo o CO2 não entra na folha e o processo
fotossintético permanece interrompido.
Unicamp 2003
Um agricultor decidiu produzir flores em sua propriedade, localizada perto da
cidade de Fortaleza (CE). Devido à sua proximidade com a linha do Equador,
nesta cidade os dias mais longos do ano (janeiro) são de 12:30 horas de luz, e os
mais curtos (julho) são de 11:30 horas de luz. O agricultor tem dúvida sobre qual
flor deve cultivar: uma variedade de crisântemo, que é uma planta de dia curto
e tem um fotoperíodo crítico de 12:30 horas, ou uma variedade de “brinco de
princesa” (Fucsia sp.), que é planta de dia longo e tem fotoperíodo crítico de
13:00 horas.
a) Qual espécie de planta o agricultor deveria escolher? Justifique.
Crisântemo, pois requer fotoperíodo diário menor que12:30
horas o que é vantajoso pois nos períodos de dia curto em Fortaleza esta espécie
florescerá. No caso do “brinco de princesa”, não ocorrerá a floração, que neste caso
depende de, no mínimo, 13 horas diárias de luz.
b) Com relação á floração, o que aconteceria com a espécie de dia curto
(crisântemo) se fosse dado um período de 15 minutos de luz artificial no meio da
noite (“flash de luz”) ? Explique.
A planta não floresceria, porque o controle da floração
depende da existência de períodos contínuos de escuridão.