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Água na planta Universidade Estadual De Maringá - UEM Departamento de Ciências Agronômicas – DCA Campus de Umuarama – PR Componentes do Potencial Água - Ψw Potencial água - Ψw É a relação entre o potencial químico (μ) da água em um sistema qualquer e o potencial químico da água em uma situação considerada padrão em um dado volume de água; Atribui-se o valor zero ao potencial água para a água deionizada em temperatura de 25ºC em um referencial gravitacional; Portanto, zero é o maior estado de energia livre que a água pode atingir; Quando considerado o Ψw de qualquer sistema (solo, planta, atmosfera) sempre será negativo. Potencial água - Ψw o Ψw é constituído por 5 potencias: Ψw = Ψs + Ψp + Ψm + Ψg + Ψt Onde: Ψs = potencial osmótico; Ψp = potencial pressão; Ψ m = potencial matricial; Ψt = potencial temperatura. Componentes do Ψw Ψs = potencial osmótico: É o resultado da presença de solutos dissolvidos; Estes solutos diminuem a energia livre da água; Ψp = potencial pressão: Devido a presença da parede celular (pressão hidrostática); Células túrgidas (+); Também chamada de pressão de turgescência. Componentes do Ψw Ψm = potencial matricial resultante da capacidade das matrizes adsorverem água diminuindo a energia livre da água Ψg = potencial gravitacional força que promove o movimento descendente (contrária) depende da altura acima do estado de referência (h) depende da densidade da água (rw) depende da aceleração da gravidade (g) Ψg = - rw g h Componentes do Ψw Ψt = potencial temperatura Embora possa variar em relação ao padrão, as equações termodinâmicas consideram a temperatura constante; Assim, para avaliação do potencial água, esse componente será desprezado por ser constante; Se houver variação da temperatura outro componente manifestará tal variação. Potencial água - Ψw Ψw = Ψs (-) + Ψp(+/-) + Ψm (-) + Ψg (+/-) A direção do movimento da água ocorrera sempre do local de maior potencial água para outro de menor potencia água. Potencial água (Ψw) no solo Ψs desconsiderado em solos normais (capacidade de campo); (-) em solos salinos ou secos. Ψm (-); Exceto em solo saturado. Nesse caso o Ψm será zero. Ψp (- ou +); Potencial água (Ψw) no solo Ψp Em solos em capacidade de campo é desconsiderado; (+) em solos saturados, pois aumenta a energia livre da água; (-) Mais negativa a medida que o solo seca (evapotranspiração), devido a força de tensão. Potencial água (Ψw) na planta Ψs (-) sais, solutos orgânicos etc. Ψm (-) exercido pela parece celular, pelas cargas. Alguns autores desconsideram o Ψm na planta, pois este tem papel análogo ao exercido pela pressão hidrostática (P). Ψp (+) na célula individual. Aumenta a energia livre da água à medida que o vacúolo aumenta; (+) no floema. Ocorre aumento na energia livre da água, uma vez que o floema funciona sob pressão; (-) no xilema, uma que o xilema funciona sob tensão. Potencial água (Ψw) na atmosfera Ψp (-) pois é constituído pela pressão de vapor d’água + O2 + N2 + CO2 + outros gases. Na atmosfera, a água representa uma parte muito pequena , portanto diminui-se muito a energia livre da água. Fluxo de CO2, H2O, minerais e distribuição de sacarose Fisiologia dos Estômatos Fisiologia dos Estômatos : introdução aberturas epidérmicas foliares; funções: entrada de CO2 para fotossíntese; saída do vapor de água durante a transpiração. localização: plantas epiestomáticas: superior; plantas hipoestomáticas: inferior; plantas anfiestomáticas: ambas. células-guarda célula subsidiária célula epidérmica células-guarda célula subsidiária poro Complexo Estomático Fisiologia dos Estômatos : introdução Figura 5. Formatos característicos dos estômatos. halteres: gramíneas e palmeiras reniforme: dicotiledôneas e monocotiledôneas não-gramíneas Fisiologia dos Estômatos : introdução Eletromicrografias de estômatos em gramínea (A) e em cebola (B). poro estomático célula- guarda A B citosol e vacúolo poro parede de célula-guarda fortemente espessada Fisiologia dos Estômatos : introdução Figura: Vista das epidermes adaxiais e abaxiais de folhas de passifloras em microscopia eletrônica de varredura. Face adaxial de P. cincinnata (A), Face adaxial de P. edulis f. edulis (B), Face abaxial de P. cincinnata (C), Imagens, em detalhe, de um estômato de P. cincinnata mostrando sua localização abaixo das células epidérmicas e presença de cera (D), Estômato de P. edulis f. edulis mostrando sua localização acima das células epidérmicas e ausência de cera (E), Presença de cristas cuticulares (F). Legenda: ce – célula epidérmica, es – estômato, cr – cera, cc – cristas cuticulares. Fisiologia dos Estômatos As CG são, normalmente, menores do que as células adjacentes da epiderme, o que permite alterações muito rápidas na pressão de turgescência; O movimento de íons, principalmente de K, provocam grandes alterações no Ψos e, conseqüentemente, no Ψw; Assim, a saída de íons promove a perda de água e, como resultado, o fechamento estomático; Ao contrário, o acúmulo de K+, Cl- e malato2- nas CG provoca a diminuição do Ψos o que leva à absorção de água por essas células que, ao turgescerem, provocam a abertura do poro estomático. Fisiologia dos Estômatos Mecanismos que conduzem à abertura estomática estão associados à luminosidade (processo fotoativa); Luz azul: efeito direto Estimula a atividade da ATPase, enzima diretamente envolvida no processo de abertura; ATPase gera o gradiente eletroquímico necessário para a absorção de K+ nas CG; Luz Vermelha: Efeito indireto (atividade fotossintética); Leva à produção de NADPH e ATP, bem como à formação de um ambiente adequando para a atividade da PEPcase nas CG (origem do malato); entrada de água ψos célula-guarda ψágua célula-guarda célula túrgida estômato abre [K+, Cl-, malato] vacúolo Abertura Estomática saída de água ψos célula-guarda ψágua célula-guarda célula flácida estômato fecha Fechamento Estomático ácido abscísico (ABA): fechamento estomático défice hídrico saída de K+ e Cl- do vacúolo inibe entrada de K+ ABA no Fechamento Estomático * Anidrase carbônica 1- PEP carboxilase 2- Malato desidrogenase 3- Enzima málica dependente de NADP+ Fixação de carbono nas plantas CAM. * noite dia malato malato malato piruvato vacúolo oxaloacetato PEP Ciclo de Calvin Plantas “CAM”: Abertura Estomática Noturna Eficiência Difusiva Estômatos abertos: difusibilidade = 1 (máxima possibilidade de difusão); Estômato fechado: difussibilidade = zero; A difusibilidade aumenta a medida que aumenta a distancia entre os estômatos (até certo ponto): Sobreposição das calotas; Camada limítrofe. PERDAS DE ÁGUA PELAS PLANTAS PERDAS DE ÁGUA PELAS PLANTAS As plantas que exercem controle sobre a perda de água, através da abertura e fechamento dos estômatos, são denominadas homeoídricas; O conteúdo de água na plantavaria em função das flutuações de umidade do solo e ar das taxas de transpiração da planta; Liquens e briófitas são mais afetados pelas condições ambientais dos que as plantas lenhosas; Essas plantas são conhecidas como poiquiloídricas = não exercem, ou exercem pouco controle sobre a perda de água. PERDAS DE ÁGUA PELAS PLANTAS Toda planta deve realizar balanço delicado de sua absorção e perda de água, o qual se constitui em um sério desafio para as plantas terrestres; Para fotossintetizar, elas precisam retirar CO2 da atmosfera, mas, ao fazê-lo, expõem-se à perda de água e à ameaça de desidratação. PERDAS DE ÁGUA PELAS PLANTAS A água absorvida pelas plantas: Transpiração (Estômato dou Cutícula), Gutação, Redistribuição hidráulica. TRANSPIRAÇÃO: o principal fenômeno envolvido na perda de água ocorre através dos estômatos. Perdas de água pelas plantas - Transpiração perda de água na forma de vapor tipos: estomática: 90%, cuticular: 10%, lenticelar: muito pequena, Processo químico, físico e biológico que acontece em duas fases: evaporação para os espaços intercelulares, difusão do vapor para a atmosfera, PV folha > PV ar, PV: capacidade de difusão de um gás. Perdas de água pelas plantas - Transpiração TRANSPIRAÇÃO E EVAPORAÇÃO E = 0,622 dar x PVágua - PVar P Rar TR = 0,622 dar x PVfolha - PVar P rs x rc P = pressão atmosférica em mmHg. PV = pressão de vapor em mmHg. rs = resistência estomática foliar. rc = resistência da camada limítrofe. dar = densidade do ar. 0,622 dar = fator de conversão para transformação de P concentração em PV E = evaporação: não passa por sistema biológico. TR = transpiração: há passagem por sistema biológico. TRANSPIRAÇÃO transpiração X fotossíntese: transpiração elevada estômatos abertos por mais tempo maior fotossíntese economia de água estômatos fechados menor fotossíntese FATORES QUE AFETAM A TRANSPIRAÇÃO fatores intrínsecos: Área foliar; Relação raiz / parte aérea; Estrutura foliar: cutícula. tricomas. espessura do mesofilo. número de estômatos. FATORES QUE AFETAM A TRANSPIRAÇÃO Fatores externos: umidade relativa; temperatura; pressão de vapor; disponibilidade de água no solo; vento. Transpiração – Importância efeito refrigerante; efeito na nutrição; efeito no crescimento e no desenvolvimento. Perdas de água pelas plantas - Gutação Perda de água na forma líquida (gotas); Condições necessárias para a gutação. Transpiração nula ou baixa; Acumulo de íons no xilema (- energia livre); UR alta (próxima a 100%); Solo em capacidade de campo; Solo aerado; Solo com sais (não em excesso); Presença ou desenvolvimento de pressão de raiz. Perdas de água pelas plantas - Gutação absorção ativa de sais ψos raiz ψágua raiz água passa do solo à raiz pressão de raiz saída de água pelos hidatódios Perdas de água pelas plantas - Gutação Acúmulo de soluto no xilema pode gerar pressão radicular • pressão radicular = pressão hidrostática positiva • variar de 0,05 a 0,5 MPa (+) • ocorre em plantas bem hidratadas e sob alta umidade (baixa transpiração). Raiz absorve íons e transporta para o xilema Acúmulo de solutos no xilema Redução do potencial osmótico do xilema Redução do potencial da água no xilema Absorção de água Pressão hidrostática positiva Perdas de água pelas plantas Transpiração Gutação Diferenças? Perdas de água pelas plantas - Lenticelas Défice Hídrico Défice Hídrico Diferença entre velocidade de transpiração e absorção de água, Baixa disponibilidade de água no solo, Perda de água maior que a absorção de água, Dois tipos: temporário, permanente. Défice Hídrico Temporário Tempo curto, Velocidade de transpiração maior que a absorção, Independe da disponibilidade de água do solo, Ocorre diariamente, Sem danos à planta. Défice Hídrico Permanente Período longo; Velocidade de transpiração maior que a absorção; Menor disponibilidade de água no solo; ponto de murcha permanente (PMP); Ψágua raízes maior que o Ψágua solo; planta perde água para o solo; rompimento do capilar; reposição de água antes do PMP: planta se recupera. Diagrama esquemático da diminuição gradual do potencial hídrico das folhas, raízes e solo durante uma semana de seca. A flutuações maiores ocorrem nas folhas uma vez que estão sujeitas à transpiração durante o dia. O balanço hídrico não é restabelecido durante a noite de modo que o potencial hídrico basal é gradualmente mais negativo de dia para dia (Larcher , 1995). Efeitos fisiológicos do défice hídrico Crescimento, fotossíntese, respiração, abscisão foliar, absorção de íons, reprodução. IRGA (LI-6400, LI-COR) Sistema aberto portátil de fotossíntese (LI-6400, LI-COR) Foto: Amanda Amaro Obrigado!! Volte sempre! Deus abençoe!
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