Aula 4 - Adaptações I

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✔AMBIENTE FÍSICO
✔MECANISMOS DE ADAPTAÇÃO
QUAIS ADAPTAÇÕES?
 
NESTA AULA
●Mais detalhes sobre água e nutrientes
●Adaptações para lidar com variações e manter o equilíbrio hídrico e 
osmótico
 
ÁGUA
Propriedades favoráveis à 
vida:
-Propriedades térmicas: 
Alto calor específico
● tamponamento de 
temperatura
● resistência a mudança 
de estado
 
ÁGUA
Condução de calor → rápida
● resiste ao aquecimento
Densidade anômala → menos densa quanto mais frio abaixo de 4° C
● gelo flutua, servindo como isolante e o fundo de lagos e oceanos não 
congela
● a fauna aquática pode migrar para regiões profundas no inverno, 
temperaturas em torno de 4°C
 
ÁGUA
-Densidade e viscosidade
A água é densa (500x > ar) → meio de flutuação 
● organismos aquáticos precisam regular sua flutuação
Vesícula natatória: regulação pelo 
volume de gás,controle enzimático 
da afinidade da hemoglobina por O
2
 
Vesículas de óleo em microalgas: 
óleo (93% da densidade da água
 
ÁGUA
Aerênquima em plantas aquáticasBulbos de ar em algas
 
ÁGUA
A água e viscosa → resistência aos movimentos
Apêndices de microcrustáceos: 
utilizam a viscosidade para flutuar
Morfologia de redução do atrito:
Formas longilíneas
 
NUTRIENTES INORGÂNICOS DISSOLVIDOS NA ÁGUA
H
2
0 atrai 
fortemente íons, 
rompendo 
interações que os 
mantém unidos
Solução dos solos, 
córregos, rios, 
lagos e oceanos 
contém nutrientes 
minerais
SOLVENTE 
UNIVERSAL
 
NUTRIENTES INORGÂNICOS DISSOLVIDOS NA ÁGUA
● Oceanos: grande destilaria que concentra íons até o limite de sua 
solubilidade
Exemplos:
● Ca2+ : baixa solubilidade e concentração, o excesso que entra 
combina-se com CO
2
 e precipita-se → rochas calcárias → 
sumidouros de carbono
● Na+ Cl-: alta solubilidade e concentração
 
NUTRIENTES INORGÂNICOS DISSOLVIDOS NA ÁGUA
Íons de hidrogênio
● Afetam enzimas e têm 
outras consequências 
sobre processos 
biológicos
● Influenciam a 
dissolução de minerais 
no solo
● pH – negativo do log 
da concentração de H+
 
ACIDIFICAÇÃO DE AMBIENTES POR ATIVIDADES HUMANAS
Duas fontes: 
●Drenagem de minas – ác. 
sulfúrico oriundo de enxofre 
liberado na mineração 
●Chuva ácida – queima de 
combustíveis fósseis (origem em 
seres vivos → N e S) óxidos + 
umidade atmosférica = ácidos
Acidificação de solos e águas:
● bloqueiam o crescimento ou 
mesmo matam plantas e animais
● Interferem na disponibilidade 
química e lixiviação de nutrientes 
(ex: P)
 
FONTES DE NUTRIENTES
●H, C, O (maior demanda) – carboidratos, ar
●Outros nutrientes: dissolvidos na água (plantas), plantas (animais)
●Daremos ênfase na formas de obtenção das plantas
 
COMO AS PLANTAS OBTÊM RECUROS DO SOLO?
Água
●Potencial hídrico:
● tendência de movimento de água no sentido maior para menor 
“teor” de água
● Medido em unidades de pressão (MPa) em relação à água pura
●Capacidade de campo: 
● Água que o solo segura contra a gravidade, aderida em sua 
partículas
● As raízes são capazes de absorver parte disso
● Ponto de Murcha: potencial hídrico do solo sob o qual a planta 
não consegue “puxar” água
É preciso vencer: forças de adesão às 
partículas do solo
gravidade
 
A água passa do solo para o interior da raiz por osmose (movimento 
através de uma membrana seletivamente permeável) seguindo 
gradientes de potencial hídrico
Ex: funil com membrana permeável
COMO AS PLANTAS OBTÊM RECUROS DO SOLO?
Água
 
A água passa do solo para o interior da raiz por osmose
COMO AS PLANTAS OBTÊM RECUROS DO SOLO?
Água
ESSE FLUXO OSMÓTICO TENDE AO EQUILÍBRIO, 
COMO EVITÁ-LO?
 
●Membranas celulares semipermeáveis: retêm grandes moléculas
●Transporte ativo de pequenos íons
●Metabolismo de aminoácidos, ácidos orgânicos e carboidratos em 
células radiculares → ambientes secos, permite “puxar” de solos 
com potenciais hídricos muito baixos
COMO AS PLANTAS OBTÊM RECUROS DO SOLO?
Água
 
●Formas:
Nitrogênio: NH
4
+, NO
3
-
Fósforo: PO
4
3+
Cálcio: CA+
Potássio: K+
●Como chegam à raízes?
● Interceptação
● transporte de massa da solução 
do solo (transpiração)
●difusão (depleção pela raiz)
●Assimilação: a entrada na raiz se 
dá por transporte ativo envolvendo 
enzimas
●Micorrizas – decompõem matéria 
orgânica e transferem nutrientes às 
plantas em troca de uma fonte 
estável de carboidratos
COMO AS PLANTAS OBTÊM RECUROS DO SOLO?
Nutrientes
 
CURIOSIDADE
“Top ten roots”
Pugnaire, F.I. & Valadares, F. (eds). Functional Plant Ecology. 2nd ed. New Yor: CRC Press. 2007.
 
O potencial osmótico drena a água do solo 
 para as células das raízes das plantas
Como essa solução vai das raízes até as
folhas?
O trasporte ativo injeta nutrientes minerais
 
●Potencial osmótico → pressão de raiz que força a água para 
dentro do xilema (tecido de condução de água e minerais)
●Teoria da Coesão-tensão
TRANSPORTE DE ÁGUA E SOLUTOS NAS PLANTAS
Folhas: cutícula e 
estômatos
 
COMO SE DÁ O CONTROLE 
DO EQUILÍBRIO DE ÁGUA E 
SAIS?
 
EQUILÍBRIO DE SAL E ÁGUA - plantas
●Controle estomático da perda d'água
●Em solos muito salinos as plantas concentram sais para vencer 
o potencial osmótico do meio
●Excessos de íons e sais podem ser excretados ativamente 
pelas raízes ou folhas
 
EQUILÍBRIO DE SAL E ÁGUA – animais terrestres
●Troca gasosa interna → menos expostos à transpiração que as 
plantas
●Não estão em contato com o solvente → pouca perda de sais por 
difusão
●Controle de água e íons: ingestão e atividade renal
 
Vertebrados aquáticos possuem potencial
osmótico de -0,3MPa a -0,5MPa. 
Água doce ~ 0 MPa → hipertônicos → tendem a ganhar água e 
perder solutos 
Água salgada ~ 1,2MPa → hipotônicos → tendem a perder água e 
ganhar solutos 
EM ANIMAIS AQUÁTICOS OS PROBLEMAS SÃO MAIORES...
 
EQUILÍBRIO DE SAL E ÁGUA – animais aquáticos
 
EQUILÍBRIO DE SAL E ÁGUA – animais aquáticos
Elasmobrânquios (tubarões e arraias) de água salgada retêm ureia 
para contrabalancear o potencial osmótico do mar
 
EQUILÍBRIO DE NITROGÊNIO
●Animais: muito consumo alimentar de nitrogênio → subproduto 
tóxico amônia (NH
3
)
●O excesso deve ser eliminado:
● Animais aquáticos: evitam efeitos tóxicos da amônia (NH
3
) 
produzindo muita urina → perda d'água não é problema 
● Animais terrestres não podem perder tanta água → excreção 
concentrada de N em formas menos tóxicas (pode-se concentrar):
● Mamíferos: ureia CO(NH
2
)
2
 → perda de água ao eliminá-la
● Aves e répteis: ácido úrico C
5
H
4
N
4
O
3
 → pasta altamente 
concentrada com pouquíssima perda de água.
●Custo energético: perda de carbono orgânico.
 
RICKLEFS, R.E. A economia da natureza. Rio de Janeiro: Editora 
Guanabara 
Koogan, 2011. 542 p – capítulo 2: Adaptações ao ambiente físico: 
água e nutrientes
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