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FISIOLOGIA DA ÁRVORE - Madeira formada pelas reações da fotossíntese, onde a água e sais minerais que estão no solo ascendem ao tronco pelo xilema ativo (responsável pela translocação da seiva bruta) ao chegar às folhas, ocorre a fotossíntese, na presença de luz, utilizando o CO2 (atmosfera), produzindo glucose (C6H12O6) e liberando oxigênio. 6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2 CH2O + O2 + H2O - O ciclo vital raízes retiram a água e sais minerais do solo formando SEIVA BRUTA que é levada até as partes superiores da planta através de canais condutores da região externa do alburno, onde se realiza a fotossíntese; → SEIVA ELABORADA percorre o caminho inverso (descendente), por outros canais condutores da região interna da casca (floema), distribuindo os nutrientes para o vegetal Gimnospermas (traqueídeos) e Angiospermas (vasos). Processo de condução de seiva bruta e elaborada (Burger e Ritcher, 1991). DINÂMICA DE CRESCIMENTO - Os vegetais apresentam embriogênese indefinida (célula ou conjunto de células que se conservam embrionárias durante toda existência das plantas) quando o eixo embrionário de uma semente inicia o processo de germinação, praticamente todas as células se dividem ativamente com a continuação do crescimento, as divisões celulares ficam restritas a determinadas partes da planta: extremidades do caule e raízes. - Altura: meristema apical (ápice do tronco e galhos) - Diâmetro: meristema cambial (produz casca e madeira) O crescimento das árvores é devido à presença de tecidos designados meristemas (do grego meristos = divisível), dotados de capacidade de produzir novas células. MERISTEMAS - De acordo com a origem, os meristemas podem ser classificados: a) Meristemas Primários Os meristemas apicais da raiz e do caule, são primários em origem porque estão presentes na planta desde a fase embrionária; A atividade desses meristemas forma os tecidos primários e leva ao crescimento em comprimento dos órgãos, formando o corpo primário ou estrutura primária do vegetal. Os meristemas secundários, quanto a origem, se forma a partir de tecidos primários já diferenciados e produzem os tecidos secundários; b) Meristemas Secundários O felogênio e o câmbio vascular são considerados meristemas secundários. Na realidade, o câmbio vascular é um meristema misto, quanto a sua origem, não é apenas um meristema secundário como o felogênio. MERISTEMAS - Quanto a posição no corpo da planta podem ser classificados: a) Meristemas Apicais ou Pontos Vegetativos Ocupam o ápice da raiz e do caule, bem como de todas as suas ramificações. b) Meristemas Laterais Localizam-se em posição paralela ao maior eixo do órgão da planta onde ocorrem e suas células se dividem periclinalmente, ou seja, paralelamente à superfície do órgão, como o câmbio vascular e o felogênio. O meristema apical, que é o responsável pelo crescimento em altura, representa uma porção ínfima da árvore e localiza-se no ápice do tronco e ramos. MERISTEMAS c) Meristemas Intercalares Recebem este nome porque se localizam entre tecidos maduros, como por exemplo, na base dos entrenós dos caules de gramíneas, bainha das folhas de monocotiledôneas. Ápice Caulinar - O caule com seus nós e entrenós, folhas, gemas axilares, ramos e também as estruturas reprodutivas resultam, basicamente, da atividade do meristema apical. - Várias autorias tentam descrever a organização do meristema apical caulinar. A mais aceita para angiospermas, é a denominada organização do tipo túnica-corpo. Ápice Caulinar - As duas regiões são reconhecidas pelos planos de divisão celular que nelas ocorrem. Túnica - Com uma ou mais camadas, cujas células se dividem perpendicularmente à superfície do meristema (divisões anticlinais), o que permite o crescimento em superfície do meristema. Corpo - Logo abaixo da(s) camada(s) da túnica está o corpo e é formado por um grupo de células que se dividem em vários planos, promovendo o crescimento em volume do meristema; - Este grupo de células centrais acrescenta massa à porção apical do caule pelo aumento do volume e as derivadas da túnica dão uma cobertura contínua sobre o conjunto central (corpo); - À medida que se formam novas células, as mais velhas vão se diferenciando e sendo incorporadas às regiões situadas abaixo do promeristema; - Essas novas células vão sendo incorporadas aos tecidos meristemáticos em processo inicial de diferenciação: Protoderme → se diferenciará em tecido de revestimento primário da planta ou epiderme que compõe o sistema dérmico. Procâmbio → origina os tecidos vasculares primários, floema e xilema e que compõe o sistema vascular Meristema fundamental → origina os tecidos simples que compõe o sistema fundamental: parênquima, colênquima e esclerênquima. Meristemas Laterais – Câmbio Vascular - Algumas Gimnospermas e a maioria das Angiospermas, além do crescimento promovido pelos meristemas primários (aumento do eixo longitudinal ou axial - caule e raízes), apresentam crescimento em diâmetro ou espessura, decorrente da atividade do câmbio vascular origina os tecidos vasculares denominados secundários = xilema secundário e o floema secundário, e o felogênio origina a periderme. - Toda nova camada de floema na casca interna oprime o floema, formado no ano anterior, modificando-lhe a função. Simultaneamente, formam-se câmbios suberizados nas porções mais velhas da casca interna, produzindo camadas externas de células corticais suberizadas que morrem, desprendem-se e dão às árvores seus padrões característicos de casca. O meristema cambial é um tecido constituído por uma camada de células do câmbio que se divide continuamente, graças à ação de hormônios produção de células lignificadas, de paredes grossas (xilema) e uma camada de células de paredes delgadas (floema), numa proporção de, aproximadamente, 6:1. O crescimento em diâmetro deve-se ao meristema cambial, tecido constituído por uma camada de célula que se localiza entre o floema (casca interna) e o alburno. Essas células amadurecem e se transformam diretamente em xilema ou floema, ao se dividirem em novas células que se diferenciam nos vários constituintes da madeira. - O câmbio vascular = único meristema que forma dois sistemas: axial e o radial. - Sistema axial = conjunto de células floemáticas e xilemáticas que são alongadas no sentido axial da planta, isto é, seu maior comprimento é paralelo ao eixo vertical do caule; - Sistema radial = formado pelo conjunto de células floemáticas e xilemáticas secundárias, cujo maior comprimento é perpendicular ao eixo vertical da planta. - Meristemas secundários também são tecidos com capacidade de divisão diferença dos meristemas primários = não são constituídos pelas mesmas células que se encontram no eixo embrionário da semente são formados por tecidos adultos que foram previamente originados pelos sistemas primários. - Existem dois tipos de meristemas secundários: o câmbio vascular e o felogênio. Câmbio Vascular - Na maioria das Monocotiledôneas e em muitas Dicotiledôneas herbáceas não existe o câmbio ou, quando presente, é apenas vestigial ou não funcional. Nas Monocotiledôneas (bambu, palmeiras), todas as células do procâmbio se diferenciam em xilema ou floema primários, mas não se forma o câmbio vascular, não produzem xilema e floema secundário. - As células cambiais das Dicotiledôneas lenhosas e das Gimnospermas são bastante vacuolizadas e ocorrem de duas formas: - Célula inicial fusiforme – célula alongada, comprimento orientado no mesmo sentido do comprimento do órgão onde se encontra, formando o sistema axialou longitudinal. - Célula inicial radial - varia de forma ligeiramente alongada a aproximadamente isodiamétrica produzem células orientadas em direção aos raios, constituindo-se no sistema radial do xilema e do floema secundário sofrendo divisões periclinais (paralelas à superfície), formarão duas células filhas que irão diferenciar-se em células do xilema e do floema, agora secundários: regra a célula mais interna dará origem ao xilema secundário e a outra permanecerá meristemática numa nova divisão, uma das derivadas dará origem a uma célula do floema secundário. - As divisões que irão originar células do xilema e do floema não são proporcionais, havendo uma produção muito maior de células do xilema secundário do que do floema xilema mais espesso, além de que as células velhas do floema se incorporam à casca. Atividade estacional do câmbio vascular. (Levin e Goldstein, 1991). Câmbio (divisão periclinal) a – a’ – Divisão periclinal de uma inicial fusiforme originando uma derivada xilemática b – b’ – Divisão periclinal de uma inicial fusiforme originando uma derivada floemática i= inicial Câmbio (divisão anticlinal) a – a’ – Divisão anticlinal radial originando duas células de igual tamanho e dispostas lado a lado As células que constituem o câmbio são denominadas iniciais cambiais e são de dois tipos: as iniciais fusiformes e as iniciais radiais. As primeiras são alongadas e as segundas são ligeiramente arredondadas Iniciais fusiformes Iniciais radiais As iniciais fusiformes são responsáveis pela formação de todo sistema axial do caule (fibras, traqueídeos, parênquima axial e elementos de vasos) e as iniciais radiais originam o sistema radial (raios). Felogênio - Apresenta apenas um tipo de células, aparecendo como uma camada tangencial contínua, de células retangulares. - A epiderme não possui capacidade de divisão e não pode acompanhar o aumento do diâmetro do corpo secundário, sendo rompida e substituída por outro tecido de revestimento, a periderme. O câmbio vascular aumenta a quantidade de tecidos vasculares, formando o xilema e o floema secundários; O felogênio dá origem a um tecido protetor secundário denominado periderme que substitui a epiderme (tecido protetor primário) quando o caule e as raízes apresentam crescimento primário. Periderme compõe-se de três camadas: a) felogênio – função de produzir as demais camadas; b) súber ou felema – cuja função é proteger o felogênio, em direção à periferia; c) feloderme – tecido parenquimático vivo, formado para o interior do órgão. Após um período de, aproximadamente, um ano, o floema perde sua atividade, deslocando-se para o exterior; constitui, assim a casca externa que se descama periodicamente. Os dois meristemas, apical e cambial, estão intimamente ligados, formando um sistema fisiológico único na árvore, e as camadas de crescimento no tronco são como uma série de cones sobrepostos uns sobre os outros. Os meristemas são altamente influenciados por condições climáticas, fato que influencia na formação dos anéis de crescimento. - As células do câmbio vascular e do felogênio (com capacidade de divisão celular), são meristemáticas e são originadas de células já diferenciadas do corpo primário. Mesmo adultas, já diferenciadas, são potencialmente meristemáticas e readquirem a capacidade de divisão celular. Esquema de divisão das células cambiais. (Panshin e DeZeew, 1980). c – Célula Mãe X – Célula Madura de Xilema X1 (a , a1 , b , b1) , X2 (a , b) – Célula Mãe de Xilema e seus derivados P e P1 – Células Mãe de Floema c – Célula Mãe X – Célula Madura de Xilema X1 (a , a1 , b , b1) , X2 (a , b) – Célula Mãe de Xilema e seus derivados P e P1 – Células Mãe de Floema Plano transversal do tronco de Pinus (Gomide et al, 2004). Inicial do câmbio Inicial câmbio Nova célula do xilema Crescimento Nova célula floema Inicial Célula xilema Célula floema Inicial Xilema jovem Xilema maduro Raio Z o n a c a m b ia l Vaso Xilema F lo e m a Inicial do câmbio Inicial câmbio Nova célula do xilema Crescimento Nova célula floema Inicial Célula xilema Célula floema Inicial Xilema jovem Xilema maduro Raio Z o n a c a m b ia l Vaso Xilema F lo e m a Seções transversais do caule de cedro. A – Câmbio; parede anticlinal sendo formada (seta). B – Detalhe. Tecidos do Corpo Vegetal - Os principais tecidos de uma planta são agrupados em três sistemas: 1) Sistema dérmico – constituído pela epiderme (tecido de revestimento do corpo primário da planta) e pela periderme (tecido de revestimento do corpo secundário da planta, formado pelo felogênio). 2) Sistema fundamental – constituído por três tipos de tecidos: parênquima, colênquima e esclerênquima (originários do meristema primário fundamental) localizado nas gemas apicais do caule e das raízes Inclui: 2.1) Parênquima – tecido pouco diferenciado e várias funções (reserva, aeração, transporte). As células são, na sua maioria, vivas, capazes de crescer, potencialmente meristemáticas. São relacionadas, principalmente, com a fotossíntese, acúmulo de substâncias de reserva e com a cicatrização (regeneração de ferimentos). Podem especializar-se em células ou estruturas secretoras. Faz parte do sistema vascular secundário, pode ser parênquima radial ou axial. As suas paredes celulares são delgadas e impregnadas de celulose, hemicelulose e substâncias pécticas. As células do parênquima contêm os cloroplastos, plastídeos (relacionados com os cromoplastos) e as substâncias ergásticas (produtos de reserva). 2.2) Parênquima longitudinal ou axial – função de armazenamento e de translocação de água e solutos a curta distância frequente e abundante nas Angiospermas, sendo muito raro e, até ausente, nas Gimnospermas. Apresenta células alongadas no sentido vertical e paredes mais delgadas, quando comparado com as paredes dos elementos de vaso e das fibras. 2.3) Parênquima radial (raio) – responsáveis pelo armazenamento e translocação de água e solutos a curta distância, principalmente no sentido lateral. Nas seções radiais e tangenciais, as células apresentam formatos distintos e os raios são compostos basicamente de três tipos de células parenquimáticas: a) Células procumbentes – apresentam maior dimensão no sentido axial (são “células em pé”) b) Células eretas - são células que apresentam maior dimensão no sentido radial (são “deitadas”) c) Células quadradas – são células isodiamétricas (as dimensões são iguais). Quanto à composição, organização e número de células, os raios podem variar consideravelmente: a) Homocelulares – formados por um único tipo de células, ou seja, quando todas as células são procumbentes ou eretas ou quadradas. b) Heterocelulares – formados por dois ou mais tipos de células. Os raios homocelulares e heterocelulares podem ser unisseriados (constituídos apenas por uma fileira de células em largura) ou multisseriados (formados por duas ou mais células, em largura). Os raios das gimnospermas são constituídos quase sempre por uma só fileiras de células parenquimáticas de largura (unisseriados), ocasionalmente duas células de largura (bisseriados) e de uma a vinte cinco, raramente até 50 células de altura. Nas madeiras que apresentam canais resiníferos radiais, os raios são multisseriados na parte central e são denominados fusiformes. 2.4) Colênquima – tecido vivo, paredes espessas, finalidade de conferir sustentação ou manutenção da forma do organismo assemelha-se ao parênquima(ambos possuírem protoplastos vivos, capazes de reassumir a atividade meristemática); suas paredes celulares são primárias, macias, maleáveis e não lignificadas e podem realizar fotossíntese. 2.5) Esclerênquima – tecido morto, com paredes secundárias rígidas, constituído de células de intensa impregnação de lignina (resistentes e impermeáveis). - É um tecido de sustentação de órgãos vegetais maduros, muito mais especializado nessa função do que o colênquima. - As suas células possuem paredes secundárias, que são depositadas sobre as paredes primárias (compostas de fibras e esclereídeos). - Ocorre fundamentalmente nos caules jovens e é um tecido adaptado para a sustentação das folhas e caules em crescimento. - Posição periférica e se localiza, geralmente, abaixo da epiderme nas partes velhas das plantas pode endurecer ou transformar-se em esclerênquima, pela deposição de paredes secundárias lignificadas. 3) Sistema vascular – as células estão relacionadas com a condução de água (traqueídeos, nas Gimnospermas, e elementos de vasos, nas Angiospermas), com o armazenamento (células de parênquima, em forma de raios) e com a sustentação (fibras e esclereídeos). O sistema vascular compreende dois tecidos: 3.1) Xilema – as células formam um tecido estrutural, associado ao floema, distribuindo-se, sem interrupção, pelo corpo do vegetal, através de todos os órgãos (vegetativos ou reprodutivos) das plantas vasculares, formando um verdadeiro sistema vascular. - É um tecido estrutural e funcionalmente complexo, composto por um conjunto de células, com forma e função diferenciadas e é o principal tecido condutor de água nas plantas vasculares. Possui, ainda, as propriedades de conduzir sais minerais, armazenar substâncias e sustentar o vegetal. - É encontrado em várias regiões da plantas, não só no caule, mas também na raiz e nos ramos. O xilema é um tecido característico das plantas superiores, incluindo, nessa categoria, vários tipos de plantas: arbustos, cipós e árvores. - Nem todas as espécies que produzem tecido xilemático são reconhecidas, comercialmente, como produtoras de madeira. Para tanto, a espécie deve apresentar volume necessário para sua exploração. Toda madeira é proveniente de tecido xilemático, mas, sob a ótica comercial, nem todo tecido xilemático produz madeira. 3.2) Floema – principal tecido condutor descendente dos nutrientes nas plantas vasculares, transportando a seiva orgânica ou elaborada (seiva rica em compostos orgânicos, produzidos pela fotossíntese). - É um tecido complexo, altamente especializado e constituído por vasos, denominados liberianos ou crivados, células companheiras, parênquima liberiano e elementos mecânicos. - Ocorre tanto na estrutura primária quanto na secundária, normalmente em associação com o lenho. No caule da maioria das Gimnospermas e Dicotiledôneas, o floema secundário está separado do lenho secundário pelo câmbio, do qual se originou.