1º AULA DE FISIOLOGIA - ABSORÇÃO DE ÁGUA PELAS RAÍZES - ZOOTECNIA - 2012

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UEPG
Absorção 
de água
pelas raízes
Funções básicas do sistema radicular: fixação da planta no solo e absorção de água e sais minerais;
Local de absorção na raiz: regiões não suberizadas – principalmente na região dos pelos absorventes - 
Maior absorção principalmente pelas raízes mais finas, que se encontram em íntimo contato com um maior volume do solo
Absorção de água pelas raízes
Pelos absorventes aumentam significativamente a área de superfície radicular – aumentando a área de absorção;
Intensidade de absorção – depende da permeabilidade das raízes (varia com as espécies);
Intensidade de absorção no cafeeiro: 0,25ml/cm2 de superfície radicular/hora; 
Intensidade de absorção da cebola: 50,4ml/cm2 de superfície radicular/hora; 
Absorção de água pelas raízes
Conclusão: região da raiz de absorção mais rápida – depende da maturação do xilema e da quantidade de suberização da epiderme;
Regiões jovens – não suberizadas – são mais eficientes que regiões maduras e mais suberizadas;
Absorção de água pelas raízes
Regiões da raiz: coifa, zona lisa ou de crescimento, zona pilífera ou de absorção, zona suberosa ou de ramificação e colo ou coleto;
Micorrizas: 
Micorrizas - ótimos resultados, em pinus, nogueiras, carvalho, orquídeas, alguns cereais, café, chá, fumo e seringueira.
Micorrizas: associação mutualística entre certos fungos e raízes de algumas plantas;
Hifas dos fungos invadem as raízes da planta;
Hifas auxiliam as raízes na absorção de água e sais minerais – aumentam a superfície de absorção;
Fungos recebem o alimento da planta– (carboidratos) – são organismos heterótrofos;
Micorrizas: 
A água no solo
Solo: camada superficial da crosta terrestre – dividido em camadas ou horizontes – representados pelas letras O, A, E, B, C e R; 
Horizonte “A”: denominado horizonte biogênico. 
Maior parte do sistema radicular se fixa e se nutre no horizonte A. 
Três fases do solo: sólida, líquida e gasosa
Fase sólida: frações mineral e orgânica;
Fração mineral resulta do intemperismo – origina partículas de diferentes tamanhos – constituir a estrutura do solo;
Fases do solo
Fase líquida: solução aquosa diluída;
Fase gasosa: gases; 
Fração orgânica, matéria orgânica ou húmus: decomposição biológica dos organismos (animais, microrganismos e principalmente vegetais);
Fases do solo
Boa composição do horizonte A para desenvolvimento vegetal: 
50% de poros (com ± 25% de ar e ± 25% de água) e 50% de sólidos (± 45% de minerais e ±5% de material orgânico). 
Partículas do solo e o espaço poroso
Classificadas de acordo com seu diâmetro: cascalho, areia grossa, areia média, areia fina, silte e argila;
Característica estável – homem dificilmente altera – pode ser obstáculo ao crescimento e retenção de água;
Tipos de partículas do solo – dimensões em mm.
Partículas do solo e o espaço poroso
Partículas formam agregados – diferentes formas e tamanhos: estrutura do solo – característica instável – homem pode alterar.
Estrutura: determina a porosidade do solo;
Permeabilidade dos solos (capacidade de deixar passar a água e ar) vai depender do diâmetro dos poros; 
Tipos de poros: microporos e macroporos;
Circula nos poros: água e ar – quando todo espaço poroso cheio de água – solo saturado;
Diferenças entre solo arenoso e argiloso
Devido ao diâmetro das partículas (pode medir 1 mm ou mais) solos arenosos têm grandes espaços porosos;
Solos argilosos tem partículas com menor diâmetro (menores que 1 mm) – tamanho dos poros é menor;
Diferenças entre solo arenoso e argiloso
Um dos motivos dos solos argilosos reter mais água que os arenosos: poros de menor diâmetro;
Partículas de argila – com o auxílio do húmus – agregam-se em partículas – formando torrões – poros maiores – melhor aeração e a infiltração de água;
Diferenças entre solo arenoso e argiloso
Solo bem aguado (chuva ou irrigação) água percola (infiltra-se) para baixo devido a gravidade – via macroporos;
Solos arenosos – água drena com facilidade;
Solos argilosos: poros são menores e suficientes para que a drenagem seja menor e a água fique mais retida nas partículas do solo;
Diferenças entre solo arenoso e argiloso
Partículas de argila tem maior número de cargas negativas que as de areia.
Lembre-se da relação entre o número de cargas negativas por unidade de peso seco de argila, silte, areia e matéria orgânica: 10:3:1:20;
“Quanto maior for o número de cargas negativas por unidade de peso do solo, maior será a quantidade de água retida pelo solo e mais negativo será o potencial de água desse solo – água estará mais retida e mais difícil de executar um trabalho”;
Outro fator que o solo argiloso retém mais água que o arenoso é o número de cargas em suas partículas.
Capacidade de campo
Capacidade de campo (CC): conteúdo de água retida em um solo após ter sido saturado e permitido a drenagem do excesso;
Solos argilosos ou com alto conteúdo de húmus: grande capacidade de campo;
Solos argilosos – maior quantidade poros menores – tem maior capacidade de estocar água – maior CC – do que os arenosos;
Condições naturais leva 2 a 3 dias para solo argiloso alcançar CC – após muita chuva;
Solo argiloso pode reter 40% da água por unidade de volume – arenosos 3%;
Conclusões:
 solo arenoso tem baixa CC;
 solo arenoso é bem aerado;
 solo argiloso tem alta CC;
 solo argiloso é menos aerado.
Diferenças entre solo arenoso e argiloso com relação ao espaço poroso
Solo ideal para as plantas: balanceamento entre a retenção de água e aeração;
Classificação da água no solo. 
Composição do solo :partículas minerais e orgânicas – influenciam na retenção da água – podendo ou não estar disponível para o vegetal;
Argila, húmus e substâncias no estado coloidal: “prendem” moléculas de água (potencial mátrico); (depende da carga, distância)
Presença de solutos (íons) – potencial osmótico do solo – “prende” água;
Essas forças de retenção no solo (tensão com que a água é absorvida pelas partículas) definem os tipos de água do solo: gravitacional, capilar e higroscópica. 
Classificação da água no solo. 
Classificação da água no solo. 
a. Água gravitacional
	Água gravitacional: teor acima da capacidade de campo, localiza-se nos macroporos, têm permanência efêmera no solo, facilmente removida por drenagem e provoca lixiviação no solo (lavagem).
Resultante após uma chuva forte – solos ficam saturados – fica retida no solo uma baixa tensão – escoa paulatinamente por gravidade para os lençóis freáticos;
Classificação da água no solo. 
a. Água capilar
A água capilar localiza-se nos microporos, não é removido por drenagem e atua como solução do solo.
Resultante após drenagem da gravitacional – forma camadas ao redor das partículas – água na CC;
CC: convencionou-se que é a água fica retida por uma tensão de –0,03 MPa.
Classificação da água no solo. 
a. Água higroscópica
Água higroscópica localiza-se próxima da superfície das partículas do solo e é removida apenas no estado de vapor.
Á medida que a água do solo vai sendo absorvida pelos vegetais ou perdida por evapotranspiração – espessura do filme d’água vai diminuindo – força de retenção aumentando e a dificuldade de absorção aumentando – água higroscópica; (retida com tensão de -1,5MPa) – não utilizada pelas plantas
Ponto de murcha permanente (PMP)
Ponto de murcha permanente (PMP): quantidade de água retida no solo (mesmo impedindo a perda de água por transpiração) a planta não consegue recuperar a sua turgescência; 
No PMP plantas ficam murchas – potencial de pressão ou de turgor (Ψp) nas células nulo mesmo á noite; 
Recupera a turgescência se for adicionado água no solo;
Água disponível
Convenção: água disponível entre CC e PMP;
Processos do movimento da água
Água e solutos – constante movimento – dentro das células – de célula para célula – de tecido para tecido – solo para as raízes – folhas – ar atmosférico;
Sistemas vivos e no mundo abiótico – movimento das moléculas: difusão e o fluxo de massa.
Considerando a águanas células: osmose;
Todos esses movimentos: leis físicas;
Processos do movimento da água
A difusão é rápida para curtas distâncias, mas extremamente lenta para longas distâncias.
Difusão: movimento espontâneo ao acaso de partículas individuais (moléculas e íons) de uma região de maior concentração para outra de menor concentração; 
Difusão: movimento a favor de um gradiente de concentração;
Difusão
“Difusão: movimento termocaótico de moléculas ou íons. Inicialmente, dois materiais contendo moléculas diferentes são postos em contato. Esses materiais podem ser sólidos, líquidos ou gasosos”. 
“Difusão mais rápida ocorre em gases, sendo mais lenta em líquidos e mais lenta ainda em sólidos. 
Difusão
 Exemplos de difusão:
 movimento de nutrientes e água do solo para chegar as raízes;
 vegetais absorvem água do solo também por difusão;
 transpiração;
 movimento de água e principalmente dos gases no interior da planta – difusão;
 suprimento de CO2 para a fotossíntese;
Processos do movimento da água
Fluxo de massa: movimento de grupo de moléculas quando forças externas são aplicadas - pressão produzidas pela transpiração no caso dos vegetais;
Todas as moléculas se movem na mesma direção;
Definição de fluxo de massa: movimento conjunto de um fluído em resposta a um gradiente de pressão;
O fluxo de massa governado por pressão determina o transporte de longa distância da água no xilema.
Água e solutos movem-se através do xilema por fluxo de massa. 
Devido a pressão desenvolvida nas superfícies transpirantes, a qual é transmitida à seiva do xilema da parte área para as raízes.
Outros exemplos de fluxo de massa:
 rio correndo e a chuva caindo;
 movimento de ciclose;
 movimento da água e substâncias no solo e deste para as plantas;
Processos do movimento da água
Difusão – movimento ao acaso de moléculas individuais e depende da diferença de concentração de solutos;
Fluxo de massa – movimento de um grupo de moléculas numa mesma direção – governado por pressão e independe da diferença de concentração;
Processos do movimento da água
Osmose – passagem da água de um meio hipotônico (menos concentrado) para outro hipertônico (mais concentrado) através de uma MSP.
Por muito tempo – osmose – movimento da água para dentro e fora das células através da difusão;
Hoje sabe-se que na membrana plasmática há canais de água denominados de aquaporinas;
Processos do movimento da água
Osmose: envolve combinação de difusão de moléculas de água (uma a uma) através da membrana plasmática e o fluxo de massa através de canais denominados aquaporinas. 
Difusão e fluxo de massa: força que dirige - diferença de potencial químico da água. 
Diferença entre os três movimentos da água
Difusão simples: substâncias movem-se a favor de um gradiente de concentração, do local que tem mais para o local que tem menos; 
Fluxo de massa: governado por pressão, as substâncias movem-se a favor de um gradiente de pressão; 
Osmose: os dois tipos de gradientes influenciam o transporte.
Absorção de água nas raízes
Toda absorção de água devido um gradiente decrescente de potencial de água (ΨH2O ou Ψw ) entre o solo (meio que as raízes se encontram) e o xilema;
Os vegetais podem absorver água por difusão, osmose e principalmente fluxo de massa.
O gradiente de pressão pode ser maior ou menor, dependendo da taxa de transpiração da planta;
Absorção de água nas raízes – fluxo de massa
Fluxo de massa: devido gradiente de pressão - onde o potencial de água do sistema radicular seja inferior ao potencial de água da solução do solo;
Abaixamento do potencial de água do sistema radicular devido à transpiração – provoca abaixamento na pressão da seiva no xilema – água é aspirada pelas raízes;
Absorção de água nas raízes – fluxo de massa
Pressão negativa provoca sucção na água em contato com o xilema, que será transportado como “fluxo de massa”. 
“Fluxo de massa: principal mecanismo de absorção de água pelas plantas em termos quantitativos”;
Absorção de água nas raízes – osmose
Transpiração muito lenta ou ausente, como ocorre a noite - absorção por osmose;
Nestas condições a diferença de potencial de água - gerada pela secreção de íons para dentro do xilema  - dessa forma, as raízes funcionam como um osmômetro.
Motivo: endoderme – tecido cujas parede das células apresentam espessamento denominado estrais de Caspary;
A endoderme não permite a seiva voltar para o meio externo. 
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Estrias de Caspary na endoderme
Dessa forma, o potencial de água do xilema torna-se negativo e água penetra na raiz por osmose. 
Cria-se uma pressão positiva, chamada pressão positiva da raiz - força tanto a água como os íons em solução a subir pelo xilema.
Pressão positiva da raiz
Pressão positiva da raiz: quando o potencial de água do solo é alto e taxa de transpiração baixa;
Taxa de transpiração alta – não ocorre pressão positiva da raiz;
Exemplo: solo com muita água, umidade relativa do ar alta (dificultando a transpiração);
Pressão positiva da raiz
Pressão positiva da raiz – responsável pelo fenômeno denominado de gutação – pressão positiva provoca perda de água pelos hidatódios;
Absorção de água pelas sementes - embebição
Embebição: absorção de solvente por substância coloidal;
Componente (“força”) que permite a água entrar na semente: potencial mátrico (Ψmat);
Atração elétrica entre moléculas de água e substâncias coloidais carregadas positiva ou negativamente;
Absorção de água pelas sementes - embebição
    Proteínas, celulose, amido, pectinas e outros colóides hidrófilos: responsáveis pela absorção e retenção da água (embebição) na célula vegetal.
Primeiras porções de água que uma semente absorve é por embebição e depois é por osmose;
Caminho radial da solução do solo até o xilema.
Água no solo – fluxo de massa;
Após absorção – transporte da epiderme até a endoderme através de três vias que a água pode fluir: apoplástica, simplástica e transmembrana; 
Caminho radial da solução do solo até o xilema.
Via ou rota apoplástica
Água move-se exclusivamente pela parede celular sem atravessar qualquer membrana –passa por entre as células;
Água absorvida conduzida até a endoderme da raiz – passando pelo parênquima cortical;
Caminho radial da solução do solo até o xilema.
“Na endoderme, o movimento da água através da via apoplástica é obstruído pelas estrias de Caspary”. 
Caminho radial da solução do solo até o xilema.
Via ou rota simplástica
Água flui de célula para células através dos plasmodesmos – sem atravessar a membrana plasmática;
Plasmodesmos: estreitos filamentosos de citoplasma que interconectam os protoplastos de células vegetais vizinhas;
Caminho radial da solução do solo até o xilema.
Via ou rota simplástica
Cada plasmodesmo percorrido por filamento de RE – que tem continuidade com o RE das células adjacentes;
Plasmodesmos: estreitos filamentosos de citoplasma que interconectam os protoplastos de células vegetais vizinhas;
Caminho radial da solução do solo até o xilema.
Via ou rota simplástica
Simplasto: solução passa de citoplasma para citoplasma sem atravessar qualquer membrana;
Caminho radial da solução do solo até o xilema.
Via ou rota transmembrana ou transcelular
Água entra numa célula por um lado – passa pelo citoplasma - sai pelo outro – atravessa pelo menos duas membranas para cada célula;
Se a célula tenha vacúolo – água também atravessa suas membranas (tonoplasto);
Caminho radial da solução do solo até o xilema.
Caminho radial da solução do solo até o xilema.
Observações:
1. Endoderme: última camada de seleção de substâncias para o interior do xilema. 
Caso via apoplástica conseguisse levar todas as substancia até o interior do xilema, não haveria seleção de íons e até as substâncias tóxicas atingiriam o metabolismo da planta. 
2. Algumas células da endoderme podem não conter as estrias de Caspary - células de passagem;
3. Após a passagem pela endoderme, água volta a se mover por via apoplástica e daíchegar ao xilema; No cilindro central a principal via é a simplástica, por ser a mais eficiente. 
4. Ainda não foi completamente esclarecido a importância relativa das vias apoplástica, simplástica e transmembrana.
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Absorção 
de água
Pelas raízes