relações hidricas parte 1

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RELAÇÕES HÍDRICAS
Universidade Federal Rural da Amazônia
Disciplina: Fisiologia Vegetal
Professor: Raimundo Lázaro Moraes da Cunha 
 ÁGUA
Começamos o estudo da água considerando como a sua estrutura dá origem a algumas de suas propriedades físicas singulares.
 Após, examinaremos as bases físicas do movimenmto de água, o conceito de potencial hídrico e a aplicação desses conceitos
Estrutura da água 
PROPRIEDADES DA ÁGUA
SOLVENTE UNIVERSAL
A água é um excelente solvente, dissolvendo quantidades maiores de uma diversidade mais ampla de substâncias que outros solventes.
Essa versatilidade como solvente deve-se:
 - ao pequeno tamanho da molécula de água
 - à sua natureza polar > dissolve substancias iônicas e moleculares (açúcares e proteínas)
ALTO CALOR ESPECÍFICO
Calor específico é o calor necessário para aumentar a temperatura de uma substância em uma quantidade específica. 
Quando a temperatura da água aumenta, a moléculas vibram mais rapidamente. Para permitir essa movimentação, é necessário adicionar energia ao sistema para quebrar as pontes de hidrogênio. 
Assim, comparada com outros líquidos, a água requer uma grande adição de energia para aumentar a sua temperatura.
Tal exigência de grande adição de energia é importante para as plantas porque ajuda as estabilizar as flutuações de temperatura.
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ALTO CALOR LATENTE DE VAPORIZAÇÃO
É a energia necessária para separar as moléculas da fase líquida e levá-las à fase gasosa sob temperatura constante (transpiração).
O alto calor latente de vaporização da água permite às plantas se refrescarem por evaporação nas superfícies foliares, as quais estão sujeitas ao aquecimento devido a radiação solar.
Assim a transpiração é um componente importante na regulação térmica das plantas.
TENSÃO SUPERFICIAL, COESÃO E ADESÃO
Tensão superficial é a energia necessária para aumentar a área de superfície de uma interface ár-líquido.
Para aumentar a área de superfície dessa interface, pontes de hidrogênio precisam ser quebradas, o que requer um acréscimo de energia.
A tensão superficial produz uma força se a interface ár-água é curvada.
A tensão superficial e a adesão nas superfícies de evaporação das folhas geram as forças físicas que puxam a água pelo sistema vascular das plantas.
COESÃO - É a atração mútua entre moléculas. Ex: água-água.
ADESÃO - refere-se a atração a uma superfície sólida, como uma parede celular, partículas de argila, etc. 
TENSÃO SUPERFICIAL, COESÃO E ADESÃO, originam um fenômeno conhecido como CAPILARIDADE.
A água, em tubos capilares, tem sua energia diminuída e é puxada para dentro dos capilares devida:
 - a força de adesão (atração da água à superfície polar do tubo capilar)
 - à tensão superficial da água
Juntas, adesão e tensão superficial fazem com que a água suba pelos tubos até que a força de ascensão seja equilibrada pelo peso da coluna de água.
A ÁGUA TEM GRANDE RESISTÊNCIA À TENSÃO
Resistência a Tensão é a força máxima por unidade de área que uma coluna de água pode suportar antes de quebrar.
A coesão proporciona à água uma grande resistência à tensão.
Podemos demonstrar a resistência à tensão da água colocando-a em uma seringa tampada. Quando o embalo é empurrado, a água é comprimida e desenvolve-se uma pressão hidrostática positiva (Atm , Pa ou Mpa; 1 Mpa = 10 atm). Se o êmbolo for puxado, desenvolve-se uma tensão na água, ou uma pressão hidrostática negativa.
Com que força deve-se puxar o embalo para romper a coluna de água?
Quebrar uma coluna de água requer energia suficiente para para romper as pontes de hidrogênio que atraem as moléculas de água umas às outras.
Estudos cuidadosos demonstram que a água em pequenos capilares podem resistir a tensões mais negativas que -30 Mpa.
Lembrando que:
 - um pneu de carro é inflado a cerca de 0,2MPa
 - a pressão da água em encanamento doméstico é 0,2-0,3 MPa
 - a pressão da água a 5m de profundidade é de aproximadamente 0,05 Mpa
Verifica-se, portanto, que a força de tensão suportada pela água em tubos capilares é alta,
A presença de bolhas de ar reduz a resistência à tensão de uma coluna de água.
Se uma minúscula bolha de ar formar-se na coluna de água sob tensão, essa bolha de ar pode se expandir e a coluna de água quebra, um fenômeno chamado cavitação o qual tem um efeito devastador sobre o transporte de água no xilema.
 
Quando a água se desloca do solo através da planta, até a atmosfera, ela se move por vários meios (parede celular, citoplasma, membrana, espaços intercelulares, capilares) e o mecanismo de transporte varia com o tipo de meio.
Os dois principais processos de transporte de água dentro da planta são: difusão molecular e fluxo de massa.
DIFUSÃO: Movimento espontâneo de moléculas e íons individualmente, através do gradiente de concentração ou potencial químico. Depende do tamanho das moléculas, do meio (ar , água) e da temperatura.
A difusão líquida é rápida para curtas distâncias, mas extremamente lenta para longas distâncias.
Ex. o tempo médio necessário para uma molécula de glicose difundir-se através de uma célula com diâmetro de 50 µm é 2,5 segundos. Entretanto, o tempo médio requerido pela mesma molécula de glicose para se difundir por uma distância de 1m em água é de aproximadamente 32 anos.
FLUXO DE MASSA: Movimento em conjunto de moléculas em massa (água e as substâncias nela dissolvida) em resposta a um gradiente de pressão. 
	Ex: Fluxo do Xilema, Ciclose das células, e rios e cachoeiras.
É responsável pelo movimento de água no xilema, paredes celulares e no solo.
PROCESSOS DE TRANSPORTE DE ÁGUA
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OSMOSE: Caso particular da difusão através de uma membrana semipermeável (seletiva), ou seja, membrana muito mais permeável a água que aos solutos.
POTENCIAL HÍDRICO (W) – a energia que movimenta a água
“medida termodinâmica do estado de energia da água” 
“quanto maior o valor do potencial, maior é a energia livre da água” (energia livre de gibbs) – energia capaz de realizar trabalho.
“a água sempre se moverá espontaneamente de pontos de maior potencial para pontos de menor potencial” 
 PRINCÍPIO TERMODINÂMICO: “uma transformação é ESPONTÂNEA na natureza quando ocorre de um estado de MAIOR energia para um estado de MENOR energia “ (MORRO ABAIXO). 
O potencial hídrico é uma grandeza relativa: ele é expresso como a diferença entre o potencial de uma substância em um determinado estado e o potencial hídrico da mesma substância em um estado padrão.
Estado padrão: água pura; ao nível do solo, sob pressão e temperatura ambiente.
Nessas condições o Ψw = 0 , pois o Ψs = 0 e o Ψp = 0 
 
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Três fatores principais contribuem para o potencial hídrico celular
Os principais fatores que influenciam o potencial hídrico em plantas são concentração, pressão e gravidade.
Ψw = Ψs + Ψp + Ψg
Os termos Ψs + Ψp + Ψg expressam os efeitos de solutos, pressão e gravidade sobre a energia livre da água. 
Ψs = -RTCi - potencial de solutos ou potencial osmótico. Os solutos reduzem a energia livre da água
R- Constante dos gases(0,082 atm/molºk)
T- Temperatura em graus Kelvin
Ci - Concentrações de íons na célula ou no solo 
Ψp = É a pressão hidrostática da solução. Pressão positiva aumenta o Ψw. Pressão 
 negativa diminui o Ψw. Pode assumir valores positivos e negativos.
A pressão hidrostática no interior de uma célula – pressão de turgidez – é positiva.
A transpiração pode causar uma tensão nos vasos do xilema e gerar pressão negativa 
	
			
Ψg= d.g.h – refere-se a força da gravidade que move a água para baixo	 
d- densidade da solução
g- aceleração da gravidade 
h- altura da água acima do ponto de referência
O Ψg é desprezível quando se lida com transporte de água em células 
Ψw = Ψs + Ψp
Em solo secos e em tecidos com teor de água muito baixo, como nas sementes secas, é comum referir-se a potencial mátrico (Ψm). Nessa condição
a água ocorre em camadas muito finas ligadas a superficiais sólidas por interações eletrostáticas. Essas interações não são facilmente separadas em seus efeitos sobre Ψs e Ψp, e assim são combinadas em um único Ψm.
O crescimento celular, a fotossíntese e a produtividade dos vegetais são todos fortemente influenciados pelo potencial hídrico (Ψw) e seus componentes.
 Da mesma forma que a temperatura corporal humana, o Ψw é um bom indicador geral da saúde da planta. 
0,01MPa
Assim, uma altura de 10m traduz-se em uma mudança de 0,1MPa no potencial hídrico
MOVIMENTO DE ÁGUA NAS PLANTAS
Comportamento osmótico de células vegetais
Considere um béquer aberto cheio de água pura, nestas condições:
Ψp = 0 MPa, uma vez que a água esta aberta para a atmosfera
Ψs = 0 MPa, pois não há solutos na água
Ψw = 0 MPa.
Adicione sacarose na água até que essa adição reduza o Ψs para – 0,2 MPa.
A seguir considere uma célula vegetal flácida (murcha), com uma concentração interna de solutos cujo Ψs = -0,7 Mpa.
O que acontece se esta célula for colocada dentro do béquer com solução?
	Plasmólise (plasmólise incipiente), Turgescência e Deplasmólise: soluções hipotônicas, isotônicas e hipertônicas.