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Biologia 10º O Transporte nas Plantas –Seiva Bruta Como é que a planta obtém a água de que necessita? Nuno Correia 09-102 Nuno Correia 09-103 Sais minerais no solo Nuno Correia 09-104 Acidificação do solo Importância das argilas no solo Nuno Correia 09-105 As plantas fazem a absorção da água e sais minerais necessários ao seu desenvolvimento através do seu sistema radicular, que por esse motivo é permeável (não apresenta cutícula), muito ramificado e cuja área é aumentada através da presença de pêlos absorventes. Nuno Correia 09-106 A raiz é constituída por um conjunto de células que entre si se mantêm, geralmente, isotónicas; no entanto, em relação ao meio elas estão hipertónicas. Nuno Correia 09-107 Nuno Correia 09-108 Pressão osmótica Corresponde à pressão que tende a deslocar a água no sentido da maior concentração de soluto. Potencial de água Corresponde à pressão hidrostática necessária para parar o movimento de água Pressão de turgescência Corresponde à pressão que o conteúdo celular exerce sobre as paredes celulares, quando a célula fica túrgida após a entrada de água. Nuno Correia 09-109 Nuno Correia 09-1010 Nuno Correia 09-1011 Como a água e os iões são transportados no Xilema? Nuno Correia 09-1012 Que quantidade de água é transportada? A que altura pode a água ser transportada? Que quantidade é transportada? Nuno Correia 09-1013 Estima-se que uma única árvore adulta de bordo de 15 metros de altura possua cerca de 177.000 folhas, com uma área superficial foliar total de 675 m2 (em torno da metade da área de um campo de basquetebol). Durante um dia de verão, essa árvore perde para a atmosfera 220 litros de água por hora, por evaporação das folhas. Para evitar o murchamento, a cada hora o xilema precisa transportar 220 litros de água das raízes para as folhas. A que altura pode ser transportada? Nuno Correia 09-1014 Sequóias com 110 metros de altura. Nuno Correia 09-1015 Como ocorre o transporte de água no xilema? Demonstração da subida de água no xilema Nuno Correia 09-1016 O uso do potássio, radioactivo (42K) veio confirmar que é o xilema a via utilizada pela água e sais minerais na subida da raiz até às folhas. Deitou-se potássio radioactivo no solo e colocou-se papel parafinado entre o xilema e o floema, para impedir a circulação lateral do isótopo. No quadro indicam-se as quantidades relativas do potássio radioactivo de cada um dos segmentos S. Nuno Correia 09-1017 Nuno Correia 09-1018 Qual a razão de haver 42K em SA e SB? O movimento lateral é necessário para o movimento global de água e sais minerais? Justifica Qual é a força responsável pela ascensão de água no xilema? Nuno Correia 09-1019 1ª Hipótese – a água sobe por bombeamento feito por células vivas. 2 ª Hipótese - A pressão radicular é a causa da subida da água. 3ª Hipótese - O mecanismo de tensão-coesão-adesão é o principal responsável pelo transporte da seiva bruta? Nuno Correia 09-1020 Como ascende a água nas plantas? As primeiras tentativas para explicar a ascensão da seiva no xilema baseavam-se na hipótese de existirem células vivas no caule que seriam responsáveis por empurrar a seiva até às folhas. No entanto, os relatos, publicados em 1893, das experiências realizadas pelo botânico alemão Eduard Strasburger, vieram refutar tal hipótese. Strasburger realizou os seus estudos em árvores com cerca de 20 metros de altura, às qcais serrou os caules, junto à raiz, tendo mergulhado as extremidades cortadas em recipientes contendo soluções venenosas de ácido pícrico. A morte da planta no sentido basal-apical (no sentido caule - folhas) levou Strasburger a concluir que as soluções venenosas subiram ao longo dos caules. Quando as soluções alcançaram as folhas estas também morreram, tendo constatado que a partir desse momento parou o transporte das soluções, uma vez que o nível de líquido nos baldes estabilizara. Pg 132 1ª Hipótese Nuno Correia 09-1021 Enuncie as 3 possíveis conclusões a que chegou Strasburger ao efectuar esta experiência. A água ascendia na planta mesmo na ausência de raízes; a ascensão ocorre no sentido basal-apical; as folhas são as responsáveis pela subida de água. Nuno Correia 09-1022 Comente a afirmação: "As raízes não são as principais responsáveis pela ascensão da seiva bruta." Como na ausência de raízes continua a ascensão de água, elas não serão as principais responsáveis pela sua ascensão. Nuno Correia 09-1023 Se colocar cravos brancos com caules de 20 cm em copos contendo água e em copos contendo água corada (corante alimentar vermelho ou azul), que resultado esperará obter ao fim de 30 minutos? O cravo do copo com água apresentará coloração branca enquanto que os outros cravos apresentarão cor azul ou vermelha, uma vez que a água ascende na planta,arrastando consigo o corante, conferindo cor às pétalas brancas dos cravos. Conclusão das experiências de Stasburger Nuno Correia 09-1024 Esta experiência parece demonstrar que, no processo de subida da água pelo xilema, deve estar envolvido qualquer mecanismo independente da actuação das células vivas. A pressão radicular é a causa da subida de água? Nuno Correia 09-1025 2ª Hipótese Hipótese da pressão radicular Nuno Correia 09-1026 A hipótese da pressão radicular baseia-se em duas observações que são a exsudação caulinar e a gutação. Gutação Nuno Correia 09-1027 A gutação corresponde à formação de pequenas gotas de água nas margens das folhas, que resultam da saída de água através dos hidátodos ou estomas aquíferos. Exsudação Nuno Correia 09-1028 A exsudação caulinar corresponde à saída contínua de seiva bruta através de um corte efectuado no caule de uma planta. Nuno Correia 09-1029 A existência destes dois fenómenos baseia-se na existência de uma pressão ao nível da raiz que "empurra" continuamente uma coluna de seiva bruta desde a raiz até às folhas. Nuno Correia 09-1030 Nuno Correia 09-1031 A pressão radicular, força que impele a água desde a epiderme até ao xilema, deve-se à constante entrada de água por osmose e de substâncias minerais por transporte activo para a epiderme e desta até ao xilema, devido ao gradiente osmótico que é originado por esta absorção. Nuno Correia 09-1032 A pressão criada ao nível do xilema, na raiz, provoca a subida da seiva bruta ao longo do xilema até às folhas. Nuno Correia 09-1033 A pressão radicular medida em várias plantas não é suficientemente grande para elevar a água até ao ponto mais alto de uma grande árvore. A maioria das plantas não apresenta gutação nem exsudação. As plantas das zonas temperadas não apresentam exsudação nos planos de corte, efectuando até, por vezes, absorção de água. Existem determinadas Coníferas (Gimnospérmicas) que possuem uma pressão radicular nula. Esta teoria apresenta, no entanto, alguns aspectos que não consegue explicar: O mecanismo de tensão-coesão-adesão é o principal responsável pelo transporte da seiva bruta? Nuno Correia 09-1034 3 ª Hipótese Experiência de Böhm Nuno Correia 09-1035 Nuno Correia 09-1036 Questão Nuno Correia 09-1037 O que vai acontecer à medida que a água evapora? O seguinte gráfico é relativo às taxas de absorção e de transpiração de uma planta durante 24 horas. Nuno Correia 09-1038 Quais as estruturas foliares por onde ocorre principalmente a transpiração? O seguinte gráfico é relativo às taxas de absorção e de transpiração de uma planta durante 24 horas. NunoCorreia 09-1039 Refira duas características da epiderme da folha que restringem a perda de água. O seguinte gráfico é relativo às taxas de absorção e de transpiração de uma planta durante 24 horas. Nuno Correia 09-1040 Cite dois factores ambientais que têm influência na transpiração. O diagrama da figura representa um aparelho que pode ser usado para medir a taxa de transpiração nas plantas. Nuno Correia 09-1041 O diagrama da figura representa um aparelho que pode ser usado para medir a taxa de transpiração nas plantas. Nuno Correia 09-1042 Como é que se determina a ascensão da água no dispositivo experimental ? O diagrama da figura representa um aparelho que pode ser usado para medir a taxa de transpiração nas plantas. Nuno Correia 09-1043 Em que direcção deve movimentar-se a bolha de ar no fluido? Tensão Nuno Correia 09-1044 A perda de vapor de água pelas folhas gera indirectamente uma força – tensão – sobre a água no apoplasto das folhas. Nuno Correia 09-1045 Há resultados experimentais indicativos de que o movimento da água no xilema tem início na parte superior da planta propagando-se para a parte inferior. B – partes inferiores do caule Nuno Correia 09-1046 Verifica-se que no xilema, e em resultado da perda de água pelas folhas, ocorre uma pressão negativa, a que se dá o nome de tensão da água. Essa pressão negativa será responsável por pequenas alterações de adelgaçamento no diâmetro do tronco das árvores . Nuno Correia 09-1047 Quando pela manhã se inicia a transpiração, adelgaça primeiro a parte superior do caule e depois a parte 'inferior. Mais tarde, durante o dia, à medida que baixa a intensidade da transpiração, engrossa primeiro á parte superior do tronco e a seguir a inferior. Resumo do processo Nuno Correia 09-1048 A perda de água nas folhas provoca um défice de água, o que origina uma tensão. Processa-se então um mecanismo inverso ao que acontece na raiz aquando da absorção. A saída de água das células das folhas tornou-as hipertónicas em relação às próximas células parenquimatosas clorofilinas, até que se atinge o xilema que está hipotónico em relação às células do mesófilo. Devido à menor pressão osmótica do xilema relativamente às células clorofilinas, a água movimenta-se do xilema para estas células, criando-se um défice de água no xilema (tensão). Conclusão Nuno Correia 09-1049 A subida de água no xilema é hoje explicada como uma consequência do fenómeno da transpiração. O processo inicia-se nas folhas e teoricamente não pode ser interrompido mesmo por qualquer bolha de ar, que faria quebrar a coluna de água e anular a força de coesão entre as moléculas. Questão para resolver Nuno Correia 09-1050 Nas árvores que se desenvolvem em áreas de clima frio, porém, a água das células do xilema congela-se durante o inverno. Como o ar é praticamente insolúvel em gelo, o congelamento faz com que se formem bolhas em todos os traqueídeos e vasos das árvores. Como sobrevivem essas árvores? Coesão Nuno Correia 09-1051 As moléculas de água unem-se por pontes de hidrogénio umas às outras, devido à sua polaridade, pelo que esta coesão vai facilitar a sua ascensão em coluna. Adesão Nuno Correia 09-1052 As moléculas de água, além de se ligarem entre si, também estabelecem ligações com as paredes dos vasos xilémicos, indo esta adesão facilitar a ascensão da coluna de água. Nuno Correia 09-1053 Resumo Nuno Correia 09-1054 A água ascende sob a forma de uma coluna contínua a que se chama corrente de transpiração. A ascensão da água cria um défice de água no xilema da raiz, o que leva à absorção de água através da epiderme radicular. Logicamente que, quanto maior ou mais rapidamente ocorrer a transpiração, mais rapidamente se verifica a translocação xilémica e a absorção radicular. A coluna de água tem de se manter coesa para que exista a sua movimentação e caso surjam bolhas de ar o transporte é interrompido . Neste caso, vai ocorrer um transporte lateral, movimentando-se a coluna de água de um elemento de vaso para um outro colocado transversalmente, através das pontuações (locais permeáveis, colocados lateralmente nos elementos de vaso). Nuno Correia 09-1055 O conceito de que a água é puxada para cima através do xilema não explica, naturalmente, uma questão muito importante relativa à ascenção de seiva em árvores altas: como chegou a água aos topos dessas árvores pela primeira vez? A hipótese da coesão da água simplesmente tenta explicar como o sistema de transporte de água é mantido no interior da planta viva. Mas nada diz sobre a relação entre o crescimento de uma árvore e o mecanismo de movimento da água. Notas finais
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