Aula 2 - Relações hídricas

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Aula 2 - Relações hídricas –
estrutura e propriedades da água
Centro Universitário
DISCIPLINA: FISIOLOGIA 
VEGETAL
Prof. M.Sc. Mario Zortéa Antunes Junior
A água
 A água desempenha um papel fundamental na vida da
planta.
 Para cada grama de matéria orgânica produzida pela
planta:
 500 gramas de água são absorvidos pelas raízes >
transportados através do corpo da planta > perdidos para a
atmosfera.
 Pequeno desequilíbrio no fluxo de água pode causar
déficits hídricos → mau funcionamento severo de
inúmeros processos celulares.
 Balanço e perda de água constitui um sério desafio para
a planta.
 DILEMA!!!
 Para fotossintetizar, as plantas precisam retirar CO2 da
atmosfera, mas, ao fazê-lo, expõem-se à perda de água e à
ameaça de desidratação.
 Pressão de turgor:
 Expansão celular;
 Trocas gasosas nas folhas;
 Transporte no floema;
 Rigidez e estabilidade mecânica de tecidos vegetais não-
lignificados.
A água na vida das plantas
 A água compreende a maioria da massa de células
vegetais;
 Em células vegetais maduras → cada célula contém um
grande vacúolo cheio da água.
 O citoplasma compreende somente de 5 a 10% do volume
celular.
 O restante é o vacúolo.
 A água constitui de 80 a 95% da massa dos tecidos
vegetais em crescimento.
 Alguns vegetais, como cenoura e alface, por exemplo, contêm
de 85 a 95% de água.
 A madeira, que é composta principalmente por células mortas,
tem um conteúdo hídrico menor → de 35 a 75% de água.
 As sementes, com conteúdo de água de 5 a 15%, estão entre os
tecidos vegetais mais secos.
 Devido ao processo da fotossíntese, as plantas absorvem e perdem
água continuamente.
 A maioria da água perdida pela planta evapora da folha à medida
que o CO2 necessário a fotossíntese é absorvido da atmosfera.
 Em um dia ensolarado, quente e seco, uma folha renovará até
100% de sua água em apenas 1 hora.
 Durante o período de vida da planta, uma quantidade de água
equivalente a 100 vezes o peso fresco da mesma pode ser perdida
através das superfícies foliares.
 Essa perda de água é chamada transpiração.
 De todos os recursos que a planta necessita para crescer e
funcionar, a água é o mais abundante e, ao mesmo tempo o
mais limitante para a produtividade agrícola.
Produtividade do milho em função
da disponibilidade de água.
Produtividade de vários
ecossistemas em função da
precipitação anual.
A estrutura e as propriedades da água
 Bipolaridade da água:
 A molécula da água apresenta-se
eletricamente neutra, porém a
distribuição elétrica dos elétrons
resulta numa carga bipolar.
 Com uma lado apresentando
carga positiva e o outro lado
mostrando carga negativa.
 A atração entre o lado positivo de uma molécula e o lado
negativo de outra molécula causa a formação de uma ligação de
hidrogênio, a qual é responsável por muitas das propriedades
físicas da água.
 No entanto, essa ligação é
relativamente fraca, representando
cerca de 1/20 de uma ligação
covalente.
 Constante dielétrica:
 A alta constante dielétrica resulta na ionização de sais
inorgânicos quando em solução aquosa.
 Cada íon é rodeado de uma camada de moléculas de água e
mantido separado do íon de carga oposta.
 A formação dessa camada de moléculas de água ao redor dos
íons resulta da alta constante dielétrica da água, ou seja, da sua
capacidade de neutralizar partículas com carga elétrica.
Propriedades da água
 Pontos de fusão e ebulição:
 A água possui calor específico maior do que qualquer
substância conhecida.
 Isso significa que a água precisa absorver muita energia para
aumentar a sua temperatura e também necessita liberar muita
energia para baixar a sua temperatura.
 Essa característica possui considerável importância biológica,
pois é a causa da estabilidade térmica da água.
Isso permite às plantas se refrescarem por evaporação
da água das superfícies foliares, as quais estão sujeitas
a aquecer por causa do acréscimo de radiação
proveniente do sol.
 Tensão superficial:
 As moléculas de água na interface ar-água são mais fortemente
ligadas às moléculas vizinhas que á fase gasosa em contato
com a superfície da água.
 As moléculas da água possuem suas ligações de hidrogênio
orientadas na direção do corpo líquido, resultando numa alta
resistência da superfície líquida a ruptura.
 Coesão:
 É a atração mútua entre moléculas, originada pela grande
formação de ligações de hidrogênio na água.
 Adesão:
 É a atração da água a uma fase sólida, como parede celular ou
a superfície de um vidro.
Coesão, adesão e tensão superficial 
originam um fenômeno conhecido
como capilaridade, ou seja, 
movimento de água ao longo de
um tubo capilar
 Constituinte do protoplasma:
 A água é constituinte do protoplasma celular, chegando a atingir
até 95% do peso da matéria fresca. Ex: alface.
 Participação em reações químicas:
 A água participa diretamente de inúmeras reações químicas que
ocorrem no protoplasma.
 Solvente e meio transporte:
 A água é o solvente no qual se processa a maioria das reações
químicas do protoplasma.
 O movimento da água na planta, que resulta da transpiração,
contribui para a translocação dos solutos absorvidos.
Algumas funções da água
 Turgescência:
 A água é indispensável para a manutenção da turgescência das
células do tecido vegetal e permite que a planta se mantenha ereta.
 Estabilidade térmica:
 A água é responsável pela relativa estabilidade térmica da planta
pois o maior calor específico da água permite à planta absorver
quantidades consideráveis de radiações sem alterar em excesso
sua temperatura.
 A transpiração permite também dissipar uma grande parte da
energia solar que atinge a planta.
 Movimentos:
 O ganho ou a perda de água pelas células e pelos tecidos é
responsável por diversos movimentos nas plantas. Ex: abertura e
fechamento dos estômatos.
Processos de transporte de água
 Difusão:
 As moléculas misturam-se como resultado da agitação térmica
aleatória das mesmas.
 O movimento verifica-se de uma região de alta concentração
para uma região de baixa concentração.
 A difusão em soluções pode ser eficaz dentro de dimensões
celulares.
 Mas é demasiadamente lenta para o transporte de massa a longas
distâncias.
 Exemplo:
 O coeficiente de difusão para a glicose em água é cerca de 10-9
m2 s-1.
 O tempo médio de uma molécula de glicose difundir-se através
de uma célula com diâmetro de 50 μm é 2,5 s.
 O tempo médio requerido pela mesma molécula de glicose para
se difundir por uma distância de 1 metro em água é de
aproximadamente 32 anos.
 Fluxo de massa:
 É o movimento em conjunto de grupos de moléculas em massa,
mais comumente em resposta a um gradiente de pressão.
 O fluxo de massa da água movido por pressão é o principal
mecanismo responsável pelo transporte de longa distância da
água no xilema.
 Osmose:
 A osmose é um caso particular de difusão em que duas soluções
estão separadas por uma membrana com permeabilidade
seletiva.
 As membranas biológicas geralmente permitem passar com muita
facilidade as moléculas de água, enquanto que as moléculas ou
íons de solutos sofrem restrições de intensidade variável.
Potencial hídrico da água
 O potencial químico da água é uma expressão quantitativa de
energia livre a ela associada.
 Em termodinâmica, energia livre representa o potencial para realizar
trabalho.
 O potencial da água pura e livre em condições padrão de
temperatura e pressão foi considerado zero, ou 0 MPa.
 Potencial químico da água = potencial hídrico (Ψw)
 O abaixamento da pressão ou da temperatura e a adição de sais
resultam em uma redução no Ψw
3 fatores contribuem para o potencial hídrico Concentração, pressão e gravidade.
 Os termos Ψs, Ψp e Ψg expressam os efeitos de solutos,
pressão e gravidade, respectivamente, sobre a energia livre
da água.
 Solutos:
 O termo Ψs, chamado de potencial de soluto ou potencial
osmótico, representa o efeito do soluto dissolvidos no potencial
hídrico.
 Os solutos reduzem a energia da água por diluição da
mesma.
 Sendo o potencial osmótico proporcional à concentração de
solutos na solução, ou seja, quanto maior a concentração de
soluto, menor o potencial osmótico.
 Pressão:
 O termo Ψp é a pressão hidrostática da solução, ou potencial de
pressão.
 Pressão positiva aumenta o potencial hídrico, pressões
negativas reduzem-na.
 A pressão hidrostática positiva dentro das células é àquela que
se refere a pressão de turgor.
 O valor de Ψp também pode ser negativo, tal como ocorre no
xilema e na parede entre as células, onde uma tensão ou
pressão hidrostática negativa pode se desenvolver.
 Gravidade:
 A gravidade faz com que a água mova-se para baixo;
 O termo Ψg depende da altura (h) da água dela acima no estado
de referência, da densidade da água (ρw) e da aceleração da
gravidade (g).
 Onde ρw g tem um valor de 0,01 MPa m-1. Assim, uma distância
vertical de 10 m traduz-se em uma mudança de 0,1 MPa no
potencial hídrico.
 Quando se lida com transporte de água em nível celular, o
componente gravitacional é geralmente omitido.
Movimento hídrico celular
Adiciona-se 
sacarose na água
Célula vegetal incha com 
concentração interna de 0,3 
M inserida em uma solução 
de sacarose a 0,1 M
Célula vegetal murcha 
com concentração 
interna de 0,3 M 
inserida em uma 
solução de sacarose a 
0,3 M
 A água move-se em resposta a forças físicas, em
direções de baixo potencial hídrico ou de baixa energia
livre → O FLUXO DE ÁGUA É UM PROCESSO
PASSIVO
O conceito de potencial hídrico ajuda a avaliar o status 
hídrico de uma planta
 O potencial hídrico é uma medida do grau de hidratação de uma
planta e, assim, fornece um índice relativo do estresse hídrico ao
qual a planta está submetida.
Os componentes do potencial hídrico variam com as 
condições de crescimento e localização dentro da planta
 Ψs no interior de células bem aguadas→ -0,5 a -1,2 MPa.
 Tecidos vegetais que estocam grandes concentrações de
sacarose (raízes da beterraba, caule de cana-de-açúcar) →
-2,5 MPa.
 Plantas que crescem em ambientes salinos, plantas
halófitas, têm tipicamente valores muito baixos de Ψs .