Balanço hídrico

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Balanço Hídrico nos Vegetais
Vinícius Lourenço G. Brito
Zootecnia
UFU - 15/05/18
80-95%
80-90%
80-90%
35-75%
70-95%
Introdução
água
pressão de 
turgor
solvente 
universal
traspiração
Introdução
Introdução
P
ro
d
u
ti
vi
d
ad
e
 d
o
 m
ilh
o
 (
m
3
 h
a-
1
)
Disponibilidade de água (número de dias com suprimento 
ótimo de água)
Introdução
P
ro
d
u
ti
vi
d
ad
e
 
(m
as
sa
 s
e
ca
 g
 m
-2
 a
n
o
-1
)
Precipitação anual (m)
Estrutura e propriedades da água
Processos de transporte de água
Sumário
Água nos vegetais
Estrutura e propriedades da água
Carga líquida negativa
Carga líquida positiva
correlacionada aleatória
Estrutura e propriedades da água
Cristais de 
sal
Camada de 
solvatação
solvente 
universal
Estrutura e propriedades da água
quantidade de energia 
requerida por uma 
substância para que ocorra 
um dado aumento na 
temperatura
calor 
específico
tampona as flutuações de 
temperatura das plantas
Estrutura e propriedades da água
Energia necessária para 
que um conjunto de 
moléculas passe de um 
estado a outro
calor 
latente
para plantas sofrerem 
congelamento, precisam de 
uma queda brusca da 
temperatura. Plantas se 
refrescam quando a água 
evapora das superfícies foliares
Estrutura e propriedades da água
ADESÃO
ADESÃO
COESÃO
Objeto polar ou carregado
Estrutura e propriedades da água
força tênsil
Estrutura e propriedades da água
Estrutura e propriedades da água
Estrutura e propriedades da água
capilaridade
Estrutura e propriedades da água
Estrutura e propriedades da água
Processos de transporte de água
Sumário
Água nos vegetais
Processos de transporte de água
movimento aleatório de 
moléculas de locais de alta 
concentração para locais 
de baixa concentração
difusão
Processos de transporte de água
início intermediário equilíbrio
C
o
n
ce
n
tr
aç
ão
Perfis de concentração
Posição no recipiente
Js = - Ds (Δcs/Δx)
1ª lei de Fick
taxa de 
difusão
coeficiente 
de difusão
gradiente de 
concentração
Processos de transporte de água
T = L2Ds
1ª lei de Fick
tempo de 
difusão
coeficiente 
de difusão
distância
de difusão
Processos de transporte de água
Difusão da glicose
célula-célula
Ds = 10-9 m2 s-1
L = 50 µm
T ≈ 2,5 s
Difusão da glicose
a distância de 1 m
Ds = 10-9 m2 s-1
L = 1 m
T ≈ 32 anos
Processos de transporte de água
movimento em conjunto 
de um grupo de 
moléculas, mais 
comumente em resposta a 
um gradiente de pressão
fluxo de 
massa
Processos de transporte de água
Taxa de fluxo = (πr2 /8η) (ΔΨp /Δx)
raio do 
tubo
viscosidade
gradiente de 
pressão
Processos de transporte de água
Fora da célula
Citoplasma
moléculas de água
aquaporinas
bicamada 
lipídica
Processos de transporte de água
movimento em conjunto 
de moléculas de água 
através de uma membrana 
por ação conjunta de um 
gradiente de concentração 
e um gradiente de pressão
osmose
Processos de transporte de água
Ψw = Ψs + Ψp + Ψg
potencial hídrico
potencial 
osmótico
potencial 
de pressão
medida de energia 
livre de água por 
unidade de volume
potencial de 
gravidade
Processos de transporte de água
Ψw = Ψs + Ψp + Ψg
potencial 
osmótico
potencial 
de pressão
potencial de 
gravidade
representa 
o efeito 
dos solutos 
dissolvidos
Processos de transporte de água
Ψw = Ψs + Ψp + Ψg
potencial 
osmótico
potencial 
de pressão
potencial de 
gravidade
pressão 
hidrostática
Processos de transporte de água
Ψw = Ψs + Ψp + Ψg
potencial 
osmótico
potencial 
de pressão
potencial de 
gravidade
faz com que 
a água 
mova-se 
para baixo
Processos de transporte de água
água sempre se move 
em um gradiente de 
potencial hídrico: do 
maior para o menor
osmose
Processos de transporte de água
Água pura
Água pura
Processos de transporte de água
Solução de 0,1M de sacaroseSolução de 0.1M de sacarose
Solução de 0.1M de sacarose
Processos de transporte de água
Célula flácida dentro da solução de sacarose
célula flácida
célula após equilíbrio
Processos de transporte de água
Aumento da concentração de sacarose
célula após equilíbrio
célula túrgida
solução de 
sacarose 0.3M
Processos de transporte de água
Pressão aplicada à célula
célula no estado inicial célula no estado final
solução 0.1M sacarode
a pressão aplicada retira 
metade da água da célula
Processos de transporte de água
I like to move
TRANSPORTE
PASSIVO
água
sempre se move em 
um gradiente de 
potencial hídrico: do 
maior para o menor
Estrutura e propriedades da água
Processos de transporte de água
Sumário
Água nos vegetais
Do solo para a planta
raiz pelo água partícula 
de areia
partícula 
de argila
ar
Do solo para a planta
quantidade de água no 
solo depois de ter sido 
saturado e permitida a 
retirada do excesso de 
água
capacidade 
de campo
capacidade de retenção da 
água no solo
Do solo para a planta
retenção de 3% de águasolos 
arenosos
solos 
argilosos
retenção de 40% de água
Do solo para a planta
raiz pelo água partícula 
de areia
partícula 
de argila
ar
Ψw = Ψp
Do solo para a planta
alto potencial hídricosolos 
úmidos
solos 
secos
baixo potencial hídrico
Do solo para a planta
Ψp= -2T / r
tensão 
superficial 
da água
raio da 
curvatura
Do solo para a planta
Ψw
água
raiz pelo água partícula 
de areia
partícula 
de argila
ar
Do solo para a planta
taxa de 
fluxo massa
Medida da facilidade 
com que a água se 
move no solo
~
gradiente 
de pressão +
condutividade
hidráulica
Do solo para a planta
ponto de murcha 
permanente
quando o potencial hídrico 
do solo é tão baixo que as 
plantas não podem recuperar 
a pressão de turgor
Ψwsolo ≤ Ψwplanta
Dentro da planta
raiz pelo água partícula 
de areia
partícula 
de argila
ar
Dentro da planta
pêlos radiculares
extensões microscópicas das 
células da epiderme radicular
aumentam a área da 
superfície
aumentam a capacidade de 
absorção de íons e água
Dentro da planta
Ta
xa
 d
e
 c
ap
tu
ra
 d
e
 á
gu
a 
p
o
r 
se
gm
e
n
to
 
(1
0
-6
L
h
-1
)
Distância do topo da raiz (mm)
regiões da raiz que 
não crescem
topo crescente
menos suberizado mais suberizado
Dentro da planta
Rotas simplásticas e 
transmembrana
Rota apoplástica
Epiderme
Córtex
Periciclo Xilema Floema
Estrias de 
Caspary
Endoderme
Dentro da planta
apoplasto
simplasto
movimentação da água 
pelas paredes celulares
movimentação de água 
pelo citoplasma através 
dos plasmodesmos
transmembrana
movimentação da água 
através das membranas
forçam a água e os íons a 
passarem por dentro das 
células da endoderme
Dentro da planta
estrias de Caspary
paredes celulares 
impregnadas com suberina 
nas células da endoderme
Córtex
Periciclo Xilema Floema
Estrias de 
Caspary
Endoderme
Dentro da planta
traqueídes
pontoações
vasos
pontoações
placa de 
perfuração 
composta placa de 
perfuração 
simples
Dentro da planta
traqueídes vasos
Dentro da planta
Rotas simplásticas e 
transmembrana
Rota apoplástica
Epiderme
Córtex
Periciclo Xilema Floema
Estrias de 
Caspary
EndodermeDentro da planta
acúmulo de íons no 
xilema diminui o Ψw
pressão de 
raiz
ocorre quando o Ψw 
do solo é alto e a 
transpiração é baixa 
GUTAÇÃO
Dentro da planta
Dentro da planta
água sobe xilema por 
pressão hidrostática 
negativa
teoria da 
tensão-coesão
coluna d’água não se 
desfaz
transmite grande 
força interna às 
paredes do xilema
Dentro da planta
evaporação da água nas 
folhas cria a pressão 
negativa no xilema
Dentro da planta
Dentro da planta
formação de bolhas nos 
vasos de xilema
cavitação
acontece por 
aumento da pressão 
ou congelamento
bolhas de ar quebram 
a continuidade da 
coluna d’água
Dentro da planta
cavitação
água pode desviar para vasos 
adjacentes não cavitados
bolhas podem sair do xilema a 
noite quando a pressão é maior
crescimento secundário cria novos 
elementos de vaso no xilema a 
cada ano
Traqueíde
cavitada
preenchida 
com ar
Bolha de 
vapor 
d´água
Parede 
terminal do 
vaso
Vaso 
cavitado
preenchido 
com ar
Placa de 
perfutração
esclariforme
Potuação
Água 
líquida
Da planta para a atmosfera
Da planta para a atmosfera
cloroplasto
citoplasma
vacúolo
Parede 
celular
Membrana 
plasmática
Filme d´água
Evaporação 
de ar
Da planta para a atmosfera
Ψp= -2T / r
Evaporação Evaporação Evaporação 
Ar
Membrana 
plasmática
Microfibras de 
celulose em 
secção transversal
Interface ar-água
Citoplasma
Água na parede
Raio da curvatura 
(µm)
Pressão 
hidrostática (Mpa)
Da planta para a atmosfera
Valores representativos de umidade relativa, concentração absoluta de vapor d´água e 
potencial hídrico para quatro pontos ao longo da rota da perda d´água de uma folha
Localização
Umidade 
relativa
Umidade 
relativa Concentração 
(mol m-3)
Potencial
(MPa)
Espaços intercelulares (25oC)
Imediatamente dentro da fenda estomática (25oC)
Imediatamente fora da fenda estomática (25oC)
Ar ambiente (20oC)
Vapor d´água
Da planta para a atmosfera
Cavidade 
substomatal
Parênquima 
paliçádico xilema
Camada limítrofe 
de ar
Camada limítrofe 
de ar
Células guarda
Cavidade estomatal
Resistência 
estomatal
Resistência da 
camada limítrofe
Vapor 
d´água Baixo teor de vapor 
d´água
Alto teor de 
vapor d´água
Alto CO2
Baixo CO2
cutícula
Epiderme 
abaxial
Células do 
mesófilo
Epiderme adaxial
cutícula
causada pela camada de ar 
parado junto a superfície 
da folha
resistência 
da camada 
limítrofe
resistência 
estomática
causada pelo controle da 
saída de vapor d’água 
pelos estômatos
Da planta para a atmosfera
Da planta para a atmosfera
Ar em 
movimento
Ar 
parado
Fluxo limitado 
pela resistência da 
camada limítrofe
Abertura estomatal (µm)
Fl
u
xo
 t
ra
n
sp
ir
ac
io
n
al
(m
g 
d
e
 v
ap
o
r 
d
´á
gu
a 
m
-2
 s
u
p
er
fí
ci
d
e
d
e
 f
o
lh
a 
s-
1
)
Da planta para a atmosfera
Cavidade 
substomatal
Parênquima 
paliçádico xilema
Camada limítrofe 
de ar
Camada limítrofe 
de ar
Células guarda
Cavidade estomatal
Resistência 
estomatal
Resistência da 
camada limítrofe
Vapor 
d´água Baixo teor de vapor 
d´água
Alto teor de 
vapor d´água
Alto CO2
Baixo CO2
cutícula
Epiderme 
abaxial
Células do 
mesófilo
Epiderme adaxial
cutícula
Da planta para a atmosfera
Da planta para a atmosfera
controle
estomático 
intensidade da luz
qualidade da luz
temperatura
umidade relativa
concentração de CO2
Da planta para a atmosfera
Localização
Potencial 
hídrico 
(Ψw)
Pressão 
(Ψp)
Potencial 
osmótico 
(Ψs)
Gravidade 
(Ψg)
Potencial hídrico 
da fase gasosa
Potencial hídrico e seus componentes (em MPa)
Ar externo 
(umidade relativa = 50%)
Espaço interno da folha
Parede celular do mesófilo 
(à 10m)
Vacúolo do mesófilo 
(à 10m)
Xilema foliar
(à 10m)
Xilema da raiz
(próximo à superfície)
Vacúolo da célula radicular
(próximo à superfície)
Solo adjacente à raiz
Solo à 10mm da raiz