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Balanço Hídrico nos Vegetais Vinícius Lourenço G. Brito Zootecnia UFU - 09/10/18 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 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 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 Endoderme Dentro 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 águanas 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 va p o r d ´á gu a m -2 s u p er fí ci d e d e fo 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
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