Fisiologia Vegetal

Curso de ZootecniaProf. Etiane Skrebsky Quadros

Unidade I: Relações hídricas

Aula 2

Potencial hídrico

Fluxo de água no sistema solo-planta-atmosfera.

Potencial hídrico

O potencial hídrico é representado pela letra grega psi (ψψww) e representa a

energia livre da água (capacidade de movimento). Expresso em unidades

de pressão (MPaMPa)

A água se move de regiões de maior para regiões de menor potencial hídrico.

Potencial hídrico

Em geral, a energia livre da água pode ser influenciada por 4 principais fatores:

- concentração, - pressão, - forças de superfície e coloidais,- gravidade.

Potencial hídrico

Potencial osmótico (ψos):

Conhecido como potencial de soluto

Representa o efeito dos solutos dissolvidos sobre o potencial hídrico.

As moléculas da água são atraídas e retidas pelos solutos (cátions e ânions), induzindo um

decréscimo na atividade da água. Assim, o potencial osmótico tem quase sempre valor

negativo. Ele é zero quando a água é pura.

Potencial hídrico

Potencial de pressão (ψp):

Representa o efeito de uma pressão exercida sobre o potencial hídrico.

O ψp pode ser positivo, como ocorre nas células túrgidas (potencial de turgescência). Em

células murchas (plasmólise) o ψp pode ser zero.

Potencial hídrico

Célula vegetal

Potencial hídrico

Potencial de pressão (ψp):

O ψp pode ser negativo, como ocorre nos vasos do xilema

de plantas transpirando.

Potencial hídrico

Potencial matricial (ψm):

Representa a influência de forças de superfície e coloidais

Ex: Embebição (entrada de água nas sementes)

Ex: Adsorção (retenção de água nas partículas sólidas (coloides) do solo)

Potencial hídrico

Potencial gravitacional (ψg):

Representa a influência da gravidade

Por isso, só é importante para o ψw em plantas acima de 10m (acréscimo de 0,1MPa)

Potencial hídrico

Importância do ψ hídrico na planta

Produtividade de culturas agrícolas

Potencial hídrico

Potencial hídrico

Potencial hídrico

Exemplo prático à nivel celular

Duas células, A e B, estão em contato, e têm os seguintes potenciais:

- Célula A ψs = - 0,4 MPa e ψp = 0,1 MPa

- Célula B ψs = - 0,7 MPa e ψp = 0,5 MPa

- Qual será a direção do transporte de água?

O que determina a direção do transporte é o gradiente de potencial hídrico.

Célula A ψw = ψs + ψp ψw = -0,4 + 0,1 ψw = - 0,3 MPa

Célula B ψw = ψs + ψp ψw = -0,7 + 0,5 ψw = - 0,2 MPa

Como: (ψw)B > (ψw)A

A direção da difusão é de B para A

Potencial hídrico

Célula absorve água Célula perde água

Exemplo prático

Fluxo de água no sistema solo-planta-atmosfera

Movimento de água no solo

SOLO

-Corpo natural na superfície da crosta terrestre

-Meio natural para crescimento de plantas

-Reservatório de água

-Origem: Litosfera – rochas (intemperismo) – diferentes tipos de solo

Fluxo de água no sistema solo-planta-atmosfera

Movimento de água no solo

SOLO

Composição do solo:

-(sólida = minerais + compostos orgânicos);

-(líquida = solução do solo);

-(gasosa = ar do solo).

Fluxo de água no sistema solo-planta-atmosfera

Movimento de água no solo

Os poros de dimensões variáveis conferem ao solo propriedades capilares, responsáveis pela retenção de água (adsorção).

Os poros do solo são enquadrados em macroporos e microporos

Fluxo de água no sistema solo-planta-atmosfera

Movimento de água no solo

O conteúdo de água e a taxa de movimento no solo dependem em grande parte do tipo (textura) e da estrutura do solo:

# SOLOS ARENOSOS: Grande espaço entre partículas, macroporos, área superficial, capacidade de campo (CC), água drena facilmente

# SOLOS ARGILOSOS: Pequeno espaço entre partículas, microporos, área superficial, capacidade de campo (CC), resistência ao movimento da água

O que é capacidade de campo?

Fluxo de água no sistema solo-planta-atmosfera

Movimento de água no solo

Capacidade de campo:Conteúdo máximo de água

disponível para a planta

Ponto de murcha permanente:Ponto em que a água não esta

mais disponível às plantas

Água disponível:Água contida entre a CC e o

PMP

Fluxo de água no sistema solo-planta-atmosfera

Movimento de água no solo

O ponto de murcha permanente (PMP) depende não apenas do solo, mas,

também, da espécie em estudo.

Fluxo de água no sistema solo-planta-atmosfera

Movimento de água no solo

A água se move no solo predominantemente por FLUXO DE MASSA (gradiente de pressão)

Sob situação de solo seco o pode o ψp pode apresentar valores negativos

Ex: curvatura com raio de 1µm, o ψp = -0,15Mpa

Fluxo de água no sistema solo-planta-atmosfera

Movimento de água na raiz

As raízes tem quatro funções principais:

1. ancorar a planta no solo;

2. armazenar carboidratos e outras moléculas orgânicas;

3. sítio de síntese para importantes moléculas;

4. absorver e transportar para a parte aérea água e os sais minerais absorvidos pela

planta.

A efetividade das raízes como órgãos de absorção está relacionada com a extensão de seu A efetividade das raízes como órgãos de absorção está relacionada com a extensão de seu

sistema radicular.sistema radicular.

Fluxo de água no sistema solo-planta-atmosfera

Movimento de água na raiz

Morfologia da raiz

A água penetra nas raízes principalmente na na zona de pêlos radiculares.

Regiões mais maduras (suberizadas) são mais impermeáveis á agua

Fluxo de água no sistema solo-planta-atmosfera

Movimento de água na raiz

Anatomia da raiz

Como é o movimento da água na raiz?

Resultante do potencial osmótico!

Fluxo de água no sistema solo-planta-atmosfera

Da epiderme até a endoderme da raiz, existem 3 rotas pelas quais a água pode fluir:

1) APOPLÁSTICA: A água move-se exclusivamente pela PC (parede celular) (sem atravessar qualquer membrana) e espaços intercelulares.

2) SIMPLÁSTICA: A água se movimenta de uma célula a outra através de plasmodesmos (aberturas da parede celular que une células vizinhas)

3) TRANSMEMBRANA: A água cruza de uma célula a outra

Fluxo de água no sistema solo-planta-atmosfera

Na endoderme, o movimento via apoplasto pode ser obstruído em função da Estria de Caspary [parede celular com suberina (camada cerosa e hidrofóbica)]

Fluxo de água no sistema solo-planta-atmosfera

Movimento de água no xilema

Anatomia das células do Xilema:

# TRAQUEÍDEOS (células fusiformes alongadas, sobrepostas. A água flui por meio de pontoações, formando pares de pontoações)

# ELEMENTOS DE VASO (curtas, largas, com paredes terminais perfuradas, com pontoações)

Xilema: Porção + longa da rota de transporte da água

Fluxo de água no sistema solo-planta-atmosfera

Movimento de água no xilema

Células especializadas e funcionais: mortas na

maturidade, sem membranas e organelas, somente

parede celular lignificadas e grossas = água flui com

resistência relativamente baixa.

Nesse movimento o principal componente é o potencial

de pressão

Fluxo de água no sistema solo-planta-atmosfera

Movimento de água no xilema

A água sob tensão pode causar CAVITAÇÃO (embolia): formação de bolhas

Minimização da Cavitação:# Elementos traqueais interconectados

# Bolhas podem redissolver-se à noite quando há baixa transpiração

# Pressão de raiz pode encolher as bolhas

# Crescimento secundário (novo xilema)

Fluxo de água no sistema solo-planta-atmosfera

Movimento de água da folha para a atmosfera

Anatomia das células da folha

Fluxo de água no sistema solo-planta-atmosfera

No mesófilo, a evaporação de água na folha gera uma pressão negativa no xilema (potencial de

pressão)

Movimento de água da folha para a atmosfera

Fluxo de água no sistema solo-planta-atmosfera

Quando a água evapora da superfície celular para o espaço intercelular ocorre a difusão da água, principalmente através dos estômatos

Movimento de água da folha para a atmosfera

Fluxo de água no sistema solo-planta-atmosfera

Movimento de água da folha para a atmosfera

Fluxo de água no sistema solo-planta-atmosfera

TEORIA DA PRESSÃO DE RAIZ

O movimento da água através da raiz é considerado como resultante de um mecanismo osmótico. A água

que está no solo entra na célula do pêlo radicular, cuja concentração é maior que a da solução do solo. A célula radicular é menos concentrada que a célula

cortical. Esta, por sua vez, é menos concentrada que a célula endodérmica e, assim por diante, até chegar ao

vaso do xilema, cuja solução aquosa é mais concentrada de todas nesse nível. Assim, é como se a água fosse osmoticamente bombeada, até atingir os

vasos do xilema.

Fluxo de água no sistema solo-planta-atmosfera

A evidência da pressão de raiz é através do fenômeno da GUTAÇÃO

Ocorre em certos tipos de plantascertos tipos de plantas

Plantas frequentemente exibem gotículas líquidas nas margens de suas folhas (hidatódios), (Ex: Morangueiro)

A Gutação é + evidente à noite quando a umidade relativa (UR) é alta e a transpiração é baixa ou ausente.

Fluxo de água no sistema solo-planta-atmosfera

TEORIA DA TENSÃO-COESÃO (Dixon-Joly)

A hipótese mais aceita, atualmente, para o deslocamento da seiva do xilema é baseada na

“sucção” de água que a copa exerce. Esta “sucção” está relacionada com os processos de

transpiração e fotossíntese que ocorrem nas folhas. Para que essa “aspiração” seja eficiente,

dois pré-requisitos são fundamentais: inexistência de ar nos vasos de xilema e uma força de coesão

entre as moléculas de água. A coesão entre as moléculas de água faz com que elas permaneçam

unidas umas às outras e suportem forças extraordinárias, como o próprio peso da coluna

líquida no interior dos vasos, que poderiam levá-las a separar-se. As paredes dos vasos lenhosos igualmente atraem as moléculas de água e essa adesão, juntamente com a coesão, são fatores

fundamentais na manutenção de uma nova coluna contínua de água no interior do vaso.

Fluxo de água no sistema solo-planta-atmosfera