Curso de Zootecnia Prof. Etiane Skrebsky Quadros Fisiologia Vegetal Curso de Zootecnia Prof. Etiane Skrebsky Quadros

Unidade I: Relações hídricas

Potencial hídrico Fluxo de água no sistema solo-planta-atmosfera. Aula 2 Potencial hídrico Fluxo de água no sistema solo-planta-atmosfera.

Potencial hídrico O potencial hídrico é representado pela letra grega psi (ψw) e representa a energia livre da água (capacidade de movimento). Expresso em unidades de pressão (MPa) 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

Exemplo prático à nivel celular 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 Exemplo prático Célula absorve água Célula perde água

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?

Movimento de água no solo 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

Movimento de água no solo 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.

Movimento de água no solo 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

Movimento de água na raiz 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 sistema radicular.

Movimento de água na raiz 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

Movimento de água na raiz 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: APOPLÁSTICA: A água move-se exclusivamente pela PC (parede celular) (sem atravessar qualquer membrana) e espaços intercelulares. SIMPLÁSTICA: A água se movimenta de uma célula a outra através de plasmodesmos (aberturas da parede celular que une células vizinhas) 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)]

Anatomia das células do Xilema: Fluxo de água no sistema solo-planta-atmosfera Movimento de água no xilema Xilema: Porção + longa da rota de transporte da água 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)

Movimento de água no xilema 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

Movimento de água no xilema 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

Movimento de água da folha para a atmosfera Fluxo de água no sistema solo-planta-atmosfera Movimento de água da folha para a 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 Movimento de água da folha para a 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

TEORIA DA PRESSÃO DE RAIZ 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.

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

TEORIA DA TENSÃO-COESÃO (Dixon-Joly) 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