Balanço hídrico das plantas
Introdução
Nas plantas 98% da absorvida pela raiz é perdida para o
ar como vapor d’ água. A maior parte da água restante fica
retida nos tecidos vegetais, e somente aproximadamente
0,2 % é utilizada na fotossíntese
Processos pelos quais a planta perde água:
 Transpiração
 Gutação
Por que as plantas
perdem quantidades
tão grandes de água
por
transpiração????????
??
Fotossíntese
Transpiração
Água no solo
Cascalho
Areia
Solos
Silte
Argila
Água no
solo
Lâmina que adere à
superfície das
partículas do solo
Preenchendo todo
o canal entre as
partículas
Capacidade de campo:conteúdo de água de um solo após
ele ter sido saturado e o excesso de água ter sido drenado.
A capacidade que os solos tem de manter a umidade
A água se move através do solo predominantemente
por fluxo de massa, governado por um gradiente de
pressão
Água na planta
Raiz
lateral
Raiz
lateral
Raiz lateral
emergente
Absorção de água pelas raízes
O contato intimo entre a superfície
radicular e o solo que pode ser
maximizada pelo crescimento das
raízes e dos pelos radiculares
A água penetra mais prontamente
na porção apical radicular, que
inclui a zona de pelos radiculares
Pelos
radiculares
Bainha de
mucilagem
O contato íntimo entre o solo e a
superfície radicular é facilmente
rompido quando o solo é perturbado
Água na planta
A água se move na raiz pelas rotas:
Endoderme
Rota simplástica e
transmembrana
Córtex
Periciclo
Epiderme
Xilema
Apoplástica:
exclusivamente pela
parede celular e
espaços intercelulares
Estria de
Caspary
Floema
Simplástica: de uma
célula a outra através de
plasmodesmos
Rota apoplástica
Transmembrana: atravessa pelo menos duas membranas para cada célula
Transporte no xilema
ASCENSÃO DA SEIVA
BRUTA (ÁGUA E SAIS
MINERAIS)
A água e os nutrientes
inorgânicos são absorvidos pela
raiz e deslocam-se
ascendentemente pelo xilema.
Placa de perfuração (composta)
Placa de perfuração
(simples)
Comparada à rota complexa
através da raiz, o xilema é uma
rota simples, de baixa
resistência.
O xilema consiste de dois tipos
de elementos traqueais:
traqueídes e elementos de
Traqueídes
vaso.
Pontoações
Elementos
de vaso
Transporte no xilema
ASCENSÃO DA SEIVA BRUTA
(ÁGUA E SAIS MINERAIS)
Como a água se movimenta pelo xilema?
Características básicas do xilema
A função primária do xilema é o transporte de água e
solutos inorgânicos dissolvidos, embora possa conter,
eventualmente,
moléculas
orgânicas.
O transporte
caracteriza-se por ser ascendente, desde as raízes até as
partes aéreas da planta .
Transporte no xilema
Como a água se movimenta pelo xilema?
A ascensão da água e dos solutos
através do
xilema é um processo que requer uma força motriz
bastante elevada. Quanto mais alta for a planta,
maior
deverá ser a força que permite a
chegada da solução
xilemática até o ápice caulinar.
HIPÓTESES:
1 - pressão da raiz
2 - capilaridade
3 - coesão-tensão
Transporte no xilema
Pressão da raiz
Diferença no potencial hídrico entre a solução do solo na
superfície da raiz e a seiva bruta do xilema
Quando a transpiração é muito lenta ou ausente o
gradiente de potencial hídrico é gerado pelo acúmulo de
solutos na seiva do xilema e, portanto, a um decréscimo no
potencial osmótico (s) do xilema e, portanto, a um
decréscimo do potencial hídrico (w) do mesmo. Essa
diminuição do w do xilema proporciona a força propulsora
para absorção de água, que por sua vez, gera uma pressão
hidrostática positiva nesse.
Pressão de raiz é menos evidente durante o dia e não é o
suficiente para levar a água até o topo de uma árvore
muito alta.
Transporte no xilema - Capilaridade
A teoria da capilaridade é fundamentada nas forças de
adesão e coesão das moléculas de água e pela força da
gravidade
A capilaridade depende,
ainda, do diâmetro do tubo
(ou do vaso xilemático).
Quanto menor o diâmetro,
maiores
alturas
são
alcançadas pela coluna de
água. No entanto, o menor
diâmetro apresentado pelos
vasos do xilema permite uma
ascensão de apenas 75 cm
aproximadamente
Transporte no xilema - Teoria da coesão -tensão
atmosfera
Fluxo de
água e de
solutos no
xilema
Espaços intercelulares
foliares (folha)
xilema - caule
Linha do
solo
xilema - raiz
solo
Essa teoria é atribuída à
H. H. Dixon (1914) e é a
mais aceita como modelo
universal de transporte
no xilema.
Ela é regida,
basicamente, por um
gradiente de potencial
hídrico (entre a
atmosfera, a planta e o
solo), pelas propriedades
de coesão e adesão das
moléculas de água e pela
força de tensão nos
vasos xilemáticos.
Transporte no xilema - Teoria da coesão -tensão
Câmara
subestomática
Parênquima
paliçádico
Xilema
Camada
limítrofe de ar
Cutícula
Superfície adaxial
da epiderme
Parênquima
esponjoso
Superfície abaxial
da epiderme
Cutícula
Resistência da
camada limítrofe
Vapor da água
Resistência
estomática
Baixo conteúdo de
vapor da água
Camada
limítrofe de ar
Célula guarda
CO2
Alto CO2
Poro estomático
Transporte no xilema - Teoria da coesão -tensão
Parede Membrana
Vacúolo celular plasmática
Cloroplasto
Película de água
Evaporação da
água
Citoplasma
A água evapora da
superfície das
paredes celulares
que delimitam os
espaços
intercelulares no
interior da folha
durante a
transpiração, e esta
é reposta pela água
existente dentro da
célula.
Transporte no xilema - Teoria da coesão -tensão
Interface ar-água – pressão negativa
Vacúolo
Citoplasma
Membrana
plasmática
Microfibrilas
de celulose
em seção
transversal
Cloroplasto
Kerbauy, 2004
Transporte no xilema - Teoria da coesão -tensão
Trajetória da água pela folha
A água é puxada do xilema para as paredes celulares
do mesófilo de onde evapora para os espaços
intercelulares dentro da folha
O vapor da água difunde-se, então pelos espaços
intercelulares da folha, através do poro estomático e da
camada limítrofe de ar parado situada junto à superfície
foliar
Quando a água evapora da superfície das paredes
celulares, esta é resposta pela água existente dentro da
célula
Devido a membrana plasmática ser totalmente
permeável à água, mas não aos solutos, resulta na
concentração de solutos dentro das células e,
conseqüente diminuição do w
Transpiração
Transpiração ocorre através de :
 Estômatos
 Lenticelas
 Cutícula
A abertura e fechamento dos
estômatos controla a troca gasosa
através da superfície da folha
Transpiração
H20 transpiração
Embora a abertura dos
estômatos seja essencial
para a fotossíntese, eles
podem expor as plantas a
perda excessiva de água
através da transpiração.
Cerca de 90% da água é
perdida pela transpiração.
Abertura estomática – 1%
da superfície foliar
Estômatos
Localização : epiderme
superior, inferior, ambas,
em criptas, etc
 Número – variável
Ex: folha de
100.000 cm 2
pepino
- Gramíneas - 10.000 cm
–
2
No geral – 100 estômatos
por mm2
 Abertura estomática – 1%
da superfície foliar
Estômatos
Células epidérmicas
Células-guarda
Células epidérmicas
Microfibrilas de celulose
radialmente arranjadas
Poro
Microfibrilas de celulose
radialmente arranjadas
A estrutura da parede celular das
células guarda tem papel crucial
nos movimentos estomáticos
As paredes celulares das células
guarda são desigualmente
espessadas e freqüentemente a
parede dorsal é mais fina e se
distende mais facilmente que a
parede central
As células-guarda reniformes têm
microfibbrilas de celulose
projetadas radialmente a partir do
poro
Células-guarda
Poro Células subsidiárias
Complexo estomático
Em gramíneas, as células-guarda
em forma de haltere funcionam
como barras com extremidades
infláveis
Estômatos
O movimento estômatico depende de:
 Variação da pressão de turgor dentro das células
 Orientação radial das microfibrilas de celulose nas
paredes celulares das células-guarda
 Perda de água –fechamento estomático – aumento de
ABA (ácido abscísico)
 Aumento na concentração de CO2 acarreta o fechameto
dos estômatos
O estômato abre-se na luz e fecha-se no escuro –
utilização do CO2 pela fotossíntese
 Temperaturas maiores do que 30 – 35 °C pode levar ao
fechamento dos estômatos
Transpiração
Fatores ambientais que afetam a taxa de transpiração:
Luz – as velocidades de transpiração apresentam
característicamente uma periodicidade diurna que é
intimamente relacionada com o movimento dos estômatos
Temperatura – velocidade de transpiração dobra a cada
aumento d 10 °C
Umidade – a água é perdida muito mais devagar numa
atmosfera já carregada de vapor d’ água
Correntes de ar – o vento retira o vapor de água da
superfície foliar, acentuando a diferença de pressão de
vapor através da superfície
Disponibilidade de água – quando a absorção de água é
menos intensa que a evaporação os estômatos se fecham
Estômatos
Estômato
Abertura dos estômatos
 E. Lolyd (1908) - hipótese
amido-açúcar
 S. Iamamura (1943) – íons K+,
Cl- e malato 2-
Fechado
Aberto
 Talbott & Zeiger (1998) – papel
da sacarose na osmorrefulação
das células-guarda
Estômatos
Fechamento dos estômatos
Estômato
O ácido abscísico (ABA) é o hormônio que esta
relacionado com o fechamento dos estômatos
quando a água do solo é insuficiente para manter a
transpiração (freqüentemente ocorre ao redor do
meio dia)
O mecanismo:
Fechado
Aberto
ABA se liga a receptores da superfície da
membrana plasmática das células - guarda
•Os receptores ativam diversos vias que
convergem em
•Elevação do pH do citosol
•Transferência de íons Ca2+ do vacúolo
para o citosol
•O aumento de Ca2+ bloqueia a tomada de
íons K+ para dentro da células-guarda
•O aumento do pH estimula a perda de Cle de íons malato
•A perda desses solutos reduz a pressão
osmótica e o turgor
•Os estômatos se fecham
Estômatos
Variação da pressão de turgor nas célulasguarda
448 198 156
95
448 293 98
73
Variação na concentração de íons potássio
através do complexo estomático
O decréscimo no potencial osmótico (s) resulta no
decréscimo do (w) e conseqüentemente a água move-se
para dentro das célula-guarda
Estômatos
Densidade de estômatos
A densidade de estômatos nas folhas varia em
função de diversos fatores ambientais como:
Temperatura, umidade do ar, intensidade
luminosa e concentração de C02.
A concentração de C02 é uma relação
inversa.
Algumas evidências:
Plantas que crescem em atmosfera artificial
com alto teor de C02 possuem menos
estômatos.
Estudos com espécimes de Herbários
revelaram que o número de estômatos em
diversas espécies tem diminuído nos últimos
200 anos (o que coincide com o aumento do
teor de C02 atmosférico)
Aumento da
concentração de CO2