Bioclimatologia vegetal

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Bioclimatologia vegetal

  1. 1. Prof. Dra. Adriana Dantas UERGS, RSBioclimatologia Vegetal
  2. 2. Introdução• As plantas são transformadoras primárias de energia solar através da fotossíntese.• A eficiência da fotossíntese é fator determinante da produtividade agrícola• É determinada em termos de conversão de energia solar ou fitomassa total ou em produtos úteis• Eficiência fotossintética ativa = RFA, 400 a 700 nm
  3. 3. Fatores da Produção Vegetal FATORES AMBIENTAIS Luz, fotoperíodo, T do ar, solo, água, etc HORMÔNIOS Regulação da expressão gênica Nutrientes ÄGUA CO2Desenvolvimento vegetal Biogênese do cloroplasto Estrutura de copa Eficiência fotossintética área foliar FOTOSSÍNTESE BRUTA ATP ATP RESPIRAÇÃO Fotorespiração Fotossíntese líquida P RO D U T I V I D A D E
  4. 4. Produtividade é resultado de processos e reações complexas e diversas que ocorrem na ontogênese sob influência das condições externas.Depende:Quantidade de energia incidente• Quantidade de energia interceptada e absorvida• Quantidade de energia convertida (fixação de CO2)• Quantidade de energia transportada para partes úteis da planta (partição de assimilados)• Metabolismo nas partes úteis (eficiência na utilização)
  5. 5. Fatores que interferem no desenvolvimento vegetal Indiretos (latitude, altitude, chuva, topografia, solo) Diretos (clima, Radiação solar, Fotoperíodo, Temperatura,Umidade,Aeração e disponibilidade de minerais no solo)
  6. 6. Indiretos: – Latitude: quanto maior menor a produtividade, pouca luz e temperatura; – Altitude: temperatura e estrutura do solo (a matéria orgânica é menos intemperizada em altitudes elevadas); – Chuva (água): essencial à vida; – Topografia: solos rasos ou profundos.
  7. 7.  Fatores edáfico (solo): Propriedades – Físicas: textura, estrutura, profundidade e permeabilidade. – Químicas: fertilidade, acidez, teor de matéria orgânica.
  8. 8.  Fatores climáticos que interferem na produção - Clima: é o mais importante, pois é praticamente imutável: – Radiação solar – Temperatura – Umidade – Evapotranspiração – Balanço hídrico – Luz, (C3, C4 e CAM)
  9. 9. Movimentos em Plantas Estímulos do ambiente induzem a respostas através de receptores que sofrem alterações e conduzem mudanças metabólicasTrês etapas:• Percepção – detectada o estímulo ambiental – fototropismo• Transdução – estímulo migra por dentro da célula – mudanças bioquímica se biofísicas• Respostas – reação das plantas ao estímulo
  10. 10. Fototropismo• A luz determina a direção do movimento• Charles Dorwin (1880) observou que o coleóptile de alpiste (Phalaris canariensis) orientava-se em relação ao estímulo de luz difusa Plantas com ápice cortado ou coberto (B e C) permanecem retas Plantas intactas (A) ou com ápices expostos (D) curvam-se em direção a luz A B C D
  11. 11. Orientação das folhas de malva em relação a posição do sol durante o dia. O limboposiciona-se de forma a receber os raios solares o mais ortogonalmente possível.(ex. algodão, soja, alfafa)
  12. 12. Nas regiões tropicais, posição paralela a radiação, devido a alta intensidade luminosa – paratotrópica (diminui efeitos da alta radiação)Interior das matas, a parte aérea apresenta orientação em direção ao local menos iluminado (sombra das árvores) – fototropismo negativo ou escototropismo) escototropismo
  13. 13. Sinopse dos principais movimentos em plantas• Fenômeno Característica• Tropismos Movimento orientado a direção ao estimulo na planta• Fototropismo Resposta de crescimento a estímulo de luz unidirecional• Escototropismo Orientação de crescimento ao lado menos iluminado• Gravitropismo Orientação de crescimento em resposta a gravidade• (geotropismo) terrestre, pode ser negativo ou positivo.• Diagravitropismo Orientação de crescimento em ângulo de 90º• Plagiogravitropismo Orientação de crescimento em ângulo entre <0º e > 90º• Hidrotropismo Resposta de crescimento em relação ao gradiente de umidade
  14. 14. Fotomorfogênese A luz é o sinal ambiental que desencadeia mudanças no metabolismo da planta3. Direção4. Intensidade (quantidade de fótons por unidade de área)5. Qualidade (comprimentos de ondas)6. Peridiocidade (fotoperíodo)
  15. 15. • A percepção do sinal luminoso é dado por fotorreceptores ou pigmentos especializados LUZ Fototropinas Criptocromo Criptocromo s Banda UVB Fitocromo Fitocromo Fitocromo 280 – 320 – 400 – 425 - 490 – 500 – 650 – 680 – 710 – 740 Comprimento de onda (nm)
  16. 16. Fitocromo e controle dodesenvolvimento das plantas pela luz• Resposta luminosa para desestiolamento inicial da plântula – fotomorfogênese• Pigmentos absorvem luz vermelha e azulFitocromo• Absorve luz mais fortemente nas regiões do vermelho ( 650-680 nm) e vermelho-distante (710-740 nm), mas também absorve luz azul (425-490 nm)• Tem importante papel no desenvolvimento vegetativo e reprodutivo regulado pela luz
  17. 17. Fitocromo é altamente concentrado em regiões onde correm mundanças drásticas de desenvolvimento: meristema apical do epicótilo e raiz.
  18. 18. Efeito da luz azul • Fotografia em seqüencial temporal de um coleóptilo de milho crescendo em direção a uma fonte unilateral de luz azul aplicada do lado direito. • As exposições consecutivas foram feitas em intervalos de 30 minutos. Observa-se o aumento do ângulo de curvatura com o dobramento do coléoptilo
  19. 19. Ação fototropismo estimulado pela luz azul em coleóptilo deaveia. Camado padrão “três dedos” na região 400 a 500 nm característico de respostas a luz azul
  20. 20. Efeito da luz vermelhaGênero Estádio EfeitoAlface SementePromove germinaçãoAveia Plântula Promove desestiolamento (desenrolamento foliar)Mostarda Plântula Formação dos primórdios foliaresErvilha Adulto Inibi o alongamento do entre-nóMamona Adulto Inibi florescimentoPinus Plântula Aumenta taxa de acúmulo de clorofila
  21. 21. Ritmos cardianos• Ciclo alternado de alta e baixa atividade metabólica na planta aproximadamente 24 horas• Controle externo – temperatura; Controle interno - oscilador
  22. 22. FotoperíodoÉ o período, em tempo, que há luz num determinado local, é sinônimo de insolação máxima visível. Fisiológico: Fitormônios, indução, PDC – plantas de dias curto e PDL – plantas de dias longo Morfológico: expressão vegetativa e reprodutiva Fotossintético: fixação de CO2 Atividade de insetos e aracnídeos predadores Há uma variação diária de fotoperíodo
  23. 23. Fatores ambientais• Habilidade das plantas de detectar variações do ambiente, comprimento relativo dos dias e das noites, variações de temperatura, permite que um determinado evento ocorra em uma época particular do ano, portanto, resposta sazonal
  24. 24. Processos desenvolvimento regulados através do comprimento do dia• Tuberização• Dormência• Brotação das gemas• Senescência• Enraizamento de estacas• Floração
  25. 25. Floração x ambiente• Estímulo indutor resulta de fatores endógenos, estado nutricional, teores hormonais, ritmo circadiano• Estímulo ambientais – comprimento relativo dos dias (fotoperíodo), irradiação, temperatura e água
  26. 26. • Plantas próximas ao Equador tendem a florescer e produzir sementes em resposta a dias ligeiramente mais curtos – floração ocorre verão e primavera• PDC ou de noites longas – florescem quando mantidas em fotoperíodos inferiores e determinado valor crítico• PDL ou de noites curtas – floração é promovida quando comprimento do dia excede certa duração
  27. 27. Temperatura Aquecimento do ar = convecção Aquecimento do solo = condução – De dia, o solo absorve energia (a 35 cm de profundidade a temperatura do solo fica constante) – De noite, a energia armazenada no solo durante o dia é perdida para a superfície Como minimizar variações de temperatura do solo (cobertura vegetal) Fatores determinantes – Condutividade térmica – depende da textura, densidade e umidade
  28. 28.  Fatores externos – Irradiação solar, temperatura do ar, nebulosidade, vento e chuva Fatores internos – Tipo de cobertura, relevo, tipo de solo Temperatura do ar: (máxima e mínima) Estações meteorológicas convencionais INMET: Tméd = (T9h + Tmáx + Tmin + 2T21h)/5 Estações meteorológicas automáticas: ? Temperatura do solo Estações convencionais Tméd: (Ts7h + Ts14h + Ts21h)/3
  29. 29.  Temperatura média mensal – Calculada: a partir da temperatura média diária – Estimada: latitude, altitude e longitude
  30. 30. FenologiaRegião Gala Golden Fuji DeliciousCaçador 117 ± 5 137 ± 2 170 ± 7Fraiburgo 117 ± 5 141 ± 2 175 ± 9São Joaquim 142 ± 5 149 ± 2 182 ± 9
  31. 31. Dormência• A paralisação do crescimento natural, que ocorre em plantas de clima temperado, é denominado de dormência, e foi definida como sendo:• “suspensão temporária do crescimento visível, especialmente das gemas, sem considerar a causa” (Samish, 1954)• “última etapa de uma cascata de inibições correlativas, cuja fonte vai se aproximando cada vez mais da gema considerada” (Champagnat, 1983)• “fase de desenvolvimento anual que possibilita as plantas sobreviverem aos invernos frios” (Sauré, 1985)
  32. 32. • O conhecimento do estágio de dormência das gemas, do requerimento em frio da cultivar, bem como as unidades de frio que podem ocorrer na região onde será plantada são requisitos importantes para determinar a data ideal das diversas práticas culturais, bem como prever a época de brotação e floração• O frio tem uma dupla função no fenômeno da dormência das plantas frutíferas de clima temperado, induzindo tanto a entrada quanto a saída da dormência, a fim de permitir a brotação• Seu efeito é cumulativo e geneticamente controlado, sendo que a exigência de um maior ou menor período de baixas temperaturas para superar a dormência das espécies e cultivares que entram em dormência, requerem alta, média ou baixa acumulação de frio (mais de 1200, 600 e menos de 200 horas de frio, respectivamente)• O número de horas que a temperatura do ar permanece abaixo de determinado valor é um índice bioclimático bastante utilizado nos estudos do efeito do nível térmico sobre o desenvolvimento vegetal
  33. 33. • A maioria das cultivares de macieira necessitam um acúmulo mínimo de 800 horas com temperaturas igual ou inferior a 7,2oC, embora trabalhos de melhoramento tem possibilitado a obtenção de cultivares menos exigentes em frio• Além da exigência de frio para a superação da dormência, outro fator de extrema importância é a flutuação da temperatura durante este período.• A ocorrência de períodos de altas temperaturas é bastante negativa tanto pela interrupção do efeito cumulativo do frio como pela possível neutralização de parte do efeito já ocorrido• Temperaturas de 18º a 21ºC tendem a anular bruscamente a atividade do frio, mas dependendo da cultivar e local pode-se necessitar de um maior ou menor tempo a estas temperaturas para que ocorra esta neutralização
  34. 34. Desenvolvimento de variedades• (i) boa habilidade em brotar, florescer, produzir frutos, crescer satisfatoriamente naturalmente ou sob práticas especiais;• ii) boa habilidade em produzir frutos de qualidade, em regiões com temperaturas que, em grande parte dos casos, são superiores a ótima.• A primeira parte é determinada principalmente pela exigência em frio da espécie e ou cultivar.
  35. 35. Zoneamento AgrícolaCompreende a definição da melhor épocade cultivo de uma dada variedade dentrode uma determinada região com base eminformações sobre o clima e solo. toda planta possui uma determinada exigência para poder desenvolver-se normalmente
  36. 36.  Permite determinar a melhor época de semeadura Determinar as fases mais críticas para o desenvolvimento da cultura Probabilidade de ocorrência de adversidades climáticas como falta de água no solo, temperaturas muito baixas ou muito elevadas prejudiciais às culturas Condições climáticas favoráveis para o desenvolvimento de doenças
  37. 37.  Atualmente, o zoneamento ganhou maior importância em função da nova dinâmica de normatização do crédito e seguro agrícola a empreendimentos conduzidos na área de abrangência do zoneamento agrícola. Como é feito o zoneamento? – Temperatura – Precipitação e outras variantes

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