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ECOFISIOLOGIA DE
PLANTAS FORRAGEIRAS
Marília Gomes
Ecologia
Do grego Oikos que
significa “casa” e
Logos que significa
“estudo”
Estudo da casa, ou
seja, do ambiente e
das interações dos
organismos no meio
físico
Fisiologia vegetal
■ Estudo dos fenômenos vitais das plantas
■ Metabolismo de carbono
■ Referindo-se ao metabolismo vegetal:
• Desenvolvimento
• Movimento
• Reprodução
• Genética
Ecofisiologia
■ Fisiologia ambiental – resposta morfofisiológica
■ Estudo de como os organismos funcionam e respondem a
mudanças em seus ambientes naturais
■ Integra a fisiologia e os aspectos evolutivos ao
comportamento, a morfologia e ao meio ambiente
Família das gramíneas
■ Poaceae
• +- 668 gêneros:
Panicum,Cynodon, Brachiaria...
• +- 12000 espécies:
Panicum maximum, Cynodon dactylon,
Brachiaria decumbens...
Família das leguminosas
■ Fabaceae
• 3 subfamílias:
Caesalpioideae (pau-brasil, sibipiruna,
tamarindo), Mimosoideae (acácia, angico,
ingá, dormideira) e Faboideae (soja, alfafa,
feijão, amendoim, calopogônio, estilosante)
• +-750 gêneros e +-18000 espécies
Gramíneas e leguminosas
■ Cosmopolitas
■ Fixam nitrogênio
■ Mitigam o efeito estufa
■ Possuem alto valor nutritivo
MORFOANATOMIA
VEGETAL
DICOTILEDÔNEAS
X
MONOCOTILEDÔNEA
S
C3
X
C4
■ C3:
• Células epidérmicas com paredes superpostas lisas
• Junção fraca (espaços com ar)
• Espaço intercelular representa entre 10% e 35% do mesófilo
• Feixe vascular sem cloroplasto
• Melhora ação de microrganismos
• Melhor consumo e digestibilidade
• Maior quantidade de proteína bruta
• Favorecidas pela combinação da baixa temperatura e sombra
■ C4:
• Contorno sinuoso
• Junção forte (se espaço com ar)
• Espaço intercelular - entre 3% a 12% do mesófilo
• Feixe vascular com cloroplasto
• Pior ação dos microrganismos
• Maior eficiência fotossintética e na utilização de N
• Maior quantidade de matéria seca
• Pior qualidade
• Maior adaptação a altas temperaturas, seca e luminosidade
C3
C4
■ Importância agropecuária:
• Herbivoria
• Colheita
■ Mecanismos de defesa:
• Atração
• Resistência
• Inibição
Polinizadores
Intoxicações
Acúleos
Fatores que interferem no crescimento
■ Temperatura
■ Umidade relativa do ar
■ Precipitação volumétrica
■ Velocidade e direção do vento
■ Fotoperíodo
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■ Solo
Sistema radicular
■ Total de raízes da planta
■ Fixam a planta ao solo
■ Acumulam substâncias de reservas
■ Retiram nutrientes e água
■ Constituição das raízes:
• Colo: transição caule - raiz
• Ramificação: raízes secundárias
• Pilífera: absorção
• Crescimento: alongamento
• Terminal com coifa: proteção
Zona de ramificação
Zona pilífera
Zona de crescimento
Zona terminal
Colo
Coifa
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■ Raízes de gramíneas possuem dois
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permanentes
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• Aéreas
• Subterrâneas
• Outras: pneumatófora, sugadora...
■ Inserções:
• Colo da raiz (terminal)
• Acima do colo (laterais)
 Primárias
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■ Eixo de sustentação
■ Dá as folhas conformação ideal
■ Comunica raízes e folhas
■ Conduz seivas
■ Acumula reservas
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FLOEM
A
XILEMA
PARÊNQUIMA
EPIDERME
■ Colmo: caule com nós (folha correspondente) e
entrenós (ocos ou cheios) formando gomos
■ A forma de crescimento do colmo determina o hábito
de crescimento da planta
■ Apresenta:
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NÓ
ENTRENÓS
■ Caules alongados que desenvolvem paralelo ao solo
• Rizoma: Brachiaria brizantha
• Estolão: Cynodon spp.
■ Caules aéreos
• Cespitoso ereto: Penisetum, Panicum, Milho, Sorgo
• Prostrado/decumbente: Brachiaria decumbens
Folhas
■ Realiza trocas gasosas e fotossíntese
■ Transpira (perde H2O na forma de vapor)
■ Realiza gutação (perde H2O na forma liquida)
■ Reproduz assexuadamente em alguns casos
GRAMÍNEAS LEGUMINOSAS
■ Perfilho localiza-se entre nós
■ Se tiver lígula a folha já expandiu
■ Da gema pode surgir um novo perfilho
■ Folha com 50% de senescência já é
considerada morta
■ Filocromo: Intervalo de dias entre o
aparecimento de duas folhas
■ Eficiência fotossintética depende:
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• Da disposição das folhas na planta
■ Índice de área foliar:
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pela planta
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aproveitamento da luz solar em relação as leguminosas
■ Estratégias de defesa:
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Flores e inflorescência
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folha
ECOFISIOLOGIA
VEGETAL
■ Morfogênese: dinâmica de geração e expansão de partes da
planta no espaço e no tempo
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• A semente germina
• Crescem as raízes, o caule e as folhas
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GERMINAÇÃO
EPÍGEA HIPÓGEA
Cotilédone acima da
superfície do solo
Cotilédone abaixo da
superfície do solo
■ O desenvolvimento da planta inicia após a germinação
■ Fornecimento de água:
• Osmose
• Embebição
■ Absorção da água na planta ocorre pelo gradiente de
potencial hídrico
• >>>>  <<<<
• Via simplasta: intracelular
• Via apoplasta: extracelular
■ O nutriente acompanha o movimento da água através
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• Da solução do solo
• Interceptação
TEMPO
ÁGUA
ABSORVIDA
Fase I: Embebição, processo físico por diferença de potencial
hídrico entre a semente e o meio
Fase II: Transporte das substâncias quebradas na fase I, do
tecido de reserva para o tecido meristemático
Fase III: Substâncias transportadas na fase II se reorganizam para
formar a parece celular e o embrião começa a desenvolver
OBS: Caso a embebição ocorra abruptamente, a semente pode
perder nutrientes, retardando a germinação / morte
O embrião sai do estado de
dormência e passa a produzir o
hormânio giberelina
Giberelina ativa as enzimas
presentes no tecido aleurona, rico
em proteína
Enzimas quebram o amido e o
transformam em glicose, que nutrirá
o embrião
■ Fotoblásticas:
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• Negativas
■ Carbono:
• Principal constituinte de macromoléculas orgânicas
• Essencial e corresponde a 45% da matéria seca vegetal
• Processos importantes:
 Fotossíntese: fixação de carbono
 Fotorrespiração: utilização de carbono
■ Fotossíntese: uso da energia luminosa para oxidar a H2O e
reduzir o CO2, formando compostos orgânicos
■ Realizada em três processos interdependentes:
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■ Processo difuso:
• Transporta CO2 do ar até os centros de carboxilação no
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■ Processo fotoquímico:
• Ocorre nos tilacóides
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■ Processo bioquímico:
• Fixa e reduz o CO2 a carboidratos
• Rotas:
 C3 (fotossíntese no mesófilo)
 C4 (fotossíntese no mesófilo e
depois nas bainhas vasculares)
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fotossíntese:
• Idade da folha
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• Arquitetura foliar
• Água /Temperatura
• Teor de CO2 / Clorofila
• Fotoperíodo
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• Nutrientes / Adubação
■ Fotorrespiração: ocorre nas C3
■ Fechamento estomático – evitar perda de água
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■ Consome CO2 restante nas folhas
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■ Não produz energia
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■ Ocorre nas folhas
• 99% estômatos
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■ Estratégias de crescimento:
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• Em função da interceptação luminosa
 Área foliar
 Índice de área foliar
■ Interceptação luminosa em 95%
• Maior número de perfilhos
• Maior digestibilidade
• Maior eficiência de pastejo
• Mais ciclos de pastejo
DESFOLHA
Colheita alta:
Baixo índice de área foliar
Baixa produção de pasto
■ Ciclo fenológico:
• Curto: rápida captura de nutrientes, alta produção e rápida
perda de qualidade
• Longo: lenta captura de nutrientes e de perda de qualidade,
maior flexibilidade de manejo
■ Temperaturas altas causam esterilidade
■ Desnaturam proteínas e desestabilizam as membranas
■ Temperaturas baixas provocam perda de fluidez e alteração da
permeabilidade
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■ Cristais de gelo (geadas) danificam membranas celulares
■ Elevadas concentrações de solutos e íons pesados podem ser
tóxicos às plantas
■ Ambientes pobres em nutrientes alteram a relação porções
aéreas/raízes
■ Baixa radiação solar pode reduzir o peso do grão
■ Alta umidade no solo diminui o O2 disponível para as raízes
■ Em alta umidade a evapotranspiração é menor e diminui o
crescimento da planta
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OBRIGADA

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Ecofisiologia de plantas forrageiras: morfologia, crescimento e fotossíntese

  • 2. Ecologia Do grego Oikos que significa “casa” e Logos que significa “estudo” Estudo da casa, ou seja, do ambiente e das interações dos organismos no meio físico
  • 3. Fisiologia vegetal ■ Estudo dos fenômenos vitais das plantas ■ Metabolismo de carbono ■ Referindo-se ao metabolismo vegetal: • Desenvolvimento • Movimento • Reprodução • Genética
  • 4. Ecofisiologia ■ Fisiologia ambiental – resposta morfofisiológica ■ Estudo de como os organismos funcionam e respondem a mudanças em seus ambientes naturais ■ Integra a fisiologia e os aspectos evolutivos ao comportamento, a morfologia e ao meio ambiente
  • 5. Família das gramíneas ■ Poaceae • +- 668 gêneros: Panicum,Cynodon, Brachiaria... • +- 12000 espécies: Panicum maximum, Cynodon dactylon, Brachiaria decumbens...
  • 6. Família das leguminosas ■ Fabaceae • 3 subfamílias: Caesalpioideae (pau-brasil, sibipiruna, tamarindo), Mimosoideae (acácia, angico, ingá, dormideira) e Faboideae (soja, alfafa, feijão, amendoim, calopogônio, estilosante) • +-750 gêneros e +-18000 espécies
  • 7. Gramíneas e leguminosas ■ Cosmopolitas ■ Fixam nitrogênio ■ Mitigam o efeito estufa ■ Possuem alto valor nutritivo
  • 11. ■ C3: • Células epidérmicas com paredes superpostas lisas • Junção fraca (espaços com ar) • Espaço intercelular representa entre 10% e 35% do mesófilo • Feixe vascular sem cloroplasto • Melhora ação de microrganismos • Melhor consumo e digestibilidade • Maior quantidade de proteína bruta • Favorecidas pela combinação da baixa temperatura e sombra
  • 12. ■ C4: • Contorno sinuoso • Junção forte (se espaço com ar) • Espaço intercelular - entre 3% a 12% do mesófilo • Feixe vascular com cloroplasto • Pior ação dos microrganismos • Maior eficiência fotossintética e na utilização de N • Maior quantidade de matéria seca • Pior qualidade • Maior adaptação a altas temperaturas, seca e luminosidade
  • 13. C3 C4
  • 14. ■ Importância agropecuária: • Herbivoria • Colheita ■ Mecanismos de defesa: • Atração • Resistência • Inibição Polinizadores Intoxicações Acúleos
  • 15. Fatores que interferem no crescimento ■ Temperatura ■ Umidade relativa do ar ■ Precipitação volumétrica ■ Velocidade e direção do vento ■ Fotoperíodo ■ pH ■ Solo
  • 16. Sistema radicular ■ Total de raízes da planta ■ Fixam a planta ao solo ■ Acumulam substâncias de reservas ■ Retiram nutrientes e água
  • 17. ■ Constituição das raízes: • Colo: transição caule - raiz • Ramificação: raízes secundárias • Pilífera: absorção • Crescimento: alongamento • Terminal com coifa: proteção Zona de ramificação Zona pilífera Zona de crescimento Zona terminal Colo Coifa Raízes
  • 18. ■ Raízes de gramíneas possuem dois sistemas diferentes: • Raízes seminais ou embrionárias • Raízes adventícias ou caulinares ou permanentes
  • 19. ■ Situações: • Aquáticas • Aéreas • Subterrâneas • Outras: pneumatófora, sugadora...
  • 20. ■ Inserções: • Colo da raiz (terminal) • Acima do colo (laterais)  Primárias  Secundárias  terciárias ■ Durações: • Anuais • Bianuais • Perenes
  • 21. Caules ■ Eixo de sustentação ■ Dá as folhas conformação ideal ■ Comunica raízes e folhas ■ Conduz seivas ■ Acumula reservas ■ Assimila clorofila FLOEM A XILEMA PARÊNQUIMA EPIDERME
  • 22. ■ Colmo: caule com nós (folha correspondente) e entrenós (ocos ou cheios) formando gomos ■ A forma de crescimento do colmo determina o hábito de crescimento da planta ■ Apresenta: • Uma zona meristemática apical (gema apical) • Zonas meristemáticas secundarias (gemas laterais)
  • 24. ■ Caules alongados que desenvolvem paralelo ao solo • Rizoma: Brachiaria brizantha • Estolão: Cynodon spp.
  • 25. ■ Caules aéreos • Cespitoso ereto: Penisetum, Panicum, Milho, Sorgo • Prostrado/decumbente: Brachiaria decumbens
  • 26. Folhas ■ Realiza trocas gasosas e fotossíntese ■ Transpira (perde H2O na forma de vapor) ■ Realiza gutação (perde H2O na forma liquida) ■ Reproduz assexuadamente em alguns casos
  • 28.
  • 29. ■ Perfilho localiza-se entre nós ■ Se tiver lígula a folha já expandiu ■ Da gema pode surgir um novo perfilho ■ Folha com 50% de senescência já é considerada morta ■ Filocromo: Intervalo de dias entre o aparecimento de duas folhas
  • 30.
  • 31.
  • 32. ■ Eficiência fotossintética depende: • Da idade • Do grupo anatômico • Hábito de crescimento • Do ângulo de inserção • Da disposição das folhas na planta
  • 33. ■ Índice de área foliar: • Área ocupada por folhas em relação a área de solo ocupada pela planta • Maior para as gramíneas - maior eficiência no aproveitamento da luz solar em relação as leguminosas
  • 34. ■ Estratégias de defesa: • Diminuição do tamanho • Cutículas espessas • Suculência • Espinhos • Pelos
  • 35. Flores e inflorescência ■ Inicia a fase reprodutiva ■ Sobre o último entrenó
  • 36.
  • 37. Frutos ■ Armazenamento de nutrientes ■ Proteção das sementes ■ Auxílio na disseminação ■ Tipos de frutos secos: • Deiscentes: legume/cápsula • Indeiscentes: grão/aquênio
  • 38.
  • 39. Sementes ■ Armazenam o embrião • Formado por radícula, caulículo e cotilédone ■ Baixo teor de água e baixo metabolismo (dormência)
  • 40.
  • 41. “Sistema circulatório” ■ Tecidos de condução: • Xilema ou lenho: transporta água e minerais das raízes às partes aéreas (seiva bruta) • Floema ou líber: transporta nutrientes fabricados nas folhas a outras partes da planta(seiva elaborada)
  • 44. ■ Morfogênese: dinâmica de geração e expansão de partes da planta no espaço e no tempo ■ Crescimento: aumento físico irreversível da planta, em um determinado intervalo de tempo. Aumento da massa ■ Desenvolvimento: alteração da estrutura e forma da planta. Da germinação a senescência Como acontece...
  • 45. ■ Objetivo da morfogênese: • Reconhecer estratégias de manejo – condições edafoclimáticas • Recomendar a utilização eficiente das pastagens • Caracterizar as estruturas dos pastos • Relacionar o pasto ao comportamento ingestivo dos animais
  • 46. ■ Características morfogênicas: • Genótipo da planta • Ambiente ■ Definem: • Taxa de alongamento • Taxa de perfilhamento • Taxa de alongamento de colmo • Tempo de vida da folha • Características estruturais FENÓTIPO
  • 47. Como acontece... ■ EM MEIO PROPÍCIO • A semente germina • Crescem as raízes, o caule e as folhas • Período de inflorescência • Produção de frutos (contendo sementes)
  • 48. GERMINAÇÃO EPÍGEA HIPÓGEA Cotilédone acima da superfície do solo Cotilédone abaixo da superfície do solo
  • 49. ■ O desenvolvimento da planta inicia após a germinação ■ Fornecimento de água: • Osmose • Embebição
  • 50. ■ Absorção da água na planta ocorre pelo gradiente de potencial hídrico • >>>>  <<<< • Via simplasta: intracelular • Via apoplasta: extracelular
  • 51. ■ O nutriente acompanha o movimento da água através • Do fluxo de massa • Da solução do solo • Interceptação
  • 52. TEMPO ÁGUA ABSORVIDA Fase I: Embebição, processo físico por diferença de potencial hídrico entre a semente e o meio Fase II: Transporte das substâncias quebradas na fase I, do tecido de reserva para o tecido meristemático Fase III: Substâncias transportadas na fase II se reorganizam para formar a parece celular e o embrião começa a desenvolver OBS: Caso a embebição ocorra abruptamente, a semente pode perder nutrientes, retardando a germinação / morte
  • 53. O embrião sai do estado de dormência e passa a produzir o hormânio giberelina Giberelina ativa as enzimas presentes no tecido aleurona, rico em proteína Enzimas quebram o amido e o transformam em glicose, que nutrirá o embrião
  • 55.
  • 56. ■ Carbono: • Principal constituinte de macromoléculas orgânicas • Essencial e corresponde a 45% da matéria seca vegetal • Processos importantes:  Fotossíntese: fixação de carbono  Fotorrespiração: utilização de carbono
  • 57. ■ Fotossíntese: uso da energia luminosa para oxidar a H2O e reduzir o CO2, formando compostos orgânicos ■ Realizada em três processos interdependentes: • Difusivo • Fotoquímico • Bioquímico
  • 58. ■ Processo difuso: • Transporta CO2 do ar até os centros de carboxilação no cloroplasto • Resistências: ar, cutícula, espaço intercelular, mesófilo
  • 59. ■ Processo fotoquímico: • Ocorre nos tilacóides • A luz é formada por fótons e é absorvida pela clorofila • A clorofila excita e produz energia no centro de reação
  • 60. ■ Processo bioquímico: • Fixa e reduz o CO2 a carboidratos • Rotas:  C3 (fotossíntese no mesófilo)  C4 (fotossíntese no mesófilo e depois nas bainhas vasculares)  Metabolismo das crassuláceas
  • 61. ■ Fatores que interferem na fotossíntese: • Idade da folha  Jovens: alta taxa respiratória  Senis: degradação dos tecidos • Arquitetura foliar • Água /Temperatura • Teor de CO2 / Clorofila • Fotoperíodo • Interceptação luminosa • Nutrientes / Adubação
  • 62. ■ Fotorrespiração: ocorre nas C3 ■ Fechamento estomático – evitar perda de água ■ Reduz a fotossíntese ■ Consome CO2 restante nas folhas ■ Produz O2 – acumula nos cloroplastos ■ Não produz energia
  • 63. ■ Respiração: eliminação da água na forma de vapor ■ Ocorre nas folhas • 99% estômatos • 1% cutículas
  • 64. ■ Estratégias de crescimento: • Alongamento de folha, diminuição do perfilhamento • Desenvolvimento de novas folhas e perfilhos • Em função da interceptação luminosa  Área foliar  Índice de área foliar
  • 65. ■ Interceptação luminosa em 95% • Maior número de perfilhos • Maior digestibilidade • Maior eficiência de pastejo • Mais ciclos de pastejo
  • 66. DESFOLHA Colheita alta: Baixo índice de área foliar Baixa produção de pasto
  • 67. ■ Ciclo fenológico: • Curto: rápida captura de nutrientes, alta produção e rápida perda de qualidade • Longo: lenta captura de nutrientes e de perda de qualidade, maior flexibilidade de manejo
  • 68.
  • 69.
  • 70.
  • 71.
  • 72.
  • 73. ■ Temperaturas altas causam esterilidade ■ Desnaturam proteínas e desestabilizam as membranas ■ Temperaturas baixas provocam perda de fluidez e alteração da permeabilidade ■ Impedem a fertilização e deixam mal formadas as sementes ■ Cristais de gelo (geadas) danificam membranas celulares
  • 74. ■ Elevadas concentrações de solutos e íons pesados podem ser tóxicos às plantas ■ Ambientes pobres em nutrientes alteram a relação porções aéreas/raízes ■ Baixa radiação solar pode reduzir o peso do grão
  • 75. ■ Alta umidade no solo diminui o O2 disponível para as raízes ■ Em alta umidade a evapotranspiração é menor e diminui o crescimento da planta ■ Ventos leves renovam o ar aumentando o C02 ■ Ventos forte podem causar perdas de grãos