Balanço hídrico em plantas speriores.

1. Balanço hídrico

3. Balanço entre a absorção, transporte e
perda de água
Balanço hídrico

4. Água como fator chave limitando
a produção agrícola

5. Água como fator chave limitando
a produção em ecossistemas

6. Eficiência no uso da água
Importância para plantas é maior
do que para animais

7. • A atmosfera terreste apresenta “problemas” às
plantas
– A atmosfera é a fonte de CO2
• Requerida para a fotossíntese
– A atmosfera é relativamente seca
• Desidratação das plantas
• Plantas desenvolveram maneiras de controlar a
perda de água através das folhas e repor a água
perdida para a atmosfera
• Envolve:
– Um gradiente de concentração de vapor de água
(folhas)
– Gradiente de pressão entre xilema e solo

8. • A principal força motora para
o fluxo de água a partir do
solo passando pela planta até
a atmosfera inclui:
• Diferenças em:
– [vapor H2O ]
– Pressão hidrostática
– Potencial hídrico

9. g
p
s
w
Potencial hídrico na célula
m
s
w

10. Espécie w (-MPa)
Populus sp. -1,7 a -1,8
Quercus sp. -3,0 a -3,3
Eucalyptus sp. -1,0 a -2,8
Tomate e feijão -0,7 a -0,9
Soja -1,0 a -1,2
Uva -1,2 a -1,6
Algodão -1,2 a -1,6
Acacia sp. -5,0
Valores crítico de w para fechamento dos estômatos

11. Absorção de água pelas raízes
Água presa à superfície de partículas do
solo.
Como o solo vai secando, a água se move
primeiramente a partir do centro dos
maiores espaços entre as partículas.
Em seguida, move-se para espaços
menores entre as partículas do solo.
Os pêlos radiculares fazem contato com as
partículas do solo - ampliar a área de
superfície para absorção de água pela
planta.

12. Absorção de água pelas raízes

13. • Fluxo em massa?
– Movimento de grupos de moléculas “em massa”,
normalmente em resposta a gradiente de pressão .
• Depende do diâmetro do tubo pelo qual a água
passa.
– Dobra raio – fluxo aumenta 16 vezes!!!!!!!!!
• Principal método para o movimento de água no
Xilema, paredes celulares e solo.
• Independente do gradiente de concentração de
solutos
Movimento de água no solo: fluxo em massa

14. Movimento de água no solo: fluxo em massa

15. • Difusão de vapor d’água responsável por algum
movimento de água.
• Com o movimento de água dentro das raízes – menos
água nas proximidades das raízes
– Resulta em um gradiente de pressão nas proximidades do solo.
– Leva a uma redução no p nas proximidades das raízes e
incrementos p no solo.
• Água presentes nos espaços do solo é interconectada,
permitindo o movimento da superfície radicular através
do fluxo em massa
Movimento de água no solo: fluxo em massa

16. • Fluxo de água depende on:
– Gradiente de pressão
– Condutividade hidráulica do solo (CHS)
• Medida da facilidade com que a água se move no solo
• CHS varia com o conteúdo de água e o tipo de solo
– Solos arenosos têm alta CHS
• maiores espaços entre as partículas
– Solos argilos têm baixa CHS
• pequenos espaços entre as partículas
Movimento de água no solo: fluxo em massa

17. Absorção de água pelas raízes
• Ponto de murcha permanente
– Potencial hidrico ( w) é tão pequeno que as plantas
não conseguem mais recuperar a turgescência
• Variável com a espécie

18. Absorção de água pelas raízes
• Os pêlos radiculares ampliar a
área de superfície para
maximizar a absorção de água
pela planta

19. Absorção de água pelas raízes
• A partir da epiderme, fluxo de
água pode seguir:
• 1: Rota apoplástica:
• Movimento exclusivamento
pelas paredes celulares sem
atravessar membranas
O apoplasto é um sistema contínuo
de paredes celulares e espacos
intercelulares no tecido vegetal

20. Absorção de água pelas raízes
• A partir da epiderme, fluxo de
água pode seguir:
• 2: Rota transmembrana:
• Entrada de água em um lado da
célula, saída em outro lado e
assim sucessivamente

21. Absorção de água pelas raízes
• A partir da epiderme, fluxo de
água pode seguir:
• 2: Rota simplástica:
• Movimento de água de uma
célula a outra via plasmodesmos
O simplasto é um rede de citoplasmas
celulares interconectados por
plasmodesmos

22. Absorção de água pelas raízes
• A partir da endoderme, fluxo de
água é paralisado pelas estrias
de Caspary:
• Camada radial nas paredes celulares
contendo SUBERINA, uma espécie
de cera resistente à passagem de água
• As estrias de Caspary quebram
a continuidade do apoplasto e
“forçam tanto água como
solutos a cruzar a endoderme
através da membrana
plasmática
• Todo movimento de água pela
endoderme ocorre via simplasto

23. Absorção de água pelas raízes

24. Relação entre infiltração e lixiviação em função
da precipitação
↑ precipitação ↑ perdas

25. Absorção de água em função do solo

26. Absorção de água em função do solo

27. Absorção de água em função do solo

28. Profundidade do sistema radicular em diferentes
tipos de vegetação

29. Regulação do transporte de água é variável
entre os diferente grupos de plantas

30. Regulação do transporte de água é variável
entre os diferente grupos de plantas
Lianas (florestas tropicais): H20 se move da raiz à folha < 1 h
Sequoia gigantea (conifera): 2-3 meses

31. Relação entre transpiração e potencial hidrico

32. Relação entre transpiração e potencial hidrico
↓ Condutividade ↓ taxas transpiratórias ↑ w

33. Relação entre transpiração e potencial hidrico
Risco de cavitação é maior quando ocorre limitação
hídrica

34. Mudanças fisiológicas devido ao estresse hidrico

36. Sinais celulares

37. Poucos organismos são capazes de
tolerar dessecação extrema
Embriões de camarão
“Artemia” podem
sobreviver à dessecação
extrema. Têm sido
vendidos como animais
de estimação que
"ganham vida" quando
colocadas em água.
Estudando como Artemia
sobrevive à dessecação está
nos ajudando a aprender a
desenvolver células humanas e
vegetais tolerantes à
dessecação .

38. Algumas plantas podem tolerar a
dessecação extrema
Liu, M.-S., Chien, C.-T., and Lin, T.-P. (2008). Constitutive Components and Induced Gene Expression are Involved in the Desiccation Tolerance of
Selaginella tamariscina. Plant and Cell Physiology 49: 653-663, by permission of the Japanese Society of Plant Physiologists; Bohnert, H.J. (2000).
What makes desiccation tolerable? Genome Biology, published by BioMed Central.
Selaginella tamariscina
Watered control
Water withheld 5 days
Craterostigma
plantagineum
Algumas plantas, como as
chamadas "plantas
ressurreição" podem
permanecer vivas, mesmo
quando 90% do seu teor de
água é perdido.
Estudos de plantas
tolerantes a dessecação
contribui para nossa
compreensão das respostas
dessecação celular
Rewatered Rewatered

39. BALANÇO HÍDRICO EM COMUNIDADES
Pr = DW + EV + PE
Pr = Precipitação média total
DW = Conteúdo total de água da comunidade
EV = Perda por evapotranspiração
PE = escoamento e infiltração no solo
Prn = Pr – LI
Prn = Precipitação líquida
LI = Perda por interceptação
Pr - LI = W + EV + PE

40. Água transpirada por plantas e comunidades
Eucalipto (3 anos) 19-37 litros.árvore-1.dia-1
Eucalipto adulto 0,07- 7,2 g.g-1.min-1
Silviculturas tropicais 2000-3000 mm.ano-1
Florestas tropicais úmidas 1500-2000 mm.ano-1
Plantação gramíneas 400-500 mm.ano-1
Campos e pastagens 300-400 mm.ano-1
Estrato superior floresta
úmida
400-1000 kg H2O.d-1
Coníferas 30 kg H2O.d-1

41. Déficit
hídrico
Biosíntese de
osmólitos:
Prolina, polióis,
aminas quaternárias,
açúcares, íons,
poliaminas Balanço metabólico:
Razão ATP/ADP, reducao
nos fotossistemas,
transportes entre organelas
Absorção iônica:
ATPases, canais de
potássio, cálcio e
transportadores
Partição iônica:
armazenamento,
excreção, transporte,
compartimentalização
Modificações a
nível de
membrana:
ácido graxo, adesão
de parede celular
Rotas de
sinalização:
hormônios,
expressão gênica
Proteínas:
Ubiquitinas,
proteases,
chaperonas, proteínas
LEA e modificações
coes protéicas
RNA:
Controle
transcricional,
estabilidade de
mRNA, estrutura de
cromatina