Slide apresentando as relações hídricas no sistema solo, planta, atmosfera - SPA

1. Relações Hídricas
Andeson Rodrigues.
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia
do Ceará IFCE campus Crateús
Crateús/CE - 2024

2. Água – Aspectos importantes
Como ela é absorvida pela planta?
Como é a movimentação dela dentro da
planta?
Como ela é perdida pelas plantas?
Qual sua importância para as culturas?

3. Relações Hídricas - Água
Pressão de Turgor
Célula vegetal
• Expansão celular;
• Abertura estomática;
• Transporte no floema;
• Processos através da membrana;
• Rigidez e estabilidade mecânica de
tecidos não lignificados.

4. Características da molécula de água
✓ Bipolaridade
✓ Pontes de H
✓ Excelente solvente
✓ Alto calor específico
✓ Alto calor latente de vaporização
✓ Coesão
✓ Adesão
✓ Capilaridade
✓ Tensão superficial

5. Características da molécula de água
✓ Adesão
Ângulo de contato – grau de
atração da água à fase sólida
quando comparada com o
grau de atração em si mesma.

6. Características da molécula de água
✓ Tensão
Resistência a tensão – Força
máxima que uma coluna
ininterrupta suporta antes de
romper.

7. Características da molécula de água
Coesão
Tensão Superficial
Adesão
Capilaridade

8. Processos de transporte de água
✓ Fluxo em massa
Movimento causado pelo
gradiente de pressão.

9. Processos de transporte de água
✓ Difusão
Movimento espontâneo e
aleatório. Ocorre quando há
diferença de gradiente de
concentração.

10. Processos de transporte de água
✓ Osmose
Movimento da água através de
uma membrana semipermeável.

11. Relações hídricas no sistema solo-planta-
atmosfera (SPA)
Pontos importante para compreensão da movimentação
da água nos sistema SP
A:
•Os componentes do potencial hídrico dos
diferentes meios através dos quais a água irá se
movimentar
•O caminho que a água deverá percorrer em
cada um deste meios
•As forças responsáveis pelo
movimento da água

12. Energia potencial total da água (w)
w = g+ p+ m+ o
g = potencial gravitacional
p = potencial de pressão
m = potencial mátrico (matricial)
o = potencial osmótico

13. Características da molécula de água
✓ Potencial Hídrico
Medida de energia livre da água
por unidade de volume.

14. Valores de  osmótico de diferentes sistemas
Água pura 0,0
Solução de fertilizantes - 0,05
Potencial osmótico da solução apoplástica - 0,1
Potencial osmótico de folhas bem aguadas - 0,8
Água do mar - 2,5
*Potencial osmótico de beterraba, cana-de-açúcar e uva - 2,5
Citosol da célula-guarda (estômatos) - 5,0
Folhas de espécies de deserto - 6,0
Sementes secas e viáveis para germinação - 20,0
 (MPa)

15. Propriedades da parede celular e membrana
plasmática
✓ Condutividade hidráulica
✓ Aquaporinas

16. Mudanças fisiológicas devido à desidratação
devido à transpiração as
plantas raramente estão
completamente
hidratadas

17. Água se movimenta
através de uma
diferença de
potencial

18. A Água do Solo
• O conteúdo de água do solo e a
velocidade de seu transporte
dependem do tipo de solo e da
sua estrutura.
• A maior parte da água
disponível para a planta
encontra-se nos espaços entre
as partículas
Características físicas de diferentes solos:
Tipo diâmetro da partícula
(m)
área de superfície/g
(m2)
argila < 2 100 – 1000 (40%*)
* capacidade de retenção da água (v/v)
capacidade de
campo
murcha
permanente
condutividade
hidraulica
do
solo
pontencial hídrico do solo
(MPa)
Murcha permanente:
Girassol: -1,5 MPa
Xerófitas: -10 MPa
areia grossa 2000 – 200 < 1 - 10 (4%*)
areia fina 200 – 20 < 1 - 10

19. • Os pelos aumentam a
superfície de absorção da
raiz.
• Pelos têm vida curta (no
máximo alguns dias).
• Pelos são substituídos
conforme a raiz se alonga.
• Raízes que não se
alongam tendem a
morrer.
Nota-se que qualquer perturbação do sistema radicular
reduz a absorção de água pela raiz.
Absorção de água pela raiz

20. • Crescimento das raízes e pelos;
• Absorção ocorre em regiões menos suberizadas.
Absorção de água pela raiz

21. Absorção de água pela raiz
plântula de
rabanete
J.W. Kinball
coifa
procâmbio
meristema apical
endoderme
pelos radiculares
Estrutura da raiz
epiderme
raiz
lateral
próderme
responsáveis pela
absorção da maior
parte da água
bainha de mucilagem
meristema fundamental
regiões da raiz de:
maturação celular
alongamento celular
divisão celular
regiões mais maduras de
raiz em grande parte
impermeáveis à água
vel
absorção
de
água
distância da ponta
grau de suberização

22. Absorção de água pela raiz

23. Absorção de água pela raiz
Via apoplástica: entre as paredes
das células (contornando
externamente);
Via simplástica: mediada pelos
plasmodesmos (entre membranas);
Via transcelular: através das
membranas, isto é, pelas
membranas plasmáticas e
aquaporinas (difusão e fluxo de
massa microscópico = osmose).

24. A água move-se RADIALMENTE pela raiz por difusão!
As células vivas da planta estão conectadas entre si por plasmodesmas
simplasto – protoplasmas inter-conectados
apoplasto – parede celular e espaços inter-celulares

25. Difusão
água
pura
gota de
tinta
tinta distribuída
uniformemente
pela água
Transporte inter-celular a curta distância
impermeável permeável
semi-permeável
membranas celulares são
semi-permeáveis
O processo de difusão através de uma
membrana é chamado de osmose
1a. Lei de Flick
JS = - DS cS/X
JS - velocidade de transporte
DS - coeficiente de difusão
S / x gradiente de concentração
aquaporina
membrana
celular
moléculas de água
A permeabilidade da membrana pode ser
ativamente regulada pelas células pelo controle do
transporte de água através das aquaporinas.

26. Penetração e transporte de água na raiz
cortex
pelo radicular
epiderme
endoderme
periciclo
elementos
traqueais
http://micro.magnet.fsu.edu/cells/plants/images/plasmodesmatafigure1.jpg
Detalhe de um plasmodesma

27. Detalhe da estria de Caspari
Suberina:
•Polímero de ácidos
graxos contendo
grupamentos hidroxila
e epóxido, e também
compostos fenólicos
em sua estrutura.
•Impermeável à água.

28. Recapitulando – movimento radial da água do
solo até o xilema
solo
plasmodesmas
membrana
plasmática
estria de Caspary
apoplasto
simplasto
parede celular
caminho da água
pelo
radicular
cortex endoderme periciclo
xilema

29. Mecanismos de Transporte de Água
por Longas Distâncias
milhões
de anos
mm de altura
120 m de altura
O transporte a longa
distância na planta se dá
por transporte em massa.
Presença de:
cutícula
estômatos
tecidos condutores
eras geológicas
o tamanho das
plantas sem
sistema
vascular é
limitado pois o
transporte pelo
seu corpo se dá
apenas por
difusão

30. Transporte através do xilema
Células do xilema de
angiospermas (elementos
traqueais):
- traqueídes
- elementos de vaso
placas de perfuração
pontoações
Tipos de elementos
de vasos
Estruturas características:
- Alongadas
- Apresentam espessamento característico
- Parede secundária lignificada
- Apresentam pontoações em suas paredes
- Mortas quando funcionais

31. Disposição das células do xilema
99,5% (ou mais) da água
absorvida pelas raízes é
transportada pelo xilema.
Pinus (Gimnosperma)
toro margem
células do
esclerênquima
traqueídes
perfurações nas paredes
dos elementos de vaso
A estrutura do xilema permite que a
água seja transportada através dele
por transporte de massa.
elementos
de vaso
parede celular dos
elementos de vaso
desapareceram
completamente
pontoação
pontoação
xilema de uma Angiosperma

32. Teoria da coesão-tensão
A transpiração das folhas cria uma
pressão negativa que leva a água a
mover-se através dos dutos (xilema).
Não há envolvimento de
bombeamento ou seja não há gasto
de energia! Isto é crucial:

33. meio dia
transpiração
absorção de água
Velocidade
relativa
(g/2
h)
30
20
10
O fato do aumento da
absorção de água se
dar após o aumento da
transpiração sugere
que a perda de água
gera a força necessária
para a sua absorção.
Observações que reforçam a teoria da tensão e coesão

34. Transporte de água pelo xilema
✓ Desafios físicos no transporte de água pelo xilema
• Grande tensão sob as paredes do xilema.
• Espessamento da parede e lignificação
• Pressão e temperatura
• Coesão e adesão – energia de ativação
• Sítios de nucleação minimizados – bolhas de gás

35. Embolia
água líquida
Cavitação – ruptura da coluna
d´água
Embolia – preenchimento dos
vasos por gás
placas de perfuração
pontoações areoladas
bolha de ar ou
vapor d´água
Em algumas plantas os vasos inutilizados
são substituídos por outros
periodicamente (crescimento
secundário).

36. Movimento da água da folha para a atmosfera
• Água – parede celular do mesófilo – evaporação para os
espaços intercelulares das folhas;
• Cutícula sob a superfície foliar.

37. Movimento da água da folha para a atmosfera

38. Transpiração
epiderme
superior
epiderme
inferior
parênquima
palissádico
parênquima
lacunoso
estômato
célula
guarda
corte transversal de uma folha
xilema
floema
cutícula
transpiração
células da
bainha do feixe
cutícula
venação
densa
O transporte de
água dentro da
folha se dá por
difusão e
portanto é
função de um
gradiente de
concentração.
99 % (ou mais) da água absorvida é
perdida por transpiração
0,XX umidade relativa
0,99
0,95
0,50 transpiração

39. Prof. H. Jones
Universidade de Dundee
Phaseolus vulgaris
Transpiração na Folha
 Efeito da inibição da transpiração
sobre a temperatura
 ----- da superfície abaxial
 ....... da superfície adaxial
ar parado
abertura dos estômatos
Cerca de 90 % da água da folha evapora pelos estômatos,
apesar de ocuparem apenas 1 % da sua superfície.
ar em
movimento
transpiração

40. Regulação da abertura e fechamento dos
estômatos

41. Regulação da abertura e fechamento dos estômatos
O movimento de abertura e fechamento dos estômatos resulta
da variação da pressão de turgor das células guarda.
células
guarda
túrgidas
células
guarda
flácidas
células guarda
(dicotiledônea)
estômatos fechados estômatos fechados
estômatos abertos
microfibrilas
de celulose
orientadas
radialmente
1000 – 12000
estômatos/cm2
sacarose sacarose

42. Vários fatores influenciam a abertura e
fechamento dos estômatos
Fatores internos:
- turgor do tecido adjacente
- ácido abscísico
produzido por células do mesófilo
produzido pelas raízes
Fatores externos:
- intensidade da luz
- temperatura
- umidade
- correntes de ar
- concentração de CO2
Nerium
Outros fatores
influenciam a
transpiração,
ex:
quantidade de água transpirada/por g CO2
assimilado em plantas C4: 400 – 500 g

43. Obrigado!